(57)【要約】  【課題】  基体から発せられるバックグラウンドの蛍光を遮断するとともに蛍光を高強度化することができ、また、一般的に用いられている安価で安全な生体物質固定化膜を反射膜上に緻密かつ強固に保持させるとともにより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生体物質固定化基板を提供すること。  【解決手段】  生体物質固定化基板は、疎水性膜２が被着されている基体１の上面に、多数のガラス柱状体３を立設するとともに、ガラス柱状体３の表面に、生体物質固定化膜４を被着させて成る。【選択図】  図１
2006184023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性膜が被着されている基体の上面に、多数のガラス柱状体を立設するとともに、該ガラス柱状体の表面に、生体物質固定化膜を被着させて成ることを特徴とする生体物質固定化基板。
【請求項２】
前記疎水性膜は、光反射膜を介して前記基体の上面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の生体物質固定化基板。
【請求項３】
前記疎水性膜の表面に対する水の接触角が５０゜以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の生体物質固定化基板。
【請求項４】
前記疎水性膜は、テフロン（登録商標）樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアセテート樹脂、ポリウレタン樹脂、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種を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の生体物質固定化基板。
【請求項５】
前記光反射膜は、金属膜または金属膜とその上面に形成された反射光増幅用の誘電体多層膜とからなることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の生体物質固定化基板。
【請求項６】
前記金属膜は、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種を主成分とすることを特徴とする請求項５記載の生体物質固定化基板。
【請求項７】
前記金属膜は、その上面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下であることを特徴とする請求項５または請求項６記載の生体物質固定化基板。
【請求項８】
前記誘電体多層膜は、酸化タンタル膜，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種を主成分とすることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の生体物質固定化基板。
【請求項９】
前記誘電体多層膜を構成する誘電体膜は、その厚みが前記生体物質固定化膜に化学的に修飾される生体物質から発せられる蛍光と前記誘電体膜の屈折率との積の（２ｍ−１）λ／４倍（ｍ：自然数）とされていることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の生体物質固定化基板。
【請求項１０】
前記ガラス柱状体は、隣接するもの同士が互いに接するように林立しているか、あるいは隣接するもの同士が互いに間隔をあけて林立していることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の生体物質固定化基板。
【請求項１１】
前記柱状体は羽根状であることを特徴とする請求項１０記載の生体物質固定化基板。
【請求項１２】
前記ガラス柱状体は、温度２５℃、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以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の生体物質固定化基板。
【請求項１３】
前記ガラス柱状体は、その厚みが前記生体物質固定化膜に化学的に修飾される生体物質から発せられる蛍光波長とガラス柱状体の屈折率との積のλ／４倍よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の生体物質固定化基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＤＮＡやＲＮＡなどの生体物質の配列を測定するための生体物質固定化基板に関し、より詳細には蛍光検出法による生体物質検出用基板からのバックグラウンドの蛍光を遮断するとともに、測定される生体物質に修飾された蛍光体からの蛍光の利得をより大きくする方法に関し、検出感度の向上と安定化を目的とする。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡマイクロアレーをはじめとする生体物質固定化基板は、ガラス基体上にアミノシラン、アミノアルキルシランまたはポリ−Ｌ−リジンなどの生体固定化膜を形成した上にオリゴヌクレオチドやｃＤＮＡが被着されており、これに予め蛍光修飾した検体ＤＮＡを反応させ、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。このため、ガラス基体から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が検出精度がア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】
この対策として、アミノシラン、アミノアルキルシランまたはポリ−Ｌ−リジンなどの生体固定化膜を形成した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や消光材を被着したりすることが検討されている。
【０００４】
例えば、下記の特許文献１には、図３に示すように、ガラス基体２１の上面に検出精度向上のために消光剤２５をコートすることが提案されており、また特許文献２には、図４に示すように、ガラス基体３１の上面に金属膜３２を形成し、この金属膜３２の表面に金属と結合性の良い官能基を有する生体物質固定化膜３３を形成した生体物質固定化基板が提案されている。
【特許文献１】特開2003−84002号公報
【特許文献２】特開2002−323498号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示されるような、消光剤やブロッキング剤２５をコートする方法は、消光剤やブロッキング剤２５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、特許文献２に示されるような、金属膜３２表面に金属と結合性の良い官能基を有する生体物質固定化膜３３を形成する方法は、金属膜３２によりガラス基体３１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、生体物質固定化膜３３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、また毒性物質を用いるため、取り扱いに注意を要するという問題点を有していた。
【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層から６０層の非常に多い層数が必要なため、光の吸収も大きくなって反射率が金属ほど大きくならないことや、コンタミによる不具合の発生が多くなる。
【０００７】
また、生体物質固定化基板には多数の生体物質を固定化したアレー状の形態をとるが、アレーの密度は生体物質を固定化するスポットの面積に左右される。このため、生体物質固定化膜は若干の疎水性を示すものが選択されるが、水の接触角度が大きくなりすぎると生体物質を固定化する際に用いる溶液は弾かれて十分に生体物質を生体物質固定化基板に付着させることができない。このため、測定蛍光強度が低下するという問題点があった。
【０００８】
従って、本発明は上記問題点を鑑みて完成されたものであり、その目的は、基体から発せられるバックグラウンドの蛍光を遮断するとともに蛍光を高強度化することができ、また、一般的に用いられている安価で安全な生体物質固定化膜を反射膜上に緻密かつ強固に保持させるとともにより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生体物質固定化基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の生体物質固定化基板は、疎水性膜が被着されている基体の上面に、多数のガラス柱状体を立設するとともに、該ガラス柱状体の表面に、生体物質固定化膜を被着させて成ることを特徴とする。
【００１０】
本発明の生体物質固定化基板において好ましくは、疎水性膜は光反射膜を介して前記基体の上面に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の生体物質固定化基板において好ましくは、疎水性膜の表面に対する水の接触角が５０゜以上であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の生体物質固定化基板において好ましくは、疎水性膜は、テフロン（登録商標）樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアセテート樹脂、ポリウレタン樹脂、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種を主成分とすることを特徴とする。
【００１３】
本発明の生体物質固定化基板において好ましくは、光反射膜は金属膜または金属膜とその上面に形成された反射光増幅用の誘電体多層膜とからなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の生体物質固定化基板において好ましくは、金属膜は、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種を主成分とすることを特徴とする。
【００１５】
本発明の生体物質固定化基板において好ましくは、金属膜の上面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の生体物質固定化基板において好ましくは、誘電体多層膜は、酸化タンタル膜，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種を主成分とすることを特徴とする。
【００１７】
本発明の生体物質固定化基板において好ましくは、誘電体多層膜を構成する誘電体膜は、その厚みが前記生体物質固定化膜に化学的に修飾される生体物質から発せられる蛍光と前記誘電体膜の屈折率との積の（２ｍ−１）λ／４倍（ｍ：自然数）とされていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の生体物質固定化基板において好ましくは、ガラス柱状体は、隣接するもの同士が互いに接するように林立しているか、あるいは隣接するもの同士が互いに間隔をあけて林立していることを特徴とする。
【００１９】
本発明の生体物質固定化基板において好ましくは、ガラス柱状体は羽根状であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の生体物質固定化基板において好ましくは、ガラス柱状体は、温度２５℃、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以上であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の生体物質固定化基板において好ましくは、ガラス柱状体は、その厚みが前記生体物質固定化膜に化学的に修飾される生体物質から発せられる蛍光波長とガラス柱状体の屈折率との積のλ／４倍よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の生体物質固定化基板によれば、疎水性膜が被着されている基体の上面に、多数のガラス柱状体を立設するとともに、ガラス柱状体の表面に、生体物質固定化膜を被着させて成ることから、疎水性膜が生体物質を含む溶液の広がりを押さえ、且つ、多数のガラス柱状体によって生体物質固定化膜の表面積を大きく確保するとともに、毛管現象によってガラス柱状体間に生体物資を含む溶液等を入り込ませることができる。よって、生体物質を含む溶液が生体物質固定化基板の表面から弾かれることなく生体物質を含む溶液を小さいスポットに大量に付着させることができる。このため、より多くの生体物質が高密度に付着するため、生体物質から発せられる蛍光強度が高くなる。
【００２３】
本発明の生体物質固定化基板によれば、疎水性膜は光反射膜を介して基体の上面に形成されていることから、基体からのバックグラウンドの蛍光を良好に遮断するとともに生体物質固定化膜に結合した生体物質に化学的に修飾された蛍光体から発せられる蛍光を高効率で反射させることができる。
【００２４】
本発明の生体物質固定化基板によれば、疎水性膜の表面に対する水の接触角が５０゜以上であることから、生体物質を含む溶液は多数のガラス柱状体に付着するとともに疎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。
【００２５】
本発明の生体物質固定化基板によれば、疎水性膜は、テフロン（登録商標）樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアセテート樹脂、ポリウレタン樹脂、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種を主成分とすることから、高い疎水性を示すため、生体物質固定化基板上にスポットされた生体物質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、生体物質を含む溶液のスポットの面積が大きくならないため、生体物質固定化密度の低下が発生しないとともに高アレー化が可能になる。
【００２６】
本発明の生体物質固定化基板によれば、光反射膜は、金属膜または金属膜とその上面に形成された反射光増幅用の誘電体多層膜とからなることから、基体からのバックグラウンドの蛍光を有効に遮断するとともに、基体方向に発せられた蛍光を高効率に反射増幅することができる。
【００２７】
本発明の生体物質固定化基板によれば、金属膜は、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種を主成分とすることから、耐薬品性に優れるため、生体物質測定プロセスに適応できる。また、比較的高い可視光領域の反射率物質のため、基体方向に出射された蛍光を比較的高い効率で反射することができる。
【００２８】
本発明の生体物質固定化基板によれば、金属膜の上面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下であることから、生体物質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。また、乱反射の抑制が可能となり、蛍光強度測定の際の損失を少なくできる。
【００２９】
本発明の生体物質固定化基板によれば、誘電体多層膜は、酸化タンタル膜，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種を主成分とすることから、きわめて精密に膜厚みコントロールが可能である。また、化学的にも安定なため、生体物質の反応処理の際にダメージを受けるのを有効に防止できる。
【００３０】
本発明の生体物質固定化基板によれば、誘電体多層膜を構成する誘電体膜は、その厚みが生体物質固定化膜に化学的に修飾される生体物質から発せられる蛍光と誘電体膜の屈折率との積の（２ｍ−１）λ／４倍（ｍ：自然数）とされていることから、光の干渉作用による光の増幅を行なうことができる。そのため、反射される生体物質から出射される蛍光の強度を高めることができる。
【００３１】
本発明の生体物質固定化基板によれば、ガラス柱状体は、隣接するもの同士が互いに接するように林立しているか、あるいは隣接するもの同士が互いに間隔をあけて林立していることから、ガラス柱状体上に被着される生体物質固定化膜の比表面積を非常に大きくすることができる。このため、生体物質固定化膜は見かけよりも大面積にコートされる。このため、生体物質の固着量も増加するため、生体物質から出射される蛍光の強度が高くなる。
【００３２】
本発明の生体物質固定化基板によれば、ガラス柱状体は羽根状であることから、ガラス柱状体がより高い比表面積を有するようになる。このため、生体物質固定化膜はさらに大面積にコートされる。このため、生体物質の固着量も増加するため、生体物質から出射される蛍光の強度が高くなる。
【００３３】
本発明の生体物質固定化基板によれば、ガラス柱状体は、温度２５℃、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以上であることから、生体物質固定化膜を被着する際に生体物質固定化物質とガラス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り、生体物質固定化膜を強固に密着することができる。
【００３４】
本発明の生体物質固定化基板によれば、ガラス柱状体は、その厚みが生体物質固定化膜に化学的に修飾される生体物質から発せられる蛍光波長とガラス柱状体の屈折率との積のλ／４倍よりも小さいことから、出射された蛍光のうち、直接外部に発せられた蛍光と、ガラス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し、蛍光強度を全ての位置において均一にして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。よって、蛍光強度が位置によってばらつくことなく、安定した測定を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
次に本発明の生体物質固定化基板を添付の図面に従って詳細に説明する。
【００３６】
図１は本発明の生体物質固定化基板の実施の形態の一例の断面図である。図１に示すように１は基体、２は疎水性膜、３はガラス柱状体、４は生体物質固定化膜である。
【００３７】
基体１はガラスや金属、セラミックス等の板であるが、これらに限定されず、表面を鏡面状に平坦化が可能であるとともに、生体物質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何でも良い。
【００３８】
疎水性膜２は、その表面が疎水性であれば何でも良い。また、疎水性膜２は積層された複合皮膜であっても構わない。なお、本発明でいう疎水性とは、表面に滴下した水の接触角が４５°以上のものをいう。好ましくは、疎水性膜の表面に対する水の接触角は５０゜以上であるのがよい。これにより、ＤＮＡやタンパク質等の生体物質を溶解した水溶液が反発して撥水作用を示し、生体物質を溶解した水溶液がぬれ広がるのを有効に防止でき、生体物質を高密度に付着させることができる。より好ましくは７０゜以上あればさらによい。
【００３９】
このような疎水性膜２は、基体１の表面に疎水性物質をコートする等の方法によって基体１の表面を疎水性化することにより形成される。疎水性膜２としては、例えば疎水系の樹脂疎水性物質やフッ化物等であり、好ましくは、テフロン（登録商標）樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアセテート樹脂、ポリウレタン樹脂、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がよい。これにより、高い疎水性を示すため、生体物質固定化基板上にスポットされた生体物質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、生体物質を含む溶液のスポットの面積が大きくならないため、生体物質固定化密度の低下が発生しないとともに高アレー化が可能になる。
【００４０】
また、疎水性膜２は光反射膜を介して基体１の上面に形成されているのがよい。これにより、基体１からのバックグラウンドの蛍光を良好に遮断するとともに生体物質固定化膜４に結合した生体物質に化学的に修飾された蛍光体から発せられる蛍光を高効率で反射させることができる。
【００４１】
このような光反射膜は、生体物質に化学的に修飾された蛍光体から発せられる蛍光を反射させることのできる物質であり、例えば金属膜や誘電体膜等である。好ましくは、光反射膜は、金属膜１５または、図２に示すように金属膜１５とその上面に形成された反射光増幅用の誘電体多層膜１６とからなるのがよい。これにより、基体１からのバックグラウンドの蛍光を有効に遮断するとともに、基体１１方向に発せられた蛍光を高効率に反射増幅することができる。
【００４２】
このような金属膜１５は、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種を主成分とするのがよい。これらは耐薬品性に優れるため、生体物質測定プロセスに適応できる。また、比較的高い可視光領域の反射率物質のため、基体１１方向に出射された蛍光を比較的高い効率で反射することができる。
【００４３】
さらに金属膜１５の上面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下であるのがよい。これにより、生体物質固定化膜１４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。また、乱反射の抑制が可能となり、蛍光強度測定の際の損失を少なくできる。
【００４４】
また、誘電体多層膜１６は、酸化タンタル膜，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種を主成分とするのがよい。これにより、きわめて精密に膜厚みコントロールが可能である。また、化学的にも安定なため、生体物質の反応処理の際にダメージを受けるのを有効に防止できる。
【００４５】
このような誘電体多層膜１６を構成する誘電体膜は、その厚みが生体物質固定化膜１４に化学的に修飾される生体物質から発せられる蛍光と誘電体膜の屈折率との積の（２ｍ−１）λ／４倍（ｍ：自然数）とされているのがよい。これにより、光の干渉作用による光の増幅を行なうことができる。そのため、反射される生体物質から出射される蛍光の強度を高めることができる。
【００４６】
このような基体１１上面に成膜した金属膜１５表面や誘電体多層膜１６表面にフッ化カルシウム、フッ化マグネシウムおよびフッ化バリウム等のフッ化物を疎水性膜１２として積層しても良いし、誘電体多層膜１６の最表面をフッ化物層としてそのフッ化物層を疎水性膜１２として用いても良い。さらに、誘電体多層膜表面や金属膜にテフロン（登録商標）樹脂やポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアセテート樹脂、ポリウレタン樹脂などの疎水系の樹脂等から成る疎水性膜１２をコートしても良い。
【００４７】
また、基体１１上面に成膜した金属膜１５上に疎水性膜１２を付着させた場合、あるいは図２に示すように、基体１１上面に成膜した金属膜１５上に誘電体多層膜１６を着膜してその上に疎水性膜１２を付着させた場合、金属膜１５は耐薬品性があり光の反射率も比較的高い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種を主成分であるのが好ましく、特に、金属膜１５上面に成膜される疎水性膜１２または誘電体多層膜１６と膜密着性の確保が容易なＴｉ，Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｒ合金であれば更によい。
【００４８】
疎水性膜２，１２や光反射膜は金属や酸化膜やフッ化膜であれば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される。また、樹脂については印刷法や上記による成膜や溶液への浸漬によって膜形成される。また、金属や酸化膜表面の疎水化処理としては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最表面にフッ化層を形成する方法があげられる。
【００４９】
多数のガラス柱状体３は透明質であり、かつ、蛍光の波長の吸収が無く、生体物質固定化膜１５が良く固着される物質であれば何でも良い。特に生体物質に化学的に修飾される蛍光体の発光波長とガラス柱状体の屈折率との積の１／２の厚みであれば干渉による吸収が生じ、また、蛍光体の波長とガラス柱状体の屈折率の積の１／４の厚みであれば光の干渉による増強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ので蛍光波長とガラス柱状体３の屈折率の積の４分の１よりも小さい厚みであるのがよい。
【００５０】
ガラス柱状体３は、隣接するもの同士が互いに接するように林立しているか、あるいは図１に示すように、隣接するもの同士が互いに間隔をあけて林立しているのがよい。これにより、ガラス柱状体３上に被着される生体物質固定化膜４の比表面積を非常に大きくすることができる。このため、生体物質固定化膜４は見かけよりも大面積にコートされる。このため、生体物質の固着量も増加するため、生体物質から出射される蛍光の強度が高くなる。
【００５１】
また、ガラス柱状体３は図１のように羽根状であるのがよい。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。これにより、ガラス柱状体３がより高い比表面積を有するようになる。このため、生体物質固定化膜４はさらに大面積にコートされる。このため、生体物質の固着量も増加するため、生体物質から出射される蛍光の強度が高くなる。
【００５２】
また、ガラス柱状体３は、温度２５℃、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以上であるのがよい。これにより、生体物質固定化膜４を被着する際に生体物質固定化物質４とガラス柱状体３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り、生体物質固定化膜４を強固に密着することができる。
【００５３】
また、ガラス柱状体３は、その厚み（高さ）が生体物質固定化膜４に化学的に修飾される生体物質から発せられる蛍光波長とガラス柱状体３の屈折率との積のλ／４倍よりも小さいのがよい。これにより、出射された蛍光のうち、直接外部に発せられた蛍光と、ガラス柱状体３を通過して基体１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し、蛍光強度を全ての位置において均一にして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。よって、蛍光強度が位置によってばらつくことなく、安定した測定を行なうことができる。
【００５４】
このようなガラス柱状体３は、例えば、低温高ガス圧力スパッタリングや斜め蒸着することによって作製される。
【００５５】
生体物質固定化膜５はアミノアルキルシランやポリ−Ｌ−リジン等から選ばれる。一般的にガラス基体１上に用いられる生体物質固定化膜５であれば何でも良く、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種を有しているものがより好ましい。これにより、蛋白質や細胞などの生体物質の吸着性を高めることができ、より多くの生体物質を固定して検出精度を高めることができる。
【実施例】
【００５６】
本発明の生体物質固定化基板の実施例を以下に説明する。
【００５７】
基体１のガラスは硼珪酸ガラスとして２６ｍｍ×７６ｍｍ×１．１ｍｍのものを準備した。
【００５８】
準備した硼珪酸ガラス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て後、十分に純水洗を行った。なお、算術平均荒さＲａは希弗酸の浸漬時間により制御した。乾燥はアルコール置換した後にアルコール蒸気乾燥を行った。
【００５９】
乾燥した基体１に金属膜を積層する際にはスパッタ装置にて上面に金属膜１２を成膜した。また、誘電体膜多層膜１６を形成する際には２種類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。また、疎水性の樹脂をコートする際には、原料の液体をスピンコートして塗布、乾燥を行い、必要に応じてキュアを行い熱硬化させた。また、表面を弗化物ガスにてプラズマ処理して疎水化処理を行うこともした。また、疎水性膜２としてフッ化膜を形成する際には誘電体膜多層膜１６と同様に光学薄膜用蒸着装置によって成膜した。
【００６０】
さらに、疎水性膜２の上面にガラス柱状体３として多数のＳｉＯ２を所定の厚みに成膜した。この際、ＳｉＯ２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空度について配慮した。
【００６１】
なお、誘電体多層膜１６を構成する誘電体膜の厚みは、使用する生体物質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１／４倍となるようにした。
【００６２】
成膜の終わった基体１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、乾燥はアルコール蒸気乾燥を行った。
【００６３】
次に生体物質固定化膜４として３−アミノプロピルトリエトキシシラン（以下ＡＰＳと略す。）のコート液を作成した。コート液は溶媒としてイソプロピルアルコール（以下ＩＰＡと略す。）を９４体積％、ＡＰＳを４体積％混ぜ、その後、純水を２体積％添加して直ちに良く攪拌した後に成膜後の洗浄が終わったガラスを３０秒浸漬した。その後、ガラスはＩＰＡにて５秒のリンスを施した後、リンサードライヤーにて乾燥を行った。次にＡＰＳの固着化を進めるために１５０℃にて１０分間のキュアを行い、本発明の生体物質固定化基板とした。また、同様にして、他の本発明の生体物質固定化基板も作成した。
【００６４】
比較例としては硼珪酸ガラスに同様の洗浄を施した後に同様にＡＰＳコートを行った。評価については５‘末端をＣｙ３蛍光体にて化学的に修飾した１５塩基長のオリゴＤＮＡを用いた。オリゴＤＮＡは０．５μＭとなるように純水に溶解してスポット液とした。準備した基板にスポットした後は湿潤箱に２５℃にて１２時間放置してオリゴＤＮＡを作成した基板に固定した。次にクエン酸緩衝液にて洗浄した後に純水リンスを行い、ブロー乾燥した。
【００６５】
励起波長５３２ｎｍにて作成した基板をスキャニングして、固定化されたオリゴＤＮＡの蛍光体から発生した蛍光の強度を数値化した。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。
【００６６】
以下、実施例に基づいて説明する。
【００６７】
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。
【表１】
2006184023.tif 000003
【００６８】
本発明の実施結果である表１によれば、Ｎｏ．１〜１２のように基体のガラスに疎水性膜を成膜してから、多数のガラス柱状体としてＳｉＯ２を６０ｎｍの厚みに着膜しただけでも、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、疎水性膜の厚みや材料により、測定値は触れているが、本発明の本質に関わる物ではない。
【００６９】
また、疎水性膜の下地に金属膜を着膜した結果をＮｏ．１３〜２１に示した。いずれも蛍光強度が１４００以上とより高い値を示した。なお、金属膜の材料により、測定値は触れているが、本発明の本質に関わる物ではない。また、Ｎｏ．１〜１２にて疎水性膜の効果は明らかなため、疎水性膜としては弗化マグネシウムを代表として記載した。
【００７０】
また、金属膜と疎水性膜の間に誘電体反射膜を挿入して蛍光強度を測定した。Ｎｏ．２２〜２８に示されているように１５００以上の更に高い蛍光強度を測定した。
【表２】
2006184023.tif 000004
【００７１】
次に、本発明の実施結果である表２によれば、疎水性膜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も観測された。疎水性膜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。これは疎水性により、柱状のガラス柱状体同士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いためである。よって、接触角が５０゜以上とした。
【表３】
2006184023.tif 000005
【００７２】
次に本発明の実施結果である表３によれば、金属膜の算術表面荒さが０．０５μｍ以下の場合は、鏡面的な反射により、蛍光強度は高いが、０．０５μｍを越えると、乱反射の効果が大きくなって蛍光強度が低くなる。よって、金属膜の算術表面粗さが０．０５μｍ以下とした。
【表４】
2006184023.tif 000006
【００７３】
次に本発明の実施結果である表４によれば、多数の柱状体からなるガラス柱状体の表面吸着水の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、ガラス柱状体の形状は、より比表面積が大きいほど効果が高く、かつ、その閾値について示した結果である。
【表５】
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【００７４】
表５は比較例である。本発明の特徴である多数のガラス柱状体や疎水性膜や金属膜及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化膜を行った例である。
【００７５】
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く、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。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の生体物質固定化基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の生体物質固定化基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図３】従来の生体物質固定化基板の断面図である。
【図４】従来の生体物質固定化基板の断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１，１１：基体
２，１２：疎水性膜
３，１３：ガラス柱状体
４，１４：生体物質固定化膜
１５：金属膜
１６：誘電体多層膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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