JPH047461B2 - - Google Patents
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- JPH047461B2 JPH047461B2 JP58072316A JP7231683A JPH047461B2 JP H047461 B2 JPH047461 B2 JP H047461B2 JP 58072316 A JP58072316 A JP 58072316A JP 7231683 A JP7231683 A JP 7231683A JP H047461 B2 JPH047461 B2 JP H047461B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
- G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
- G01N33/54373—Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/52—Use of compounds or compositions for colorimetric, spectrophotometric or fluorometric investigation, e.g. use of reagent paper and including single- and multilayer analytical elements
- G01N33/525—Multi-layer analytical elements
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、たとえば水、ゲル、血清のような媒
体の中にある化学物質、特に生物由来物質、の検
出および（または）濃度の測定のための複数の層
からなる積層体であつて、非金属の担体を有し、
この担体に誘電体層が設けられ、この誘電体層に
検出すべき物質と反応する検出反応媒体が設けら
れ、この検出反応媒体に、検出すべき媒体の中に
入れた際に検出すべき物質の光学的に検出できる
層が形成されるような積層体に関する。
体の中にある化学物質、特に生物由来物質、の検
出および（または）濃度の測定のための複数の層
からなる積層体であつて、非金属の担体を有し、
この担体に誘電体層が設けられ、この誘電体層に
検出すべき物質と反応する検出反応媒体が設けら
れ、この検出反応媒体に、検出すべき媒体の中に
入れた際に検出すべき物質の光学的に検出できる
層が形成されるような積層体に関する。
生化学的および免疫学的な分析において、有機
物の薄い表面層、特に屈折率が1.50および厚さが
１〜10nmの範囲の表面層、を検出し測定すると
いう大きな要求がある。この分析は、特に毒素−
受容体反応、酵素−基質反応あるいは抗原−抗体
反応に関係している。抗原−抗体反応即ち抗原の
その特異抗体への結合が、両方の反応体の一方が
表面に結合される場合においても生ずるというこ
とが知られている。従つて、微生物のタンパク質
を表面に結合させ、その表面を人間の血清の中に
浸たすことができる。この人間が微生物で感染さ
れて血清の中に微生物のタンパク質に対する抗体
が含まれている場合、この抗体は浸漬された表面
に存在するタンパク質が微生物のタンパク質と同
じ種類である場合にこのタンパク質と結合され
る。このようにして、有機物層は浸漬された表面
において成長する。同様に所定のタンパク質に対
する抗体も浸漬された表面に結合でき、溶液内に
おけるタンパク質の検出のために利用することが
できる。この分析方法は、タンパク質の幅広い範
囲に対するモノクローナル抗体がハイブリドーマ
技術によつて作れるので、最近では益々重要にな
つている。液相内における反応に比べてこの表面
反応の利点は、反応媒体の消耗がほんの僅かであ
るということにある。
物の薄い表面層、特に屈折率が1.50および厚さが
１〜10nmの範囲の表面層、を検出し測定すると
いう大きな要求がある。この分析は、特に毒素−
受容体反応、酵素−基質反応あるいは抗原−抗体
反応に関係している。抗原−抗体反応即ち抗原の
その特異抗体への結合が、両方の反応体の一方が
表面に結合される場合においても生ずるというこ
とが知られている。従つて、微生物のタンパク質
を表面に結合させ、その表面を人間の血清の中に
浸たすことができる。この人間が微生物で感染さ
れて血清の中に微生物のタンパク質に対する抗体
が含まれている場合、この抗体は浸漬された表面
に存在するタンパク質が微生物のタンパク質と同
じ種類である場合にこのタンパク質と結合され
る。このようにして、有機物層は浸漬された表面
において成長する。同様に所定のタンパク質に対
する抗体も浸漬された表面に結合でき、溶液内に
おけるタンパク質の検出のために利用することが
できる。この分析方法は、タンパク質の幅広い範
囲に対するモノクローナル抗体がハイブリドーマ
技術によつて作れるので、最近では益々重要にな
つている。液相内における反応に比べてこの表面
反応の利点は、反応媒体の消耗がほんの僅かであ
るということにある。
表面に固定されるかないしは表面に結合された
抗体ないし抗原の使用は、免疫学的な試験におい
てnm−範囲の有機物膜の厚さに対する単純で敏
感な測定方法が存在しないことによつて害されて
いる。このため、実験室の範囲においてはエリプ
ソメトリ（Ellipsometrie）が用いられている。
しかしこれは比較的高価であり、資格のある作業
員だけしか実施できない。たとえば、金属粒子の
光拡散の利用性の変化およびコロイド粒子の粘着
性の変化に基づく単純な試験技術は実際には実施
できない。この単純な方法の場合、限られた面積
範囲とこれを取り囲む面との間において色々な形
状が利用される。その場合、限られた面積範囲は
抗原あるいは抗体で覆われ、一方それを取り囲む
面は同じ厚さの別の有機物で覆われる。タンパク
質が限られた面積範囲に結合され、それを取り囲
む面には結合されない場合、限られた面積範囲に
はその周囲よりも厚い層が生ずる。それにより、
異なつた物理的な特性が生ずる。抗原−抗体反応
および反射担体上における誘電体層はすでに大部
以前にBlodgett氏およびLangmuir氏によつて実
験されている（1937年６月発行“Physical
Review”第51巻第964ページないし第978ページ
参照）。
抗体ないし抗原の使用は、免疫学的な試験におい
てnm−範囲の有機物膜の厚さに対する単純で敏
感な測定方法が存在しないことによつて害されて
いる。このため、実験室の範囲においてはエリプ
ソメトリ（Ellipsometrie）が用いられている。
しかしこれは比較的高価であり、資格のある作業
員だけしか実施できない。たとえば、金属粒子の
光拡散の利用性の変化およびコロイド粒子の粘着
性の変化に基づく単純な試験技術は実際には実施
できない。この単純な方法の場合、限られた面積
範囲とこれを取り囲む面との間において色々な形
状が利用される。その場合、限られた面積範囲は
抗原あるいは抗体で覆われ、一方それを取り囲む
面は同じ厚さの別の有機物で覆われる。タンパク
質が限られた面積範囲に結合され、それを取り囲
む面には結合されない場合、限られた面積範囲に
はその周囲よりも厚い層が生ずる。それにより、
異なつた物理的な特性が生ずる。抗原−抗体反応
および反射担体上における誘電体層はすでに大部
以前にBlodgett氏およびLangmuir氏によつて実
験されている（1937年６月発行“Physical
Review”第51巻第964ページないし第978ページ
参照）。
この実験は、研摩されたクロム表面上における
薄い有機物の膜が、これがなめらかな表面に直接
ではなく、クロム表面上に形成されたステアリン
酸バリウム膜に設けられている場合に観察できる
ということを明らかにしている。入射角が垂直な
場合には屈折率が最適ではないので大きな干渉は
生じない。この干渉は入射角が大きい場合には強
くなるが、両方の偏光状態の発生は異なつてい
る。従つて、各波長の強い抑制は偏光子を同時に
使用することによつてのみ達せられる。最低の強
度の場合に偏光子および入射角の測定によつて試
料を観察する場合、単分子膜の厚さはBlodgett
氏およびLangmuir氏に基づいて非常に正確に確
認され、それによつて表面上における抗原と抗体
との間の結合反応が検出できる。従つて、未完成
のエリプソメトリ方法の使用に基づいて免疫学的
反応が試験されていた。
薄い有機物の膜が、これがなめらかな表面に直接
ではなく、クロム表面上に形成されたステアリン
酸バリウム膜に設けられている場合に観察できる
ということを明らかにしている。入射角が垂直な
場合には屈折率が最適ではないので大きな干渉は
生じない。この干渉は入射角が大きい場合には強
くなるが、両方の偏光状態の発生は異なつてい
る。従つて、各波長の強い抑制は偏光子を同時に
使用することによつてのみ達せられる。最低の強
度の場合に偏光子および入射角の測定によつて試
料を観察する場合、単分子膜の厚さはBlodgett
氏およびLangmuir氏に基づいて非常に正確に確
認され、それによつて表面上における抗原と抗体
との間の結合反応が検出できる。従つて、未完成
のエリプソメトリ方法の使用に基づいて免疫学的
反応が試験されていた。
さらに、酸化タンタルとタンタルとの激しい相
互干渉の使用がVroman氏によつて知られている
（1964年発行“Thromb・Diath・Haemorrhag”
第10巻、第455ページないし第493ページ、特に第
463ページ参照）。
互干渉の使用がVroman氏によつて知られている
（1964年発行“Thromb・Diath・Haemorrhag”
第10巻、第455ページないし第493ページ、特に第
463ページ参照）。
こげ茶色に着色した電解酸化タンタル板は、そ
れが単分子タンパク質層で被われると紫色にな
る。酸化物は金属に反射を減ずる被膜を形成し、
タンタル板は、青色および緑色の光の反射が大き
な波長の反射よりも強く抑制される場合に茶色に
見える。表面に薄いタンパク質層が形成した場
合、層厚さは透明の層になり、最低反射率は大き
な波長に移行する。従つて、反射された光は、生
物層たとえばタンパク質層、が存在する場合に青
色および紫色の成分を含んでいる。
れが単分子タンパク質層で被われると紫色にな
る。酸化物は金属に反射を減ずる被膜を形成し、
タンタル板は、青色および緑色の光の反射が大き
な波長の反射よりも強く抑制される場合に茶色に
見える。表面に薄いタンパク質層が形成した場
合、層厚さは透明の層になり、最低反射率は大き
な波長に移行する。従つて、反射された光は、生
物層たとえばタンパク質層、が存在する場合に青
色および紫色の成分を含んでいる。
Vroman氏と同じような特徴はGiever氏および
Laffin氏によつて得られた。この場合は、金−イ
ンジウム合金がガラス板に設けられて徐々に酸化
され、それによつて茶色に着色される（1973年５
月発行“The Journal of Immunology”第110
巻、第５号、第1424ページないし第1426ページ；
“Biomedical Applications of immobilized
Enzymes and Proteins”第２巻、第147ページ
ないし第162ページ参照）。
Laffin氏によつて得られた。この場合は、金−イ
ンジウム合金がガラス板に設けられて徐々に酸化
され、それによつて茶色に着色される（1973年５
月発行“The Journal of Immunology”第110
巻、第５号、第1424ページないし第1426ページ；
“Biomedical Applications of immobilized
Enzymes and Proteins”第２巻、第147ページ
ないし第162ページ参照）。
上述の周知の三つの方法は、誘電体層の上に所
定の厚さで設けられる薄い生物層、特にタンパク
質層、が本来の誘電体層の干渉を変えるという効
果を利用するものである。これらの周知の方法で
は金属が採用され、金属が担体として用いられる
場合に良好な干渉特性を得ようとするには、担体
の上に大きな屈折率の膜を存在させる必要がある
が、その場合光学的な検出感度は低減してしま
う。さらに、金属ないし金属酸化物と接触するこ
とによつて反応媒体が影響されるという危険性が
ある。このことは特に、溶液中における検出すべ
き物質の濃度がほんの僅かであり、長い潜伏期間
が必要である場合には望ましくない。さらに、金
属担体ないしその上にある金属酸化物層は表面特
性が一定しないということもある。というのは、
結合箇所の表面エネルギおよび表面密度が変化
し、従つて有機質分子の結合ないし吸収が正確に
充分に制御できないからである。
定の厚さで設けられる薄い生物層、特にタンパク
質層、が本来の誘電体層の干渉を変えるという効
果を利用するものである。これらの周知の方法で
は金属が採用され、金属が担体として用いられる
場合に良好な干渉特性を得ようとするには、担体
の上に大きな屈折率の膜を存在させる必要がある
が、その場合光学的な検出感度は低減してしま
う。さらに、金属ないし金属酸化物と接触するこ
とによつて反応媒体が影響されるという危険性が
ある。このことは特に、溶液中における検出すべ
き物質の濃度がほんの僅かであり、長い潜伏期間
が必要である場合には望ましくない。さらに、金
属担体ないしその上にある金属酸化物層は表面特
性が一定しないということもある。というのは、
結合箇所の表面エネルギおよび表面密度が変化
し、従つて有機質分子の結合ないし吸収が正確に
充分に制御できないからである。
米国特許第3926564号明細書および同第3979184
号明細書において、薄い表面層を見えるようにす
るために同様に金属系が知られており、その場合
米国特許第3971184号明細書においては金属基質
と半透明の金属層との間に誘電体層が配置され、
米国特許第3926564号明細書においては貴金属合
金上に酸化物が酸化可能な成分で形成されてい
る。この場合、上述したと同じように光学的な検
知感度を減じてしまうような金属系が対象となつ
ている。
号明細書において、薄い表面層を見えるようにす
るために同様に金属系が知られており、その場合
米国特許第3971184号明細書においては金属基質
と半透明の金属層との間に誘電体層が配置され、
米国特許第3926564号明細書においては貴金属合
金上に酸化物が酸化可能な成分で形成されてい
る。この場合、上述したと同じように光学的な検
知感度を減じてしまうような金属系が対象となつ
ている。
さらに、検出すべき物質ないしその量を、検出
すべき物質と反応する反応剤を均一に分布した濃
度で有しているようなゲルの中における電気泳動
によつて調べることもすでに知られている （Laurell，C.B.氏著“Quantitative
Estimation of protein by electrophoreses in
agarosegel containing antibodies”，Anal.
Biochem.15：45，1966参照）。両方の反応剤は反
応してゲル内に沈澱生成するので反応領域は見る
ことができ、この場合に反応領域は検出すべき物
質に対する反応媒体が始めから存在している範囲
に限られている。このことによつて、迅速にかつ
正確に検出を行なうことができる。しかし、この
検出方法は、検出のために用いられる反応剤が電
界内において移動できないことによつて制限さ
れ、それによつてたとえばPH、ゲル性質および極
性のような電気泳動条件に関して制限が存在して
いる。さらにこの方法は、沈澱を生ずるような反
応についてだけに限られる。
すべき物質と反応する反応剤を均一に分布した濃
度で有しているようなゲルの中における電気泳動
によつて調べることもすでに知られている （Laurell，C.B.氏著“Quantitative
Estimation of protein by electrophoreses in
agarosegel containing antibodies”，Anal.
Biochem.15：45，1966参照）。両方の反応剤は反
応してゲル内に沈澱生成するので反応領域は見る
ことができ、この場合に反応領域は検出すべき物
質に対する反応媒体が始めから存在している範囲
に限られている。このことによつて、迅速にかつ
正確に検出を行なうことができる。しかし、この
検出方法は、検出のために用いられる反応剤が電
界内において移動できないことによつて制限さ
れ、それによつてたとえばPH、ゲル性質および極
性のような電気泳動条件に関して制限が存在して
いる。さらにこの方法は、沈澱を生ずるような反
応についてだけに限られる。
別の周知の方法（Elwing，Ｈ氏および
Nygren，Ｈ氏共著“Diffusion in gel−enzyme
linked immunosorbent assay（DIG−ELISA）：
Ａ simple method for guantification of
class−specific antibodies”，J.Immun.
Methods，31：101，1979年）の場合、検出すべ
き物質は、物質を検出するために反応媒体の薄い
層で設けられている表面の上に配置されたゲルの
中における拡散によつて広まる。そのゲルは所定
の時間後に取り除かれ、表面上における反応領域
が可視化される。反応領域の大きさが測定され、
この量の大きさが、表面上に拡散された検出すべ
き物質の量を示すものである。表面上における反
応生成物の可視化は、たとえば拡散で結合された
反応生成物に対して向けられた同位元素あるいは
酵素マーク付けされた抗体によるインキユベーシ
ヨンのような二次反応によつて行なわれる。ま
た、水分凝縮方法によつて検出することもできる
（Adams，A.L氏、Klings，Ｍ氏Fischer，G.C氏
およびVroman，Ｌ氏共著“Three simple
ways to detect antibody antigen complex on
flat surfaces”、J.Immun.Methods，３：227，
1973年参照）。さらに可視化は、一次反応生成物
の直接的な光学的分析によつて、エリプソメトリ
によつて（Elwing，Ｈ氏およびStenberg，Ｍ氏
共著“Biospecific bimole−cular binding−
reactions−Ａ new ellipsometric method for their detection，
quantification and chracterization”J.Immun.
Methods，44：343，1981年参照）、あるいは薄い
層における光の干渉によつて（Adams，A.L氏、
Klings，Ｍ氏、Fischer G.C氏 Vroman，Ｌ氏
共著“Three simple ways to detect antibody
antigen complex on flat surfaces”J.Immun.
Methods，３：227，1973年参照）行なわれる。
その可視化の際、たとえば酵素マーク付けされた
抗体を投入して増強反応することによつて感度を
高めることができ、一方光学的な検出方法では一
次反応生成物の直接的な検出が行なわれる。さら
に、光学的な検出方法の場合、検出のために必要
な反応剤として別の反応剤が不要である。
Nygren，Ｈ氏共著“Diffusion in gel−enzyme
linked immunosorbent assay（DIG−ELISA）：
Ａ simple method for guantification of
class−specific antibodies”，J.Immun.
Methods，31：101，1979年）の場合、検出すべ
き物質は、物質を検出するために反応媒体の薄い
層で設けられている表面の上に配置されたゲルの
中における拡散によつて広まる。そのゲルは所定
の時間後に取り除かれ、表面上における反応領域
が可視化される。反応領域の大きさが測定され、
この量の大きさが、表面上に拡散された検出すべ
き物質の量を示すものである。表面上における反
応生成物の可視化は、たとえば拡散で結合された
反応生成物に対して向けられた同位元素あるいは
酵素マーク付けされた抗体によるインキユベーシ
ヨンのような二次反応によつて行なわれる。ま
た、水分凝縮方法によつて検出することもできる
（Adams，A.L氏、Klings，Ｍ氏Fischer，G.C氏
およびVroman，Ｌ氏共著“Three simple
ways to detect antibody antigen complex on
flat surfaces”、J.Immun.Methods，３：227，
1973年参照）。さらに可視化は、一次反応生成物
の直接的な光学的分析によつて、エリプソメトリ
によつて（Elwing，Ｈ氏およびStenberg，Ｍ氏
共著“Biospecific bimole−cular binding−
reactions−Ａ new ellipsometric method for their detection，
quantification and chracterization”J.Immun.
Methods，44：343，1981年参照）、あるいは薄い
層における光の干渉によつて（Adams，A.L氏、
Klings，Ｍ氏、Fischer G.C氏 Vroman，Ｌ氏
共著“Three simple ways to detect antibody
antigen complex on flat surfaces”J.Immun.
Methods，３：227，1973年参照）行なわれる。
その可視化の際、たとえば酵素マーク付けされた
抗体を投入して増強反応することによつて感度を
高めることができ、一方光学的な検出方法では一
次反応生成物の直接的な検出が行なわれる。さら
に、光学的な検出方法の場合、検出のために必要
な反応剤として別の反応剤が不要である。
表面に物質を検出するため反応剤が設けられて
いるような拡散方法の場合は、ゲルの中に分散さ
れた反応剤の負あるいは正の搬送作用に対して、
沈澱を生じないような別の反応も分析ないし検出
できるという利点が生ずる。反応参加体を表面上
において固定化するために、別の物質の検出のた
めに用いなければならない反応参加体の分子を結
合する一連の可能性が生ずる。しかし、この拡散
方法の場合は、比較的長い拡散時間が必要であ
る。 1961年11月発行のFEPS Letters第135巻、
第１号の第73ページないし第76ページにおいて知
られた方法の場合は、僅かな費用で比較的短時間
で検出すべき物質を担体表面に存在する反応参加
体と結合によつて反応させることもできる。さら
に、電気泳動の条件は決して制限が加えられな
い。しかし、担体表面上に存在する結合剤に結合
されている検出すべき物質の可視化を単純にする
ことについては困難がある。さらに、金属担体の
場合、たとえば担体表面上の酸化物の形成のよう
な望ましくない電気化学反応が生ずるという危険
がある。
いるような拡散方法の場合は、ゲルの中に分散さ
れた反応剤の負あるいは正の搬送作用に対して、
沈澱を生じないような別の反応も分析ないし検出
できるという利点が生ずる。反応参加体を表面上
において固定化するために、別の物質の検出のた
めに用いなければならない反応参加体の分子を結
合する一連の可能性が生ずる。しかし、この拡散
方法の場合は、比較的長い拡散時間が必要であ
る。 1961年11月発行のFEPS Letters第135巻、
第１号の第73ページないし第76ページにおいて知
られた方法の場合は、僅かな費用で比較的短時間
で検出すべき物質を担体表面に存在する反応参加
体と結合によつて反応させることもできる。さら
に、電気泳動の条件は決して制限が加えられな
い。しかし、担体表面上に存在する結合剤に結合
されている検出すべき物質の可視化を単純にする
ことについては困難がある。さらに、金属担体の
場合、たとえば担体表面上の酸化物の形成のよう
な望ましくない電気化学反応が生ずるという危険
がある。
溶液中における有機物質を検出するための生物
医学的な方法は、さらに西ドイツ特許出願公開第
2512730号公報および米国特許第4181501号明細書
において知られている。この西ドイツ特許出願公
開第2512730号公報において、ゲル内における検
出すべき物質の半径方向の拡散およびゲル内にお
ける電気泳動による検出すべき物質の搬送がそれ
ぞれ知られているが、検出すべき物質の検出は、
すでに上述したように比較的小さな検出感度とな
つてしまうような金属薄板によつて行なわれる。
医学的な方法は、さらに西ドイツ特許出願公開第
2512730号公報および米国特許第4181501号明細書
において知られている。この西ドイツ特許出願公
開第2512730号公報において、ゲル内における検
出すべき物質の半径方向の拡散およびゲル内にお
ける電気泳動による検出すべき物質の搬送がそれ
ぞれ知られているが、検出すべき物質の検出は、
すでに上述したように比較的小さな検出感度とな
つてしまうような金属薄板によつて行なわれる。
本発明の目的は、冒頭に述べた形式の方法を提
供すること、並びにそのための複数の層からなる
積層体（特に薄板状のもの）を、光学的に高い検
出感度が化学的な検出反応を害することなく、積
層体に対し用いられた材料によつて得られるよう
に作ること、にある。
供すること、並びにそのための複数の層からなる
積層体（特に薄板状のもの）を、光学的に高い検
出感度が化学的な検出反応を害することなく、積
層体に対し用いられた材料によつて得られるよう
に作ること、にある。
この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲
第１項の特徴部分に記載された積層体および特許
請求の範囲第１３項の特徴部分に記載された方法
によつて達成される。
第１項の特徴部分に記載された積層体および特許
請求の範囲第１３項の特徴部分に記載された方法
によつて達成される。
本発明は、反射が減じられた表面を白色光ない
し非単色光で照らしたときに反射された残光が、
本発明の場合のようにすべての表面層即ち誘電体
層並びにその上に設けられるかないしはその上に
生じた生物源の層が反射を減ずる被覆を形成する
ようなときには、反射を減ずる被覆の特性の変化
に対する高い検出感度の手段となる、という認識
に基づいている。その場合、層厚さの僅かな変
化、特に単分子範囲における層厚さ変化、は反射
光における色彩変化によつて確認される。
し非単色光で照らしたときに反射された残光が、
本発明の場合のようにすべての表面層即ち誘電体
層並びにその上に設けられるかないしはその上に
生じた生物源の層が反射を減ずる被覆を形成する
ようなときには、反射を減ずる被覆の特性の変化
に対する高い検出感度の手段となる、という認識
に基づいている。その場合、層厚さの僅かな変
化、特に単分子範囲における層厚さ変化、は反射
光における色彩変化によつて確認される。
従つて、本発明の有利な実施形態において、積
層体は、層構造の表面にただ所々に検出反応剤が
存在しているように形成される。この配置構造
は、検出反応剤が層構造において島状に存在し、
厚さおよび光学的特性が同じである不活性の有機
物質層によつて取り囲まれているとよい。その場
合、検出反応剤層並びに不活性の有機物質層は、
単分子で誘電作用する層に設けられ、その場合誘
電体層としてSiO2層が有利に適用される。
層体は、層構造の表面にただ所々に検出反応剤が
存在しているように形成される。この配置構造
は、検出反応剤が層構造において島状に存在し、
厚さおよび光学的特性が同じである不活性の有機
物質層によつて取り囲まれているとよい。その場
合、検出反応剤層並びに不活性の有機物質層は、
単分子で誘電作用する層に設けられ、その場合誘
電体層としてSiO2層が有利に適用される。
この場合、SiO2表面が色々な有機分子に対し
良好な結合特性が得られるように化学的に形成で
きるということを利用することができる。ケイ素
体ないしケイ素担体がそのSiO2表面とともにタ
ンパク質を含む溶液の中に入れられると、酸化物
層の表面がタンパク質の単分子層で被われる。こ
の被覆されたケイ素体ないしケイ素担体はそれか
ら乾燥され、長い時間帯に亘つてタンパク質被覆
の損失なしに貯蔵される。この被覆された担体が
別の溶液の中に入れられると、タンパク質被覆は
この溶液の中において物質と、たとえばその際タ
ンパク質に結合される抗体と、反応する。二酸化
ケイ素は不活性であり、この反応に関与したりタ
ンパク質を害してしまうような原子あるいは原子
群を放出しない。従つて、この積層体の場合二酸
化ケイ素からなる外側面は、不活性であるが本発
明の意味において化学的に他方面に亘つて使用で
きる特性を有している。
良好な結合特性が得られるように化学的に形成で
きるということを利用することができる。ケイ素
体ないしケイ素担体がそのSiO2表面とともにタ
ンパク質を含む溶液の中に入れられると、酸化物
層の表面がタンパク質の単分子層で被われる。こ
の被覆されたケイ素体ないしケイ素担体はそれか
ら乾燥され、長い時間帯に亘つてタンパク質被覆
の損失なしに貯蔵される。この被覆された担体が
別の溶液の中に入れられると、タンパク質被覆は
この溶液の中において物質と、たとえばその際タ
ンパク質に結合される抗体と、反応する。二酸化
ケイ素は不活性であり、この反応に関与したりタ
ンパク質を害してしまうような原子あるいは原子
群を放出しない。従つて、この積層体の場合二酸
化ケイ素からなる外側面は、不活性であるが本発
明の意味において化学的に他方面に亘つて使用で
きる特性を有している。
再生可能なSiO2表面は、軽度の酸化性溶液の
中において浄化することによつて得られる。しか
も、周知の方法によつて、再生可能な表面特性の
幅広いスペクトルが得られる。たとえばアミノ基
のような官能基は、市販の結合剤たとえば有機ケ
イ素化合物によつて表面に共有結合で結合され
る。たとえばタンパク質のような大きな有機分子
はこのようにして官能基に結合される。このこと
によつて表面は単分子の共有結合された有機物
層、特にタンパク質層、で覆われる。多くの場
合、SiO2表面をジクロルジメチルシランで処理
すれば充分である。このことによつて、大きな有
機分子特にタンパク質（検出反応剤層を形成する
ものである）が強く結合することができる疎水性
の表面を得ることができる。
中において浄化することによつて得られる。しか
も、周知の方法によつて、再生可能な表面特性の
幅広いスペクトルが得られる。たとえばアミノ基
のような官能基は、市販の結合剤たとえば有機ケ
イ素化合物によつて表面に共有結合で結合され
る。たとえばタンパク質のような大きな有機分子
はこのようにして官能基に結合される。このこと
によつて表面は単分子の共有結合された有機物
層、特にタンパク質層、で覆われる。多くの場
合、SiO2表面をジクロルジメチルシランで処理
すれば充分である。このことによつて、大きな有
機分子特にタンパク質（検出反応剤層を形成する
ものである）が強く結合することができる疎水性
の表面を得ることができる。
担体はケイ素からなり、その表面にはSiO2層
が存在していて反射を減少させる被覆が設けられ
る。高い反射率およびそれに伴なう好ましい外観
および反射を減少させる被覆として金属酸化物の
使用の可能性を有するような金属担体に比べて、
本発明の担体は、溶液と反応せず、それによつて
担体の原子ないし原子群が溶液の中に放出されな
いという利点を有している。生化学特性は影響さ
れず、従つて誤まつた結果が生ずることはない。
金属は波長に依存する屈折率を有し、また反射性
が高いところより反射を減ずる被覆の選択は強く
制限されるが、本発明の場合に採用される誘電体
材料は波長にほとんど左右されない小さな屈折率
を有している。適当な担体としてガラスあるいは
合成樹脂からなる担体もあげられる。これらは市
販されており、機械的に安定であり、化学的に不
活性であり、化学的手段によつて浄化することが
できる。
が存在していて反射を減少させる被覆が設けられ
る。高い反射率およびそれに伴なう好ましい外観
および反射を減少させる被覆として金属酸化物の
使用の可能性を有するような金属担体に比べて、
本発明の担体は、溶液と反応せず、それによつて
担体の原子ないし原子群が溶液の中に放出されな
いという利点を有している。生化学特性は影響さ
れず、従つて誤まつた結果が生ずることはない。
金属は波長に依存する屈折率を有し、また反射性
が高いところより反射を減ずる被覆の選択は強く
制限されるが、本発明の場合に採用される誘電体
材料は波長にほとんど左右されない小さな屈折率
を有している。適当な担体としてガラスあるいは
合成樹脂からなる担体もあげられる。これらは市
販されており、機械的に安定であり、化学的に不
活性であり、化学的手段によつて浄化することが
できる。
非金属の担体材料はおもに誘電性の屈折率を有
し、その場合虚像部分に比べて無視できる程度に
小さく、一方金属の屈折率の場合は実像部分およ
び虚像部分は同じ大きさを有している。
し、その場合虚像部分に比べて無視できる程度に
小さく、一方金属の屈折率の場合は実像部分およ
び虚像部分は同じ大きさを有している。
Langmuir氏およびBlodgett氏はさらに同様に
ガラスの上でステアリン酸バリウムを分析した
が、その結果、傾いた入射角の場合にも、干渉は
偏光子を用いた状態でもクロムよりも弱いという
ことがわかつた（1937年６月発行“Physical
Review”第51巻、第964ページないし第978ペー
ジ参照）。ガラス上のステアリン酸バリウムはガ
ラス上のSiO2に光学的には似ているが、実際の
使用における干渉は本発明において用いる誘電性
の中間層なしでは小さすぎる。さらにガラス担体
上におけるステアリン酸バリウムはSiO2層のよ
うな望ましい表面特性を有していない。
ガラスの上でステアリン酸バリウムを分析した
が、その結果、傾いた入射角の場合にも、干渉は
偏光子を用いた状態でもクロムよりも弱いという
ことがわかつた（1937年６月発行“Physical
Review”第51巻、第964ページないし第978ペー
ジ参照）。ガラス上のステアリン酸バリウムはガ
ラス上のSiO2に光学的には似ているが、実際の
使用における干渉は本発明において用いる誘電性
の中間層なしでは小さすぎる。さらにガラス担体
上におけるステアリン酸バリウムはSiO2層のよ
うな望ましい表面特性を有していない。
単一の層からなる反射を減ずる被覆、即ち肉眼
で感ずる最大波長（570nm）の近くの所定の波長
において反射を大きく抑制する被覆は、表面層を
高い検出感度にするということが計算で明らかに
なつている。反射された光の良好な抑制を保証す
るような二酸化ケイ素層に対し、担体は2.13の大
きさの屈折率を有していなければならない。本発
明の意味において良好な担体特性を有するガラス
は1.50〜1.80の範囲の屈折率を有し、ほとんどの
合成樹脂は約1.50の屈折率を有している。この問
題は、誘電性のSiO2と担体との間に、その屈折
率が酸化ケイ素および担体と異なり、所定の波長
（特に570nm）に対しほんの僅かな反射を有する
ような中間層を配置することによつて克服され
る。両方の層（中間層と誘電性SiO2層）の厚さ
は中間層および物質の屈折率に左右される。
で感ずる最大波長（570nm）の近くの所定の波長
において反射を大きく抑制する被覆は、表面層を
高い検出感度にするということが計算で明らかに
なつている。反射された光の良好な抑制を保証す
るような二酸化ケイ素層に対し、担体は2.13の大
きさの屈折率を有していなければならない。本発
明の意味において良好な担体特性を有するガラス
は1.50〜1.80の範囲の屈折率を有し、ほとんどの
合成樹脂は約1.50の屈折率を有している。この問
題は、誘電性のSiO2と担体との間に、その屈折
率が酸化ケイ素および担体と異なり、所定の波長
（特に570nm）に対しほんの僅かな反射を有する
ような中間層を配置することによつて克服され
る。両方の層（中間層と誘電性SiO2層）の厚さ
は中間層および物質の屈折率に左右される。
SiO2層を設けてある薄板の前面側ないし担体
の表面側が反射を減ずるように被覆されているの
で、担体の背面から作用する反射は抑制されねば
ならない。これは、徐々に光を吸収する担体たと
えば暗く着色されたガラスを用いることによつて
達せられる。その場合、着色材は担体に一様に分
布されても、あるいは着色された層（残りの担体
と同じ屈折率を有している）の内部に含まれてい
てもよい。特にたとえばケイ素のように吸収誘電
体として光学的に大きな屈折率を生ずるような半
導体が適している。
の表面側が反射を減ずるように被覆されているの
で、担体の背面から作用する反射は抑制されねば
ならない。これは、徐々に光を吸収する担体たと
えば暗く着色されたガラスを用いることによつて
達せられる。その場合、着色材は担体に一様に分
布されても、あるいは着色された層（残りの担体
と同じ屈折率を有している）の内部に含まれてい
てもよい。特にたとえばケイ素のように吸収誘電
体として光学的に大きな屈折率を生ずるような半
導体が適している。
従つて、免疫学的な分析が、補助的な器具を使
用することなしに有利に行なわれ、その場合に検
出体に対して安価な物質が使用できる。薄い有機
性の層に対し肉眼で確認して検出できる。特に薄
板上の検出体は普通の技術で高い再生可能性にお
いて作ることができる。検出体は高い検出感度と
単純な使用可能性を有し、安価な費用で工業的な
規模で、即ち大量生産で作ることができる。
用することなしに有利に行なわれ、その場合に検
出体に対して安価な物質が使用できる。薄い有機
性の層に対し肉眼で確認して検出できる。特に薄
板上の検出体は普通の技術で高い再生可能性にお
いて作ることができる。検出体は高い検出感度と
単純な使用可能性を有し、安価な費用で工業的な
規模で、即ち大量生産で作ることができる。
目で見て検出を行なう場合、血清から取り出さ
れた検出体は、層構造が存在していて白色光がそ
こで反射されるような側において白色光で照らさ
れるだけで良い。検出反応剤層にたとえば抗原層
ないし抗体層が堆積されている場合には、肉眼で
見ることができるような良好なコントラストが得
られる。このコントラストは高度の単調性と再生
可能性によつて求められる。検出体の化学的に不
活性の表面は生化学反応、特に抗原−抗体反応、
に影響を与えることはない。適切に被覆された担
体の表面の化学特性は色々なタンパク質の結合を
容易にする。検出体は物理的に安定し、大きな寿
命を有している。このようにして免疫学的な分析
は、特別な機器が不要であるので、最も安価な費
用で実施できる。
れた検出体は、層構造が存在していて白色光がそ
こで反射されるような側において白色光で照らさ
れるだけで良い。検出反応剤層にたとえば抗原層
ないし抗体層が堆積されている場合には、肉眼で
見ることができるような良好なコントラストが得
られる。このコントラストは高度の単調性と再生
可能性によつて求められる。検出体の化学的に不
活性の表面は生化学反応、特に抗原−抗体反応、
に影響を与えることはない。適切に被覆された担
体の表面の化学特性は色々なタンパク質の結合を
容易にする。検出体は物理的に安定し、大きな寿
命を有している。このようにして免疫学的な分析
は、特別な機器が不要であるので、最も安価な費
用で実施できる。
本発明に対し特に良好に適した表面特性を持つ
た二酸化ケイ素が誘電体として有利に採用でき、
その場合担体として不活性の誘電性材料が用いら
れる。所望の光学的な特性を得るために、二酸化
ケイ素からなる誘電体と担体との間に特にSiO2
からなる別の誘電性中間層が配置される。その担
体は充分な吸収性能を有し、照射した際に暗い外
観となる。
た二酸化ケイ素が誘電体として有利に採用でき、
その場合担体として不活性の誘電性材料が用いら
れる。所望の光学的な特性を得るために、二酸化
ケイ素からなる誘電体と担体との間に特にSiO2
からなる別の誘電性中間層が配置される。その担
体は充分な吸収性能を有し、照射した際に暗い外
観となる。
その方法によつて検出すべき物質の簡易な光学
的な検査が達せられ、誘電性の層によつて半導体
担体に対し電気的な絶縁が得られる。
的な検査が達せられ、誘電性の層によつて半導体
担体に対し電気的な絶縁が得られる。
検出すべき物質と検出反応剤との間の反応は層
構造における所定の面積範囲において行なわれる
ので、反応領域の幾何学的な寸法に応じて、試料
溶液内における検出すべき物質の濃度あるいは量
について明言することができる。またゲル体がた
とえば断面楔状に層構造の上に設けられ、その中
に検出すべき物質が入つている試料溶液が拡散に
よつてゲル体を通つて上側に位置する検出反応媒
体層の方向に搬送される場合、ゲル体の厚さに応
じて濃度ないし量を検出することもできる。
構造における所定の面積範囲において行なわれる
ので、反応領域の幾何学的な寸法に応じて、試料
溶液内における検出すべき物質の濃度あるいは量
について明言することができる。またゲル体がた
とえば断面楔状に層構造の上に設けられ、その中
に検出すべき物質が入つている試料溶液が拡散に
よつてゲル体を通つて上側に位置する検出反応媒
体層の方向に搬送される場合、ゲル体の厚さに応
じて濃度ないし量を検出することもできる。
本発明は、たとえば抗原−抗体反応、酵素−担
体反応あるいは毒素−受容体反応において、生物
特異性の生物分子反応における反応参加体の一方
を形成するような生化学物質を検出する場合にも
有利に使用される。
体反応あるいは毒素−受容体反応において、生物
特異性の生物分子反応における反応参加体の一方
を形成するような生化学物質を検出する場合にも
有利に使用される。
本発明の場合、理論的に最適状態に近い検出感
度が得られる。この高い検出感度は強い干渉作用
と強い光学的な連結ないし生物層の干渉への編入
との組み合わせによつて生ずる。これに関し金属
は、本発明の場合に用いられる誘電性物質に比べ
て不利である。
度が得られる。この高い検出感度は強い干渉作用
と強い光学的な連結ないし生物層の干渉への編入
との組み合わせによつて生ずる。これに関し金属
は、本発明の場合に用いられる誘電性物質に比べ
て不利である。
二酸化ケイ素表面の化学特性は多方面にわた
り、正確に検出できる。有機性分子の幅広い範囲
は従つてSiO2表面における検出反応剤として吸
収によつてあるいは結合剤としての有機ケイ素化
合物の助力のもとで共有結合によつて結合され
る。たとえばSiO2表面はジクロルジメチルシラ
ンによる処理によつて強い疎水性にできる。この
ことによつて、多くのタンパク質分子に対して大
きな吸着作用を持つ表面を得ることができる。
り、正確に検出できる。有機性分子の幅広い範囲
は従つてSiO2表面における検出反応剤として吸
収によつてあるいは結合剤としての有機ケイ素化
合物の助力のもとで共有結合によつて結合され
る。たとえばSiO2表面はジクロルジメチルシラ
ンによる処理によつて強い疎水性にできる。この
ことによつて、多くのタンパク質分子に対して大
きな吸着作用を持つ表面を得ることができる。
本発明において使用する検出体は化学的に不活
性である。これは浄化でき、酸化性の酸によつて
再生できる。有機性物質を汚してしまうような長
い潜伏期間中における金属イオンの放出の危険性
は生じない。
性である。これは浄化でき、酸化性の酸によつて
再生できる。有機性物質を汚してしまうような長
い潜伏期間中における金属イオンの放出の危険性
は生じない。
検出体を薄板上に製作することは工業的な規模
で行なわれる。誘電体層は好ましくは蒸着される
かあるいは吹き付けられる。これらの方法は電解
酸化処理あるいは粒状金属層の蒸着あるいは金属
合金の熱的酸化よりも簡単で正確に実施できる。
本発明に基づく検出体の光学的な条件は最も僅か
であり、検出体の寸歩は条件に応じてその都度決
められる。
で行なわれる。誘電体層は好ましくは蒸着される
かあるいは吹き付けられる。これらの方法は電解
酸化処理あるいは粒状金属層の蒸着あるいは金属
合金の熱的酸化よりも簡単で正確に実施できる。
本発明に基づく検出体の光学的な条件は最も僅か
であり、検出体の寸歩は条件に応じてその都度決
められる。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例 １
ケイ素薄板に一酸化ケイ素を蒸着させる。この
一酸化ケイ素の表面層は周囲の空気によつて二酸
化ケイ素に酸化される。SiO2の層厚さは２〜
3nmであり、SiOの厚さは60〜70nmである。
一酸化ケイ素の表面層は周囲の空気によつて二酸
化ケイ素に酸化される。SiO2の層厚さは２〜
3nmであり、SiOの厚さは60〜70nmである。
このようにして最終的な検出体に対する母体が
作られた。
作られた。
実施例 ２
一酸化ケイ素を暗く着色されたガラス板に60〜
70nmの厚さで蒸着によつて設ける。その後、酸
素ガスを蒸着室の中に供給すると、二酸化ケイ素
が蒸着される。酸素ガスの存在において二酸化ケ
イ素が沈降し、SiO2層が90〜100nmの厚さにな
るやいなや蒸着工程を終了する。
70nmの厚さで蒸着によつて設ける。その後、酸
素ガスを蒸着室の中に供給すると、二酸化ケイ素
が蒸着される。酸素ガスの存在において二酸化ケ
イ素が沈降し、SiO2層が90〜100nmの厚さにな
るやいなや蒸着工程を終了する。
実施例１および実施例２の両検出体における
SiO2層は、反射された光の最適な抑制のために
必要とされるよりも幾分薄い寸法となつている。
SiO2層の限られた島状の表面範囲は、タンパク
質ないし抗体からなる単分子の層で被覆されてい
た。その都度のSiO2層の残りの表面部分はここ
と異なつたタンパク質で被覆され、従つて誘電体
の全表面に亘つて光学的に同じ被覆が存在した。
SiO2層は反射された光の最適な抑制のために必
要であるよりも幾分薄く作られ、その上に設けら
れた同形の有機物層は反射が最低反射率に近いよ
うに寸法付けられていた。
SiO2層は、反射された光の最適な抑制のために
必要とされるよりも幾分薄い寸法となつている。
SiO2層の限られた島状の表面範囲は、タンパク
質ないし抗体からなる単分子の層で被覆されてい
た。その都度のSiO2層の残りの表面部分はここ
と異なつたタンパク質で被覆され、従つて誘電体
の全表面に亘つて光学的に同じ被覆が存在した。
SiO2層は反射された光の最適な抑制のために必
要であるよりも幾分薄く作られ、その上に設けら
れた同形の有機物層は反射が最低反射率に近いよ
うに寸法付けられていた。
それから薄板を、島状に限定された表面範囲に
おいて有機物層と反応する有機分子を有するよう
な溶液の中に入れた。分子とこの島状の活性の表
面範囲との結合によつて、用いられる物質に応じ
て厚さが１〜5nm大きくなつた。この薄板を溶液
から取り出し、乾燥した。白色光を反射させる
と、島状の範囲は肉眼ではつきり見ることがで
き、周囲の表面よりも幾分暗く紫色に見えた。こ
のようにして1ng／ml−溶液までの濃度が簡単に
検出できた。
おいて有機物層と反応する有機分子を有するよう
な溶液の中に入れた。分子とこの島状の活性の表
面範囲との結合によつて、用いられる物質に応じ
て厚さが１〜5nm大きくなつた。この薄板を溶液
から取り出し、乾燥した。白色光を反射させる
と、島状の範囲は肉眼ではつきり見ることがで
き、周囲の表面よりも幾分暗く紫色に見えた。こ
のようにして1ng／ml−溶液までの濃度が簡単に
検出できた。
次に図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。
に説明する。
第１図および第２図において、検出体ないし積
層体は担体薄板２とこの上にあつて検出反応剤層
４が被覆されているSiO2からなる誘電体層１と
から構成されている。この検出反応剤層４は、検
出すべき物質とたとえば生物分子反応、特に酵素
−担体反応、毒素−受容体反応、抗原−抗体反応
などを生ずることができる。検出方法の実施後に
おいて、検出反応剤層４の上にはたとえば検出す
べき物質の結合によつて生じた層６、たとえば相
応する抗体ないし抗原からなる層６、が生ずる。
層体は担体薄板２とこの上にあつて検出反応剤層
４が被覆されているSiO2からなる誘電体層１と
から構成されている。この検出反応剤層４は、検
出すべき物質とたとえば生物分子反応、特に酵素
−担体反応、毒素−受容体反応、抗原−抗体反応
などを生ずることができる。検出方法の実施後に
おいて、検出反応剤層４の上にはたとえば検出す
べき物質の結合によつて生じた層６、たとえば相
応する抗体ないし抗原からなる層６、が生ずる。
すなわち、検出すべき物質層における「物質」
は、たとえば検出反応剤層４と抗原−抗体反応を
生じさせることができる抗体のような物質である
ことができるが、本発明においては抗体のみに限
定されるものではない。このような「物質」の具
体例としては、たとえば、抗体、抗原、酵素、代
謝産物、薬物、毒素、有機化合物、バクテリア、
ウイルス、ホルモンなどが挙げられる。そして
「検出すべき物質層」は、上記のような物質を含
有するサンプルないし試料が検出反応剤層と接触
して検出すべき物質が検出反応剤と反応してこれ
が層を形成することによつて形成される。このよ
うな検出すべき物質は通常、特定の病気などの診
断に有用な物質でもある。
は、たとえば検出反応剤層４と抗原−抗体反応を
生じさせることができる抗体のような物質である
ことができるが、本発明においては抗体のみに限
定されるものではない。このような「物質」の具
体例としては、たとえば、抗体、抗原、酵素、代
謝産物、薬物、毒素、有機化合物、バクテリア、
ウイルス、ホルモンなどが挙げられる。そして
「検出すべき物質層」は、上記のような物質を含
有するサンプルないし試料が検出反応剤層と接触
して検出すべき物質が検出反応剤と反応してこれ
が層を形成することによつて形成される。このよ
うな検出すべき物質は通常、特定の病気などの診
断に有用な物質でもある。
第２図における実施例の場合、検出反応剤層４
は島状に形成され、検出反応剤層４と同じ光学的
特性を有するような不活性の有機物層３によつて
取り囲まれている。これらの層３と４は単分子層
で設けられている。
は島状に形成され、検出反応剤層４と同じ光学的
特性を有するような不活性の有機物層３によつて
取り囲まれている。これらの層３と４は単分子層
で設けられている。
誘電体層１と担体２との間には、この実施例の
場合SiO2からなる別の誘電体層５がある。複数
のかかる補助的な誘電体層５を設けることもでき
る。各層１，３，４，５の層厚さは、補助的な一
つの層が検出すべき層６の形に単分子構造でたと
えば結合によつて堆積される場合に層構造全体が
堆積された検出すべき物質層６の周囲において色
彩を変えるように寸法付けられている。この色彩
変化は肉眼で見ることができる波長範囲に有利に
決められている。同時に外側の表面層は、それが
検出反応に対する所望の化学的および物理的特性
を有するように形成することもできる。
場合SiO2からなる別の誘電体層５がある。複数
のかかる補助的な誘電体層５を設けることもでき
る。各層１，３，４，５の層厚さは、補助的な一
つの層が検出すべき層６の形に単分子構造でたと
えば結合によつて堆積される場合に層構造全体が
堆積された検出すべき物質層６の周囲において色
彩を変えるように寸法付けられている。この色彩
変化は肉眼で見ることができる波長範囲に有利に
決められている。同時に外側の表面層は、それが
検出反応に対する所望の化学的および物理的特性
を有するように形成することもできる。
担体２として、たとえばガラス、ケイ素あるい
は合成樹脂が用いられる。担体材料は、光を吸収
するように形成されている。光の吸収は担体全体
に亘つて行なわれるか、あるいは担体の所定の層
の中で行なわれる。このことによつて担体２の背
面側表面１４では光が反射されず、ただ層構造が
設けられた担体の表面１３だけで反射されるとい
うことが保証される。
は合成樹脂が用いられる。担体材料は、光を吸収
するように形成されている。光の吸収は担体全体
に亘つて行なわれるか、あるいは担体の所定の層
の中で行なわれる。このことによつて担体２の背
面側表面１４では光が反射されず、ただ層構造が
設けられた担体の表面１３だけで反射されるとい
うことが保証される。
第３図ないし第５図に示した実施例の場合、検
出すべき物質の搬送は検出反応剤層４に設けられ
たゲル体７によつて行なわれる。
出すべき物質の搬送は検出反応剤層４に設けられ
たゲル体７によつて行なわれる。
第３図の実施例の場合、ゲル体７の中に容器状
の凹部９が形成され、この凹部９は検出すべき物
質を含む試料溶液８で充満されている。検出すべ
き物質はゲル体内における電極１１と１２によつ
て電界が発生されて電気泳動によつて検出反応媒
体層４の表面に沿つてゲル体７を通して搬送され
る。この搬送方向はゲル体７に印加される静電界
の方向に左右される。
の凹部９が形成され、この凹部９は検出すべき物
質を含む試料溶液８で充満されている。検出すべ
き物質はゲル体内における電極１１と１２によつ
て電界が発生されて電気泳動によつて検出反応媒
体層４の表面に沿つてゲル体７を通して搬送され
る。この搬送方向はゲル体７に印加される静電界
の方向に左右される。
第４図の実施例の場合、ゲル体７に１個あるい
は複数個の容器状凹部９が設けられている。検出
すべき物質の搬送は凹部９の中にある試料溶液８
から拡散によつて半径方向に行なわれる。この搬
送は検出反応剤層４の表面に沿つて行なわれる。
は複数個の容器状凹部９が設けられている。検出
すべき物質の搬送は凹部９の中にある試料溶液８
から拡散によつて半径方向に行なわれる。この搬
送は検出反応剤層４の表面に沿つて行なわれる。
第５図の実施例の場合、ゲル体７は断面楔状に
検出反応剤層４の上に設けられている。検出すべ
き物質を持つた試料溶液８はゲル体７の上に断面
楔状に存在している。検出すべき物質の搬送はゲ
ル体内において検出反応剤層４の表面に対しほぼ
垂直方向に行なわれる。
検出反応剤層４の上に設けられている。検出すべ
き物質を持つた試料溶液８はゲル体７の上に断面
楔状に存在している。検出すべき物質の搬送はゲ
ル体内において検出反応剤層４の表面に対しほぼ
垂直方向に行なわれる。
この場合検出すべき物質は、まずゲル体７が最
も薄くなつている箇所で反応する。検出すべき物
質と検出反応剤層４との間の反応は、時間がたつ
うちにゲル体が厚くなつている箇所においても行
なわれる。これは検出限界がゲル体７の厚さに左
右されるという理由に基づいている。従つて、検
出反応が所定の時間内において行なわれる場合、
試料溶液８内における検出すべき物質の濃度ない
し量の検出が行なわれ、その場合検出すべき物質
が検出反応剤層４の上に層６として存在している
ような反応領域の幾何学的寸法が、検出すべき物
質の濃度ないし量の大きさとなる。
も薄くなつている箇所で反応する。検出すべき物
質と検出反応剤層４との間の反応は、時間がたつ
うちにゲル体が厚くなつている箇所においても行
なわれる。これは検出限界がゲル体７の厚さに左
右されるという理由に基づいている。従つて、検
出反応が所定の時間内において行なわれる場合、
試料溶液８内における検出すべき物質の濃度ない
し量の検出が行なわれ、その場合検出すべき物質
が検出反応剤層４の上に層６として存在している
ような反応領域の幾何学的寸法が、検出すべき物
質の濃度ないし量の大きさとなる。
検出すべき物質の量は、周知の試料溶液の測定
の際に得られた基準曲線によつて反応領域を測定
することによつて得られる。従つて、量的な検査
もただちにできる。
の際に得られた基準曲線によつて反応領域を測定
することによつて得られる。従つて、量的な検査
もただちにできる。
第１図は積層体に対する第一の実施例の断面
図、第２図は積層体に対する第二の実施例の断面
図、第３図ないし第５図はそれぞれ検出すべき物
質を電気泳動ないし拡散によつてゲル体を通して
搬送する積層体のそれぞれ異なつた実施例の断面
図。 １……誘電体層、２……担体、３……不活性の
有機物層、４……検出反応剤層、５……誘電体
層、６……検出すべき物質層、７……ゲル体、８
……試料溶液、９……容器状凹部、１１，１２…
…電極。
図、第２図は積層体に対する第二の実施例の断面
図、第３図ないし第５図はそれぞれ検出すべき物
質を電気泳動ないし拡散によつてゲル体を通して
搬送する積層体のそれぞれ異なつた実施例の断面
図。 １……誘電体層、２……担体、３……不活性の
有機物層、４……検出反応剤層、５……誘電体
層、６……検出すべき物質層、７……ゲル体、８
……試料溶液、９……容器状凹部、１１，１２…
…電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 化学物質の検出および（または）濃度の測定
のための複数の層からなる積層体であつて、非金
属の担体を有し、この担体には誘電体層が設けら
れ、この誘電体層に検出すべき物質と反応する検
出反応剤が設けられ、この検出反応剤には検出す
べき媒体の中に入れた際に検出すべき物質の光学
的に検出できる層が形成されるような積層体にお
いて、担体２とSiO2からなる誘電体層１との間
に１つあるいは複数の誘電体層５が配置され、こ
の誘電体層５の層厚さおよび屈折率は、誘電体層
１，５と検出反応剤層４と検出すべき物質層６と
からなる全体の層構造がその層構造が設けられた
担体２の表面１３で反射する非単色光に対し525
〜600nmの波長範囲において反射が減少するよう
に形成されるような層厚さおよび屈折率であるこ
とを特徴とする、積層体。 ２ 検出反応剤４が誘電体層１の上に所々に設け
られている、特許請求の範囲第１項に記載の積層
体。 ３ 検出反応剤層４が誘電体層１の上に島状に設
けられ、この島状の検出反応剤層４が同じ厚さで
同じ光学的特性を持つた不活性の有機物層３によ
つて取り囲まれている、特許請求の範囲第１項ま
たは第２項に記載の積層体。 ４ 検出反応剤層４を結合ないし吸収するため
に、誘電性のSiO2層が有機ケイ素化合物処理を
施されている、特許請求の範囲第１項ないし第３
項のいずれか１項に記載の積層体。 ５ 検出反応剤層４が抗原あるいは抗体から形成
されている、特許請求の範囲第１項ないし第４項
のいずれか１項に記載の積層体。 ６ 検出反応剤層４が誘電体層１の上に単分子層
で設けられている、特許請求の範囲第１項ないし
第５項のいずれか１項に記載の積層体。 ７ 担体が光を吸収するように形成されている、
特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１
項に記載の積層体。 ８ 誘電性の中間層５が担体２および誘電体層１
に比べて異なつた屈折率を有している、特許請求
の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項に記載
の積層体。 ９ 誘電性の中間層５がSiO2から構成されてい
る、特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれ
か１項に記載の積層体。 １０ 担体２が1.45から1.90の屈折率を有してい
る、特許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれ
か１項に記載の積層体。 １１ 担体２が暗く着色されたガラスあるいは暗
く着色された合成樹脂あるいはケイ素から構成さ
れている、特許請求の範囲第１項ないし第１０項
のいずれか１項に記載の積層体。 １２ 積層体が薄板状に形成されている、特許請
求の範囲第１項ないし第１１項のいずれか１項に
記載の積層体。 １３ 複数の層からなる積層体に形成された検出
反応剤層と検出すべき物質とを反応させて、その
際に検出すべき物質が積層体上に光学的に検出で
きる層として形成されるような化学物質の検出お
よび（または）濃度の測定方法であつて、前記積
層体として、非金属の担体を有し、この担体には
誘電体層が設けられ、この誘電体層に検出すべき
物質と反応する検出反応剤が設けられ、この検出
反応剤には検出すべき媒体の中に入れた際に検出
すべき物質の光学的に検出できる層が形成される
ような積層体であつて、担体２とSiO2からなる
誘電体層１との間に１つあるいは複数の誘電体層
５が配置され、この誘電体層５の層厚さおよび屈
折率は、誘電体層１，５と検出反応剤層４と検出
すべき物質層６とからなる全体の層構造がその層
構造が設けられた担体２の表面１３で反射する非
単色光に対し525〜600nmの波長範囲において反
射が減少するように形成されるような層厚さおよ
び屈折率である積層体を用いることを特徴とす
る、化学物質の検出および（または）濃度の測定
方法。 １４ 検出すべき物質が、拡散あるいは電気泳動
の助力のもとで積層体に設けられたゲル体内にお
いて検出反応剤層に沿つてあるいはそれに対し直
角に搬送されてこの検出反応剤層と反応し、光学
的に検出するためにゲル体が取り除かれる、特許
請求の範囲第１３項に記載の方法。 １５ 検出すべき物質が層として形成されている
面積の範囲の幾何学的な広がりが、その検出すべ
き物質の濃度ないし量に対する大きさである、特
許請求の範囲第１３項または第１４項に記載の方
法。 １６ 検出すべき物質が含まれている試料溶液が
ゲル体の一つあるいは複数の容器状の凹部の中に
入れられ、拡散によつて試料溶液が容器状の凹部
から半径方向にゲル体の中に搬送される、特許請
求の範囲第１３項ないし第１５項のいずれか１項
に記載の方法。 １７ ゲル体が異なつた厚さで積層体の上に設け
られ、検出すべき物質の濃度ないし量が、所定の
反応時間後に色彩変化が生ずるような積層体にお
ける面積範囲の状態ないし幾何学的寸法から決め
られる、特許請求の範囲第１３項ないし第１６項
のいずれか１項に記載の方法。 １８ ゲル体が断面楔状に積層体上に設けられて
いる、特許請求の範囲第１７項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3215484.4 | 1982-04-26 | ||
| DE19823215484 DE3215484A1 (de) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | Aus mehreren schichten bestehender schichtkoerper und verfahren zum nachweis und/oder messen der konzentration einer chemischen substanz, insbesondere biologischer herkunft |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58195142A JPS58195142A (ja) | 1983-11-14 |
| JPH047461B2 true JPH047461B2 (ja) | 1992-02-12 |
Family
ID=6161954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58072316A Granted JPS58195142A (ja) | 1982-04-26 | 1983-04-26 | 積層体およびそれを使用する化学物質の検出および（または）濃度の測定方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4558012A (ja) |
| EP (1) | EP0092688B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58195142A (ja) |
| AT (1) | ATE23064T1 (ja) |
| DE (1) | DE3215484A1 (ja) |
| DK (1) | DK157894C (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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