WO2006090753A1 - 検出用基板 - Google Patents

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WO2006090753A1
WO2006090753A1 PCT/JP2006/303199 JP2006303199W WO2006090753A1 WO 2006090753 A1 WO2006090753 A1 WO 2006090753A1 JP 2006303199 W JP2006303199 W JP 2006303199W WO 2006090753 A1 WO2006090753 A1 WO 2006090753A1
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film
detection substrate
translucent
substrate according
water
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PCT/JP2006/303199
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yuichiro Yamaguchi
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/0303—Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment

Definitions

  • the present invention relates to a detection substrate used for measuring the sequence of biological constituents such as DNA and RNA.
  • a sample-immobilizing film such as aminosilane, aminoalkylsilane, or poly-L-lysine is provided on a glass substrate, and an oligonucleotide is formed on the sample-immobilized film. It has a configuration in which specimens such as cDNA and cDNA are deposited.
  • the nucleic acid sequence is analyzed by reacting with a sample DNA that has been fluorescently modified in advance and detecting the fluorescence level that varies depending on the reaction level.
  • the background fluorescence that also generates the glass substrate force causes a decrease in resolution.
  • the force detection accuracy which is inexpensive for the Stanford University method, is inferior to that of the Affimetrix type, so sensitivity improvement is required to improve detection accuracy. .
  • a sample fixing film 81 is provided on the surface of the glass substrate 80 as in the detection substrate Y1 shown in FIG. 12, and the sample fixing film 81 is used to improve detection accuracy.
  • has been proposed see, for example, Patent Document 1
  • the surface of the light reflecting film 91 provided on the glass substrate 90 such as the detection substrate Y2 shown in FIG.
  • a sample-fixed membrane 92 having a functional group with good binding properties for example, see Patent Document 2.
  • the method of coating the specimen fixing film 81 used in the detection substrate Y1 shown in FIG. 12 with a quencher or blocking agent is that the quencher or blocking agent is translucent. Because of this organic material, the background fluorescence cannot be completely removed. It was.
  • an expensive noble metal such as Au or Pt
  • it is necessary to use a special material having a functional group having a good binding property to the metal as the specimen fixing film 92 Since it is relatively expensive, and toxic substances including S and Se may be used, there is a problem that care is required when handling.
  • some detection substrates have a form in which a plurality of biological substances are fixed in an array, and the density of the force array depends on the area of the spot where the biological substances are fixed. For this reason, a biological material-fixing membrane is selected that exhibits some water repellency. However, if the contact angle of water on the biological material-fixing membrane is too large, the biological material is immobilized. In this case, the solution used is bounced and a sufficient amount of biological material cannot be attached to the detection substrate. For this reason, when selecting a biological material-immobilized membrane that exhibits some water repellency, there has been a problem that the measured fluorescence intensity decreases.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-84002
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-323498
  • An object of the present invention is to block the fluorescence of knock ground that also generates a substrate force, and to appropriately increase the intensity of the fluorescence.
  • Another object of the present invention is to hold a generally inexpensive and safe biological material-fixing membrane on a reflective film densely and firmly.
  • Yet another object of the present invention is to provide a detection substrate arrayed at a high density by spotting a sufficient amount of biological material solution over a small area.
  • Means for solving the problem In the first aspect of the present invention, there is provided a detection substrate in which a light reflecting film, a translucent element, and a specimen fixing film are sequentially formed on a substrate.
  • a base a water-repellent film formed on the base, and a light-transmitting columnar body force provided on the surface of the water-repellent film are provided.
  • a detection substrate comprising a sexual element and a sample-immobilized film formed on the surface of the translucent columnar body.
  • the water repellent film is formed on the surface of the substrate via a light reflecting film, for example.
  • the light reflecting film includes, for example, a metal film.
  • the metal film is Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Pt, Rh, Al, for example.
  • the main component is at least one type of alloy, preferably Ti, Cr, ⁇ -0: Alloy 6—0: —? ⁇
  • At least one of the alloys is the main component, and more preferably, the main component is copper or Cr.
  • the metal film is preferably formed so that the arithmetic average roughness Ra of the surface thereof is 0.05 ⁇ m or less.
  • the light reflecting film may further include a dielectric multilayer film for amplifying reflected light formed on the surface of the metal film.
  • the dielectric multilayer film is, for example, a dielectric of at least one of an oxide tantalum film, a titanium oxide film, a calcium fluoride film, a magnesium fluoride film, an acid zirconium film, and an acid niobium film. It is supposed to include body membranes.
  • each dielectric film constituting the dielectric multilayer film is the product of the wavelength of fluorescence emitted from the specimen chemically modified by the specimen immobilization film and the refractive index of the dielectric film ( 2n— 1) / 4 times (n: natural number) is preferable.
  • the dielectric multilayer film preferably has a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the translucent element has, for example, an oxide silicon content of 70% by mass or more.
  • the thickness of the translucent element is preferably smaller than 1Z4 times the product of the wavelength of the fluorescence emitted from the specimen modified to the specimen immobilization film and the refractive index of the translucent columnar body.
  • the translucent element is formed, for example, as a glass film.
  • the translucent element can also be formed as a force on a plurality of translucent columns that are erected on the surface of the light reflecting film.
  • the translucent columnar body is formed in a blade shape, for example.
  • the translucent columnar body is preferably formed so that the amount of water adsorbed on a surface per square meter at a temperature of 25 ° C and a humidity of 60% is 0.5 g or more.
  • the plurality of translucent columnar bodies are formed, for example, such that adjacent ones are in contact with each other.
  • the plurality of light-transmitting columnar bodies may be provided so that adjacent ones are spaced from each other.
  • a water repellent film may be provided between the translucent columnar bodies adjacent to each other.
  • the water repellent film is preferably formed so that the surface thereof is lower than the upper end surface of the translucent element.
  • the difference in height between the water repellent film and the translucent columnar body is preferably 30 nm or more.
  • the base body has, for example, a plurality of concave portions arranged linearly.
  • the inner dimension of each recess gradually decreases as the opening force is separated, and the light reflecting film, the translucent element, and the specimen fixing film are sequentially deposited on the inner surface. It is also preferable to form the recess so that the longitudinal cross-sectional shape of the inner surface is a parabola.
  • a water-repellent film may be formed on the upper surface of the specimen fixing film on the periphery of the recess so as to surround the entire circumference of the opening of the recess.
  • the water-repellent film is preferably formed so that the contact angle of water on the surface is 50 ° or more.
  • the water-repellent film is, for example, fluorine resin, polypropylene resin, polyethylene resin, polystyrene resin, polyimide resin, polyacetate resin, polyurethane resin, epoxy resin, phenol novolac resin, and inorganic resin.
  • the main component is at least one of fluorides (for example, calcium fluoride, magnesium fluoride and barium fluoride).
  • the sample-fixing membrane has at least one of an amino group, an aldehyde group, a mercapto group, a silane group, and a carboxyl group.
  • a light reflecting film, a translucent element, and a specimen fixing film are sequentially provided on the substrate. Therefore, it is possible to reflect the fluorescence generated by the analyte force bound to the analyte-fixing membrane with high efficiency while blocking the fluorescence of the background having the substrate strength in the light reflection film, so that the fluorescence gain can be increased. Can be high .
  • the translucent element is provided on the light reflecting film, the specimen-fixing film can be easily attached to the translucent element.
  • a plurality of light-transmitting columnar bodies are provided on the water-repellent film, and a specimen immobilization film is provided on the surface of the light-transmitting columnar body. .
  • the surface area of the specimen-fixing membrane is secured by a plurality of light-transmitting columnar bodies while suppressing the spread of the specimen solution containing the specimen such as biological material by the water-repellent film, and translucency is obtained by capillary action.
  • the sample solution can be inserted between the columnar bodies.
  • the light reflecting film can effectively block the background fluorescence, and the sample fixing film can be formed on the sample fixing film. Bound analyte power Fluorescence emitted can be reflected with high efficiency.
  • the metal film is made of Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Pt, Rh, Al, Ni
  • the main component is at least one of a Cr alloy and a Fe Cr Ni alloy, these metals are chemically stable and excellent in chemical resistance, so that they can be appropriately applied to the analyte measurement process. .
  • the exemplified metal since the exemplified metal has a relatively high visible light reflectivity material, it can reflect the fluorescence of an analyte such as a biological substance with a relatively high efficiency.
  • the metal film is made of Ti, Cr, ⁇ 0: Alloy 6-6: 0? ⁇ If the main component is at least one of the alloys, especially Ti or Cr, the metal film can be formed at low cost, and the metal film can be formed in a non-moving form. Since it can have a coating film, the metal film has excellent chemical resistance. Therefore, even if the metal film is exposed to various chemicals and environments, it does not corrode and dissolve, and it effectively eliminates the deterioration of the detection substrate in the measurement process from the fixation of the specimen to the measurement of the detected component (sample DNA, etc.) in the specimen. Can be prevented. As a result, it can withstand changes in the conditions of the measurement process in many cases. Become.
  • the arithmetic average roughness Ra of the surface of the metal film is 0 or less, effective scattering and reflection of fluorescence generated by the force of biological material bound to the specimen-fixed membrane is effective. Therefore, the gain of fluorescence can be further increased.
  • the roughness of the surface of the metal film is set within the above range, it is possible to effectively prevent uneven coating of the coating liquid from occurring due to the unevenness of the surface when the specimen-immobilized film is applied. Become.
  • the metal film well blocks the background fluorescence of the substrate force, and the specimen Fluorescence emitted from the analyte force bound to the fixed membrane can be reflected with high efficiency.
  • the dielectric multilayer film the fluorescence emitted from the phosphor is reflected on the surfaces of the individual dielectric films constituting the dielectric multilayer film and interferes with each other. Reflected light interferes with each other on the surface of the metal film.
  • the thickness of each dielectric film constituting the dielectric multilayer film is determined by multiplying the wavelength of the fluorescence generated by the analyte such as a biological material modified to the analyte-immobilized film by the refractive index of the dielectric film. If (2n-1) Z4 times (n: natural number) of the above, interference of reflected light on the surface of each dielectric film or metal film occurs more appropriately, so that the amplification of fluorescence is very good. Will be able to. Therefore, in the detection substrate of the present invention, it is possible to efficiently increase the fluorescence intensity from the specimen and emit the light.
  • the thickness of the dielectric multilayer film is 1 ⁇ m or less, the absorption of fluorescence in the dielectric multilayer film can be appropriately avoided, so that the deterioration of fluorescence amplification efficiency can be suppressed. it can.
  • the dielectric multilayer film is formed of at least one dielectric film selected from the group consisting of an oxide tantalum film, a titanium oxide film, a calcium fluoride film, a zirconium oxide film, and a niobium oxide film. If included, it is possible to form a dielectric multilayer film for increasing reflected light that can cope with various fluorescence wavelengths.
  • the dielectric film exemplified above is extremely precise.
  • the film thickness can be controlled, the surface physical properties can be easily controlled so that the adhesion with a light-transmitting element such as a metal film or a glass film is good.
  • the dielectric film exemplified above is chemically stable, it does not receive much damage during reaction processing of specimens such as biological substances.
  • the translucent element is formed so that the content of silicon oxide is 70% by mass or more, the translucent element having excellent transparency can be formed at low cost. It becomes possible.
  • a sample fixing substance such as a sample fixing film used on a conventional glass can be used as it is, it is not necessary to use a sample fixing substance having a special functional group. Therefore, if the content of silicon oxide in the translucent element is 70% by mass or more, the material cost can be reduced.
  • the thickness of the translucent element is smaller than 1Z4, which is the product of the wavelength of the fluorescence emitted and the refractive index of the translucent element, which is modified by the analyte-fixing film.
  • 1Z4 is the product of the wavelength of the fluorescence emitted and the refractive index of the translucent element, which is modified by the analyte-fixing film.
  • the fluorescence emitted by the fluorescent substance modified by the specimen bound to the specimen-fixed membrane the fluorescence emitted directly to the outside and the reflected light reflected by the substrate surface through the translucent columnar body Interference and amplification can be effectively suppressed. Therefore, the fluorescence intensity emitted from the detection substrate can be made uniform at different positions on the detection substrate, and the occurrence of discontinuous points in the fluorescence intensity measurement value can be effectively prevented. This makes it possible to perform stable measurement without causing the fluorescence intensity to vary depending on the position.
  • the translucent element is composed of a plurality of translucent columnar bodies grown on the surface of the light reflecting film
  • the specific surface area of the translucent element is simply smooth. Much larger than the surface.
  • the translucent columnar body is formed in a blade shape, a higher specific surface area can be secured in the translucent columnar body.
  • a specimen such as a biological substance can be fixed at a higher density, so that the amount of fluorescence that can also be emitted from the specimen can be increased.
  • the translucent element is composed of a plurality of translucent columnar bodies
  • the entire light reflecting film is not covered with a translucent material such as glass. From the gap between the columnar bodies, the fluorescence reflected by the light reflecting film such as a dielectric multilayer film or a metal film can be taken out well. Therefore, it is possible to effectively suppress the occurrence of light loss in the translucent element. Thus, the detection accuracy can be increased.
  • the detection substrate of the present invention if the translucent columnar body is formed so that the surface adsorbed water amount per square meter when the temperature is 25 ° C and the humidity is 60% is 0.5 g or more, the specimen Since the surface of the immobilized substance has a larger area, more specimens can be immobilized. For this reason, detection accuracy can be improved. In addition, it becomes easy to perform bonding such as silane coupling between the sample fixing substance and the translucent columnar body when the sample fixing film is applied. Therefore, the specimen-fixing film can be tightly and more closely attached to the translucent columnar body.
  • the sample solution can be prevented from spreading by capillary action when the sample is fixed. Many analyte solutions can be held in a small spot. Therefore, it is possible to efficiently fix the specimen to the translucent columnar body, increase the amount of the specimen per unit area in the translucent columnar body, and increase the amount of fluorescence that also emits the specimen force. .
  • the position is higher than the upper end surface of the water-repellent film.
  • the specimen can also be fixed to the side of the translucent element. For this reason, detection components such as fluorescence-modified sample DNA that reacts with the sample are also efficiently and densely fixed, and the amount of fluorescence generated by the detection component can be increased. Increasing the amount of received light improves detection accuracy.
  • the difference in height between a light-transmitting element such as a light-transmitting columnar body and a water-repellent film is 30 nm or more, the sample solution containing the sample sufficiently enters between adjacent water-repellent films. A decrease in the intensity of fluorescence from the specimen can be suppressed.
  • the inner dimension gradually decreases as the opening force is separated, and a plurality of linearly arranged recesses are formed, and a light reflecting film such as a metal film is formed on the inner surface of the recess. If a translucent element such as a glass film and a specimen-fixing membrane are deposited in sequence, different specimen holding solutions are dropped onto each of the concave portions arranged in an array or the like, and a plurality of types of proteins are deposited on the substrate. And cells can be fixed, and the detection efficiency can be improved.
  • the fluorescence of the analyte force held at the bottom of the recess is highly directional and the fluorescence above the recess is high.
  • the light can be emitted toward the detector, and the fluorescence gain can be further increased.
  • the detection substrate of the present invention if a water-repellent film is formed on the upper surface of the specimen fixing film on the periphery of the recess so as to surround the entire periphery of the opening of the recess, the array is arranged in an array or the like. Even if the sample solution protrudes from the recessed portion, the detection accuracy can be increased without being mixed into the adjacent recessed portion.
  • the sample solution containing a sample such as a biological substance adheres to the plurality of light-transmitting columnar bodies. Since it is repelled by the water repellent film, it can be effectively prevented from spreading due to capillary action.
  • the water-repellent film is made of fluorine resin, polypropylene resin, polyethylene resin, polystyrene resin, polyimide resin, polyacetate resin, polyurethane resin, epoxy resin, If the main component is at least one of phenol novolac resin and inorganic fluorides (for example, fluoride, magnesium fluoride, and barium fluoride), these components exhibit high water repellency. It is possible to effectively prevent the spread of the sample solution spotted on the detection substrate. For this reason, since the spot area of the sample solution does not increase, the sample immobilization density does not decrease and a high-density array is possible.
  • the sample-fixing membrane has at least one of an amino group, an aldehyde group, a mercapto group, a silane group, and a carboxyl group, proteins and cells are used.
  • an amino group an aldehyde group, a mercapto group, a silane group, and a carboxyl group
  • FIG. 1 is an overall perspective view showing a first embodiment of a detection substrate according to the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II—II in FIG.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a second embodiment of a detection substrate according to the present invention.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a third embodiment of the detection substrate according to the present invention.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a fourth embodiment of a detection substrate according to the present invention.
  • FIG. 6 is a partial sectional view showing a fifth embodiment of the detection substrate according to the present invention.
  • FIG. 7 is a partial sectional view showing a sixth embodiment of a detection substrate according to the present invention.
  • FIG. 8 is a partial sectional view showing a seventh embodiment of a detection substrate according to the present invention.
  • FIG. 9 is a partial sectional view showing an eighth embodiment of a detection substrate according to the present invention.
  • FIG. 10 is a partial sectional view showing a ninth embodiment of a detection substrate according to the present invention.
  • FIG. 11 is a partial sectional view showing a tenth embodiment of a detection substrate according to the present invention.
  • FIG. 12 is a partial cross-sectional view showing an example of a conventional biological material detection substrate.
  • FIG. 13 is a partial cross-sectional view showing another example of a conventional biological material detection substrate.
  • FIG. 1 is an overall perspective view showing a first embodiment of a detection substrate according to the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • the detection substrate XI shown in FIGS. 1 and 2 is obtained by sequentially laminating a light reflecting film 21, a light transmissive film 31, and a specimen fixing film 41 on the surface of a base 11.
  • the substrate 11 is used to form the light reflecting film 21, the translucent film 31, and the specimen fixing film 41. It is a base and is formed in a plate shape.
  • the substrate 11 is made of, for example, glass, metal, or ceramic.
  • the substrate 11 can be made of a material other than those exemplified above as long as the surface can be mirror-finished and the chemical resistance and heat / humidity resistance related to the processing of a specimen such as a biological substance are satisfied. You can do it.
  • the light reflecting film 21 is for reflecting fluorescence emitted from the biological material bound to the specimen immobilizing film 41, and is formed on the surface of the substrate 11.
  • the light reflecting film 21 is a metal film mainly composed of at least one of Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Pt, Rh, Al, Ni—Cr alloy and Fe—Cr—Ni alloy. Is formed.
  • the light reflecting film 21 is formed of the exemplified metal material, the reflectance of the fluorescence can be made extremely high, and the adhesion between the glass component and the light reflecting film 21 can be made very high.
  • a stable non-conductive film is formed on the surface of the light reflecting film 21, so that the chemical resistance of the light reflecting film 21 can be made extremely high.
  • the light reflecting film 21 is provided with an adhesive layer such as Ti or Cr on an underlayer such as Au or Ag in order to improve the film adhesion with the translucent film 31. It may be composed of a plurality of layers as formed.
  • the light reflecting film 21 may be a film that reflects the excitation light for exciting the phosphor and the outgoing light emitted from the phosphor, as long as the adhesion to the substrate 11 and the translucent film 31 can be secured. Other than the metal film can also be used.
  • the thickness of the light reflecting film 21 is preferably 0.05 to 1 ⁇ m. This is because, when the thickness of the light reflecting film 21 is too small, for example, when the light reflecting film 21 is formed as a metal film, the light transmitting film 21 has an island structure that transmits light. This is because if the thickness of the reflective film 21 is 0.05 m or more, a film structure that does not transmit light can be obtained, and if the thickness of the light reflective film 21 exceeds 1 ⁇ m, a film forming method is used. Although it depends, the internal stress of the light reflecting film 21 is likely to cause film peeling due to the destruction of the substrate 11 made of glass or the like. Preferably, the thickness of the light reflecting film 21 is about 0.
  • the film adhesion with the substrate 11 is relatively high. Also, when the substrate 11 is made of glass, the substrate is caused by the penetration of a chemical solution. This is because the 11 glass collage does not occur.
  • the light reflection film 21 has an arithmetic average roughness Ra on the surface thereof of 0.05 m or less. Preferably formed. With the light reflecting film 21 having such a surface roughness, it is possible to form a light-transmitting film 31 with few irregularities on the surface. As a result, when the specimen fixing film 41 is applied to the translucent film 31, it is possible to effectively prevent the occurrence of uneven coating of the coating liquid due to the unevenness of the surface of the translucent film 31. it can. In addition, if the surface roughness of the light reflecting film 21 is reduced, it is possible to suppress the diffused reflection of the fluorescence emitted from the specimen such as a biological substance bound to the specimen immobilizing film 41 on the light reflecting film 21. In addition, the fluorescence gain can be increased.
  • the translucent film 31 is for fixing the specimen fixing film 41 and is formed on the surface of the light reflecting film 21.
  • the translucent film 31 is made of a material to which the substance for fixing the specimen is well fixed, for example, a glass material, and is transparent so as not to absorb the fluorescence wavelength.
  • the translucent film 31 is preferably formed so that its thickness is smaller than 1Z4 of the emission wavelength of the phosphor modified to the specimen. This is because, if the thickness of the translucent film 31 is 1Z2 of the phosphor wavelength, absorption due to interference occurs, whereas if the thickness of the translucent film 31 is 1Z4 of the phosphor wavelength, This is because slight variations in film thickness increase the variation in fluorescence intensity measurement due to amplification due to light interference.
  • the translucent film 31 is formed of, for example, glass. In that case, it is preferable that the component composition contains 70 mass% or more of SiO. Translucent film with such composition 3
  • a general coating liquid for forming the specimen fixing film 41 for example, a coating liquid containing aminoalkylsilane, poly-L-lysine, or the like.
  • the specimen fixing film 41 is for immobilizing a target substance contained in the specimen, and is formed on the surface of the translucent film 31 in a discrete state in a plurality of regions. Yes.
  • the specimen fixing film 41 has, for example, at least one of an amino group, an aldehyde group, a mercapto group, a silane group, and a carboxyl group.
  • the adsorptivity of a sample such as a protein or a cell can be increased, and a larger number of samples can be immobilized to improve detection accuracy.
  • Such a specimen-fixing film 41 can be formed using a coating liquid containing a silane coupling agent such as aminoalkylsilane or a polycation such as poly L-lysine.
  • the specimen fixing membrane 41 can be formed of other conventionally used coating liquids in addition to the above components, and the specimen fixing membrane 41 is not necessarily discrete. However, it may be formed as a single film so as to cover the entire surface of the translucent film 31.
  • the light reflecting film 21 effectively blocks the fluorescence of the backround from the substrate 11, while increasing the fluorescence generated by the analyte force bound to the analyte fixing film 41. Since it can reflect with efficiency, the gain of fluorescence can be made high.
  • the translucent film 31 is provided on the surface of the light reflecting film 21, the specimen fixing film 41 can be easily attached to the translucent film 31.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a second embodiment of the detection substrate according to the present invention.
  • the detection substrate X2 shown in FIG. 3 is the first embodiment in that a light reflecting film 22, a light transmissive film 32, and a specimen fixing film 42 are formed on the surface of the base 12. This is the same as the detection substrate XI (see Fig. 2). On the other hand, the detection substrate X2 is different from the detection substrate XI (see FIG. 2) in that the translucent film 32 includes a large number of translucent columnar bodies 32A.
  • the translucent film 32 is composed of a large number of translucent columnar bodies 32A.
  • Each translucent columnar body 32A is made of, for example, glass.
  • the translucent film 32 made of such a glass translucent columnar body 32A is formed, for example, by using low-temperature high gas pressure sputtering or oblique deposition as a film formation technique, while controlling the film formation conditions. can do.
  • the translucent columnar body 32A is formed so that the amount of water adsorbed on a surface per square meter when the temperature is 25 ° C and the humidity is 60% is 0.5 g or more, for example.
  • the surface area of the specimen fixing film 42 becomes larger, so that more specimens can be fixed. For this reason, it becomes possible to improve detection accuracy.
  • the specimen fixing film 42 when the specimen fixing film 42 is applied, it becomes easy to perform bonding such as silane coupling between the specimen fixing substance and the light transmitting columnar body 32A. Therefore, the specimen fixing film 42 can be firmly and more closely attached to the translucent columnar body 32A.
  • the translucent columnar body 32A has a thickness (height) that is a wavelength of fluorescence emitted from the sample fixed to the specimen fixing film 42, and a refractive index of the translucent columnar body 3. Preferably, it is formed to be smaller than 1Z4 times the product of. In this case, of the fluorescence that also emits the analyte force, the fluorescence directly emitted to the outside and the reflected light that has passed through the light-transmitting columnar body 32A and reflected by the light reflecting film 22 interfere and amplify. Can be effectively suppressed.
  • the translucent film 32 is formed by the plurality of translucent columnar bodies 32A, adjacent translucent columnar shapes in the translucent film 32 are provided.
  • the gap between the bodies 32A is relatively large. Therefore, since the surface area of the translucent membrane 32 can be secured extremely large, a large amount of the specimen such as a biological substance immobilized on the specimen fixing membrane 42 can be secured, so that the specimen force can be generated. The fluorescence gain can be further increased. Further, in the detection substrate X2, since the translucent film 32 is composed of a large number of translucent columnar bodies 32A, the entire light reflection film 22 is not covered with the translucent film 32.
  • the fluorescence with the analyte force reflected by the light reflecting film 22 can be taken out from the gap between the light-transmitting columnar bodies 32A. As a result, it is possible to effectively suppress the occurrence of light loss in the translucent film 32 and to improve the detection accuracy.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a third embodiment of the detection substrate according to the present invention.
  • the detection substrate X3 shown in FIG. 4 is the first embodiment in that the light reflecting film 23, the translucent film 33, and the specimen fixing film 43 are sequentially laminated on the surface of the base 13. This is the same as the detection substrate XI (see Fig. 2). On the other hand, the detection substrate X3 is different from the detection substrate XI (see FIG. 2) in the configuration of the base 13.
  • the base 13 is configured to include a plurality of recesses 13A arranged in a straight line, and the recesses of the recesses 13A.
  • the light reflecting film 23, the translucent film 33, and the specimen fixing film 43 are sequentially laminated so as to cover the entire substrate 3 including 13A.
  • the recess 13A is formed so that the inner dimension becomes smaller as it goes downward (as the force of the opening 13B is also released).
  • the plurality of recesses 13A may be arranged in a plurality of recesses 13A in an array or the like in which a plurality of rows of force recesses 13A are shown in the drawing.
  • a specimen can be dropped onto the recess 13A of the base 13 and a different specimen can be held for each recess 13A. Further, if the light reflecting film 23, the translucent film 33, and the specimen fixing film 43 are sequentially laminated so as to cover the recess 13A, the specimen fixing key and the background fluorescence can be well shielded. Will be able to.
  • the specimen force immobilized on the specimen fixing film 43 can also be generated. Fluorescence can be condensed toward the upper side of the recess 13A. Therefore, the gain of the fluorescence emitted from the detection substrate X3 can be increased, and the detection sensitivity can be increased.
  • FIG. 5 is a partial sectional view showing a fourth embodiment of the detection substrate according to the present invention.
  • the detection substrate X4 shown in FIG. 5 is obtained by sequentially laminating a light reflecting film 24, a light transmissive film 34, and a specimen fixing film 44 on the surface of a base body 14 having a plurality of recesses 14A. This is the same as the detection substrate X3 (see FIG. 4) in the third embodiment. On the other hand, the detection substrate X4 is different from the detection substrate X3 (see FIG. 4) in the configuration of the recess 14A.
  • the concave portion 14A is formed so that the inner dimension becomes smaller as it goes downward (as the force of the opening 14B is further away), and the longitudinal cross-sectional shape of the inner surface becomes a parabolic shape. Yes.
  • the light reflecting film 24, the translucent film 34, and the specimen fixing film 44 have a parabolic cross section on the surface corresponding to the inner surface shape of the recess 14A.
  • the fluorescence emitted from the specimen such as a biological substance immobilized on the specimen fixing film 44 is reflected by the light reflecting film 24 formed on the inner surface of the recess 14A.
  • the reflected light is made to travel directly above the recess 14A with high directivity. That As a result, the gain of fluorescence emitted from the specimen can be further increased.
  • FIG. 6 is a partial sectional view showing a fifth embodiment of the detection substrate according to the present invention.
  • the detection substrate X5 shown in FIG. 5 the light reflecting film 25, the translucent film 35, and the specimen fixing film 45 are sequentially laminated on the surface of the base body 15 having a plurality of recesses 15A. This is the same as the detection substrate X3 (see FIG. 4) in the third embodiment. On the other hand, the detection substrate X5 is different from the detection substrate X3 (see FIG. 4) in that it has a water-repellent film 55.
  • the water-repellent film 55 is for suppressing the sample that is not fixed to the sample-immobilized film 45 from being mixed into another adjacent recess 15A.
  • the water repellent film 55 is formed so as to surround each of the plurality of recesses 15A.
  • the water-repellent film 55 may be formed as a single layer that has any water repellency on the surface, or may be a composite film in which a plurality of films are laminated. .
  • the water repellency referred to in the present invention means that the contact angle of water dropped on the surface is 45 ° or more.
  • the water repellent film 55 it is preferable to use a water contact angle of 50 ° or more with respect to the surface, and more preferably a water contact angle of 70 ° or more.
  • Examples of the material for forming the water-repellent film 55 include water-repellent water-repellent water-repellent substances and fluorides, preferably fluorine-based resin, polypropylene resin, polyethylene resin, Polystyrene resin, polyimide resin, polyacetate resin, polyurethane resin, calcium fluoride, magnesium fluoride, and barium fluoride can be used as the main component.
  • water-repellent water-repellent water-repellent substances and fluorides preferably fluorine-based resin, polypropylene resin, polyethylene resin, Polystyrene resin, polyimide resin, polyacetate resin, polyurethane resin, calcium fluoride, magnesium fluoride, and barium fluoride can be used as the main component.
  • the water-repellent film 55 can be formed by vacuum film formation by vacuum vapor deposition or sputtering when formed as a fluorinated film.
  • the water repellent film 58 when formed by a resin, it can be formed by a printing method or immersion in a solution in addition to the vacuum deposition method.
  • FIG. 7 is a partial sectional view showing a sixth embodiment of the detection substrate according to the present invention.
  • the detection substrate X6 shown in FIG. 7 is obtained by sequentially laminating a light reflecting film 26, a translucent film 36, and a specimen fixing film 46 on the surface of the base body 16.
  • the translucent film 36 and the sample fixing film 46 are the same as those of the detection substrate XI (see FIG. 2) in the first embodiment described above.
  • the light reflecting film 26 is obtained by sequentially laminating a metal film 66 and a dielectric multilayer film 76.
  • the metal film 66 is the same as the metal film in the case where the light reflection film 21 (see FIG. 2) of the detection substrate XI described above is formed as a metal film.
  • the dielectric multilayer film 76 is a so-called optical thin film for increasing the amount of reflected light on the metal film 66. Although this dielectric multilayer film 76 is not clearly shown in the drawing, a plurality of dielectric films are laminated. In the dielectric multilayer film 76, the analyte force fixed to the specimen fixing film 46 is reflected by the fluorescent power generated by the dielectric film surface and the surface of the metal film 66, and the reflected light is mutually reflected. Interference increases fluorescence intensity.
  • the dielectric multilayer film 76 is made of at least one dielectric film selected from the group consisting of an acid tantalum film, a titanium oxide film, a calcium fluoride film, an acid zirconium film, and an acid niobium film. It is preferable to include.
  • the dielectric multilayer film 76 including the exemplified dielectric film can enhance fluorescence of various wavelengths and has good film adhesion with the metal film 66 in the lower layer and the translucent film 36 in the upper layer. Can be. In addition, since the dielectric film can be formed at a low speed, it is easy to control the film thickness accurately.
  • each dielectric film constituting the dielectric multilayer film 76 is the product of (2n) the product of the wavelength of the fluorescence emitted from the specimen modified by the specimen fixing film 46 and the refractive index of the dielectric film. — 1) Z4 times ( n: natural number).
  • n natural number
  • the thickness of the dielectric multilayer film 76 is preferably 1 ⁇ m or less. This is because the number of dielectric films in the dielectric multilayer film 76 is relatively small when the thicknesses of the individual dielectric films constituting the dielectric multilayer film 76 satisfy the above relationship. If the number of layers is small, enhancement by the interference action of light of about 2n power can be obtained as the number of layers increases, but when the number of layers becomes several tens of layers, the thickness of the dielectric multilayer film 13 increases and fluorescence absorption is likely to occur. This is because the enhancement efficiency is poor.
  • FIG. 8 is a partial sectional view showing a seventh embodiment of the detection substrate according to the present invention.
  • the detection substrate X7 shown in FIG. 8 has a light reflecting film 27 (metal film 67, dielectric multilayer film 77), translucent film 37, and specimen fixing film 47 on the surface of the base 17.
  • the formation point is the same as that of the detection substrate X6 (see FIG. 7) in the sixth embodiment described above.
  • the detection substrate X7 is different from the detection substrate X6 (see FIG. 7) in the configuration of the translucent film 37 and the specimen fixing film 47.
  • the structures of the light-transmitting film 37 and the sample fixing film 47 on the detection substrate X7 are the same as those of the light transmitting film 32 and the sample fixing film 47 on the detection substrate X2 in the second embodiment described above. It is similar to membrane 42 (see Figure 3). That is, the translucent film 37 is composed of a plurality of translucent columnar bodies 37A formed on the surface of the dielectric multilayer film 77, while the specimen fixing film 47 covers the surface of each translucent columnar body 37A. Formed like!
  • the translucent film 37 is constituted by the plurality of translucent columnar bodies 37A, adjacent translucent columnar shapes in the translucent film 37 are provided.
  • the gap between the bodies 37A is relatively large. Therefore, since the surface area of the translucent membrane 37 can be secured extremely large, a large amount of the sample immobilized on the sample fixing membrane 47 is secured. Further, the gain of fluorescence that can also emit the analyte force can be further increased.
  • the detection substrate X7 since the entire surface of the detection substrate X7 is not covered with the translucent film 37 (translucent columnar body 37A), the detection substrate X7 is not covered with the dielectric multilayer film 77 or the metal film 67. The fluorescence can be taken out from the gap between the translucent columnar bodies 37 satisfactorily. Therefore, it is possible to effectively suppress the occurrence of light loss in the translucent film 37, and to improve detection accuracy.
  • FIG. 9 is a partial sectional view showing an eighth embodiment of the detection substrate according to the present invention.
  • a detection substrate X8 shown in FIG. 9 is obtained by forming a water repellent film 58, a translucent columnar body 38A, and a specimen fixing film 48 on the surface of a base 18.
  • the water-repellent film 58 is for preventing the specimen solution in which the specimen to be adhered to the water-repellent film 58 is dissolved from spreading out.
  • the water-repellent film 58 may be formed as a single layer that has any surface as long as it has water repellency, or may be a composite film in which a plurality of films are laminated.
  • the definition of water repellency is the same as that of the water repellent film 55 (see FIG. 6) of the detection substrate X in the fifth embodiment of the present invention.
  • Such a water repellent film 58 can be formed by the same material and method as the water repellent film 55 (see FIG. 6) of the detection substrate X5 of the fifth embodiment. Since the water repellent film 58 mainly composed of the water repellent material exemplified in the fifth embodiment exhibits high water repellency, the sample solution spotted on the detection substrate X8 is water repellent. It is possible to effectively prevent the specimen solution from spreading due to repulsion to the membrane 55. For this reason, the area of the spot of the sample solution does not increase, so that it is possible to achieve a high array without reducing the sample immobilization density.
  • the water-repellent film 58 can be formed by vacuum film formation by a vacuum deposition method or a sputtering method when formed as a fluoride film.
  • the film can be formed by a printing method or immersion in a solution in addition to the vacuum film formation.
  • the plurality of light-transmitting columnar bodies 38A are basically the same as the light-transmitting columnar bodies 32A (see FIG. 3) in the detection substrate X2 in the second embodiment described above. Something similar It is said that. That is, the light-transmitting columnar body 38A is the same as the light-transmitting columnar body 32A (see FIG. 3) of the detection substrate X2 with respect to the material, the amount of surface adsorbed water, the thickness, and the formation method. However, the plurality of translucent columnar bodies 38A are erected adjacently to each other, and each translucent columnar body 38A is formed in a blade shape.
  • the wing shape referred to in the present invention indicates an elongated plate shape like a single bird wing.
  • the detection substrate X8 adjacent ones of the plurality of light-transmitting columnar bodies 38A are erected at intervals from each other, so that they are attached to the surface of the light-transmitting columnar body 38A.
  • the specific surface area of the specimen immobilizing membrane 48 can be greatly increased. For this reason, the specimen-fixing membrane 48 can secure a large amount of biological material that can be fixed to the translucent columnar body 38A, and it is possible to increase the intensity of fluorescence that also emits biological material force.
  • the light-transmitting columnar body 38A is formed in a blade shape, it is possible to secure a larger specific surface area of the light-transmitting columnar body 38A, and a larger amount of biological material with respect to the light-transmitting columnar body 38A. In addition, the intensity of fluorescence emitted from the biological material can be increased.
  • the plurality of translucent columnar bodies 38A are not necessarily provided so that adjacent ones are spaced apart from each other as shown in FIG. 9, and adjacent ones are in contact with each other. You can do it.
  • FIG. 10 is a partial sectional view showing a ninth embodiment of the detection substrate according to the present invention.
  • a detection substrate X9 shown in FIG. 10 is obtained by forming a light reflecting film 29, a water repellent film 59, a translucent columnar body 39A, and a specimen fixing film 49 on the surface of a base body 19. .
  • This detection substrate X9 has the light reflection film 29 interposed between the base 18 and the water repellent film 58 (see FIG. 9) in the detection substrate X8 of the ninth embodiment described above. It corresponds to the thing.
  • the light reflection film 29 is formed by sequentially laminating a metal film 69 and a dielectric multilayer film 79, and is similar to the light reflection film 26 of the detection substrate X6 in the sixth embodiment of the present invention. Has been.
  • the light reflecting film 29 may be formed only of the metal multilayer 69 without the dielectric multilayer film 79, or may be formed only of the dielectric multilayer film 79 without the metal film 69. .
  • Light reflecting film 29 also, the present invention is not limited to the metal film 69 and the dielectric light reflecting film 79. That is, the light reflecting film 29 is a film that reflects the excitation light for exciting the phosphor and the emitted light emitted from the phosphor force, and is used for the treatment of the specimen having good adhesion to the substrate 19 and the water repellent film 59. If the chemical resistance and heat / humidity resistance involved are satisfied, the film should be used.
  • the water-repellent film 58 is formed on the surface of the light reflecting film 29, the water-repellent film 59 is formed in addition to vacuum film formation, printing, film formation by dipping in a solution, It can also be formed by subjecting the light reflecting film 29 (metal or oxide film surface) to water repellency using a gas.
  • the water-repellent treatment with gas can be performed, for example, by introducing a gas containing fluoride in vacuum to generate plasma to form a fluoride layer on the surface of the light reflecting film 29.
  • the water-repellent film 58 is formed on the surface of the base 19 via the light reflection film 29. Therefore, the following effects can be achieved. That is, in the detection substrate X9, the nottag round fluorescence from the substrate 19 is well blocked in the light reflecting film 29, and the fluorescence emitted from the sample bound to the sample fixing film 49 is reflected in the light reflecting film 29. It can be reflected with high efficiency.
  • FIG. 11 is a partial sectional view showing a tenth embodiment of the detection substrate according to the present invention.
  • a light reflecting film 610 a plurality of water-repellent films 510, a plurality of light-transmitting columnar bodies 310A, and a specimen fixing film 410 are formed on the surface of the base 110. Is.
  • the light reflecting film 610 has the same configuration as that of the light reflecting film 29 (see FIG. 9) described above in the ninth embodiment of the present invention, for example.
  • the plurality of light-transmitting columnar bodies 310A are the light-transmitting columnar bodies 32A of the light-transmitting film 32 of the detection substrate X2 in the above-described second embodiment described above (FIG. 3). Basically). That is, the translucent columnar body 38A is the same as the translucent columnar body 32A (see FIG. 3) of the detection substrate X2 in terms of material, surface adsorbed water amount, thickness, and formation method. However, the plurality of translucent columnar bodies 38A are adjacent to each other. It is erected at intervals. Note that the columnar shape in the present embodiment includes various shapes such as a columnar shape, a prismatic shape, a conical shape, a polygonal pyramid shape, and a flake shape.
  • the interval between adjacent light-transmitting columnar bodies 310A should be at least twice the thickness of the biological constituent to be measured.
  • the biological constituent material is sufficiently filled between the adjacent translucent columnar bodies 310A and immobilized on the specimen fixing membrane, so that the biological constituent material is collected at a higher density. For this reason, it is possible to further increase the intensity of fluorescence emitted from the biological constituent force.
  • Adjacent ones of the plurality of water-repellent films 510 are spaced from each other, and are disposed with a gap with respect to the light-transmitting columnar body 310A. That is, the plurality of water repellent films 510 are provided so as to be scattered in an island shape.
  • the water-repellent film may be formed as a single film in which adjacent water-repellent films 510 are connected.
  • the water repellent member 510 has a thickness (height) force smaller than that of the translucent columnar body 310A. As a result, it is possible to deposit the specimen fixing film 410 to the base of the translucent column 310A, the specimen reaches the base of the translucent column 310A, and the specimen per unit area is fixed. A large fixed ratio can be secured.
  • the height of the water-repellent film 510 is preferably as low as possible, but is preferably 0.5 nm or more. This is because when the height of the water-repellent film 510 is less than 0.5 nm, the ability of the translucent columnar body 31 OA to inhibit the capillary action is lowered.
  • the difference in height between the translucent columnar body 310A and the water repellent film 4 is preferably 30 nm or more. This is because when the difference in height between the light-transmitting columnar 310A and the water-repellent film 510 is less than 30 nm, a solution containing a biological constituent does not sufficiently enter between adjacent water-repellent films 510. This is because the intensity of emitted fluorescence tends to decrease.
  • the plurality of water-repellent films 510 are arranged with gaps between the light-transmitting columnar bodies 310A, so that the specimen is also formed on the side surface of the light-transmitting columnar bodies 310A.
  • the fixed film 410 can be applied, and the specimen can be applied to the entire surface of the translucent columnar body 310A.
  • the water-repellent film 510 is formed in an island shape, a lot of gaps can be formed between the light-transmitting columnar body 310A and the water-repellent film 4, and the specimen enters the gap and the specimen is fixed. It is possible to increase the amount of the sample fixed to the membrane 410.
  • Example 1 in the detection substrate XI (see FIG. 1 and FIG. 2) of the first embodiment according to the present invention, the specimen fixing film 41 is replaced with a translucent film (glass film) 31. The substrate for detection formed on the entire surface was evaluated.
  • the detection substrate used in this example was produced as follows.
  • a substrate 11 made of borosilicate glass and having a size of 26 mm X 76 mm X 1.1 mm was prepared.
  • Substrate 11 is subjected to alkaline degreasing and sufficiently washed with pure water, then neutralized with dilute hydrochloric acid, sufficiently washed with pure water, and further subjected to light etching of the glass surface with dilute hydrofluoric acid solution. Washed with water. Then, alcohol substitution was performed after alcohol substitution.
  • a Ti film as a light reflecting film (metal film) 21 and an SiO film as a light-transmitting film (glass film) 31 are sequentially formed to a predetermined thickness by a sputtering apparatus.
  • the film was formed
  • the substrate 11 on which the light reflecting film (metal film) 21 and the light-transmitting film (glass film) 31 were formed was degreased with sufficient strength and thoroughly washed with pure water, and then neutralized with dilute hydrochloric acid. After thoroughly washing with pure water and substituting with alcohol, alcohol vapor drying was performed.
  • the specimen fixing film 41 was formed on the surface of the translucent film (glass film) 31.
  • the specimen fixing film 41 is formed by immersing the substrate 11 after completion of the biofilm in a coating solution of 3-aminopropyltriethoxysilane (hereinafter referred to as “APS”) for 30 seconds, followed by rinsing, drying, and curing. Formed by.
  • APS 3-aminopropyltriethoxysilane
  • the coating solution was mixed with 94% by volume of isopropyl alcohol (hereinafter referred to as “IPA”) so that the APS was 4% by volume, and then 2% by volume of pure water was added.
  • IPA isopropyl alcohol
  • the one prepared by stirring well was used.
  • the rinse was performed for 5 seconds using IPA. Drying was performed with a rinser dryer. Curing was performed at 150 ° C for 10 minutes.
  • Oligo DAN was immobilized on the prepared detection substrate.
  • the oligo DAN one having a length of 15 bases modified with Cy3 phosphor at the end of 5 was used. This oligo DNA is dissolved in pure water to a concentration of 0.5 M to form a spot solution, spotted on the detection substrate, and left in a humid box at 25 ° C for 12 hours to form a detection substrate. Fixed. The detection substrate on which the oligo DNA was immobilized was washed with a citrate buffer solution, rinsed with pure water, and blow-dried.
  • a borosilicate glass directly formed with a specimen fixing film was used as a comparative example. The treatment of the borosilicate glass and the formation of the specimen fixing film were performed in the same manner as the detection substrate of the present invention.
  • the fluorescence intensity of the detection substrate was measured by scanning at an excitation wavelength of 532 nm and numerically calculating the amount of light received at the wavelength of 538 nm.
  • the measurement results of the fluorescence intensity are shown in Table 1 and Table 2 below.
  • DNA can be evaluated if the fluorescence intensity is 50 or more.
  • the light reflection film (metal film) 21 is made of a metal other than Cr (Ti, Ni-Cr, Fe-Ni — Even if it is made of Cr), When the thickness of the (genus membrane) 21 was 0.2, good results were obtained.
  • the thickness of the translucent film (glass film) 31 is 20 to 125 nm, the fluorescence intensity increases. Good results have been obtained. In particular, when the thickness of the translucent film (glass film) 31 was 30 to 125 nm, very good results were obtained with respect to the fluorescence intensity. On the other hand, when the thickness of the translucent film (glass film) 31 is about 135 nm, which is a quarter wavelength of the Cy3 fluorescence wavelength of 538 nm, the partial fluorescence intensity due to light interference is reduced. Variation occurred. Since this variation is disadvantageous in the analysis, it is more preferable that the thickness of the translucent film (glass film) 31 is smaller than 1Z4 of the fluorescence wavelength at which the analyte force is also emitted.
  • the force is divided so that the translucent film (glass film) 31 is made of glass.
  • the translucent film (glass film) 31 is made of glass.
  • the fluorescence intensity when the mass of silicon oxide was 70% or more.
  • the mass of silicon oxide when the mass of silicon oxide was 63%, the fluorescence intensity was weak. Therefore, it was found that the concentration of silicon oxide in the translucent film (glass film) 31 is more preferably 70% by mass or more.
  • the arithmetic average roughness Ra of the light reflecting film (metal film) 21 is 0 or less, a favorable result that the firefly intensity is strong is obtained.
  • the arithmetic average roughness Ra of the light reflecting film (metal film) 21 was 0.1 or more, the fluorescence intensity was weak. Therefore, it was found that the arithmetic average roughness Ra on the surface of the photoreflective film (metal film) 21 is preferably 0.05 m or less.
  • the detection substrates X6 and X7 (see FIGS. 5 and 6) in the sixth or seventh embodiment of the detection substrate according to the present invention were evaluated.
  • the detection substrate used in this example was prepared as follows. First, bases 16 and 17 As in Example 1, borosilicate glass was used. In the same manner as in Example 1, the substrates 16 and 17 were pretreated and the metal films 66 and 67 were formed. Next, two types of dielectric films, which are dielectric film multilayer films 76 and 77, were alternately formed on the upper surfaces of the metal films 66 and 67 by an optical thin film deposition apparatus. The thickness of the dielectric film constituting the dielectric layers 76 and 77 was set to be 1Z4 times the product of the fluorescence wavelength of the phosphor modified to the specimen to be used and the refractive index of the dielectric film.
  • a SiO film as a light transmissive film (glass film) 36, 37 is formed on the upper surface of the dielectric multilayer films 76, 77.
  • a film was formed to a predetermined thickness.
  • the heating temperature is set so that the film does not become dense.
  • Substrates 16 and 17 after film formation were washed with RCA and thoroughly washed with pure water, then replaced with alcohol and dried with alcohol vapor.
  • the specimen-immobilized membranes 46 and 47 were formed on the surfaces of the translucent membranes (glass membranes) 36 and 37, and the oligo DNA was immobilized.
  • the formation of the specimen-immobilized membranes 46 and 47, the type of oligo DNA used and the immobilization technique were the same as in Example 1.
  • Example 2 a detection substrate similar to that in Example 1 was used as a comparative example.
  • the fluorescence intensity of the detection substrate was measured in the same manner as in Example 1.
  • the film adhesion was evaluated by tape peeling test, and the film without peeling was evaluated as ⁇ , and the film peeled as little as X. I was worth it.
  • the measurement results of fluorescence intensity and the evaluation results of film adhesion are shown in Tables 3 and 4 below, and the measurement results of fluorescence intensity for Comparative Examples are shown in Table 5.
  • the specific surface areas of the translucent films (glass films) 36 and 37 in Table 4 were measured by measuring the amount of adsorbed water and numerically calculating it.
  • the amount of adsorbed moisture in the mirror-finished glass film is 1, the amount of adsorbed water increases in proportion to the increase in the specific surface area of the translucent films (glass films) 36 and 37. This is because the specific surface area can be determined based on the amount of adsorbed moisture.
  • the fluorescence intensity is low at a thickness of 0.03 m. In the range of 0.05 to 0.5 m in thickness of the metal films 66 and 67, favorable results with high fluorescence intensity were obtained.
  • the thickness of the metal films 66 and 67 was 1.0 m or more, the glass of the substrates 16 and 17 was damaged due to the internal stress of the metal films 66 and 67, which was inappropriate.
  • metal films 66 and 27 are made of metals other than Cr (Ti, Ni, Au, Pt, Rh, Al, Ni-Cr, Fe In the case of —Ni—Cr), although there was a slight difference depending on each metal, there was no significant deterioration in fluorescence intensity.
  • the thickness is about 130 nm, which corresponds to the thickness of 1Z4, which is the product of the wavelength of the phosphor and the refractive index of the light-transmitting film (glass film) 36, 37 with respect to the fluorescence wavelength of around 540 nm
  • Fluorescence intensities which are thought to be due to variations in the film thickness of the conductive films (glass films) 36 and 37, occurred.
  • the thickness of the translucent film (glass film) 36, 37 is smaller than 1Z4, which is the product of the measurement wavelength and the refractive index of the translucent film (glass film) 36, 37. I helped.
  • the dielectric films constituting the dielectric multilayer films 66 and 67 are niobium oxide, zirconium oxide and fluoride. Similar results were obtained even when calcium was used.
  • the fluorescence measurement intensity dramatically increased as the it surface area force increased 5 or 10 times.
  • the translucent films (glass films) 36 and 37 are preferably formed in a columnar shape with a large specific surface area.
  • Table 5 shows the results of the comparative example.
  • the biological material-fixing film was directly formed on the glass substrate without forming the metal film and the dielectric reflection film.
  • the detection substrates X8 and X9 (see FIGS. 9 and 10) in the eighth and ninth embodiments of the detection substrate according to the present invention were evaluated.
  • the detection substrate used in this example was prepared as follows. First, the substrates 18 and 19 are made of borosilicate glass as in Example 1, and the substrates 18 and 19 are pretreated in the same manner as in Example 1. If necessary, the same as in Example 1 is performed. Thus, the metal film 69 was formed. Further, if necessary, two types of dielectric films to be the dielectric film multilayer film 79 were alternately formed on the upper surface of the metal film 69 by an optical thin film deposition apparatus in the same manner as in Example 2. The thickness of the dielectric film constituting the dielectric multilayer film 79 was set to be 1Z4 times the product of the fluorescence wavelength of the phosphor chemically modified for the specimen to be used and the refractive index of the dielectric film. .
  • water-repellent films 58 and 59 were formed on the upper surface of the substrate 18 or the dielectric film multilayer film 79.
  • the raw material liquid containing the water-repellent resin is applied by spin coating, and then dried, and cured as necessary to remove the water-repellent resin. Heat cured.
  • the water-repellent films 58 and 59 were also formed by performing a water-repellent treatment by plasma-treating the surface with a fluoride gas. Further, when forming a fluoride film as the water-repellent films 58 and 59, it was formed by an optical thin film vapor deposition apparatus in the same manner as the dielectric film multilayer film 79.
  • the heating temperature, the film formation speed, and the degree of vacuum were taken into consideration so that the film was not dense.
  • Substrates 18 and 19 after film formation were washed with RCA and thoroughly washed with pure water, then replaced with alcohol and dried with alcohol vapor.
  • the specimen fixing film 48, 49 is formed on the surface of the glass film (many translucent columns 38A, 39A). And the oligo DNA was immobilized.
  • the formation of the sample immobilization membranes 48 and 49, the type of oligo DNA used and the immobilization method were carried out in the same manner as in Example 1.
  • the fluorescence intensity of the detection substrate was measured in the same manner as in Example 1.
  • the measurement results of fluorescence intensity are shown in Tables 6 to 9 below.
  • the measurement results of the fluorescence intensity for the comparative example are shown in Table 10. Note that the thickness of the thin film is 500 nm or less, and it is difficult to actually measure it.
  • the water-repellent film 58 is formed on the glass substrate 18 so that the resultant forces Nos. 1 to 12 in Table 6 are also divided. After film formation, SiO is deposited to a thickness of 60 nm as a glass film (many translucent columns 38A).
  • the measured fluorescence intensity was as high as 400 or higher.
  • the measured value varies depending on the thickness and material of the water-repellent film 58, but is not related to the essence of the present invention.
  • the metal film 69 is preferably formed so that the arithmetic surface roughness Ra of the surface is 0.05 m or less.
  • Table 10 is a comparative example. Without forming the glass films (multiple light-transmitting columnar bodies 38A, 39A), the water-repellent films 58, 59, the metal film 69, and the dielectric reflecting film 79, which are the features of the present invention, the specimen fixing This is an example in which a capsule is directly formed.
  • the detection substrate X10 (see FIG. 11) in the tenth embodiment of the detection substrate according to the present invention was evaluated.
  • the detection substrate used in this example was prepared as follows. First, a substrate made of borosilicate glass was used as the substrate 110 in the same manner as in Example 1. Pretreatment of the substrate 110 and formation of a metal film as the light reflecting film 610 were performed in the same manner as in Example 1. The light reflecting film (metal film) 610 was formed of Cr.
  • a water-repellent film 510 having a magnesium fluoride strength was formed on the upper surface of the light reflecting film 610 by an optical thin film deposition apparatus.
  • the water repellent film 510 was deposited, it was formed into an island shape (a mode shown in FIG. 11) or a film shape by adjusting the film forming conditions.
  • the substrate 110 was washed with RCA and thoroughly washed with pure water, and then replaced with alcohol and dried with alcohol vapor.
  • the specimen fixing film 410 is formed on the surface of the translucent columnar body 310A, and the oligo
  • Example 2 the same detection substrate as in Example 1 was used.
  • the translucent columnar body 310A is formed in a columnar shape or a flake shape, and when a film-like or island-like water-repellent film 510 is provided, the fluorescence intensity is high. It is an excellent detection substrate.

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Abstract

　本発明は、ＤＮＡやＲＮＡなどの生物構成物質の配列を測定する場合などに使用される検出用基板Ｘ６に関するものである。この検出用基板Ｘ６は、基体１６と、基体１６の表面に形成された光反射膜２６と、光反射膜２６の表面に形成された透光性要素３６と、透光性要素３６の表面に形成され検体固定化膜４６と、を備えている。光反射膜２６は、たとえば金属膜６６を含んだものとされ、好ましくは誘電体多層膜７６をさらに含んだものとされる。透光性要素３６は、ガラスなどにより柱状体にしてもよい。

Description

明 細 書
検出用基板
技術分野
[0001] 本発明は、 DNAや RNAなどの生物構成物質の配列を測定する場合などに使用さ れる検出用基板に関する。
背景技術
[0002] DNAマイクロアレーをはじめとする検出用基板は、ガラス基体上にアミノシラン、ァ ミノアルキルシランまたはポリ一 L—リジンなどの検体固定ィ匕膜を設け、この検体固定 化膜上にオリゴヌクレオチドや cDNA等の検体を被着させた構成を有して 、る。この 検出用基板を用いる場合には、予め蛍光修飾した検体 DNAと反応させ、その反応 レベルにより変化する蛍光レベルを検出することによって、核酸配列の分析が行なわ れている。このような検出方法によれば、ガラス基体力も発せられるバックグラウンドの 蛍光は、分解能の低下の原因となる。特に、 DNAマイクロアレーでは、スタンフォー ド大学方式については安価ではある力 検出精度がァフィメトリックス社 (Affimetrix) タイプに比較して劣るため、検出精度向上のための感度向上が必要とされている。
[0003] 検出精度向上のための対策としては、検体固定化膜上に、ガラス基体から発せら れる蛍光を減衰させるためのブロッキング材ゃ消光材を被着したりすることが検討さ れている。
[0004] その一例として、図 12に示した検出用基板 Y1のように、ガラス基体 80の表面に検 体固定ィ匕膜 81を設けるとともに、検出精度向上のために、検体固定ィ匕膜 81を消光 剤によりコートすることが提案されており（たとえば特許文献 1参照）、また図 13に示し た検出用基板 Y2ように、ガラス基体 90上に設けた光反射膜 91の表面に、金属と結 合性の良い官能基を有する検体固定ィ匕膜 92を形成したものも提案されている (たと えば特許文献 2参照)。
[0005] しカゝしながら、図 12に示した検出用基板 Y1で採用されていた検体固定ィ匕膜 81に 消光剤やブロッキング剤をコートする方法は、消光剤やブロッキング剤が透光性の有 機物質のため、バックグラウンドの蛍光を完全に除去できないという問題点を有して いた。また、図 13に示した検出基板 Y2のような光反射膜 91の表面に金属と結合性 の良い官能基を有する検体固定ィ匕膜 92を形成する方法は、光反射膜 91によりガラ ス基体 90の蛍光を遮断できるものの、 Auや Pt等の高価な貴金属を用いる必要があ るとともに、検体固定ィ匕膜 92として金属と結合性のよい官能基を有する特殊な材料 を用いる必要があり、比較的高価となることや、また Sや Se等を含む毒性物質を用い ることもあるため、取り扱いに注意を要すると 、う問題点を有して 、た。
[0006] 一方、誘電体多層膜を用いてバックグラウンドの蛍光遮断と測定蛍光の反射を試 みることも考えられるが、 40層力 60層と非常に多くの誘電体層が必要なため、誘電 体多層膜における光の吸収も大きくなつて反射率が金属ほど大きくならず、コンタミに よる不具合の発生も多くなる。
[0007] また、検出用基板には、複数の生体物質をアレー状に固定ィ匕した形態のものもある 力 アレーの密度は生体物質を固定ィ匕するスポットの面積に左右される。このため、 生体物質固定ィ匕膜としては、若干の撥水性を示すものが選択されるが、生体物質固 定ィ匕膜での水の接触角度が大きくなりすぎると、生体物質を固定ィ匕する際に用いる 溶液が弾かれてしまい、検出用基板に対して十分な量の生体物質を付着させること ができない。このため、生体物質固定化膜として若干の撥水性を示すものを選択す る場合には、測定蛍光強度が低下するという問題点があった。
[0008] 特許文献 1 :日本国特開 2003— 84002号公報
特許文献 2 :日本国特開 2002— 323498号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 本発明は、基体力も発せられるノ ックグラウンドの蛍光を遮断するとともに、蛍光の 強度を適切に高めることを課題としている。
[0010] 本発明の別の課題は、一般的に用いられている安価で安全な生体物質固定ィ匕膜 を反射膜上に緻密かつ強固に保持させることにある。
[0011] 本発明のさらに別の課題は、小さな面積に十分な量の生体物質溶液をスポットする ことによって高密度にアレー化された検出用基板を提供することにある。
課題を解決するための手段 [0012] 本発明の第 1の側面においては、基体上に、光反射膜、透光性要素、および検体 固定ィ匕膜が順次形成されている、検出用基板が提供される。
[0013] 本発明の第 2の側面においては、基体と、前記基体上に形成された撥水性膜と、前 記撥水性膜の表面に立設された複数の透光性柱状体力 なる透光性要素と、前記 透光性柱状体の表面に形成された検体固定化膜と、を備えている、検出用基板が提 供される。この場合に撥水性膜は、たとえば光反射膜を介して前記基体の表面に形 成される。
[0014] 光反射膜は、たとえば金属膜を含んだものとされる。金属膜は、たとえば Ti、 Cr、 Ni 、 Au、 Ag、 Pt、 Rh、 Al、？^ー0:合金ぉょび 6— 0:—？^合金のぅちの少なくとも1種 を主成分としており、好ましくは Ti、 Cr、 ^^ー0:合金ぉょび 6— 0:—？^合金のぅち の少なくとも 1種を主成分とし、さらに好ましくは Ήまたは Crを主成分として 、る。
[0015] 金属膜は、その表面の算術平均粗さ Raが 0. 05 μ m以下となるように形成するのが 好ましい。
[0016] 光反射膜は、金属膜の表面に形成された反射光増幅用の誘電体多層膜をさらに 含んでいてもよい。
[0017] 誘電体多層膜は、たとえば酸ィ匕タンタル膜、酸化チタン膜、フッ化カルシウム膜、フ ッ化マグネシウム膜、酸ィ匕ジルコニウム膜および酸ィ匕ニオブ膜のうちの少なくとも 1つ の誘電体膜を含んだものとされる。
[0018] 誘電体多層膜を構成する個々の誘電体膜の厚みは、検体固定化膜に化学的に修 飾される検体から発せられる蛍光の波長と誘電体膜の屈折率との積の（2n— 1) /4 倍 (n:自然数）とするのが好ましい。誘電体多層膜は、その厚みが 1 μ m以下である のが好ましい。
[0019] 透光性要素は、たとえば酸ィ匕珪素の含有量が 70質量％以上とされる。透光性要素 の厚みは、検体固定化膜に修飾される検体から発せられる蛍光の波長と透光性柱 状体の屈折率との積の 1Z4倍より小さくするのが好ましい。
[0020] 透光性要素は、たとえばガラス膜として形成される。透光性要素はまた、光反射膜 の表面に立設させた複数の透光性柱状体に力 成るものとして形成することもできる [0021] 透光性柱状体は、たとえば羽根状に形成される。
[0022] 透光性柱状体は、温度 25°C、湿度 60%のときの 1平方メートル当たりの表面吸着 水量が 0. 5g以上となるように形成するのが好ま 、。
[0023] 複数の透光性柱状体は、たとえば隣接するもの同士が互いに接するように形成さ れる。複数の透光性柱状体はまた、隣接するもの同士が互いに間隔をあけるように設 けてもよい。この場合、互いに隣接する透光性柱状体の間に撥水性膜を設けてもよ い。この撥水性膜は、その表面が透光性要素の上端面よりも低くなるように形成する のが好ましい。撥水性膜と透光性柱状体との高さの差は、 30nm以上であるのが好ま しい。
[0024] 基体は、たとえば直線状に配列された複数の凹部を有するものとされる。各凹部は 、たとえば開口部力 離れるほど内寸法が漸次小さくなるとともに、その内面に、光反 射膜、透光性要素および検体固定ィ匕膜が順次被着される。凹部はまた、その内面の 縦断面形状が放物線状となるように形成するのが好まし ヽ。
[0025] 凹部の周辺部には、凹部の開口部の全周を囲むように検体固定ィ匕膜の上面に撥 水性膜を形成してもよい。
[0026] 本発明の検出用基板に撥水性膜を設ける場合、撥水性膜は、その表面における水 の接触角が 50°以上となるように形成するのが好ましい。撥水性膜は、たとえばフッ 素榭脂、ポリプロピレン榭脂、ポリエチレン榭脂、ポリスチレン榭脂、ポリイミド榭脂、ポ リアセテート榭脂、ポリウレタン榭脂、エポキシ榭脂、フエノールノボラック榭脂、およ び無機フッ化物（たとえばフッ化カルシウム、フッ化マグネシウムおよびフッ化バリウム )の少なくとも 1種を主成分として 、る。
[0027] 検体固定ィ匕膜は、アミノ基、アルデヒド基、メルカプト基、シラン基およびカルボキシ ル基のうちの少なくとも 1種を有して 、るのが好まし 、。
発明の効果
[0028] 本発明の第 1の側面の検出用基板では、基体上に、光反射膜、透光性要素および 検体固定ィ匕膜が順次設けられている。そのため、光反射膜において基体力ものバッ クグラウンドの蛍光を良好に遮断しつつ、検体固定ィ匕膜に結合した検体力 発せら れる蛍光を高効率で反射させることができるため、蛍光の利得を高くすることができる 。また、光反射膜上に透光性要素を設けていることから、透光性要素に対して検体固 定ィ匕膜を簡便に被着させることができるようになる。
[0029] 本発明の第 2の側面の検出用基板では、撥水性膜上に複数の透光性柱状体を立 設するとともに、透光性柱状体の表面に検体固定化膜を設けている。そのため、撥水 性膜によって生体物質など検体を含む検体溶液の広がりを押さえつつ、複数の透光 性柱状体によって検体固定ィ匕膜の表面積を大きく確保するとともに毛管現象によつ て透光性柱状体の間に検体溶液を入り込ませることができる。これにより、検体溶液 が検出用基板の表面から弾かれることを適切に抑制できるようになるとともに、検体固 定ィ匕膜の表面積を大きく確保できるため、検体溶液を小さいスポットに大量に付着さ せることが可能となる。その結果、検出用基板において、より多くの生体物質などの 検体を高密度に付着させることができるため、検体力 発せられる蛍光の強度を高め ることがでさるよう〖こなる。
[0030] また、光反射膜を介して撥水性膜を基体上に形成すれば、光反射膜にお!、て基体 力ものバックグラウンドの蛍光を良好に遮断するとともに、検体固定ィ匕膜に結合した 検体力 発せられる蛍光を高効率で反射させることができるようになる。
[0031] 本発明の検出用基板において、金属膜を、 Ti、 Cr、 Ni、 Au、 Ag、 Pt、 Rh、 Al、 Ni
Cr合金および Fe Cr Ni合金のうちの少なくとも 1種を主成分とするものとすれ ば、これらの金属が化学的に安定で耐薬品性に優れるため、検体測定プロセスに対 して適切に適用できる。また、例示した金属は、比較的高い可視光領域の反射率物 質のため、生体物質などの検体力 の蛍光を比較的高い効率で反射することができ る。
[0032] また、金属膜を、 Ti、 Cr、 ^^ 0:合金ぉょび 6— 0:—？^合金のぅちの少なくとも1 種を主成分とし、とくに Tiまたは Crを主成分とするものとすれば、金属膜を安価に形 成することができるとともに、金属膜が不動体ィ匕した酸ィ匕膜をもつものとすることがで きるため、金属膜が耐薬品性に優れたものとなる。そのため、金属膜が種々の薬品や 環境に曝されても腐食溶解せず、検体の固定から検体中の被検出成分 (検体 DNA など）の測定までの測定プロセスにおける検出用基板の劣化を有効に防止できる。そ の結果、測定プロセスの条件の変更にも多くの場合耐えられるため、適用範囲が広く なる。さらに、金属膜の表面に透光性要素や撥水性膜を形成する場合には、透光性 要素や撥水性膜との密着性を高くすることができるようになる。このため、製造工程中 における透光性要素や撥水性膜の脱落を有効に防止できる。
[0033] 本発明の検出用基板において、金属膜の表面の算術平均粗さ Raを 0. 以 下とすれば、検体固定ィヒ膜に結合した生体物質力 発せられる蛍光の散乱反射を 効果的に阻止することができ、蛍光の利得をより高めることができるようになる。また、 金属膜の表面の粗さを先の範囲に設定すれば、検体固定化膜を被着する際に、表 面の凹凸によるコート液の塗布ムラが発生するのを有効に防止できるようになる。
[0034] 本発明の検出用基板において、光反射膜を、金属膜および誘電体多層膜からなる ものとすれば、金属膜が基体力 のバックグラウンドの蛍光を良好に遮断し、かつ、検 体固定ィ匕膜に結合した検体力 発せられる蛍光を高い効率をもって反射させること ができるようになる。その一方で、誘電体多層膜においては、蛍光体から発せられた 蛍光が誘電体多層膜を構成する個々の誘電体膜の表面で反射して相互に干渉し、 また誘電体膜の反射光と金属膜の表面で反射光が相互に干渉する。これにより、金 属膜および誘電体多層膜からなる光反射膜を採用した場合には、反射光を適切に 増強することができるため、蛍光の検出精度をきわめて高くすることができる。
[0035] とくに、誘電体多層膜を構成する個々の誘電体膜の厚みを、検体固定化膜に修飾 される生体物質などの検体力 発せられる蛍光の波長と誘電体膜の屈折率との積の (2n— 1) Z4倍 (n:自然数)とすれば、各誘電体膜や金属膜の表面での反射光の干 渉がより適切に起こるため、蛍光の増幅を非常に良好に行なうことができるようになる 。そのため、本発明の検出用基板では、検体から蛍光の強度を効率良く高めて出射 でさるよう〖こなる。
[0036] また、誘電体多層膜の厚みを 1 μ m以下とすれば、誘電体多層膜での蛍光の吸収 を適切に回避できるために、蛍光の増幅効率の悪ィ匕を抑制することができる。
[0037] 本発明の検出用基板において、誘電体多層膜を、酸ィ匕タンタル膜，酸化チタン膜， フッ化カルシウム膜，酸化ジルコニウム膜および酸化ニオブ膜のうちの少なくとも 1つ の誘電体膜を含むものとすれば、様々な蛍光波長に対応できる反射光増加用の誘 電体多層膜を形成することができる。また、先に例示した誘電体膜は、きわめて精密 に膜厚みコントロールが可能であるため、金属膜やガラス膜などの透光性要素との密 着性が良好となるように表面物性を容易に制御することができる。さらに、先に例示し た誘電体膜は、化学的にも安定なため、生体物質などの検体の反応処理の際にもさ ほど大きなダメージを受けることもな 、。
[0038] 本発明の検出用基板において、透光性要素を、酸化珪素の含有量が 70質量％以 上となるように形成すれば、透明性に優れた透光性要素を安価に形成することが可 能となる。また、従来のガラス上に用いられる検体固定ィ匕膜などの検体固定ィ匕物質を そのまま用いることができるため、特殊な官能基を有する検体固定ィ匕物質を用いる必 要はない。そのため、透光性要素の酸ィ匕珪素の含有量を 70質量％以上とすれば、 材料コストを低減することができるようになる。
[0039] 本発明の検出用基板において、透光性要素の厚みを検体固定ィ匕膜に修飾される 検体力 発せられる蛍光の波長と透光性要素の屈折率の積の 1Z4より小さくすれば 、検体固定ィ匕膜に結合した検体に修飾された蛍光体力 発する蛍光のうち、直接外 部に発せられた蛍光と、透光性柱状体を通過して基体表面で反射された反射光とが 干渉し増幅するのを有効に抑制することができる。そのため、検出用基板から出射さ れる蛍光強度を、検出用基板における異なる位置において均一化することができるよ うになり、蛍光強度の測定値に不連続点が生じるのを有効に防止できる。これにより、 蛍光強度が位置によってばらつくことなぐ安定した測定を行なうことができる。
[0040] 本発明の検出用基板において、透光性要素を光反射膜の表面に成長させた複数 の透光性柱状体から成るものとすれば、透光性要素の比表面積は単純な平滑面より も大幅に大きくなる。とくに、透光性柱状体を羽根状に形成すれば、透光性柱状体に おいてより高い比表面積を確保することができるようになる。このため、透光性要素を 複数の柱状体により構成すれば、より高密度に生体物質などの検体を固定ィ匕できる ため、検体力も発せられる蛍光量をより多くすることができるようになる。
[0041] また、透光性要素を複数の透光性柱状体により構成した場合には、光反射膜の全 体がガラスなどの透光性材料で覆われることはな 、ため、透光性柱状体同士の隙間 から、誘電体多層膜や金属膜などの光反射膜で反射された蛍光を良好に取り出すこ とができるようになる。そのため、透光性要素中で光損失が生じるのを有効に抑制で き、検出精度を高めることができるようになる。
[0042] 本発明の検出用基板において、透光性柱状体を、温度 25°C、湿度 60%のときの 1 平方メートル当たりの表面吸着水量が 0. 5g以上となるよう形成にすれば、検体固定 化物質の表面がより大面積となるため、より多くの検体を固定ィ匕できる。このため、検 出精度を高めることができるようになる。また、検体固定化膜を被着する際に検体固 定ィ匕物質と透光性柱状体との間にシランカップリングなどの結合を行なうことが容易と なる。そのため、透光性柱状体に対しては、検体固定ィ匕膜を強固に、かつより高密度 に密着することができるようになる。
[0043] 本発明の検出用基板において、隣接する透光性柱状体の間に撥水性膜を形成す れば、検体を固定する際に検体溶液が毛管現象によって広がらないようにできるた め、小さなスポットに多くの検体溶液を保持させることができる。そのため、透光性柱 状体に対して検体を効率よく固定させて、透光性柱状体における検体の単位面積当 たりの保持量を多くし、検体力も発せられる蛍光量を増大することができる。
[0044] 本発明の検出用基板において、撥水性膜の上面が透光性柱状体などの透光性要 素の上端面よりも低くすれば、撥水性膜の上端面よりも高 、位置の透光性要素の側 面にも検体を固定できる。このため、検体と反応する蛍光修飾された検体 DNAなど の被検出成分も効率よく高密度に固着されるため、被検出成分力 発せられる蛍光 量を増大させることができるために、受光測定子の受光量が増大して検出精度が向 上する。とくに、透光性柱状体などの透光性要素と撥水性膜との高さの差を 30nm以 上とすれば、隣接する撥水性膜の間に検体を含む検体溶液が十分に入り込むため、 検体からの蛍光の強度の低下を抑制することができる。
[0045] 本発明の検出用基板において、開口部力も離れるほど内寸法が漸次小さくなるとと もに、直線状に配列された複数の凹部を形成し、凹部の内面に金属膜などの光反射 膜、ガラス膜などの透光性要素および検体固定ィ匕膜が順次被着すれば、アレー状な どに並べられた凹部の各々に異なる検体保持液を滴下して基板上に複数種の蛋白 質や細胞を固定ィ匕することができ、検出の効率を向上させることができる。
[0046] 本発明の検出用基板において、凹部の内面の縦断面形状が放物線状となるように すれば、凹部の底部に保持された検体力 の蛍光を指向性高く凹部の上方の蛍光 検出器に向けて発することができ、蛍光の利得をより高めることができる。
[0047] 本発明の検出用基板において、凹部の周辺部には、凹部の開口部の全周を囲む ように検体固定ィ匕膜の上面に撥水性膜を形成すれば、アレー状などに並べられた凹 部から検体溶液がはみ出しても、隣接する凹部に混入することがなぐ検出精度を高 めることができる。
[0048] 本発明の検出用基板において、撥水性膜の表面における水の接触角を 50°以上と すれば、生体物質などの検体を含む検体溶液が複数の透光性柱状体に付着すると ともに撥水性膜により反発を受けるために毛管現象により広がるのを有効に防止でき る。
[0049] 本発明の検出用基板において、撥水性膜を、フッ素榭脂、ポリプロピレン榭脂、ポリ エチレン榭脂、ポリスチレン榭脂、ポリイミド榭脂、ポリアセテート榭脂、ポリウレタン榭 脂、エポキシ榭脂、フエノールノボラック榭脂、および無機フッ化物（たとえばフッ化力 ルシゥム、フッ化マグネシウムおよびフッ化バリウム）の少なくとも 1種を主成分とするも のとすれば、これらの成分が高い撥水性を示すため、検出用基板上にスポットされた 検体溶液が広がる現象を有効に阻止することができる。このため、検体溶液のスポッ トの面積が大きくならないため、検体固定化密度の低下が発生しないとともに高密度 アレー化が可能になる。
[0050] 本発明の検出用基板において、検体固定ィ匕膜を、アミノ基，アルデヒド基，メルカプ ト基，シラン基およびカルボキシル基のうちの少なくとも 1種を有するようにすれば、蛋 白質や細胞などの検体の吸着性を高めることができ、より多くの検体を固定して、検 出精度を高めることができる。
図面の簡単な説明
[0051] [図 1]本発明に係る検出用基板の第 1の実施の形態を示す全体斜視図である。
[図 2]図 1の II— II線に沿う断面図である。
[図 3]本発明に係る検出用基板の第 2の実施の形態を示す部分断面図である。
[図 4]本発明に係る検出用基板の第 3の実施の形態を示す部分断面図である。
[図 5]本発明に係る検出用基板の第 4の実施の形態を示す部分断面図である。
[図 6]本発明に係る検出用基板の第 5の実施の形態を示す部分断面図である。 [図 7]本発明に係る検出用基板の第 6の実施の形態を示す部分断面図である。
[図 8]本発明に係る検出用基板の第 7の実施の形態を示す部分断面図である。
[図 9]本発明に係る検出用基板の第 8の実施の形態を示す部分断面図である。
[図 10]本発明に係る検出用基板の第 9の実施の形態を示す部分断面図である。
[図 11]本発明に係る検出用基板の第 10の実施の形態を示す部分断面図である。
[図 12]従来の生体物質検出用基板の一例を示す部分断面図である。
[図 13]従来の生体物質検出用基板の他の例を示す部分断面図である。
符号の説明
[0052] X1〜X10 検出用基板
11〜19, 110 基体
13A, 14A, 15A (基体の）凹部
13B, 14B (凹部の）開口部
21〜27, 29, 210 光反射膜
31〜37 透光性膜
32A, 37A, 31 OA 透光性柱状体
41-49, 410 検体固定ィ匕膜
55, 58, 59, 510 撥水性膜
66, 67, 69 金属膜
76, 77, 79 誘電体多層膜
発明を実施するための最良の形態
[0053] 以下、本発明に係る検出用基板について、第 1ないし第 10の実施の形態として、 図面を参照しつつ詳細に説明する。
[0054] まず、本発明の第 1の実施の形態について、図 1および図 2を参照して説明する。
図 1は本発明に係る検出用基板の第 1の実施の形態を示す全体斜視図であり、図 2 は図 1の II II線に沿う断面図である。
[0055] 図 1および図 2に示した検出用基板 XIは、基体 11の表面に、光反射膜 21、透光 性膜 31、および検体固定ィ匕膜 41を順次積層したものである。
[0056] 基体 11は、光反射膜 21、透光性膜 31、および検体固定ィ匕膜 41を形成するための ベースとなるものであり、板状に形成されている。この基体 11は、たとえばガラス、金 属、あるいはセラミックスにより形成されている。ただし、基体 11は、表面を鏡面状に 平坦ィ匕が可能であるとともに、生体物質などの検体の処理に関わる耐薬品性や耐熱 耐湿性が満たされるならば、先に例示した材料以外により形成してもよ ヽ。
[0057] 光反射膜 21は、検体固定化膜 41に結合した生体物質から発せられる蛍光を反射 させるためのものであり、基体 11の表面に膜形成されている。この光反射膜 21は、た とえば Ti、 Cr、 Ni、 Au、 Ag、 Pt、 Rh、 Al、 Ni— Cr合金および Fe— Cr— Ni合金のう ちの少なくとも一種を主成分とする金属膜として形成されている。例示した金属材料 により光反射膜 21を形成した場合には、蛍光の反射率を非常に高くすることができる とともに、ガラス成分と光反射膜 21との密着性を非常に高くすることができる。さらに、 先の金属材料を用いた場合には、光反射膜 21の表面に安定な不導体皮膜が形成 されるので、光反射膜 21の耐薬品性を非常に高くすることができる。
[0058] また、光反射膜 21は、透光性膜 31との膜密着性を良好なものとするために、たとえ ば Auや Ag等の下地層の上に Tiや Cr等の密着層を形成したような複数の層からなる 構成であってもよい。光反射膜 21はまた、蛍光体の励起のための励起光や蛍光体 から出射される出射光を反射する皮膜であればよぐ基体 11や透光性膜 31との密着 性を確保できる限りは、金属膜以外のものを使用することもできる。
[0059] 光反射膜 21の厚みは、 0. 05〜1 μ mとするのが好ましい。これは、光反射膜 21の 厚みが小さすぎる場合には、たとえば光反射膜 21を金属膜として形成する場合には 、光透過膜 21が光を透過するアイランド構造となってしまう一方で、光反射膜 21の厚 みを 0. 05 m以上とすれば、光を透過しない膜構造とすることができるからであり、 また、光反射膜 21の厚みが 1 μ mを超えると、成膜方法にもよるが、光反射膜 21の 内部応力によりガラス製などの基体 11の破壊による膜剥がれが生じやすくなるため である。好ましくは、光反射膜 21の厚みは、 0. 程度とされる。そうすれば、光反 射膜 21の厚みが 0. 程度の場合には、基体 11との膜密着性も比較的に高ぐ また、基体 11をガラスにより形成する場合に、薬液の浸透による基体 11のガラスのコ ロージヨンが発生しなくなるからである。
[0060] 光反射膜 21は、その表面における算術平均粗さ Raが 0. 05 m以下となるように 形成するのが好ましい。このような表面粗さを有する光反射膜 21では、その表面に凹 凸の少ない透光性膜 31を形成することが可能となる。その結果、透光性膜 31に検体 固定ィ匕膜 41を被着する際に、透光性膜 31の表面の凹凸に起因するコート液の塗布 ムラが発生するのを有効に防止することができる。また、光反射膜 21における表面粗 さを小さくすれば、検体固定化膜 41に結合した生体物質などの検体から発せられる 蛍光が光反射膜 21にお 、て乱反射してしまうのを抑制できるために、蛍光の利得を 高めることができるようになる。
[0061] 透光性膜 31は、検体固定ィ匕膜 41を固着させるためのものであり、光反射膜 21の 表面に膜形成されている。この透光性膜 31は、検体固定ィ匕のための物質が良く固着 される材料、たとえばガラス材料により、蛍光の波長の吸収の少ない透明に形成され ている。透光性膜 31は、その厚みを検体に修飾される蛍光体の発光波長の 1Z4より も小さくなるように形成するのが好ましい。これは、透光性膜 31の厚みが蛍光体の波 長の 1Z2であれば、干渉による吸収が生じる一方で、透光性膜 31の厚みが蛍光体 の波長の 1Z4の厚みであれば、光の干渉による増幅が有るために僅かな膜厚みの ばらつきが蛍光強度の測定のばらつきを大きくするからである。
[0062] また、透光性膜 31は、たとえばガラスにより形成される力 その場合には、成分組成 として SiOが 70質量％以上含まれているのが好ましい。このような組成の透光性膜 3
2
1では、検体固定ィ匕膜 41を形成するための一般的なコート液、たとえばアミノアルキ ルシランやポリ一 L—リジンなどを含むコート液を使用することができるようになる。
[0063] 検体固定ィ匕膜 41は、検体中の含まれる目的とする物質を固定化させるためのもの であり、複数の領域に離散した状態で透光性膜 31の表面に膜形成されている。この 検体固定ィ匕膜 41は、たとえばアミノ基、アルデヒド基、メルカプト基、シラン基および カルボキシル基のうちの少なくとも 1種を有するものとされている。例示した官能基を 有する検体固定化膜 41では、蛋白質や細胞などの検体の吸着性を高めることがで き、より多くの検体を固定して検出精度を高めることができるようになる。
[0064] このような検体固定ィ匕膜 41は、たとえばアミノアルキルシランなどのシランカップリン グ剤あるいはポリ L—リジンなどのポリ陽イオンを含むコート液を用いて形成するこ とがでさる。 [0065] もちろん、検体固定ィ匕膜 41は、先の成分以外にも、従来より用いられている他のコ ート液により形成することもでき、また検体固定ィ匕膜 41は、必ずしも離散的に形成す る必要はなぐ透光性膜 31の全面を覆うように 1つの膜として形成してもよい。
[0066] このような検出用基板 XIによれば、光反射膜 21において基体 11からのバックダラ ゥンドの蛍光を良好に遮断しつつ、検体固定ィ匕膜 41に結合した検体力 発せられる 蛍光を高効率で反射させることができるため、蛍光の利得を高くすることができる。ま た、光反射膜 21の表面に透光性膜 31を設けていることから、透光性膜 31に対して 検体固定ィ匕膜 41を簡便に被着させることができるようになる。
[0067] 次に、本発明に係る検出用基板の第 2の実施の形態について、図 3を参照して説 明する。図 3は、本発明に係る検出用基板の第 2の実施の形態を示す部分断面図で ある。
[0068] 図 3に示した検出用基板 X2は、基体 12の表面に、光反射膜 22、透光性膜 32、お よび検体固定ィ匕膜 42を形成した点において第 1の実施の形態における検出用基板 XI (図 2参照）と同様である。その一方で、検出用基板 X2は、透光性膜 32が多数の 透光性柱状体 32Aからなる点において、検出用基板 XI (図 2参照）とは異なってい る。
[0069] 透光性膜 32は、上述のように、多数の透光性柱状体 32Aからなるものである。各透 光性柱状体 32Aは、たとえばガラスにより形成される。このようなガラスの透光性柱状 体 32Aからなる透光性膜 32は、たとえば成膜手法として低温高ガス圧力スパッタリン グゃ斜め蒸着を採用する一方で、成膜条件を制御することにより形成することができ る。
[0070] 透光性柱状体 32Aは、たとえば温度 25°C、湿度 60%のときの 1平方メートル当たり の表面吸着水量が 0. 5g以上となるよう形成される。このような透光性柱状体 32Aで は、その検体固定ィ匕膜 42の表面積がより大きくなるため、より多くの検体を固定ィ匕で きる。このため、検出精度を高めることができるようになる。また、検体固定ィ匕膜 42を 被着する際に検体固定ィ匕物質と透光性柱状体 32Aとの間にシランカップリングなど の結合を行なうことが容易となる。そのため、透光性柱状体 32Aに対しては、検体固 定ィ匕膜 42を強固に、かつより高密度に密着することができるようになる。 [0071] また、透光性柱状体 32Aは、その厚み (高さ）が検体固定ィ匕膜 42に固定される検 体から発せられる蛍光の波長と、透光性柱状体 3の屈折率と、の積の 1Z4倍よりも小 さくなるように形成するのが好ましい。この場合には、検体力も発せられる蛍光のうち 、直接外部に発せられた蛍光と、透光性柱状体 32Aを通過して光反射膜 22で反射 された反射光とが干渉して増幅するのを有効に抑制することができる。そのため、検 出用基板 X2における全ての位置において、蛍光強度を均一化にし、蛍光強度の測 定値に不連続点が生じるのを有効に防止できる。その結果、検出用基板 X2における 異なる位置において、蛍光強度がばらつくことを抑制できるようになり、安定した測定 を行なうことができるようになる。
[0072] このような検出用基板 X2によれば、透光性膜 32が複数の透光性柱状体 32Aによ り形成されているために、透光性膜 32における隣接する透光性柱状体 32A相互の 隙間が比較的に大きなものとなる。そのため、透光性膜 32の表面積をきわめて大きく 確保できるようになるため、検体固定ィ匕膜 42に固定化される生体物質などの検体の 量を大きく確保することができるため、検体力 発せられる蛍光の利得をより高めるこ とができるようになる。また、検出用基板 X2では、透光性膜 32が多数の透光性柱状 体 32Aにより構成されているため、光反射膜 22の全体が透光性膜 32によって覆わ れることがない。そのため、光反射膜 22において反射された検体力もの蛍光は、透 光性柱状体 32Aの隙間から良好に取り出すことができる。その結果、透光性膜 32に おいて光損失が生じるのを有効に抑制でき、検出精度を高めることができるようにな る。
[0073] 次に、本発明に係る検出用基板の第 3の実施の形態について、図 4を参照して説 明する。図 4は、本発明に係る検出用基板の第 3の実施の形態を示す部分断面図で ある。
[0074] 図 4に示した検出用基板 X3は、基体 13の表面に、光反射膜 23、透光性膜 33、お よび検体固定ィ匕膜 43を順次積層した点において第 1の実施の形態における検出用 基板 XI (図 2参照）と同様である。その一方で、検出用基板 X3は、検出用基板 XI ( 図 2参照）とは基体 13の構成が異なっている。
[0075] 基体 13は、直線状に並ぶ複数の凹部 13Aを備えた構成とされており、これの凹部 13Aを含めた基体 3の全体を覆うように、光反射膜 23、透光性膜 33、および検体固 定ィ匕膜 43が順次積層されている。凹部 13Aは、下側に向うほど（開口部 13B力も離 れるほど）、内寸法が小さくなるように形成されている。
[0076] なお、複数の凹部 13Aは、図面上では一列だけ表されている力 凹部 13Aの列を 複数配置したアレー状等に複数の凹部 13Aを配置してもよ 、。
[0077] このような検出用基板 X3によれば、基体 13の凹部 13Aに検体を滴下して凹部 13 Aごとに異なる検体を保持させることができるようになる。また、凹部 13Aを覆うように 、光反射膜 23、透光性膜 33および検体固定ィ匕膜 43を順次積層するようにすれば、 検体の固定ィ匕とバックグラウンドの蛍光遮光を良好に行なうことができるようになる。
[0078] また、凹部 13Aは、下側に向うほど（開口部 13B力も離れるほど）、内寸法が小さく なるように形成されているため、検体固定ィ匕膜 43に固定化される検体力も発せられる 蛍光を、凹部 13Aの上方に向けて集光させることができる。そのため、検出用基板 X 3から出射される蛍光の利得を高くすることができるようになり、検出感度を高めること ができるようになる。
[0079] 次に、本発明に係る検出用基板の第 4の実施の形態について、図 5を参照して説 明する。図 5は、本発明に係る検出用基板の第 4の実施の形態を示す部分断面図で ある。
[0080] 図 5に示した検出用基板 X4は、複数の凹部 14Aを有する基体 14の表面に、光反 射膜 24、透光性膜 34、および検体固定ィ匕膜 44を順次積層した点において第 3の実 施の形態における検出用基板 X3 (図 4参照）と同様である。その一方で、検出用基 板 X4は、検出用基板 X3 (図 4参照）とは、凹部 14Aの構成が異なっている。
[0081] 凹部 14Aは、下側に向うほど（開口部 14B力も離れるほど）、内寸法が小さくなるよ うに形成されて 、るとともに、内面の縦断面形状が放物線状となるように形成されて いる。その一方で、光反射膜 24、透光性膜 34、および検体固定ィ匕膜 44は、凹部 14 Aの内面形状に対応して、その表面の断面形状が放物線状となっている。
[0082] このような検出用基板 X4によれば、検体固定ィ匕膜 44に固定化される生体物質など の検体から発せられる蛍光は、凹部 14Aの内面に形成された光反射膜 24において 反射され、その反射光は指向性高く凹部 14Aの直上に向けて進行させられる。その 結果、検体から発せられる蛍光の利得を、さらに高めることができるようになる。
[0083] 次に、本発明に係る検出用基板の第 5の実施の形態について、図 6を参照して説 明する。図 6は、本発明に係る検出用基板の第 5の実施の形態を示す部分断面図で ある。
[0084] 図 5に示した検出用基板 X5は、複数の凹部 15Aを有する基体 15の表面に、光反 射膜 25、透光性膜 35、および検体固定ィ匕膜 45を順次積層した点において第 3の実 施の形態における検出用基板 X3 (図 4参照）と同様である。その一方で、検出用基 板 X5は、検出用基板 X3 (図 4参照）とは、撥水性膜 55を有する点において異なって いる。
[0085] 撥水性膜 55は、検体固定化膜 45に未固着の検体が、隣接する他の凹部 15Aに 混入するのを抑制するためのものである。撥水性膜 55は、複数の凹部 15Aのそれぞ れの周囲を取り囲むように形成されている。この撥水性膜 55は、その表面に撥水性 を有していれば何でも良ぐ単層に形成されたものであっても、複数の皮膜が積層さ れた複合皮膜であっても構わな 、。
[0086] ここで、本発明でいう撥水性とは、表面に滴下した水の接触角が 45° 以上のものを いう。撥水性膜 55としては、表面に対する水の接触角は 50°以上のものを使用する のが好ましぐより好ましくは水の接触角が 70°以上のものが使用される。
[0087] 撥水性膜 55を形成するための材料としては、たとえば撥水系の榭脂撥水性物質や フッ化物を挙げることができ、好ましくは、フッ素榭脂、ポリプロピレン榭脂、ポリエチレ ン榭脂、ポリスチレン榭脂、ポリイミド榭脂、ポリアセテート榭脂、ポリウレタン榭脂、フ ッ化カルシウム、フッ化マグネシウムおよびフッ化バリウムの少なくとも 1種を主成分と するのを使用することができる。
[0088] 撥水性膜 55は、フッ素化膜として形成する場合には真空蒸着法やスパッタリング法 による真空成膜により形成することができる。また、撥水性膜 58を榭脂により形成する 場合には、先の真空蒸着法の他に、印刷法や溶液への浸漬によって膜形成すること ちでさる。
[0089] このような検出用基板 X5によれば、各々の凹部 15Aに保持された検体が相互に接 触し、あるいは測定対象となる検体中に他の検体が混入することを適切に抑制できる ため、測定対象となる検体の測定において、他の検体が悪影響を与えることを適切 に抑制することができる。また、隣接する凹部 15Aの相互において、検体どうしの相 互干渉を抑制できれば、複数の凹部 15A配置密度を大きくすることも可能となり、高 密度アレー化を実現することができるようになる。
[0090] 次に、本発明に係る検出用基板の第 6の実施の形態について、図 7を参照して説 明する。図 7は、本発明に係る検出用基板の第 6の実施の形態を示す部分断面図で ある。
[0091] 図 7に示した検出用基板 X6は、基体 16の表面に、光反射膜 26、透光性膜 36およ び検体固定ィ匕膜 46を順次積層したものであり、基体 16、透光性膜 36および検体固 定ィ匕膜 46については、先に説明した第 1の実施の形態における検出用基板 XI (図 2 参照）と同様なものとされている。
[0092] 光反射膜 26は、金属膜 66および誘電体多層膜 76を順次積層したものである。
[0093] 金属膜 66は、先に説明した検出用基板 XIの光反射膜 21 (図 2参照)を金属膜とし て形成する場合の金属膜と同様なものとされている。
[0094] 一方、誘電体多層膜 76は、いわゆる光学薄膜と呼ばれるものであり、金属膜 66で の反射光の光量を増加させるためのものである。この誘電体多層膜 76は、図面上に は明確に表れていないが、複数の誘電体膜が積層されたものである。誘電体多層膜 76においては、検体固定ィ匕膜 46に固定ィ匕される検体力 発せられる蛍光力 各々 の誘電体膜の表面や金属膜 66の表面で反射し、それらの反射光が相互に干渉して 蛍光強度が高められる。
[0095] このような誘電体多層膜 76は、酸ィ匕タンタル膜、酸化チタン膜、フッ化カルシウム膜 、酸ィ匕ジルコニウム膜、および酸ィ匕ニオブ膜のうちの少なくとも 1つの誘電体膜を含ん でいるのが好ましい。例示した誘電体膜を含む誘電体多層膜 76では、様々な波長 の蛍光を増強することができるとともに、下層にある金属膜 66や上層にある透光性膜 36との膜密着性を良好なものとすることができる。また、誘電体膜の成膜速度も遅く できるため、正確な膜厚に制御するのが容易となる。
[0096] 誘電体多層膜 76を構成する個々の誘電体膜の厚みは、検体固定ィ匕膜 46に修飾 される検体から発せられる蛍光の波長と誘電体膜の屈折率との積の（2n— 1) Z4倍 ( n:自然数)とするのが好ましい。このような膜厚の誘電体多層膜 76を採用した場合に は、各誘電体膜の表面や金属膜 66の表面で反射した検体から発せられる蛍光の反 射光力 相互に干渉するために蛍光の増強を非常に良好に行なうことができるように なる。その結果、検出用基板 X6では、検体からの蛍光の強度を効率良く高めて出射 することができる。
[0097] 一方、誘電体多層膜 76の厚みは、 1 μ m以下とするのが好まし 、。これは、誘電体 多層膜 76を構成する個々の誘電体膜の厚みが先の関係を満たすように形成されて いる場合には、誘電体多層膜 76における誘電体膜の層数が比較的に少なければ、 層数が増えるごとにおよそ 2n乗則の光の干渉作用による増強が得られるが、層数が 数十層になると誘電体多層膜 13の厚みが大きくなつて蛍光の吸収が生じやすくなつ て増強効率が悪ィ匕するからである。
[0098] 次に、本発明に係る検出用基板の第 7の実施の形態について、図 8を参照して説 明する。図 8は、本発明に係る検出用基板の第 7の実施の形態を示す部分断面図で ある。
[0099] 図 8に示した検出用基板 X7は、基体 17の表面に、光反射膜 27 (金属膜 67、誘電 体多層膜 77)、透光性膜 37、および検体固定ィ匕膜 47を形成した点において、先に 説明した第 6の実施の形態における検出用基板 X6 (図 7参照）と同様なものとされて いる。その一方で、検出用基板 X7は、検出用基板 X6 (図 7参照）とは、透光性膜 37 および検体固定ィ匕膜 47の構成が異なっている。
[0100] 検出用基板 X7における透光性膜 37および検体固定ィ匕膜 47の構成は、先に説明 した第 2の実施の形態における検出用基板 X2の透光性膜 32および検体固定ィ匕膜 4 2と同様なものとされている（図 3参照)。すなわち、透光性膜 37は誘電体多層膜 77 の表面に形成された複数の透光性柱状体 37Aからなる一方で、検体固定ィ匕膜 47は 各透光性柱状体 37Aの表面を覆うように形成されて!、る。
[0101] このような検出用基板 X7によれば、透光性膜 37が複数の透光性柱状体 37Aによ り構成されているために、透光性膜 37における隣接する透光性柱状体 37A相互の 隙間が比較的に大きなものとなる。そのため、透光性膜 37の表面積をきわめて大きく 確保できるようになるため、検体固定ィ匕膜 47に固定化される検体の量を大きく確保し 、検体力も発せられる蛍光の利得がより高めることができる。また、検出用基板 X7は、 表面全面が透光性膜 37 (透光性柱状体 37A)で覆われることはな 、ため、誘電体多 層膜 77や金属膜 67で反射された検体からの蛍光は、透光性柱状体 37の隙間から 良好に取り出すことができる。そのため、透光性膜 37において光損失が生じるのを有 効に抑制でき、検出精度を高めることができる。
[0102] 次に、本発明に係る検出用基板の第 8の実施の形態について、図 9を参照して説 明する。図 9は、本発明に係る検出用基板の第 8の実施の形態を示す部分断面図で ある。
[0103] 図 9に示した検出用基板 X8は、基体 18の表面に、撥水性膜 58、透光性柱状体 38 A、および検体固定ィ匕膜 48を形成したものである。
[0104] 撥水性膜 58は、この撥水性膜 58に付着させる検体を溶解させた検体溶液がぬれ 広がるのを防止するためのものである。この撥水性膜 58は、その表面が撥水性を有 していれば何でも良ぐ単層に形成されたものであっても、複数の皮膜が積層された 複合皮膜であっても構わない。ここで、撥水性の定義については、本発明の第 5の実 施の形態における検出用基板 Xの撥水膜 55 (図 6参照）と同様である。
[0105] このような撥水性膜 58は、第 5の実施の形態の検出用基板 X5の撥水性膜 55 (図 6 参照）と同様な材料および手法により形成することができる。第 5の実施の形態にお Vヽて例示された撥水性材料を主成分とする撥水性膜 58は、高 ヽ撥水性を示すため 、検出用基板 X8上にスポットされた検体溶液が撥水性膜 55に反発するために検体 溶液が広がるのを有効に阻止することができる。そのため、検体溶液のスポットの面 積が大きくならないため、検体固定化密度を低下させることなぐ高アレー化が可能 になる。
[0106] 撥水性膜 58は、フッ化膜として形成する場合には真空蒸着法やスパッタリング法に よる真空成膜にて形成することができる。また、撥水性膜 58を榭脂により形成する場 合には、先の真空製膜の他に、印刷法や溶液への浸漬によって膜形成することがで きる。
[0107] 複数の透光性柱状体 38Aは、先に説明した先に説明した第 2の実施の形態におけ る検出用基板 X2における透光性柱状体 32A (図 3参照）と、基本的には同様なもの とされている。すなわち、透光性柱状体 38Aは、材質、表面吸着水量、厚みおよび 形成方法に関して、検出用基板 X2の透光性柱状体 32A (図 3参照）と同様なものと されている。ただし、複数の透光性柱状体 38Aは、隣接するもの同士が互いに間隔 をあけて立設されているとともに、各透光性柱状体 38Aが羽根状に形成されている。 ここで、本発明でいう羽根状とは、 1枚の鳥の羽根のような細長い板状のものを示す。
[0108] 検出用基板 X8では、複数の透光性柱状体 38Aが隣接するもの同士が互いに間隔 をあけて立設されて ヽることから、透光性柱状体 38Aの表面に被着される検体固定 化膜 48の比表面積を非常に大きくすることができる。このため、検体固定ィ匕膜 48は、 透光性柱状体 38Aに固着できる生体物質量を大きく確保できるようになり、生体物質 力も発せられる蛍光の強度が高くすることが可能となる。また、透光性柱状体 38Aを 羽根状に形成すれば、透光性柱状体 38Aの比表面積をより大きく確保することか可 能となり、透光性柱状体 38Aに対する生体物質量をより大きく確保し、生体物質から 発せられる蛍光の強度が高くすることが可能となる。
[0109] なお、複数の透光性柱状体 38Aは、必ずしも図 9に示したように隣接するもの同士 が互いに間隔をあけて立設する必要はなぐ隣接するもの同士が互いに接するように 立設してちよい。
[0110] 次に、本発明に係る検出用基板の第 9の実施の形態について、図 10を参照して説 明する。図 10は、本発明に係る検出用基板の第 9の実施の形態を示す部分断面図 である。
[0111] 図 10に示した検出用基板 X9は、基体 19の表面に、光反射膜 29、撥水性膜 59、 透光性柱状体 39A、および検体固定ィ匕膜 49を形成したものである。この検出用基 板 X9は、先に説明した第 9の実施に形態の検出用基板 X8において、基体 18と撥水 性膜 58 (図 9参照）との間に、光反射膜 29を介在させたものに対応している。
[0112] 光反射膜 29は、金属膜 69および誘電体多層膜 79を順次積層したものであり、本 発明の第 6の実施の形態における検出用基板 X6の光反射膜 26と同様なものとされ ている。
[0113] なお、光反射膜 29は、誘電体多層膜 79を省略して金属膜 69のみにより形成しても よぐ金属膜 69を省略して誘電体多層膜 79のみにより形成してもよい。光反射膜 29 はまた、金属膜 69や誘電体光反射膜 79に限定されない。すなわち、光反射膜 29は 、蛍光体の励起のための励起光や蛍光体力 出射される出射光を反射する皮膜で あって、基体 19および撥水性膜 59と密着性が良ぐ検体の処理に関わる耐薬品性 や耐熱耐湿性が満たされ皮膜であればょ ヽ。
[0114] また、撥水性膜 58は、光反射膜 29の表面に形成されるものであるため、撥水性膜 59は、真空製膜、印刷法、溶液への浸漬による膜形成の他に、ガスを用いて光反射 膜 29 (金属や酸化膜表面)の撥水化処理することにより形成することもできる。ガスに よる撥水性処理は、たとえば真空中にフッ化物を含んだガスを導入してプラズマを発 生させて光反射膜 29の表面にフッ化層を形成することにより行うことができる。
[0115] このような検出用基板 X9によれば、先の検出用基板 X8 (図 9参照）の効果に加え て、撥水性膜 58が光反射膜 29を介して基体 19の表面に形成されているために、次 の効果を奏することができる。すなわち、検出用基板 X9では、基体 19からのノ ッタグ ラウンドの蛍光が光反射膜 29において良好に遮断されるとともに、検体固定ィ匕膜 49 に結合した検体から発せられる蛍光を光反射膜 29において高効率で反射させること ができる。
[0116] 次に、本発明に係る検出用基板の第 10の実施の形態について、図 11を参照して 説明する。図 11は、本発明に係る検出用基板の第 10の実施の形態を示す部分断 面図である。
[0117] 図 10に示した検出用基板 X10は、基体 110の表面に、光反射膜 610、複数の撥 水性膜 510、複数の透光性柱状体 310A、および検体固定ィ匕膜 410を形成したもの である。
[0118] 光反射膜 610は、たとえば本発明の第 9の実施の形態において先に説明した光反 射膜 29 (図 9参照）と同様な構成とされて!/ヽる。
[0119] 複数の透光性柱状体 310Aは、先に説明した先に説明した第 2の実施の形態にお ける検出用基板 X2の透光性膜 32の透光性柱状体 32A (図 3参照）と、基本的には 同様なものとされている。すなわち、透光性柱状体 38Aは、材質、表面吸着水量、厚 みおよび形成方法に関して、検出用基板 X2の透光性柱状体 32A (図 3参照）と同様 なものとされている。ただし、複数の透光性柱状体 38Aは、隣接するもの同士が互い に間隔をあけて立設されている。なお、本実施形態でいう柱状とは、円柱状、角柱状 、円錐状、多角錐状、薄片状など様々な形状を含んでいる。
[0120] 隣接した透光性柱状体 310A同士の間隔は測定される生物構成物質の厚みの 2 倍以上がよい。これにより、隣接した透光性柱状体 310A間に十分に生物構成物質 が充填され、検体固定ィ匕膜に固定化されるため、より高密度に生物構成物質が捕集 される。このため、生物構成物質力も出射する蛍光強度がより高くすることができる。
[0121] 複数の撥水性膜 510は、隣接するもの同士が互いに間隔をあけ、かつ透光性柱状 体 310Aに対して隙間を介して配置されている。すなわち、複数の撥水性膜 510は、 島状に点在するように設けられている。もちろん、撥水性膜は、隣接する撥水性膜 51 0が繋がった 1つも膜として形成してもよい。
[0122] 撥水部材 510はまた、透光性柱状体 310Aよりも厚み（高さ）力 、さくされている。こ れにより、透光性柱状体 310Aの根元まで検体固定ィ匕膜 410を被着することが可能 となって検体が透光性柱状体 310Aの根元まで到達し、単位面積当たりの検体の固 定割合を大きく確保できるようになる。
[0123] ここで、撥水性膜 510の高さは、低ければ低い方がよいが、 0. 5nm以上であるの が好ましい。これは、撥水性膜 510の高さが 0. 5nm未満になると、透光性柱状体 31 OAの毛管現象を阻害する性能が低下するからである。また、透光性柱状体 310Aと 撥水性膜 4の高さの差は 30nm以上であるのが好ましい。これは、透光性柱状体 310 Aと撥水性膜 510の高さの差は 30nm未満であると、隣接する撥水性膜 510の間に 生物構成物質を含む溶液が十分に入り込まないために検体力 出射される蛍光強 度が低下しやすくなるからである。
[0124] このような検出用基板 X10では、複数の撥水性膜 510が透光性柱状体 310Aとの 間に隙間を介して配置されているため、透光性柱状体 310Aの側面にも検体固定ィ匕 膜 410を被着できるとともに、透光性柱状体 310Aの表面全体に検体を被着できるよ うになる。とくに、撥水性膜 510を島状に形成した場合には、透光性柱状体 310Aと 撥水性膜 4との間に隙間を多く形成することができ、この隙間に検体が入り込んで検 体固定ィ匕膜 410に固定される検体の量を多くすることができる。
実施例 1 [0125] 本実施例では、本発明に係る第 1の実施の形態の検出用基板 XI (図 1および図 2 参照）において、検体固定ィ匕膜 41を透光性膜 (ガラス膜) 31の全面に形成した検出 用基板について評価した。
[0126] 本実施例で用いる検出用基板は、次のようにして作成した。
[0127] まず、基体 11として、硼珪酸ガラスにより、サイズが 26mm X 76mm X 1. 1mmに 形成されたものを準備した。基体 11は、アルカリ脱脂を行って十分に純水洗した後、 希塩酸にて中和処理を行い、十分に純水洗し、さらに希弗酸液にてガラス表面をライ トエッチングした後、十分に純水洗を行った。その後、アルコール置換した後にアル コール蒸気乾燥を行った。
[0128] 乾燥した基体 11に対しては、スパッタ装置にて光反射膜 (金属膜) 21としての Ti膜 を、透光性膜 (ガラス膜) 31としての SiO膜を順次、所定の厚みに成膜した (下記表
2
1および表 2参照)。 SiOの成膜に当たっては、膜の緻密性にも考慮した。
2
[0129] 光反射膜 (金属膜) 21および透光性膜 (ガラス膜) 31を成膜した基体 11は、アル力 リ脱脂を行って十分に純水洗した後、希塩酸にて中和処理を行い、十分に純水洗し 、アルコール置換した後にアルコール蒸気乾燥を行った。
[0130] 次に、透光性膜 (ガラス膜) 31の表面に検体固定ィ匕膜 41を形成した。検体固定ィ匕 膜 41は、生膜終了後の基体 11を 3—ァミノプロピルトリエトキシシラン (以下「APS」と いう）のコート液に 30秒浸漬した後に、リンス、乾燥、キュアを行うことにより形成した。
[0131] コート液としては、溶媒としてのイソプロピルアルコール（以下「IPA」という） 94体積 %に対して APSが 4体積％となるように混合した後に、純水を 2体積％添加して直ち に良く攪拌して調製したものを使用した。リンスは、 IPAを用いて 5秒間行なった。乾 燥は、リンサードライヤーにて行った。キュアは、 150°Cにて 10分間行なった。
[0132] 作成された検出用基板に対しては、オリゴ DANを固定ィ匕した。オリゴ DANとしては 、 5，末端を Cy3蛍光体にて修飾した 15塩基長のものを用いた。このオリゴ DNAは、 0 . 5 Mとなるように純水に溶解してスポット液とした後に検出用基板にスポットし、湿 潤箱に 25°Cにて 12時間放置することにより検出用基板に固定した。オリゴ DNAを固 定ィ匕した検出用基板は、クェン酸緩衝液にて洗浄した後に純水リンスを行い、ブロー 乾燥させた。 [0133] 一方、比較例として、硼珪酸ガラスに検体固定ィ匕膜を直接形成したものを使用した 。硼珪酸ガラスの処理および検体固定ィ匕膜の形成については、本発明の検出用基 板と同様にして行なった。
[0134] また、検出用基板の蛍光強度の測定は、励起波長 532nmにてスキャニングし、そ のときに得られる波長が 538nm蛍光の受光量を数値ィ匕することにより行なった。蛍 光強度の測定結果については、下記表 1および表 2に示した。なお、 DNAの評価とし ては、蛍光強度が 50以上有れば可能である。
[0135] [表 1]
Figure imgf000026_0001
[0136] 表 1の No. l〜No. 6の結果力も分力るように、光反射膜 (金属膜) 21を Crにより形 成した場合には、光反射膜 (金属膜) 21の厚みが 0. 03〜0. の範囲では蛍光 強度が高ぐ好適な結果が得られた。特に、光反射膜 (金属膜) 21の厚みが 0. 2〜0 . 3 /z mの場合には、非常によい結果を示した。なお、光反射膜 (金属膜) 21の厚み が 0. 5 m以上の場合には、光反射膜 (金属膜) 21の内部応力のため、基体 11の ガラスが破損して不適であった。
[0137] 一方、表 1の No. 15〜No. 17の結果力ら分力、るように、光反射膜 (金属膜) 21を C r以外の金属 (Ti、 Ni-Cr, Fe— Ni— Cr)で形成した場合であっても、光反射膜 (金 属膜) 21の厚みが 0. 2である場合には、良好な結果が得られた。
[0138] また、表 1の No. 7〜No. 14の結果力も分力るように、透光性膜 (ガラス膜） 31の厚 みが 20〜125nmの場合には、蛍光強度が高ぐ好適な結果が得られた。特に、透 光性膜 (ガラス膜) 31の厚みが 30〜125nmの場合には、蛍光強度について非常に よい結果が得られた。その一方で、透光性膜 (ガラス膜) 31の厚みが Cy3の蛍光波 長 538nmの 4分の 1波長となる 135nm前後の厚みの場合には、光の干渉による部 分的な蛍光強度のばらつきが発生していた。このばらつきは解析上不利なため、透 光性膜 (ガラス膜) 31の厚みは、検体力も発せられる蛍光の波長の 1Z4より小さいこ とがより好ま U、ことがわ力つた。
[0139] さらに、表 1の No. 18〜No. 20の結果力 分力るように、透光性膜 (ガラス膜） 31 の材質については、透光性膜 (ガラス膜) 31をガラスにより形成する場合には、酸ィ匕 珪素の質量が 70%以上のときに蛍光強度について良い結果を示した。その一方で 、酸ィ匕珪素の質量が 63%では蛍光強度が弱力つた。そのため、透光性膜 (ガラス膜) 31の酸ィ匕珪素濃度は、 70質量％以上がより好ましいことがわ力つた。
[0140] [表 2]
Figure imgf000027_0001
[0141] 表 2から分力るように、光反射膜 (金属膜) 21の算術平均粗さ Raが 0. 以下 の場合に蛍強度が強ぐ好適な結果が得られた。その一方で、光反射膜 (金属膜) 2 1の算術平均粗さ Raが 0. 1以上の場合には、蛍光強度が弱力つた。そのため、光反 射膜 (金属膜) 21の表面における算術平均粗さ Raは、 0. 05 m以下が好ましいこと が分かった。
実施例 2
[0142] 本実施例では、本発明に係る検出用基板の第 6または第 7の実施の形態における 検出用基板 X6, X7 (図 5および図 6参照）について評価した。
[0143] 本実施例で用いる検出用基板は、次のようにして作成した。まず、基体 16, 17とし て、実施例 1と同様に硼珪酸ガラス製のものを用い、実施例 1と同様に基体 16, 17の 前処理、金属膜 66, 67の形成を行なった。次に、金属膜 66, 67の上面に誘電体膜 多層膜 76, 77と成る 2種の誘電体膜を光学薄膜用蒸着装置によって交互に成膜し た。なお、誘電体層 76, 77を構成する誘電体膜の厚みは、使用する検体に修飾さ れる蛍光体の蛍光波長と誘電体膜の屈折率との積の 1Z4倍となるようにした。
[0144] さらに、誘電体多層膜 76, 77の上面に透光性膜 (ガラス膜) 36, 37として SiO膜を
2 所定の厚みに成膜した。 SiOの成膜に当たっては膜が稠密とならないように加熱温
2
度や成膜速度および真空度にっ ヽて配慮した。
[0145] 成膜の終わった基体 16, 17は RC A洗浄を行って十分に純水洗浄した後、アルコ ール置換し、アルコール蒸気乾燥を行った。
[0146] 次に、透光性膜 (ガラス膜) 36, 37の表面に検体固定ィ匕膜 46, 47を形成するととも に、オリゴ DNAを固定ィ匕した。検体固定ィ匕膜 46, 47の形成、使用したオリゴ DNAの 種類および固定化手法は、実施例 1と同様にして行なった。
[0147] 一方、比較例として、実施例 1と同様の検出用基板を用いた。
[0148] 検出用基板の蛍光強度の測定は、実施例 1と同様にして行い、膜密着性はテープ ピーリングテストを行って、膜はがれの無い物を〇、少しでもはがれた物を Xとして評 価した。蛍光強度の測定結果および膜密着性の評価結果については、下記表 3およ び表 4に、比較例についての蛍光強度の測定結果については表 5に示した。なお、 表 4における透光性膜 (ガラス膜) 36, 37の比表面積は、吸着水分量を測定し、それ を数値ィ匕することにより測定した。鏡面状態のガラス膜の吸着水分量を 1とした際、透 光性膜 (ガラス膜) 36, 37が柱状ィ匕して比表面積が増加するとこれに比例して吸着 水分量も増加するため、吸着水分量に基づいて比表面積を求めることができるから である。
[0149] [表 3]
Figure imgf000029_0001
[0150] 表 3の No. l〜No. 5の結果力ら分力、るように、金属膜 66, 67を Crにより形成した 場合には、厚みが 0. 03 mでは蛍光強度は低いが、金属膜 66, 67の厚みが 0. 05 〜0. 5 mの範囲では蛍光強度が高ぐ好適な結果が得られた。なお、金属膜 66, 67の厚みが 1. 0 m以上の場合には、金属膜 66, 67の内部応力のため、基体 16, 17のガラスが破損して不適であった。
[0151] 一方、表 3の No. 9〜No. 16の結果から分かるように、金属膜 66, 27を Cr以外の 金属（Ti、 Ni、 Au、 Pt、 Rh、 Al、 Ni-Cr, Fe— Ni— Cr)で形成した場合について は、各金属によって若干の差はあるものの、大きな蛍光強度の劣化はな力つた。
[0152] また、表 3の No. 3、 No. 6〜No. 8の結果力ら分力るように、誘電体多層膜 66, 67 の層数が多いほど、蛍光強度は飛躍的に向上した。
[0153] さらに、表 3の No. 7、 No. 17〜No. 22の結果から分かるように、透光性膜 (ガラス 膜) 36, 37の厚みが 0. では蛍光強度は低ぐ明らかな効果は得られていない 力 透光性膜 (ガラス膜) 36, 37の厚みが 0. 03 m以上では大きな効果が得られた 。また、蛍光波長 540nm前後に対して蛍光体の波長と透光性膜 (ガラス膜) 36, 37 の屈折率との積の 1Z4の厚みに相当する 130nm程度の厚み以上の場合は、透光 性膜 (ガラス膜) 36, 37の膜厚みばらつき起因と考えられる蛍光強度のばらつきが発 生した。このため、透光性膜 (ガラス膜) 36, 37の厚みは、測定波長と透光性膜 (ガラ ス膜) 36, 37の屈折率との積の 1Z4よりも小さいほうがより好ましいことがわ力つた。
[0154] また、表 3の No. 23、 No. 24の結果力ら分力るように、誘電体多層膜 66, 67を構 成する誘電体膜として酸化ニオブ、酸ィ匕ジルコニウムおよびフッ化カルシウムを用い た場合であっても、同等の結果が得られた。
[0155] [表 4]
Figure imgf000030_0001
[0156] 表 4の No. 25〜No. 27力ら分力、るように、金属膜 66, 67の表面における算術平 均粗さ Raが 0. 05 m以下の場合には、高い蛍光測定強度を示した一方で、算術 平均粗さ Raが 0. 1 mでは蛍光測定強度は大幅に低下した。これは、金属膜 66, 6 7の表面の凹凸により蛍光が乱反射したためと考えられる。このように、金属膜 66, 6 7の算術平均粗さ Raは、 0. 05 m以下がより好ましいことがわ力つた。
[0157] 表 4の No. 26、 No. 29、 No. 30力ら分力るように、 it表面積力 5倍、 10倍になる に従って蛍光測定強度は飛躍的に大きくなつた。このため、透光性膜 (ガラス膜) 36 , 37は比表面積が大きくなるような柱状形状に形成するのがより好ましいことがわか つた o
[0158] 表 4の No. 30〜No. 33の結果から分力るように、透光性膜 (ガラス膜） 36, 37の酸 化珪素の質量割合が 70%以上の場合には良い結果を示したが、酸ィ匕珪素の質量 割合が 63%の場合には蛍光強度が弱力つた。そのため、透光性膜 (ガラス膜) 36, 3 7の酸ィ匕珪素濃度は、 70質量％以上がより好ま 、ことがわ力つた。
[0159] [表 5] 基体
蛍光強度
No. 表面粗さ 金属膜 誘電体多層膜 ガラス膜
( - )
Ra ( m)
34 0.05 無し 無し 無し 143
[0160] 表 5は比較例の結果であるが、金属膜および誘電体反射膜を形成せずに、ガラス 基体上に直接生体物質固定ィ匕膜を行った例である。
実施例 3
[0161] 本実施例では、本発明に係る検出用基板の第 8および第 9の実施の形態における 検出用基板 X8, X9 (図 9および図 10参照）について評価した。
[0162] 本実施例で用いる検出用基板は、次のようにして作成した。まず、基体 18, 19とし て、実施例 1と同様に硼珪酸ガラス製のものを用い、実施例 1と同様に基体 18, 19の 前処理を行い、必要に応じて、実施例 1と同様にして金属膜 69の形成を行なった。さ らに、必要に応じて、実施例 2と同様にして金属膜 69の上面に誘電体膜多層膜 79と 成る 2種の誘電体膜を光学薄膜用蒸着装置によって交互に成膜した。なお、誘電体 多層膜 79を構成する誘電体膜の厚みは、使用する検体に化学的に修飾される蛍光 体の蛍光波長と誘電体膜の屈折率との積の 1Z4倍となるようにした。
[0163] 次に、基体 18または誘電体膜多層膜 79の上面に撥水性膜 58, 59を形成した。撥 水性膜 58, 59は、撥水性樹脂より形成する場合には、撥水性榭脂を含む原料液体 をスピンコートにより塗布した後に乾燥を行い、必要に応じてキュアを行なって撥水性 榭脂を熱硬化させた。また、撥水性膜 58, 59は、表面を弗化物ガスにてプラズマ処 理して撥水化処理を行うことによつても形成した。さらに、撥水性膜 58, 59としてフッ 化膜を形成する際には誘電体膜多層膜 79と同様に光学薄膜用蒸着装置によって成 膜した。
[0164] 次に、撥水性膜 58, 59の上面に、多数の透光性柱状体 38A, 39Aとしての SiO
2 柱状体を所定の厚みに成膜してガラス膜を形成した。 SiO
2の成膜に当たっては膜が 稠密とならな ヽように加熱温度や成膜速度および真空度にっ ヽて配慮した。
[0165] 成膜の終わった基体 18, 19は RC A洗浄を行って十分に純水洗浄した後、アルコ ール置換し、アルコール蒸気乾燥を行った。
[0166] 次に、ガラス膜 (多数の透光性柱状体 38A, 39A)の表面に検体固定ィ匕膜 48, 49 を形成するとともに、オリゴ DNAを固定ィ匕した。検体固定ィ匕膜 48, 49の形成、使用 したオリゴ DNAの種類および固定ィ匕手法は、実施例 1と同様にして行なった。
[0167] 一方、比較例としては、実施例 1における比較例と同様な検出用基板を用いた。
[0168] また、検出用基板の蛍光強度の測定は、実施例 1と同様にして行なった。蛍光強度 の測定結果については、下記表 6ないし表 9に示した。比較例についての蛍光強度 の測定結果については表 10に示した。なお、薄膜の厚みは 500nm以下の物は実 際の測定が難しいため、成膜レートからの換算値である。
[0169] [表 6]
Figure imgf000032_0001
[0170] 表 6の No. 1〜12の結果力も分力るように、ガラス製の基体 18に撥水性膜 58を成 膜してから、ガラス膜 (多数の透光性柱状体 38A)として SiOを 60nmの厚みに着膜
2
しただけでも、測定された蛍光強度は 400以上と高い値の測定がなされた。なお、撥 水性膜 58の厚みや材料により、測定値は振れているが、本発明の本質に関わる物 ではない。
[0171] また、表 6の No. 13〜21の結果力も分力るように、撥水性膜 59の下地に金属膜 6 9を着膜した場合には、いずれも蛍光強度が 1400以上とより高い値を示した。なお、 金属膜 69の材料により、測定値は振れているが、本発明の本質に関わる物ではない 。また、 No. 1〜12にて撥水性膜 58の効果は明らかなため、撥水性膜 59としては弗 化マグネシウムを代表として記載した。
[0172] さらに、表 6の No. 22〜28の結果力も分力るように、金属膜 69と撥水性膜 59の間 に誘電体反射膜 79を挿入して蛍光強度を測定した場合には、 1500以上の更に高 い蛍光強度が測定された。
[0173] [表 7]
Figure imgf000033_0001
[0174] 表 7から分力るように、撥水性膜 58の表面に対する水の接触角度に依っての蛍光 強度の変化が観測された。撥水性膜 58の表面に対する水の接触角が 50°以下とな るように処理した Ti膜の場合、蛍光強度は低いが、接触角が 50°を越えると蛍光強度 が高くなることが分かる。これは、撥水性膜 58を設けることにより、隣接する透光性柱 状体 38Aの間での毛管現象が阻害され、オリゴ DNAを含んだ溶液が広がらな 、た めである。そのため、撥水性膜 58 (59)としては、接触角としては 50°以上であるのが 好ましいことが分かる。
[0175] [表 8] 光反射膜 (金属膜） 撥水性膜 ガラス膜
No. 蛍光強度 厚み 厚み 厚み (一） 材料 (nm) 材料 (nm) 材料 (nm)
33 Cr 200 0.01 弗化マグネシウム 5 Si02 60 1217
34 Cr 200 0.03 弗化マグネシウム 5 Si02 60 925
35 Cr 200 0.05 弗化マグネシウム 5 Si02 60 741
36 Cr 200 0.07 弗化マグネシウム 5 Si02 60 276
37 Cr 200 0.09 弗化マグネシウム 5 Si02 60 198
[0176] 表 8から分力るように、金属 E CO膜 69の算術表面粗さ Raが 0. 05 μ m以下の場合には、 鏡面的な反射により、蛍光強度は高いが、金属膜 69の算術表面粗さ Raが 0. 05 ^ mを越えると、乱反射の効果が大きくなつて蛍光強度が低くなつた。そのため、金属 膜 69は、その表面の算術表面粗さ Raが 0. 05 m以下となるように形成するのが好 ましいことがわ力る。
[0177] [表 9]
Figure imgf000034_0001
[0178] 表 9から分力るように、ガラス膜 (多数の透光性柱状体 39A)の表面吸着水の 1平方 メートル当たりの吸着水量が 0. 5gを越えると、蛍光強度が大きくなることが判明した。 これは、透光性柱状体 39Aの形状は、より比表面積が大きいほど効果が高いことを 示している。表 9の結果はさらに、蛍光強度が高くなる比表面積の閾値力 吸着水量 を基準とすると、表面吸着水の 1平方メートル当たりの吸着水量が 0. 5gであることを 示している。
[0179] [表 10] 光反射膜
No. 蛍光強度
撥水性膜 ガラス膜
金属膜 誘電体多層膜 (一）
45 無し 無し 無し 78
[0180] 表 10は比較例である。本発明の特徴であるガラス膜 (多数の透光性柱状体 38A, 39A)や撥水性膜 58, 59や金属膜 69及び誘電体反射膜 79を形成せずに、ガラス 基体上に検体固定ィ匕膜を直接形成した例である。
実施例 4
[0181] 本実施例では、本発明に係る検出用基板の第 10の実施の形態における検出用基 板 X10 (図 11参照）について評価した。
[0182] 本実施例で用いる検出用基板は、次のようにして作成した。まず、基体 110として、 実施例 1と同様に硼珪酸ガラス製のものを用い、実施例 1と同様に基体 110の前処 理、光反射膜 610としての金属膜の形成を行なった。光反射膜 (金属膜) 610は、 Cr により形成した。
[0183] 次に、光反射膜 610の上面に弗化マグネシウム力も成る撥水性膜 510を光学薄膜 用蒸着装置によって成膜した。なお、撥水性膜 510の被着の際は成膜条件を調整 することにより、島状（図 11の態様)や膜状に形成した。
[0184] 次に、撥水性膜 510の隙間に透光性柱状体 310Aとして SiOを成膜した。この際、
2
SiOの成膜に当たっては膜が稠密とならないように加熱温度や成膜速度および真
2
空度について配慮し、隙間の多い柱状の析出をするようにした。また、斜め蒸着も行
V、薄片状の透光性柱状体 310Aも形成した。
[0185] 成膜の終わった基体 110は RCA洗浄を行って十分に純水洗浄した後、アルコー ル置換し、アルコール蒸気乾燥を行った。
[0186] 次に、透光性柱状体 310Aの表面に検体固定ィ匕膜 410を形成するとともに、オリゴ
DNAを固定ィ匕した。検体固定化膜 410の形成、使用したオリゴ DNAの種類および 固定化手法は、実施例 1と同様にして行なった。
[0187] 一方、比較例としては、実施例 1と同様な検出用基板を使用した。
[0188] また、検出用基板の蛍光強度の測定は、実施例 1と同様にして行なった。蛍光強度 の測定結果については、下記表 11に示した。
[0189] [表 11]
Figure imgf000036_0001
[0190] 表 1から分力るように、透光性柱状体 310Aを柱状または薄片状に形成するとともに 、膜状や島状の撥水性膜 510を設けた場合には、蛍光強度が高ぐ優れた検出用基 板となる。
[0191] なお、本発明は上述の最良の形態および実施例に限定されるものではなぐ本発 明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことは何等差し支えない。

Claims

請求の範囲
[I] 基体上に、光反射膜、透光性要素、および検体固定化膜が形成されている、検出 用基板。
[2] 基体と、
前記基体上に形成された撥水性膜と、
前記撥水性膜の表面に立設された複数の透光性柱状体からなる透光性要素と、 前記透光性柱状体の表面に形成された検体固定化膜と、
を備えている、検出用基板。
[3] 前記撥水性膜は、光反射膜を介して前記基体の表面に形成されて!ヽる、請求項 2 記載の検出用基板。
[4] 前記光反射膜は、金属膜を含んでいる、請求項 1または 3に記載の検出用基板。
[5] 前記金属膜は、 Ti、 Cr、 Ni、 Au、 Ag、 Pt、 Rh、 Al、 ^^ー0:合金ぉょび 6— 0:—
Ni合金のうちの少なくとも 1種を主成分として ヽる、請求項 4に記載の検出用基板。
[6] 前記金属膜は、 Ti、 Cr、 Ni—Cr合金および Fe— Cr—Ni合金のうちの少なくとも 1 種を主成分としている、請求項 5に記載の検出用基板。
[7] 前記金属膜は、 Tほたは Crを主成分として 、る、請求項 6に記載の検出用基板。
[8] 前記金属膜は、その表面の算術平均粗さ Raが 0. 05 μ m以下とされて 、る、請求 項 4に記載の検出用基板。
[9] 前記光反射膜は、前記金属膜の表面に形成された反射光増幅用の誘電体多層膜 をさらに含んで!/、る、請求項 4に記載の検出用基板。
[10] 前記誘電体多層膜は、酸ィ匕タンタル膜、酸化チタン膜、フッ化カルシウム膜、フッ化 マグネシウム膜、酸ィ匕ジルコニウム膜および酸ィ匕ニオブ膜のうちの少なくとも 1つの誘 電体膜を含んで 、る、請求項 9に記載の検出用基板。
[II] 前記誘電体多層膜を構成する個々の誘電体膜は、その厚みが前記検体固定化膜 に化学的に修飾される検体から発せられる蛍光の波長と前記誘電体膜の屈折率との 積の（2n— 1) Z4倍 (n:自然数）とされている、請求項 9に記載の検出用基板。
[12] 前記誘電体多層膜は、その厚みが 1 μ m以下である、請求項 9に記載の検出用基 板。
[13] 前記透光性要素は、酸ィ匕珪素の含有量が 70質量％以上とされている、請求項 1ま たは 2に記載の検出用基板
[14] 前記透光性要素は、その厚みが前記検体固定ィ匕膜に修飾される検体力 発せら れる蛍光の波長と透光性要素の屈折率との積の 1Z4より小さくされている、請求項 1 または 2に記載の検出用基板。
[15] 前記透光性要素は、前記光反射膜の表面に立設させた複数の透光性柱状体から 成る、請求項 1に記載の検出用基板。
[16] 前記透光性柱状体は、羽根状である、請求項 2または 15に記載の検出用基板。
[17] 前記透光性柱状体は、温度 25°C、湿度 60%のときの 1平方メートル当たりの表面 吸着水量が 0. 5g以上である、請求項 2または請求項 15に記載の検出用基板。
[18] 前記複数の透光性柱状体は、隣接するもの同士が互いに接している、請求項 2ま たは請求項 15に記載の検出用基板。
[19] 前記複数の透光性柱状体は、隣接するもの同士が互いに間隔をあけて設けられて いる、請求項 2または請求項 15に記載の検出用基板。
[20] 互いに隣接する透光性柱状体の間に存在する撥水性膜を備えている、請求項 19 に記載の検出用基板。
[21] 前記撥水性膜の表面が前記透光性柱状体の上端面よりも低くされている、請求項
20に記載の検出用基板。
[22] 前記撥水性膜と前記透光性柱状体との高さの差は、 30nm以上である、請求項 21 に記載の検出用基板。
[23] 前記基体は、直線状に配列された複数の凹部を有しており、
前記各凹部は、開口部から離れるほど内寸法が漸次小さくなるとともに、その内面 に、前記光反射膜、前記透光性要素および前記検体固定化膜が順次被着されてい る、請求項 1に記載の検出用基板。
[24] 前記凹部は、その内面の縦断面形状が放物線状とされている、請求項 23に記載の 検出用基板。
[25] 前記凹部の開口部の全周を囲むように前記検体固定ィ匕膜の上面に形成された撥 水性膜をさらに備えて 、る、請求項 23に記載の検出用基板。
[26] 前記撥水性膜は、その表面における水の接触角が 50°以上である、請求項 2、請 求項 20または請求項 25に記載の検出用基板。
[27] 前記撥水性膜は、フッ素榭脂、ポリプロピレン榭脂、ポリエチレン榭脂、ポリスチレン 榭脂、ポリイミド榭脂、ポリアセテート榭脂、ポリウレタン榭脂、エポキシ榭脂、フエノー ルノボラック榭脂、および無機フッ化物の少なくとも 1種を主成分としている、請求項 2
、請求項 20または請求項 25に記載の検出用基板。
[28] 前記検体固定化膜は、アミノ基、アルデヒド基、メルカプト基、シラン基およびカルボ キシル基のうちの少なくとも 1種を有している、請求項 1に記載の検出用基板。
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