JP3294605B2 - 光学バイオセンサ装置 - Google Patents
光学バイオセンサ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、生物学的、生化学的、化学的な分析で使用
するための、特に或る特定の分子、たとえば、抗原を検
出するための、偏向の内部反射の原理を利用している光
学式多検体バイオセンサ装置に関する。このバイオセン
サ装置で用いられる検出法は内部全反射でのエバネッセ
ント波現象、たとえば、表面プラズモン共鳴（SPR）、
臨界角屈折率測定、内部全反射蛍光（TIRF）、内部全反
射燐光、内部全反射光散乱およびエバネッセント波エリ
プソメトリに基づいたものであってもよい。さらに、検
出法はブルースター角反射光測定法に基づいたものであ
ってもよい。本光学バイオセンサ装置は全般的に添付の
請求の範囲第１項の前文部分に記載したような形式のも
のである。
するための、特に或る特定の分子、たとえば、抗原を検
出するための、偏向の内部反射の原理を利用している光
学式多検体バイオセンサ装置に関する。このバイオセン
サ装置で用いられる検出法は内部全反射でのエバネッセ
ント波現象、たとえば、表面プラズモン共鳴（SPR）、
臨界角屈折率測定、内部全反射蛍光（TIRF）、内部全反
射燐光、内部全反射光散乱およびエバネッセント波エリ
プソメトリに基づいたものであってもよい。さらに、検
出法はブルースター角反射光測定法に基づいたものであ
ってもよい。本光学バイオセンサ装置は全般的に添付の
請求の範囲第１項の前文部分に記載したような形式のも
のである。
内部反射に基づく技術の主たる利点は、特定の物質の
感度領域がエバネッセント波の拡がる長さ、すなわち、
電磁波の検知面側から液体媒質内へ進入する深さに限ら
れるということにある。したがって、非滞留サンプル分
子が、特別の滞留検体分子に関係する応答に及ぼす影響
は最低限に留まることになる。さらに、全反射した光線
に対するエバネッセント波の進入深さはこの光線の入射
角に依存する。内部反射の概念についての包括的な論議
は、Mirabella and Harrick,Internal Reflection Spec
troscopy,Harrick Scientific Corporation,N.Y.1985に
記載されている。
感度領域がエバネッセント波の拡がる長さ、すなわち、
電磁波の検知面側から液体媒質内へ進入する深さに限ら
れるということにある。したがって、非滞留サンプル分
子が、特別の滞留検体分子に関係する応答に及ぼす影響
は最低限に留まることになる。さらに、全反射した光線
に対するエバネッセント波の進入深さはこの光線の入射
角に依存する。内部反射の概念についての包括的な論議
は、Mirabella and Harrick,Internal Reflection Spec
troscopy,Harrick Scientific Corporation,N.Y.1985に
記載されている。
一次エバネッセント波あるいはこの一次エバネッセン
ト波によって励起される二次エバネッセント波のいずれ
かによって誘起される光学応答は、検知面での検知層と
の或る特定の物質の相互作用の結果として、反射率ある
いは反射時の入射光波の偏光状態の変化として、あるい
は、蛍光または燐光または放射の光散乱として測定され
得る。
ト波によって励起される二次エバネッセント波のいずれ
かによって誘起される光学応答は、検知面での検知層と
の或る特定の物質の相互作用の結果として、反射率ある
いは反射時の入射光波の偏光状態の変化として、あるい
は、蛍光または燐光または放射の光散乱として測定され
得る。
特定の物質に関する光学応答は、最小反射率になる時
の入射角が測定されて検知面での滞留物質の屈折率およ
び表面濃度に関係づけられるという点で、Ｐ偏光の入射
角の関数としての反射強度として測定され得るが、これ
は表面プラズモン共鳴ブルースター角反射光測定および
臨界角屈折率測定に応用できる。
の入射角が測定されて検知面での滞留物質の屈折率およ
び表面濃度に関係づけられるという点で、Ｐ偏光の入射
角の関数としての反射強度として測定され得るが、これ
は表面プラズモン共鳴ブルースター角反射光測定および
臨界角屈折率測定に応用できる。
表面プラズモン共鳴を使用する検出に関しては、以下
により詳しく論じる。
により詳しく論じる。
回転光学手段および入射角を変えるための回転プリズ
ムに基づく内部多重角ブルースター角反射測定法は、シ
リカ・プリズム／溶液境界面上の蛋白質の吸着を特徴付
ける情報を提供することが示されている。Schaaf,P.et
al.Langmuir,３,1131−1135（1987）を参照されたい。
ムに基づく内部多重角ブルースター角反射測定法は、シ
リカ・プリズム／溶液境界面上の蛋白質の吸着を特徴付
ける情報を提供することが示されている。Schaaf,P.et
al.Langmuir,３,1131−1135（1987）を参照されたい。
これまで、臨界角屈折率測定法が、プロセス流におけ
る溶液の濃度または密度を測定するのに主として用いら
れてきた。
る溶液の濃度または密度を測定するのに主として用いら
れてきた。
エバネッセント波エリプソメトリを使用する検出で
は、特定物質に関する光学応答は、反射時の楕円偏光の
偏光状態の変化として測定される。このとき、この偏光
状態は検知面での滞留サンプルの屈折率、厚みおよび表
面濃度に関係している。回転光学手段、入射角を変える
ための回転プリズムおよび位相変調エリプソメータを使
用する形の多重角エバネッセント波エリプソメトリは、
プリズム／液体境界面付近のポリマー（ポリスチレン）
濃度分布を研究するために使用されてきた。Kim,M.W.,M
acromolecules,22，（1989）2682−2685を参照された
い。さらに、単一の入射角での固定光学手段の形をした
内部全反射エリプソメトリが、免疫反応の定量化の為に
示唆されてきた。EP−A1−0 067 921（1981）、EP−A1
−0 278 577（1988）を参照されたい。
は、特定物質に関する光学応答は、反射時の楕円偏光の
偏光状態の変化として測定される。このとき、この偏光
状態は検知面での滞留サンプルの屈折率、厚みおよび表
面濃度に関係している。回転光学手段、入射角を変える
ための回転プリズムおよび位相変調エリプソメータを使
用する形の多重角エバネッセント波エリプソメトリは、
プリズム／液体境界面付近のポリマー（ポリスチレン）
濃度分布を研究するために使用されてきた。Kim,M.W.,M
acromolecules,22，（1989）2682−2685を参照された
い。さらに、単一の入射角での固定光学手段の形をした
内部全反射エリプソメトリが、免疫反応の定量化の為に
示唆されてきた。EP−A1−0 067 921（1981）、EP−A1
−0 278 577（1988）を参照されたい。
入射角依存TIRFを介してエバネッセント波励起蛍光を
使用する検出によれば、検知層内の天然の蛍光または蛍
光ラベル付きサンプル分子のいずれかから放出された放
射線の強度および波長が測定される。内部全反射蛍光発
光は既に1974年に免疫学的検定法について示唆されてい
る。ここでは、別体の抗原塗布石英スライドを、Kronic
k,M.M.et al.,J.Immunol.Meth.,８，（1975）235−240
のテフロンＯリング・シール・プレキシガラス・セルを
用いて、屈折率を合わせる一滴の溶液を介して石英プリ
ズムに光学的に接触させられる。今日、内部全反射蛍光
発光は、一般的に結合プリズムの片側にある固体面との
高分子の反応を検査する技術として確立されている。Lo
k,B.K.et al.,J.Colloid Interf.Sci.,91，（1983）87
−103を参照されたい。さらに、プリズム面での吸着蛋
白質濃度分布を研究するのに、可変角内部全反射蛍光発
光が用いられてきた。Reichert.W.M.et al.,Applied Sp
ectroscopy,３，（1987）503−508を参照されたい。
使用する検出によれば、検知層内の天然の蛍光または蛍
光ラベル付きサンプル分子のいずれかから放出された放
射線の強度および波長が測定される。内部全反射蛍光発
光は既に1974年に免疫学的検定法について示唆されてい
る。ここでは、別体の抗原塗布石英スライドを、Kronic
k,M.M.et al.,J.Immunol.Meth.,８，（1975）235−240
のテフロンＯリング・シール・プレキシガラス・セルを
用いて、屈折率を合わせる一滴の溶液を介して石英プリ
ズムに光学的に接触させられる。今日、内部全反射蛍光
発光は、一般的に結合プリズムの片側にある固体面との
高分子の反応を検査する技術として確立されている。Lo
k,B.K.et al.,J.Colloid Interf.Sci.,91，（1983）87
−103を参照されたい。さらに、プリズム面での吸着蛋
白質濃度分布を研究するのに、可変角内部全反射蛍光発
光が用いられてきた。Reichert.W.M.et al.,Applied Sp
ectroscopy,３，（1987）503−508を参照されたい。
入射角依存のエバネッセント波進入深さによる、エバ
ネッセント波励起散乱光を用いる検出では、特定物質と
の反応による検知層内の散乱放射線の強さが測定され
る。散乱内部全反射反射率（STIR）を免疫学検定法で利
用することが示唆されてきたが、ここでは、好ましい具
体例として、溶液相免疫活性成分のためのラベルとして
コロイド・ゴールドが用いられる。EP−A2−0 254 430
（1987）を参照されたい。
ネッセント波励起散乱光を用いる検出では、特定物質と
の反応による検知層内の散乱放射線の強さが測定され
る。散乱内部全反射反射率（STIR）を免疫学検定法で利
用することが示唆されてきたが、ここでは、好ましい具
体例として、溶液相免疫活性成分のためのラベルとして
コロイド・ゴールドが用いられる。EP−A2−0 254 430
（1987）を参照されたい。
表面プラズモン共鳴（SPR）を使う場合、幾分簡略化
して言えば、SPRは、薄い自由電子金属ウィルムに近い
層の屈折率の変化を金属フィルムから反射してきたＰ偏
光の強さの変化によって検出する技術と言うことができ
る（たとえば、Raether H.,Physics of Thin Films,Aca
demic Press,N.Y.,9,（1977）145を参照されたい）。
して言えば、SPRは、薄い自由電子金属ウィルムに近い
層の屈折率の変化を金属フィルムから反射してきたＰ偏
光の強さの変化によって検出する技術と言うことができ
る（たとえば、Raether H.,Physics of Thin Films,Aca
demic Press,N.Y.,9,（1977）145を参照されたい）。
生化学分析におけるSPR技術の可能性を指摘する第１
の刊行物、Liedberg B et al.,Sensors and Actuators,
４（1983）299では、まず、IgGの単層を銀面に吸着さ
せ、次に前記単層に抗IgGの層を吸着させ、次に共鳴角
に生じた変化の点で影響を研究する。EP 202 021は表面
プラズモン共鳴が生じる角度（以降、共鳴角と呼ぶ）を
決定するための可動光学手段を用いるバンオセンサを記
載しているこの可動光学手段は、（ｉ）共鳴角の読み取
り値を採取しようとするときに、手作業を必要とするた
め、また、（ii）可動光学系の懸架機構における技術的
製造公差が共鳴角の測定値に生じるエラーの原因となる
ため、市販タイプの機器には適していない。EP 257 955
が、共鳴角を決定するために機械的に走査される別の光
学系を記載している。GB 2 197 068が、増感面を照射す
る発散光線を使用する光学センサを記載している。この
増感面は１つ以上のバイオ分子と選択的に反応するレセ
プタまたはリガンドを持つ金属フィルムである。この光
学系は固定してあり、可動光学系の上記の欠陥を除くこ
とができる。サンプル溶液の作用を受ける増感面を照射
するのに１つの光源が使用されており、参照溶液の作用
を受ける別の増感面を照射するのに別の光源が用いられ
ている。これらの光源および増感面は、反射発散ビーム
が光検出器マトリックスに当たるように配置される。２
つの光源をそれぞれ交互に活性化することによって、２
つの増感面の各々から得られる共鳴角は良好な精度で測
定することができ、２つの増感面のそれぞれにおける２
つの共鳴角の間の差は感光層に滞留した特定バイオ分子
の量の測定値となる。この装置の欠点は、２つの個別の
光源（１つは参照溶液用、１つはサンプル溶液用）を用
いることにある。この場合、共鳴角が光源のりスペクト
ル特性に大きく依存するという事実に鑑みて測定結果が
不確実になる傾向があるからである。この公知の光学セ
ンサのもう１つの欠点は、それを光学系のプリズムの上
に直接に配置するということと共に、適当な屈折率を有
する浸漬オイルを経て光を増感面に送らなければならな
いということである。光結合オイルの使用は、透明プレ
ート上に被覆した増感金属層からなるセンサ・ユニット
を異なった特定バイオ分子について親和力を有する検知
面を持つ新しいセンサ・ユニットと交換しようとすると
きにかなり不便である。この交換作業では必然的にオイ
ル汚れが生じ、新しい検知面を分析する前にプリズムを
清掃しなければならない。したがって、機器の操作は幾
分きたない仕事となる。分析機器の実際の構造に関して
は、前記のGB特許明細書には開示されていない。
の刊行物、Liedberg B et al.,Sensors and Actuators,
４（1983）299では、まず、IgGの単層を銀面に吸着さ
せ、次に前記単層に抗IgGの層を吸着させ、次に共鳴角
に生じた変化の点で影響を研究する。EP 202 021は表面
プラズモン共鳴が生じる角度（以降、共鳴角と呼ぶ）を
決定するための可動光学手段を用いるバンオセンサを記
載しているこの可動光学手段は、（ｉ）共鳴角の読み取
り値を採取しようとするときに、手作業を必要とするた
め、また、（ii）可動光学系の懸架機構における技術的
製造公差が共鳴角の測定値に生じるエラーの原因となる
ため、市販タイプの機器には適していない。EP 257 955
が、共鳴角を決定するために機械的に走査される別の光
学系を記載している。GB 2 197 068が、増感面を照射す
る発散光線を使用する光学センサを記載している。この
増感面は１つ以上のバイオ分子と選択的に反応するレセ
プタまたはリガンドを持つ金属フィルムである。この光
学系は固定してあり、可動光学系の上記の欠陥を除くこ
とができる。サンプル溶液の作用を受ける増感面を照射
するのに１つの光源が使用されており、参照溶液の作用
を受ける別の増感面を照射するのに別の光源が用いられ
ている。これらの光源および増感面は、反射発散ビーム
が光検出器マトリックスに当たるように配置される。２
つの光源をそれぞれ交互に活性化することによって、２
つの増感面の各々から得られる共鳴角は良好な精度で測
定することができ、２つの増感面のそれぞれにおける２
つの共鳴角の間の差は感光層に滞留した特定バイオ分子
の量の測定値となる。この装置の欠点は、２つの個別の
光源（１つは参照溶液用、１つはサンプル溶液用）を用
いることにある。この場合、共鳴角が光源のりスペクト
ル特性に大きく依存するという事実に鑑みて測定結果が
不確実になる傾向があるからである。この公知の光学セ
ンサのもう１つの欠点は、それを光学系のプリズムの上
に直接に配置するということと共に、適当な屈折率を有
する浸漬オイルを経て光を増感面に送らなければならな
いということである。光結合オイルの使用は、透明プレ
ート上に被覆した増感金属層からなるセンサ・ユニット
を異なった特定バイオ分子について親和力を有する検知
面を持つ新しいセンサ・ユニットと交換しようとすると
きにかなり不便である。この交換作業では必然的にオイ
ル汚れが生じ、新しい検知面を分析する前にプリズムを
清掃しなければならない。したがって、機器の操作は幾
分きたない仕事となる。分析機器の実際の構造に関して
は、前記のGB特許明細書には開示されていない。
EP 226 470が、２つのガラス・プレートとその間に置
いたゲルとからなる微量化学分析用の装置を記載してい
る。この装置は一度だけ使用される使い捨て式である。
２つのガラス・プレートの一方は、サンプル液を塗布す
るプラットホームとして役立つ。毛管作用で、サンプル
液はプレート間に形成されている毛管セル内へ吸い込ま
れることになる。このタイプの或る装置（３×1.5cm）
では、取り扱いのためにピンセット等を必要とする。液
体サンプルの体積を決定するのが難しく、したがって、
この装置定量分析には不適である。
いたゲルとからなる微量化学分析用の装置を記載してい
る。この装置は一度だけ使用される使い捨て式である。
２つのガラス・プレートの一方は、サンプル液を塗布す
るプラットホームとして役立つ。毛管作用で、サンプル
液はプレート間に形成されている毛管セル内へ吸い込ま
れることになる。このタイプの或る装置（３×1.5cm）
では、取り扱いのためにピンセット等を必要とする。液
体サンプルの体積を決定するのが難しく、したがって、
この装置定量分析には不適である。
EP−A1−0 305 109（本願の優先権主張日の後に公告
された）が、弯曲した透明ブロックを通しかつ屈折率を
合せる流体を経て感光面を照明するのに合焦（扇形）ビ
ームを使用するSPRセンサ装置を記載している。ビーム
は透明ブロックの表面の接線に対して直交する方向から
透明ブロックに入射する。
された）が、弯曲した透明ブロックを通しかつ屈折率を
合せる流体を経て感光面を照明するのに合焦（扇形）ビ
ームを使用するSPRセンサ装置を記載している。ビーム
は透明ブロックの表面の接線に対して直交する方向から
透明ブロックに入射する。
Kretschmann,E.,Optics Communications,26,（1978）
41−44によって公けにされているように、反射率の変化
に対する動作速度の遅さならびに可動機械部を使う為の
SPR手順に伴う共鳴角決定精度の低さについての問題
は、扇形ビーム（或る角度範囲にわたってセンサ面へ入
射するいくつかのビームに均等である）と、角度方向に
隔たった検出器のアレイによる反射ビーム（或る角度範
囲にわたっている）の集光とを利用することによって解
決される。
41−44によって公けにされているように、反射率の変化
に対する動作速度の遅さならびに可動機械部を使う為の
SPR手順に伴う共鳴角決定精度の低さについての問題
は、扇形ビーム（或る角度範囲にわたってセンサ面へ入
射するいくつかのビームに均等である）と、角度方向に
隔たった検出器のアレイによる反射ビーム（或る角度範
囲にわたっている）の集光とを利用することによって解
決される。
さらに、EP−A1−0 305 109に記載されている透明ブ
ロックは、くさび形のビームを生じる半円筒形の形を採
ることができ、検知面上に線状の小さい被照明面積を与
えることができる。半円筒形レンズは、ただ１つのサン
プルについて同時にいくつかのテストを実施するのに使
用できるという利点を有する。この目的のために、検知
面は一連の検知領域の形を採り、各検知領域は異なった
抗体を含み、各別々の検知領域が検出器アレイのうちの
対応した検出器によってモニタされる。個別の表面領域
のSPRのために、合焦線に沿って同一角度範囲の光ビー
ムを作るのに用いられる円筒形合焦原理は、Benner,R.
E.et al.Optics Communications 30（1979）145−149お
よびSwalen,JD et al.Am.J.Phys.48（1980）669−672に
よって公開されている。
ロックは、くさび形のビームを生じる半円筒形の形を採
ることができ、検知面上に線状の小さい被照明面積を与
えることができる。半円筒形レンズは、ただ１つのサン
プルについて同時にいくつかのテストを実施するのに使
用できるという利点を有する。この目的のために、検知
面は一連の検知領域の形を採り、各検知領域は異なった
抗体を含み、各別々の検知領域が検出器アレイのうちの
対応した検出器によってモニタされる。個別の表面領域
のSPRのために、合焦線に沿って同一角度範囲の光ビー
ムを作るのに用いられる円筒形合焦原理は、Benner,R.
E.et al.Optics Communications 30（1979）145−149お
よびSwalen,JD et al.Am.J.Phys.48（1980）669−672に
よって公開されている。
さらに、EP−A1−0 305 109の合焦レンズは、検出器
アレイにおける迷光反射を減らす目的で、検出器に入射
するほぼ平行な側面を持つビーム、あるいは、検知面か
ら反射してきた扇形に広がった光に較べて少なくとも発
散性の減ったビームを生じる。この装置の欠点は、主と
して、次の点にある。検知のために感光層に較べて小さ
い被照明面積を使用して市販金属フィルムおよび抗体被
覆の不可避の変動による影響を減らすのである。事実、
滞留サンプル分子の表面濃度は一般的に感光層に互って
一様ではなく、質量輸送状態に大きく依存する。したが
って、小さい検知領域は、検知面およびそのサンプル表
面濃度の局部的変動に非常に敏感となり、その結果、SP
R応答の精度が競争力を失うくらいに低くなる。センサ
表面の反射の際ならびに結合光学系から生じる迷光によ
り、前記の光学系を用いて、アレイ中の対応した検出器
によって個別の検知領域からのビームを同時にモニタす
ることが可能となるのは、検出器アレイを半円筒形の出
射面に接近して好便に設置するかあるいはその表面に取
り付けるかもしくは付着することが出来ると云う条件の
下でのみである。このことは、検出器アレイ上の個々の
感光領域の分解可能が制限されること、高価なオプトエ
レクトロニック構造、複雑な生産プロセス（検出器の整
合、集光角スパンの最適化など）に通じる。光学オイル
あるいはグリースを使用して半球体とセンサ基体（ガラ
ス支持プレートまたはスライド）の間の光学的な結合を
良好なものとしなければならない。
アレイにおける迷光反射を減らす目的で、検出器に入射
するほぼ平行な側面を持つビーム、あるいは、検知面か
ら反射してきた扇形に広がった光に較べて少なくとも発
散性の減ったビームを生じる。この装置の欠点は、主と
して、次の点にある。検知のために感光層に較べて小さ
い被照明面積を使用して市販金属フィルムおよび抗体被
覆の不可避の変動による影響を減らすのである。事実、
滞留サンプル分子の表面濃度は一般的に感光層に互って
一様ではなく、質量輸送状態に大きく依存する。したが
って、小さい検知領域は、検知面およびそのサンプル表
面濃度の局部的変動に非常に敏感となり、その結果、SP
R応答の精度が競争力を失うくらいに低くなる。センサ
表面の反射の際ならびに結合光学系から生じる迷光によ
り、前記の光学系を用いて、アレイ中の対応した検出器
によって個別の検知領域からのビームを同時にモニタす
ることが可能となるのは、検出器アレイを半円筒形の出
射面に接近して好便に設置するかあるいはその表面に取
り付けるかもしくは付着することが出来ると云う条件の
下でのみである。このことは、検出器アレイ上の個々の
感光領域の分解可能が制限されること、高価なオプトエ
レクトロニック構造、複雑な生産プロセス（検出器の整
合、集光角スパンの最適化など）に通じる。光学オイル
あるいはグリースを使用して半球体とセンサ基体（ガラ
ス支持プレートまたはスライド）の間の光学的な結合を
良好なものとしなければならない。
センサ表面の取換えに対処するための随意選択の技術
的な解決策として使い捨て半円筒形を使用するという方
法は、その光学的な品質を適切に維持するためのコスト
が高く、また、光源に対して光学的に整合させることが
重要であるという点で非実用的である。
的な解決策として使い捨て半円筒形を使用するという方
法は、その光学的な品質を適切に維持するためのコスト
が高く、また、光源に対して光学的に整合させることが
重要であるという点で非実用的である。
内部反射手順を使用するという点に関しては、今まで
に発行されたたいていの刊行物が一時に或る特定の物質
について一回測定を行う実験室用装置を記載している。
しかしながら、このような装置は実用的な営業用の機器
としては不適である。サンプルおよび液体の取り扱い、
検出および評価のための構造が複雑で繁雑すぎるし、分
析手順が非常に時間を要し、さらに、正確な結果を得る
ためには非常に熟練した操作者が必要である。
に発行されたたいていの刊行物が一時に或る特定の物質
について一回測定を行う実験室用装置を記載している。
しかしながら、このような装置は実用的な営業用の機器
としては不適である。サンプルおよび液体の取り扱い、
検出および評価のための構造が複雑で繁雑すぎるし、分
析手順が非常に時間を要し、さらに、正確な結果を得る
ためには非常に熟練した操作者が必要である。
本発明によれば、少なくとも１つの特定の検知面のた
めの新しい分析装置は、円筒形合焦内部全反射および内
部ブルースター角反射率測定に基づいた検出技術に適応
し得る、と云う点で、複数の特定の相互作用を同時に検
出する。
めの新しい分析装置は、円筒形合焦内部全反射および内
部ブルースター角反射率測定に基づいた検出技術に適応
し得る、と云う点で、複数の特定の相互作用を同時に検
出する。
こうして、本発明の一実施例においては、固定光学系
を用いることによって、新しい分析装置用の交換可能な
検知面に対して内部多重角ブルースター角反射率測定法
を用いる手段が設けられる。
を用いることによって、新しい分析装置用の交換可能な
検知面に対して内部多重角ブルースター角反射率測定法
を用いる手段が設けられる。
本発明の別の実施例によれば、固定光学系を用いるこ
とによって、新しい分析装置のために、交換可能な検知
面に対して多重角エバネッセント・エリプソメトリを用
いる手段が設けられる。
とによって、新しい分析装置のために、交換可能な検知
面に対して多重角エバネッセント・エリプソメトリを用
いる手段が設けられる。
本発明の別の実施例では、固定光学系を用いることに
よって、交換可能な検知面に対して可変角内部全反射蛍
光発光を行うことのできる新しい分析装置が提供され
る。
よって、交換可能な検知面に対して可変角内部全反射蛍
光発光を行うことのできる新しい分析装置が提供され
る。
本発明のまた別の実施例では、固定光学系を用いるこ
とによって、交換可能な検知面に対して可変角散乱内部
全反射率（STIR）測定を行うことのできる新しい分析装
置が提供される。
とによって、交換可能な検知面に対して可変角散乱内部
全反射率（STIR）測定を行うことのできる新しい分析装
置が提供される。
好ましい実施例によれば、本発明のバイオセンサ装置
は、フローセルの形状に対して最適化された検知面での
ある特定の相互作用により検出された反射率測定の放出
光または散乱光に対してアナモルフィック・レンズ系を
利用する新しい平均値手順を使用する。これにより、固
有の精度ならびに高い感度を持つ結果を得ることができ
る。
は、フローセルの形状に対して最適化された検知面での
ある特定の相互作用により検出された反射率測定の放出
光または散乱光に対してアナモルフィック・レンズ系を
利用する新しい平均値手順を使用する。これにより、固
有の精度ならびに高い感度を持つ結果を得ることができ
る。
さらに、好ましい実施例においては、本発明は、機器
に半自動的に交換可能な別個のセンサ・ユニットを導入
することによって、高価なプリズムあるいは導波管に塗
布した程度の差はあっても固定の検知面に関連した欠点
を排除するバイオセンサ分析装置を提供する。このセン
サ・ユニットは、少なくとも２つの検知面を有し、それ
を官能価付与するための方法と共に、本発明者等の、
（スエーデン特許出願第8804074−６号に基づく）「Sen
sorunit and its use in bisensor systems」なる名称
の審査中のPCT出願の対象である。このPCT出願の内容は
参考資料として本明細書で援用する。
に半自動的に交換可能な別個のセンサ・ユニットを導入
することによって、高価なプリズムあるいは導波管に塗
布した程度の差はあっても固定の検知面に関連した欠点
を排除するバイオセンサ分析装置を提供する。このセン
サ・ユニットは、少なくとも２つの検知面を有し、それ
を官能価付与するための方法と共に、本発明者等の、
（スエーデン特許出願第8804074−６号に基づく）「Sen
sorunit and its use in bisensor systems」なる名称
の審査中のPCT出願の対象である。このPCT出願の内容は
参考資料として本明細書で援用する。
さらに、本発明のバイオセンサ装置は、その好ましい
実施例では、自動化した一体の液体取り扱いブロックと
なり、マイクロプロセッサ制御式の弁（好ましくは、膜
弁）をその中に包含し、検知ユニットでの相互作用のた
めの種々のリガンド、巨大分子および反応体の特定の添
加シーケンスを含む複雑な液体取り扱い作業を実施する
ことができる。
実施例では、自動化した一体の液体取り扱いブロックと
なり、マイクロプロセッサ制御式の弁（好ましくは、膜
弁）をその中に包含し、検知ユニットでの相互作用のた
めの種々のリガンド、巨大分子および反応体の特定の添
加シーケンスを含む複雑な液体取り扱い作業を実施する
ことができる。
本発明のバイオセンサ装置は、バイオ分子を特徴付け
る分野に関する新しい用途、たとえば、本発明者等の、
「A method of characterizing macromolecules」なる
名称のPCT出願（スエーデン国特許出願第8902043−２号
に基づく）ならびに前記の本発明者等の、「Sensor uni
t and its use inbisensor systems」なる名称のPCT出
願に開示されているような用途を実施することができ
る。先に述べたPCT出願の開示内容も参考資料として本
明細書で援用する。本発明によって可能となった新しい
用途としては、 同時あるいは逐次に或るサンプル内の少なくとも１つ
のバイオ分子の定性的ならびに定量的な特定の測定、 巨大分子および種々のリガンドについての表面露出構
造要素間の相互作用の検出による巨大分子の定性的なら
びに定量的な構造情報、 巨大分子の機能的／構造的情報、 分子の相互作用についての運動情報、 センサ・ユニット上の少なくとも１つの検知面の特殊
官能価付与、 センサ・ユニット上の少なくとも１つの検知面の特殊
官能価付与の再生あるいは変更。
る分野に関する新しい用途、たとえば、本発明者等の、
「A method of characterizing macromolecules」なる
名称のPCT出願（スエーデン国特許出願第8902043−２号
に基づく）ならびに前記の本発明者等の、「Sensor uni
t and its use inbisensor systems」なる名称のPCT出
願に開示されているような用途を実施することができ
る。先に述べたPCT出願の開示内容も参考資料として本
明細書で援用する。本発明によって可能となった新しい
用途としては、 同時あるいは逐次に或るサンプル内の少なくとも１つ
のバイオ分子の定性的ならびに定量的な特定の測定、 巨大分子および種々のリガンドについての表面露出構
造要素間の相互作用の検出による巨大分子の定性的なら
びに定量的な構造情報、 巨大分子の機能的／構造的情報、 分子の相互作用についての運動情報、 センサ・ユニット上の少なくとも１つの検知面の特殊
官能価付与、 センサ・ユニット上の少なくとも１つの検知面の特殊
官能価付与の再生あるいは変更。
上に述べたように、本発明の光学バイオセンサ装置
は、その上を通過するサンプル液に露出する少なくとも
１つ、好ましくは、横に並んだ状態で配置した多数の検
知面又は領域を包含する。これらの検知面は単一の光源
に基づく上述の光学技術によって分析され、すべての検
知面に対して一組の同一波長を使用することにより、こ
のバイオセンサ装置ガ営業的に有用となるほど高い分析
性能を持つ較正、参照および評価プロセスを得ることが
可能となる。本バイオセンサ装置は、また、サンプル液
で検知面すべてを同時あるいは順次に掃引できるように
してある。測定は制御した温度状態で行われることにな
る。測定の実施中、すべての検知面の温度は同じにし、
測定作業中は一定に保つようになっている。
は、その上を通過するサンプル液に露出する少なくとも
１つ、好ましくは、横に並んだ状態で配置した多数の検
知面又は領域を包含する。これらの検知面は単一の光源
に基づく上述の光学技術によって分析され、すべての検
知面に対して一組の同一波長を使用することにより、こ
のバイオセンサ装置ガ営業的に有用となるほど高い分析
性能を持つ較正、参照および評価プロセスを得ることが
可能となる。本バイオセンサ装置は、また、サンプル液
で検知面すべてを同時あるいは順次に掃引できるように
してある。測定は制御した温度状態で行われることにな
る。測定の実施中、すべての検知面の温度は同じにし、
測定作業中は一定に保つようになっている。
センサ・ユニットの検知面は、所望のバイオ分子との
選択的な相互作用のために容易かつ簡単に別個に官能価
付与されるのに適している。すなわち、これらの検知面
に種々の親和力を与えるのは容易である。
選択的な相互作用のために容易かつ簡単に別個に官能価
付与されるのに適している。すなわち、これらの検知面
に種々の親和力を与えるのは容易である。
上述の好ましい実施例によれば、自動化したマイクロ
プロセッサ制御式サンプル挿入および案内弁を用いる液
体取り扱い用のブロック・ユニットを設けることによっ
て、サンプル領域の精密で再現性のある分散ならびにサ
ンプル溶液、試薬溶液または参照溶液の量および流量の
正確な決定ができる。
プロセッサ制御式サンプル挿入および案内弁を用いる液
体取り扱い用のブロック・ユニットを設けることによっ
て、サンプル領域の精密で再現性のある分散ならびにサ
ンプル溶液、試薬溶液または参照溶液の量および流量の
正確な決定ができる。
恒久的な剛性のある平らな構造に設けた一体型導管式
液体取り扱い装置の利点がRuzicka［Ruzicka,J.,Analyt
ical Chemistry,55,1041A（1989）］によって述べられ
ている。従って、このような構造の剛性ならびにサンプ
ル注入を統合制御することが可能であることにより、サ
ンプル領域の分散の反復性が保証される。さらに、微小
導管の小さな寸法により、マイクロリットル・レベルま
でサンプル試薬の消費量を減らすことができる。さらに
また、積層した平行な層内に導管として彫込み垂直の流
路と相互接続する溝を自由自在に組み合わせることによ
り、多数の高度に制御される溶液取り扱い作業を統合す
る手段を得ることができる。しかしながら、このような
フロー注入分析装置の小型化の可能性についての技術的
限界は、サブマイクロリットル単位の検出器体積に適し
た検出器を入手できるかということにあった。本発明
は、その或る特別の実施例において、60ナノリットル以
下の検出器体積を可能とする多重分析装置を包含する。
液体取り扱い装置の利点がRuzicka［Ruzicka,J.,Analyt
ical Chemistry,55,1041A（1989）］によって述べられ
ている。従って、このような構造の剛性ならびにサンプ
ル注入を統合制御することが可能であることにより、サ
ンプル領域の分散の反復性が保証される。さらに、微小
導管の小さな寸法により、マイクロリットル・レベルま
でサンプル試薬の消費量を減らすことができる。さらに
また、積層した平行な層内に導管として彫込み垂直の流
路と相互接続する溝を自由自在に組み合わせることによ
り、多数の高度に制御される溶液取り扱い作業を統合す
る手段を得ることができる。しかしながら、このような
フロー注入分析装置の小型化の可能性についての技術的
限界は、サブマイクロリットル単位の検出器体積に適し
た検出器を入手できるかということにあった。本発明
は、その或る特別の実施例において、60ナノリットル以
下の検出器体積を可能とする多重分析装置を包含する。
したがって、本発明のバイオセンサ装置の液体取り扱
いブロック・ユニットは、測定作業を実施しようとする
ときに、センサ・ユニットに押し付けられて１つ以上の
フローセルを形成する１つ以上の部分を有する導管また
は流路を含み、これらのフローセルは直列に接続するこ
とができるようにも、それぞれが個別に対応した溶液を
受け入れるようにも配置することができる。フローセル
はただ１つの検知面を含むものであってもよいし、ある
いは、複数の検知面を含むものであってもよい。後者の
場合、これらの検知面はフローセルの縦の流れ方向に一
列に位置する。液体取り扱いのためのブロック・ユニッ
トは、センサ・ユニット上の検知面が官能価付与されつ
つあるときと、分析が実施されるときに用いられる。
いブロック・ユニットは、測定作業を実施しようとする
ときに、センサ・ユニットに押し付けられて１つ以上の
フローセルを形成する１つ以上の部分を有する導管また
は流路を含み、これらのフローセルは直列に接続するこ
とができるようにも、それぞれが個別に対応した溶液を
受け入れるようにも配置することができる。フローセル
はただ１つの検知面を含むものであってもよいし、ある
いは、複数の検知面を含むものであってもよい。後者の
場合、これらの検知面はフローセルの縦の流れ方向に一
列に位置する。液体取り扱いのためのブロック・ユニッ
トは、センサ・ユニット上の検知面が官能価付与されつ
つあるときと、分析が実施されるときに用いられる。
さらに、本発明による光学バイオセンサ装置は、なん
ら可動部分のない固定光学手段を使える。このため、光
学系は、工場での製造途中で、既に一定の「一度だけ
の」標準設定を行い、この設定を装置の互の使用時に変
更する必要がない。この一定設定に鑑みて、塵除け兼遮
光用ハウジングの内部にこの光学系を装着することがで
きる。さらに、交換可能なセンサ・ユニットに光を結合
するのに汚れを招くオイルを使用する必要がまったくな
い。代わりに、センサ・ユニットに光源からの光を結合
するために、交換可能な光学インターフェースを使用す
ることができる。このような光学インターフェースは、
本発明者等の、「Optical interface means」なる名称
のPCT出願に開示されており、このPCT出願の開示内容を
本明細書で参考資料として援用する。
ら可動部分のない固定光学手段を使える。このため、光
学系は、工場での製造途中で、既に一定の「一度だけ
の」標準設定を行い、この設定を装置の互の使用時に変
更する必要がない。この一定設定に鑑みて、塵除け兼遮
光用ハウジングの内部にこの光学系を装着することがで
きる。さらに、交換可能なセンサ・ユニットに光を結合
するのに汚れを招くオイルを使用する必要がまったくな
い。代わりに、センサ・ユニットに光源からの光を結合
するために、交換可能な光学インターフェースを使用す
ることができる。このような光学インターフェースは、
本発明者等の、「Optical interface means」なる名称
のPCT出願に開示されており、このPCT出願の開示内容を
本明細書で参考資料として援用する。
上述したように、測定精度は、以下に詳しく説明する
ように光学的、または電子的平均値手順を確立すること
によって、さらに高めることができる。これは平均値の
確立で個々の検知面に接着した特定のバイオ分子の定量
すなわち相対量を精密に決定することができるからであ
る。
ように光学的、または電子的平均値手順を確立すること
によって、さらに高めることができる。これは平均値の
確立で個々の検知面に接着した特定のバイオ分子の定量
すなわち相対量を精密に決定することができるからであ
る。
上述の特徴により、極めて低い濃度（ナノモラー、さ
らには、ピコモラーにすらなる濃度）の迅速かつ自動的
に高精度の測定を高い応答速度で、行うことができる光
学バイオセンサを基本とした分析装置が得られる。たと
えば、SPR式バイオセンサ装置においては、共鳴角を広
い角度範囲にわたって測定することができる。
らには、ピコモラーにすらなる濃度）の迅速かつ自動的
に高精度の測定を高い応答速度で、行うことができる光
学バイオセンサを基本とした分析装置が得られる。たと
えば、SPR式バイオセンサ装置においては、共鳴角を広
い角度範囲にわたって測定することができる。
以下、添付図面を参照しながら本発明をより詳しく説
明する。
明する。
第１図は本発明による光学バイオセンサ装置の主要構
成要素を分解図の形で示している。そのバイオセンサ装
置は、光源１と、プリズム４に向かって横方向に拡がる
収斂ビーム３を送る第１レンズ手段２とを包含し、ビー
ムはプリズムの底面に合焦して光のすじ５を形成する。
増感面から反射してきた光線はアナモルフィック・レン
ズ系６を経て二次元光検出器装置７上に結像する。光検
出器で発生した電気信号はコンピューターの形を採る評
価装置８で処理される。プリズムおよび光学インターフ
ェース９によって、すじ５からの光はセンサ・ユニット
10に送られる。このセンサ・ユニットはそれぞれ流路14
A〜14D（14Aのみを図示している）の多数の平行な上に
開いた部分11A〜11Dと接触する位置にある。これらの流
路は液体取り扱い用ブロック・ユニット15の一部をな
す。このブロック・ユニットは概略的に示す入口接続手
段16、96ならびに出口接続手段、101、92を備える。
成要素を分解図の形で示している。そのバイオセンサ装
置は、光源１と、プリズム４に向かって横方向に拡がる
収斂ビーム３を送る第１レンズ手段２とを包含し、ビー
ムはプリズムの底面に合焦して光のすじ５を形成する。
増感面から反射してきた光線はアナモルフィック・レン
ズ系６を経て二次元光検出器装置７上に結像する。光検
出器で発生した電気信号はコンピューターの形を採る評
価装置８で処理される。プリズムおよび光学インターフ
ェース９によって、すじ５からの光はセンサ・ユニット
10に送られる。このセンサ・ユニットはそれぞれ流路14
A〜14D（14Aのみを図示している）の多数の平行な上に
開いた部分11A〜11Dと接触する位置にある。これらの流
路は液体取り扱い用ブロック・ユニット15の一部をな
す。このブロック・ユニットは概略的に示す入口接続手
段16、96ならびに出口接続手段、101、92を備える。
第２図は全体的に18で示す分析装置の斜視図であり、
この分析装置が本発明による光学バイオセンサ装置の心
臓部である。この分析装置は液体取り扱い用ブロック・
ユニット15を固定位置に取り付けた支持体19を包含し、
さらに、光源１、第１レンズ手段２、プリズム４、結像
光学ユニット６および光検出器装置７を固定位置に収容
したハウジング20を包含する。ハウジングの底部にある
孔21は光学インターフェース９で覆われるようになって
おり、この光学インターフェースは２つのガイド・ピン
22、23によって所望位置に保持されている。ハウジング
20は、それぞれ、ハウジングならびに支持体に夫々枢着
した関接アーム24、25から成る装置によって支持体にヒ
ンジ止めしてある。液体取り扱い用ブロック・ユニット
15はそのキャリヤ・プレート内にセンサ・ユニットのた
めの多数のホルダ手段26を支持している。第12図に詳し
く示すように、ホルダ手段は液体取り扱い用ブロック・
ユニットの頂面にあるＬ字形のアングル部材であり、前
記ブロック・ユニット上でセンサ・ユニットを滑らせる
のを可能とするガイド手段を形成している。第２図には
示してないが、サーモスタット手段はプリズム４を取り
囲んでいる。このサーモスタット手段は孔21のまわりの
金属フレームを一定温度に維持する熱交換器ブロック内
の液体用流路からなる。液体取り扱い用ブロック・ユニ
ットと支持体の間には同様のサーモスタット手段27が設
置してあり、これは前記ブロック・ユニットの流路系統
内の液体を上述したと同じ一定温度に保つ。光検出器装
置はハウジング20の一方の端面の固定位置に装着したプ
リント配線カード28上に設置してある。ガイド・ピン2
2、23が液体取り扱い用ブロック・ユニットに設けた開
口29、30内に収容されている。アーム24、25間に延びる
横方向梁部材31は、２つの位置、すなわち、分析位置と
装填位置との間で前後にハウジング20を回転させる突出
ペグ32を支持している。これらのことは後で一層詳しく
説明する。支持体に取り付けた電動機33がディスク34を
偏心支持する出力軸を有し、ペグ32はディスク34の周縁
と接触している。電動機を付勢して偏心装着されたディ
スク34を所定の角度にわたって回転させることによっ
て、ハウジングはなんら手動操作なしに上記の分析位置
および装填位置に入ったり、出たりするように自動的に
揺動する。概略的に示す扁平ケーブルがプリント配線カ
ード28から評価装置８まで延びている。
この分析装置が本発明による光学バイオセンサ装置の心
臓部である。この分析装置は液体取り扱い用ブロック・
ユニット15を固定位置に取り付けた支持体19を包含し、
さらに、光源１、第１レンズ手段２、プリズム４、結像
光学ユニット６および光検出器装置７を固定位置に収容
したハウジング20を包含する。ハウジングの底部にある
孔21は光学インターフェース９で覆われるようになって
おり、この光学インターフェースは２つのガイド・ピン
22、23によって所望位置に保持されている。ハウジング
20は、それぞれ、ハウジングならびに支持体に夫々枢着
した関接アーム24、25から成る装置によって支持体にヒ
ンジ止めしてある。液体取り扱い用ブロック・ユニット
15はそのキャリヤ・プレート内にセンサ・ユニットのた
めの多数のホルダ手段26を支持している。第12図に詳し
く示すように、ホルダ手段は液体取り扱い用ブロック・
ユニットの頂面にあるＬ字形のアングル部材であり、前
記ブロック・ユニット上でセンサ・ユニットを滑らせる
のを可能とするガイド手段を形成している。第２図には
示してないが、サーモスタット手段はプリズム４を取り
囲んでいる。このサーモスタット手段は孔21のまわりの
金属フレームを一定温度に維持する熱交換器ブロック内
の液体用流路からなる。液体取り扱い用ブロック・ユニ
ットと支持体の間には同様のサーモスタット手段27が設
置してあり、これは前記ブロック・ユニットの流路系統
内の液体を上述したと同じ一定温度に保つ。光検出器装
置はハウジング20の一方の端面の固定位置に装着したプ
リント配線カード28上に設置してある。ガイド・ピン2
2、23が液体取り扱い用ブロック・ユニットに設けた開
口29、30内に収容されている。アーム24、25間に延びる
横方向梁部材31は、２つの位置、すなわち、分析位置と
装填位置との間で前後にハウジング20を回転させる突出
ペグ32を支持している。これらのことは後で一層詳しく
説明する。支持体に取り付けた電動機33がディスク34を
偏心支持する出力軸を有し、ペグ32はディスク34の周縁
と接触している。電動機を付勢して偏心装着されたディ
スク34を所定の角度にわたって回転させることによっ
て、ハウジングはなんら手動操作なしに上記の分析位置
および装填位置に入ったり、出たりするように自動的に
揺動する。概略的に示す扁平ケーブルがプリント配線カ
ード28から評価装置８まで延びている。
第３図はセンサ・ユニットを横断面で示している。本
発明者等の、「Sensor unit and its use in biosensor
systems」なる名称の現在継続中のスウェーデン国特許
出願では、このセンサ・ユニットを一層詳しく説明して
いる。センサ・ユニットは、ガラス、プラスチックその
他の透明な材料で作った透明プレート36を包含する。プ
レートの片面には、たとえばスパッタリングで形成した
金属フィルム37が設けてある。金属フィルムには誘電体
フィルム38が取り付けてある。本発明の好ましい実施例
では、この誘電体フィルムは金属フィルムに結合したデ
キストラン層である。生物工学で公知の結合技術によっ
て、リガンドがデキストラン・フィルムに結合され、こ
れはサンプル溶液内に存在する特定のバイオ分子と相互
作用するようになっている。リガンドを取り付けるため
に、センサ・ユニットは、金属フィルムおよびデキスト
ラン層と一緒に、全流路14A−14Dの上向き開放部分11A
−11Dと密封接触させる。或る特定のリガンドL1を流路
の１つ14Aへ、別の特定のリガンドL2を第２の流路14B
へ、第３の特定のリガンドL3を第３の流路14Cへという
ように圧送を行うことによって、対応する数の検知面
が、それぞれ特定のバイオ分子に対するそれ自体の個別
の親和力をもって、単一の金属フィルム上に作り出され
得る。これらのリガンドは、たとえば、抗デキストラン
からなる１つの活性部分と検出しようとしている抗体に
対する抗原からなる別の部分とを有する二官能価あるい
は多官能価分子であってもよい。この官能価付与方法の
おかげで、本発明の光学バイオセンサ装置は、これらか
ら行おうとしているバイオ分子の検出にとって有用とな
るようにユーザーが個別に調整することができる。この
官能価付与は、とりわけ、定性分析を可能とする。官能
価付与されたセンサ・ユニットは分析装置に導入される
か、あるいは、その場で官能価付与されて、分析が実施
される。分析作業が終わったとき、リガンドとデキスト
ラン・フィルム38の間の結合を破壊する溶液で検知面を
「洗浄」してセンサ・ユニットを再生する。
発明者等の、「Sensor unit and its use in biosensor
systems」なる名称の現在継続中のスウェーデン国特許
出願では、このセンサ・ユニットを一層詳しく説明して
いる。センサ・ユニットは、ガラス、プラスチックその
他の透明な材料で作った透明プレート36を包含する。プ
レートの片面には、たとえばスパッタリングで形成した
金属フィルム37が設けてある。金属フィルムには誘電体
フィルム38が取り付けてある。本発明の好ましい実施例
では、この誘電体フィルムは金属フィルムに結合したデ
キストラン層である。生物工学で公知の結合技術によっ
て、リガンドがデキストラン・フィルムに結合され、こ
れはサンプル溶液内に存在する特定のバイオ分子と相互
作用するようになっている。リガンドを取り付けるため
に、センサ・ユニットは、金属フィルムおよびデキスト
ラン層と一緒に、全流路14A−14Dの上向き開放部分11A
−11Dと密封接触させる。或る特定のリガンドL1を流路
の１つ14Aへ、別の特定のリガンドL2を第２の流路14B
へ、第３の特定のリガンドL3を第３の流路14Cへという
ように圧送を行うことによって、対応する数の検知面
が、それぞれ特定のバイオ分子に対するそれ自体の個別
の親和力をもって、単一の金属フィルム上に作り出され
得る。これらのリガンドは、たとえば、抗デキストラン
からなる１つの活性部分と検出しようとしている抗体に
対する抗原からなる別の部分とを有する二官能価あるい
は多官能価分子であってもよい。この官能価付与方法の
おかげで、本発明の光学バイオセンサ装置は、これらか
ら行おうとしているバイオ分子の検出にとって有用とな
るようにユーザーが個別に調整することができる。この
官能価付与は、とりわけ、定性分析を可能とする。官能
価付与されたセンサ・ユニットは分析装置に導入される
か、あるいは、その場で官能価付与されて、分析が実施
される。分析作業が終わったとき、リガンドとデキスト
ラン・フィルム38の間の結合を破壊する溶液で検知面を
「洗浄」してセンサ・ユニットを再生する。
第４図は第３図のセンサ・ユニットの平面図である。
センサ・ユニットは上向き開放部分11A−11Dの頂部に載
せてあり、光源１のレンズ系２から到達した光のすじ５
が金属フィルム37の裏側を照射している。デキストラン
・フィルム38の活性に関する先の説明からわかるよう
に、検知面39A−39Dは、それぞれ、上向き開放部分11A
−11Dの長さに対応して形成される（センサ・ユニット
が分析段階、増感段階の両方で同じ向きに液体取り扱い
用ブロック・ユニットに取り付けてある場合）。光のす
じ５は検知面39A−39Dの上に横方向に拡がり、少なくと
も部分11A−11Dの長さに等しい幅を有する。
センサ・ユニットは上向き開放部分11A−11Dの頂部に載
せてあり、光源１のレンズ系２から到達した光のすじ５
が金属フィルム37の裏側を照射している。デキストラン
・フィルム38の活性に関する先の説明からわかるよう
に、検知面39A−39Dは、それぞれ、上向き開放部分11A
−11Dの長さに対応して形成される（センサ・ユニット
が分析段階、増感段階の両方で同じ向きに液体取り扱い
用ブロック・ユニットに取り付けてある場合）。光のす
じ５は検知面39A−39Dの上に横方向に拡がり、少なくと
も部分11A−11Dの長さに等しい幅を有する。
第４図において、金属面37は拡大して示してある。実
際には、この金属面は約10×10mm程度の方形であり、透
明プレートの寸法は幾分大きく、たとえば、11×11mmと
なっている。このような構造は、ピンセットその他のつ
まみ手段なしでは取り扱いが難しい。つまみ工具を使用
するこのような作業は高精度の測定を妨げる傾向がある
ために望ましくない。本発明に従って代わりに提案する
ものは、人差し指と親指で容易につまむことのできるキ
ャリヤ・プレート上に各センサ・ユニットを取り付ける
ということである。キャリヤ・プレートの平面図が第５
図に示してある。このキャリヤ・プレートはグリップ部
43を持った細長いプラスチック・シート42からなる。キ
ャリヤ・プレートを貫いて開口44が形成してあり、これ
はフランジ45を有し、このフランジ上にセンサ・ユニッ
トを載せる。フランジ表面から側方へ突出するクラスプ
46が、このクラスプとフランジとの間にセンサ・ユニッ
トを保持するのに役立つ。シート42は２つの案内孔47、
48を有し、装置が分析位置にある時、これを貫いてガイ
ド・ピン22、23が延びている。装置が装填位置にあると
き、ガイド・ピンは案内孔47、48ならびに開口29、30か
ら引っ込められ、キャリヤ・プレートを液体取り扱い用
ブロック・ユニット上の位置または抜き出し位置へ自由
に滑らせることができる。
際には、この金属面は約10×10mm程度の方形であり、透
明プレートの寸法は幾分大きく、たとえば、11×11mmと
なっている。このような構造は、ピンセットその他のつ
まみ手段なしでは取り扱いが難しい。つまみ工具を使用
するこのような作業は高精度の測定を妨げる傾向がある
ために望ましくない。本発明に従って代わりに提案する
ものは、人差し指と親指で容易につまむことのできるキ
ャリヤ・プレート上に各センサ・ユニットを取り付ける
ということである。キャリヤ・プレートの平面図が第５
図に示してある。このキャリヤ・プレートはグリップ部
43を持った細長いプラスチック・シート42からなる。キ
ャリヤ・プレートを貫いて開口44が形成してあり、これ
はフランジ45を有し、このフランジ上にセンサ・ユニッ
トを載せる。フランジ表面から側方へ突出するクラスプ
46が、このクラスプとフランジとの間にセンサ・ユニッ
トを保持するのに役立つ。シート42は２つの案内孔47、
48を有し、装置が分析位置にある時、これを貫いてガイ
ド・ピン22、23が延びている。装置が装填位置にあると
き、ガイド・ピンは案内孔47、48ならびに開口29、30か
ら引っ込められ、キャリヤ・プレートを液体取り扱い用
ブロック・ユニット上の位置または抜き出し位置へ自由
に滑らせることができる。
シート42は制御ばね49も有し、これは、（ｉ）液体取
り扱い用ブロック・ユニット内へセンサ・ユニットを導
入し易くするためと、（ii）キャリヤ・プレートをテー
ブル等の上に不注意に落とした場合にセンサ・ユニット
に損傷、たとえば、擦り傷を与えるのを防ぐためのもの
である。キャリヤ・プレートとセンサ・ユニットは、頂
壁、底壁、２つの側壁および１つの端壁からなるハウジ
ング内に収容することが望ましい。頂壁、底壁の内面に
はハウジングの縦方向に延びる対になった対向する隆起
を設ける。これらの隆起はキャリヤ・プレートと頂壁な
らびに底壁の間に間隙を保つのに役立つ。
り扱い用ブロック・ユニット内へセンサ・ユニットを導
入し易くするためと、（ii）キャリヤ・プレートをテー
ブル等の上に不注意に落とした場合にセンサ・ユニット
に損傷、たとえば、擦り傷を与えるのを防ぐためのもの
である。キャリヤ・プレートとセンサ・ユニットは、頂
壁、底壁、２つの側壁および１つの端壁からなるハウジ
ング内に収容することが望ましい。頂壁、底壁の内面に
はハウジングの縦方向に延びる対になった対向する隆起
を設ける。これらの隆起はキャリヤ・プレートと頂壁な
らびに底壁の間に間隙を保つのに役立つ。
第６図は本発明による光学インターフェース・プレー
トの平面図である。このプレートは金属フレーム上に留
めてあり、このフレームは２つの突出する舌片55、56を
有する。これらの舌片はそれぞれ１つの孔を備え、これ
らの孔53、54は舌片の厚さ方向にそれを貫いており、ガ
イド・ピン22、23を受け入れるようになっている。フレ
ームは２つのフランジ51、52を有し、これらのフランジ
に対してガラスまたはプラスチックの透明プレート57が
取り付けてある。透明プレート57はその片面に、多数の
縦方向に延びる、横に並んだ平行な隆起58を備える。透
明プレートの反対側の面には、対応する数の平行な縦方
向に延びて隆起59が設けてあり、これらの隆起59は最初
に述べたプレート面の隆起と対向して位置している。こ
れらの隆起は透明な弾性材料で作ってあり、流路の上向
き開放部11A−11D間の距離に相当する距離だけ互いに隔
たっている。第７図から一層明瞭にわかるように、隆起
58、59は各側に縦方向に延びる段部60を有し、横断面で
一連の階段の形状となっており、各段付き構造の最上の
段または頂部プラットフォームをセンサ・ユニットの透
明プレート36およびプリズム４に対して弾力的に押し付
けることが出来る。この段付き構造は、空気ポケットが
プリズムおよびセンサ・ユニットのプレート36に隣接す
る界面の間に生じるのを防ぐ。第７図は分析装置18が分
析位置にある時のプリズム４、光学インターフェース・
プレートおよびセンサ・ユニットを示している。隆起5
8、59は、それらの間の距離が流路14A−14Dの上向き開
放部分11A−11Dの間の距離に対応するように隔たってい
る。
トの平面図である。このプレートは金属フレーム上に留
めてあり、このフレームは２つの突出する舌片55、56を
有する。これらの舌片はそれぞれ１つの孔を備え、これ
らの孔53、54は舌片の厚さ方向にそれを貫いており、ガ
イド・ピン22、23を受け入れるようになっている。フレ
ームは２つのフランジ51、52を有し、これらのフランジ
に対してガラスまたはプラスチックの透明プレート57が
取り付けてある。透明プレート57はその片面に、多数の
縦方向に延びる、横に並んだ平行な隆起58を備える。透
明プレートの反対側の面には、対応する数の平行な縦方
向に延びて隆起59が設けてあり、これらの隆起59は最初
に述べたプレート面の隆起と対向して位置している。こ
れらの隆起は透明な弾性材料で作ってあり、流路の上向
き開放部11A−11D間の距離に相当する距離だけ互いに隔
たっている。第７図から一層明瞭にわかるように、隆起
58、59は各側に縦方向に延びる段部60を有し、横断面で
一連の階段の形状となっており、各段付き構造の最上の
段または頂部プラットフォームをセンサ・ユニットの透
明プレート36およびプリズム４に対して弾力的に押し付
けることが出来る。この段付き構造は、空気ポケットが
プリズムおよびセンサ・ユニットのプレート36に隣接す
る界面の間に生じるのを防ぐ。第７図は分析装置18が分
析位置にある時のプリズム４、光学インターフェース・
プレートおよびセンサ・ユニットを示している。隆起5
8、59は、それらの間の距離が流路14A−14Dの上向き開
放部分11A−11Dの間の距離に対応するように隔たってい
る。
光学インターフェース・プレート上の隆起58、59、ガ
イド・ピン22、23用の孔53、54、センサ・ユニットのキ
ャリヤ・プレート42上の孔47、48のこの様な配置と、液
体取り扱い用ブロック・ユニットの上向き開放部分11A
−11Dの固定装着とにより、下側隆起59が対応する上向
き開放部分11A−11Dのすぐ上に位置する光源として役立
つことが確実になる。隣接する隆起59からの散乱光が個
別の検知面についての共鳴角の決定を妨げることがなく
なる。こうして、多数の流路部分を互いに隣接してパッ
クすることができる。一例を挙げれば、約10mmの幅内に
20個までの上向き開放部分を一緒にパツクし、しかも散
乱光が測定動作を妨げることがない。
イド・ピン22、23用の孔53、54、センサ・ユニットのキ
ャリヤ・プレート42上の孔47、48のこの様な配置と、液
体取り扱い用ブロック・ユニットの上向き開放部分11A
−11Dの固定装着とにより、下側隆起59が対応する上向
き開放部分11A−11Dのすぐ上に位置する光源として役立
つことが確実になる。隣接する隆起59からの散乱光が個
別の検知面についての共鳴角の決定を妨げることがなく
なる。こうして、多数の流路部分を互いに隣接してパッ
クすることができる。一例を挙げれば、約10mmの幅内に
20個までの上向き開放部分を一緒にパツクし、しかも散
乱光が測定動作を妨げることがない。
第８図〜第11図は本発明による分析装置の光学系を示
している。アナモルフィック・レンズ系６の基本原理が
第８図に示してある。くさび形すなわち収斂性の幅の広
い光ビームが、図示の増感面、たとえば、検知面39に、
62〜78度の入射角で入射する。中間の入射角（62度と78
度の間）を持つすべての光線はこのビーム内に存在す
る。ここでは、１つの入射平面Ｐのみを考える。たとえ
ば、62度の角度で入射した光線は、すべて、白矢印で示
してあり、増感面で反射し、アナモルフィック・レンズ
系によって、ただ１つの光検出器61Aにのみ結像する。
同様に、78度の角度で入射した、黒矢印で示す光線のす
べてはアナモルフィック・レンズ系によって光検出器装
置７のただ１つの光検出器61G上に結像する。62度と78
度の間の入射角を有する光線も同様にそれぞれの光検出
器（同じ光検出器の列で光検出器61A、61Gの間に位置す
る）に入射する。第８図では、この列は垂直の列であ
る。
している。アナモルフィック・レンズ系６の基本原理が
第８図に示してある。くさび形すなわち収斂性の幅の広
い光ビームが、図示の増感面、たとえば、検知面39に、
62〜78度の入射角で入射する。中間の入射角（62度と78
度の間）を持つすべての光線はこのビーム内に存在す
る。ここでは、１つの入射平面Ｐのみを考える。たとえ
ば、62度の角度で入射した光線は、すべて、白矢印で示
してあり、増感面で反射し、アナモルフィック・レンズ
系によって、ただ１つの光検出器61Aにのみ結像する。
同様に、78度の角度で入射した、黒矢印で示す光線のす
べてはアナモルフィック・レンズ系によって光検出器装
置７のただ１つの光検出器61G上に結像する。62度と78
度の間の入射角を有する光線も同様にそれぞれの光検出
器（同じ光検出器の列で光検出器61A、61Gの間に位置す
る）に入射する。第８図では、この列は垂直の列であ
る。
光源１（たとえば、発光ダイオード）は、ほぼ単色の
特性を有し（±30nm）、さらに、インコヒーレントであ
り、約650〜約850nm程度の中心波長を有するタイプの光
を発する。この光は第１レンズ手段２を通って、くさび
状の収斂性の細長いビームとなり、これが第11図に概略
的に示す平面偏光子63を通り、次に、プリズム４の底面
に向かう。この底面において、金属フィルム37の下面に
光のすじが形成され、これは円筒形レンズ64によって調
節できる幅を有する。この光学結像系はその機能につい
て先に説明したアナモルフィック・レンズ系６を包含す
る。この結像系は、光検出器の列に沿った共鳴角の範囲
の倍率を調節するレンズ66も包含する。
特性を有し（±30nm）、さらに、インコヒーレントであ
り、約650〜約850nm程度の中心波長を有するタイプの光
を発する。この光は第１レンズ手段２を通って、くさび
状の収斂性の細長いビームとなり、これが第11図に概略
的に示す平面偏光子63を通り、次に、プリズム４の底面
に向かう。この底面において、金属フィルム37の下面に
光のすじが形成され、これは円筒形レンズ64によって調
節できる幅を有する。この光学結像系はその機能につい
て先に説明したアナモルフィック・レンズ系６を包含す
る。この結像系は、光検出器の列に沿った共鳴角の範囲
の倍率を調節するレンズ66も包含する。
入射平面Ｐに平行な異なった入射平面を有する光線
は、同様にして、二次元光検出器装置の他の列に属する
個々の光検出器上に結像する。したがって、或る行のす
べての光検出器が或る特定の入射角に対応する。これと
逆に、Ｓ平面、すなわち、収斂ビームの入射平面Ｐと異
なる平面で反射した光から得られる反射光の場合には状
態は異なる。このような光は増感面上の一点を検出器画
素61D上の実像要素として結像する。したがって、導管
部分の横方向に見て、検知面のそれぞれの部分が各々の
光検出器の列に対応する。流路の幅、個別の光検出器の
表面寸法およびそれらの間のスペースに依存して、ある
特定数の光検出器の列が問題とする流路部分の全幅を結
像するために必要となる。本発明の好ましい実施例にお
いて、フローセルの幅の大部分の縮尺像が光検出器のた
だ１つの列に作られる。
は、同様にして、二次元光検出器装置の他の列に属する
個々の光検出器上に結像する。したがって、或る行のす
べての光検出器が或る特定の入射角に対応する。これと
逆に、Ｓ平面、すなわち、収斂ビームの入射平面Ｐと異
なる平面で反射した光から得られる反射光の場合には状
態は異なる。このような光は増感面上の一点を検出器画
素61D上の実像要素として結像する。したがって、導管
部分の横方向に見て、検知面のそれぞれの部分が各々の
光検出器の列に対応する。流路の幅、個別の光検出器の
表面寸法およびそれらの間のスペースに依存して、ある
特定数の光検出器の列が問題とする流路部分の全幅を結
像するために必要となる。本発明の好ましい実施例にお
いて、フローセルの幅の大部分の縮尺像が光検出器のた
だ１つの列に作られる。
アナモルフィック・レンズ系のこの導入説明に続い
て、検知面、たとえば、検知面39D（第９図参照）につ
いての質量取り込み量を説明する。流路の側壁のところ
では流量はゼロであり、流路の中心に向かって流量は増
大する。流れ分布は70に概略的に示してあるが、ここ
で、矢印の長さは生じている流量に対応する。流路幅は
約300μｍであると仮定する。測定結果がサンプル液の
流れていない外側の流路領域によって歪められないよう
に、アナモルフィック・レンズ系は、ほんの狭い部分の
像、たとえば、検知面の幅の50％程度かそれ以上の像を
ただ１つの列の光検出器上に作るよう配置してある。た
とえば、全幅が300μｍである増感面の150μｍの中央部
分が90μｍの幅を有する列の画素61D上に結像する。こ
れは、検知面のこの中央部内での質量取り込み量の平均
値を電気的に生成する。流路の横方向に見た滞留バイオ
分子の量の平均値をこのように生成しなければ、営業用
分析機器で要求されるような任意の所定のバイオ分子サ
ンプル濃度の応答曲線について高度の再現性を得ること
は不可能であろう。ただし、考えられることとして、
（ｉ）サンプル液の流れ分布（流路の横方向の拡散層の
厚さ変動）、（ii）流路の位置に対する光学ユニット
２、６のための機器の分析位置、（iii）リガンド密度
ならびに検知面上の誘電体フィルム内のリガンド・アク
セス性に関する均質性の高度の再現性および制御につい
て、非現実的な高さの要求をする場合はこの限りではな
い。
て、検知面、たとえば、検知面39D（第９図参照）につ
いての質量取り込み量を説明する。流路の側壁のところ
では流量はゼロであり、流路の中心に向かって流量は増
大する。流れ分布は70に概略的に示してあるが、ここ
で、矢印の長さは生じている流量に対応する。流路幅は
約300μｍであると仮定する。測定結果がサンプル液の
流れていない外側の流路領域によって歪められないよう
に、アナモルフィック・レンズ系は、ほんの狭い部分の
像、たとえば、検知面の幅の50％程度かそれ以上の像を
ただ１つの列の光検出器上に作るよう配置してある。た
とえば、全幅が300μｍである増感面の150μｍの中央部
分が90μｍの幅を有する列の画素61D上に結像する。こ
れは、検知面のこの中央部内での質量取り込み量の平均
値を電気的に生成する。流路の横方向に見た滞留バイオ
分子の量の平均値をこのように生成しなければ、営業用
分析機器で要求されるような任意の所定のバイオ分子サ
ンプル濃度の応答曲線について高度の再現性を得ること
は不可能であろう。ただし、考えられることとして、
（ｉ）サンプル液の流れ分布（流路の横方向の拡散層の
厚さ変動）、（ii）流路の位置に対する光学ユニット
２、６のための機器の分析位置、（iii）リガンド密度
ならびに検知面上の誘電体フィルム内のリガンド・アク
セス性に関する均質性の高度の再現性および制御につい
て、非現実的な高さの要求をする場合はこの限りではな
い。
第10図は検知面の下方の流路部分で起る流れ状態を示
している。サンプル液の流量分布を異なった長さの矢印
で示してある。流路の90度転換部分では、大量のバイオ
分子が検知面に滞留する可能性がある。参照符号75は滞
留したバイオ分子の量の分布状態を示している。このよ
うに滞留した量は入口の下流に向かって減じる。ここで
明らかなように、共鳴角を矢印76で示すただ１つの断面
に基づいて決定しようとすると、ある特定の値になる
が、矢印77で示す断面に基づいて共鳴角を決定すれば別
の値になる。共鳴角の信頼性のある平均値を確実に得る
ために、本発明によれば、光のすじ５の幅を上向き開放
流路部分の長さと一致させている。こうすれば、共鳴角
の平均値を決定するときに、滞留バイオ分子の量からす
べての寄与を含めることになる。光ビームの経路を横切
る方向で見た光学的に発生した平均値がこうして得られ
る。
している。サンプル液の流量分布を異なった長さの矢印
で示してある。流路の90度転換部分では、大量のバイオ
分子が検知面に滞留する可能性がある。参照符号75は滞
留したバイオ分子の量の分布状態を示している。このよ
うに滞留した量は入口の下流に向かって減じる。ここで
明らかなように、共鳴角を矢印76で示すただ１つの断面
に基づいて決定しようとすると、ある特定の値になる
が、矢印77で示す断面に基づいて共鳴角を決定すれば別
の値になる。共鳴角の信頼性のある平均値を確実に得る
ために、本発明によれば、光のすじ５の幅を上向き開放
流路部分の長さと一致させている。こうすれば、共鳴角
の平均値を決定するときに、滞留バイオ分子の量からす
べての寄与を含めることになる。光ビームの経路を横切
る方向で見た光学的に発生した平均値がこうして得られ
る。
流路の縦方向に見た滞留バイオ分子の量の平均値をこ
のように生成しなければ、営業用分析機器で要求される
ような分析目的で関心が持たれる濃度範囲内にあるバイ
オ分子の任意所定のサンプル濃度の応答曲線の再現性を
得るのは不可能であろう。ただし、考えられることとし
て、（ｉ）流路の縦方向におけるサンプル液の流れ分布
（流れ方向における拡散層の厚み変動）、（ii）流れ方
向におけるサンプルの分散、（iii）リガンド密度およ
び検知面上の誘電体フィルム内のリガンド・アクセス性
に関する均質性、および（iv）流路に沿った合焦光すじ
の位置の高度の再現性および制御についての非現実的な
ほど高い要求をすれば、この限りではない。これらの平
均値の生成により、センサ・プレートの厚さの変化によ
って生じた光のすじの位置の変化によって生じるような
再現性の劣化を排除することができる。応答対濃度曲線
における最大の分析感度および検出のための最小のサン
プル濃度が光のすじの幅に対して得られ、したがって、
フローセル内へ開く立ち上がり導管で検知面をカバーす
る平均値が生成されるが、それも、検出可能な最大サン
プル濃度を引き下げて生成される。
のように生成しなければ、営業用分析機器で要求される
ような分析目的で関心が持たれる濃度範囲内にあるバイ
オ分子の任意所定のサンプル濃度の応答曲線の再現性を
得るのは不可能であろう。ただし、考えられることとし
て、（ｉ）流路の縦方向におけるサンプル液の流れ分布
（流れ方向における拡散層の厚み変動）、（ii）流れ方
向におけるサンプルの分散、（iii）リガンド密度およ
び検知面上の誘電体フィルム内のリガンド・アクセス性
に関する均質性、および（iv）流路に沿った合焦光すじ
の位置の高度の再現性および制御についての非現実的な
ほど高い要求をすれば、この限りではない。これらの平
均値の生成により、センサ・プレートの厚さの変化によ
って生じた光のすじの位置の変化によって生じるような
再現性の劣化を排除することができる。応答対濃度曲線
における最大の分析感度および検出のための最小のサン
プル濃度が光のすじの幅に対して得られ、したがって、
フローセル内へ開く立ち上がり導管で検知面をカバーす
る平均値が生成されるが、それも、検出可能な最大サン
プル濃度を引き下げて生成される。
光のすじ５の幅は、第11図に示す円筒形レンズ64によ
って調節可能である。あるいは、光源１およびレンズ手
段２と光軸に沿って相互に動かし固定する。第11図は子
午線断面（図の最上部）と球欠断面（図の最下部）の両
方の形でアナモルフィック光学系を示している。
って調節可能である。あるいは、光源１およびレンズ手
段２と光軸に沿って相互に動かし固定する。第11図は子
午線断面（図の最上部）と球欠断面（図の最下部）の両
方の形でアナモルフィック光学系を示している。
液体取り扱い用ブロック・ユニットを以下に説明す
る。
る。
第１図は上向き開放部分11Aに属する流路14Aを示して
いる。それぞれ上向き開放部分11B−11Dに属する流路14
B−14Dは図を見易くするために図示していない。密封弾
性材料、たとえば、シリコーンゴムの第１層80は、上向
き開放部分11A−11Dに対応するように貫通する多数の切
り込みまたはスリットを有する。この第１層はベース・
プレート82と一体の台部81上に流し込み成型される。こ
のプレートは、好ましくは、プラスチック、金属、セラ
ミックまたはシリコンで作った中実部材である。弾性材
料、たとえばシリコーンゴムで作った第２層83（第1A
図）がベース・プレート82の下面に、たとえば、流し込
み成型によって、取り付けてある。この層83は流し込み
成型によって形成した一系統の流路を備えている。第３
層84（好ましくは、層83と同じ材料）が、固体材料、好
ましくは、ベース・プレート82と同じ材料で作った支持
プレート85上に流し込み成型してある。
いる。それぞれ上向き開放部分11B−11Dに属する流路14
B−14Dは図を見易くするために図示していない。密封弾
性材料、たとえば、シリコーンゴムの第１層80は、上向
き開放部分11A−11Dに対応するように貫通する多数の切
り込みまたはスリットを有する。この第１層はベース・
プレート82と一体の台部81上に流し込み成型される。こ
のプレートは、好ましくは、プラスチック、金属、セラ
ミックまたはシリコンで作った中実部材である。弾性材
料、たとえばシリコーンゴムで作った第２層83（第1A
図）がベース・プレート82の下面に、たとえば、流し込
み成型によって、取り付けてある。この層83は流し込み
成型によって形成した一系統の流路を備えている。第３
層84（好ましくは、層83と同じ材料）が、固体材料、好
ましくは、ベース・プレート82と同じ材料で作った支持
プレート85上に流し込み成型してある。
ここでわかるように、分析装置の分析位置において、
センサ・ユニット10を光学インターフェース９によって
層80に押し付けたとき、層80の上向き開放部分11A−11D
はセンサ・ユニット10に対して密封状態でシールされ、
４つのフローセルを形成する。簡略化のために、これら
のフローセルも11A−11Dで示してある。
センサ・ユニット10を光学インターフェース９によって
層80に押し付けたとき、層80の上向き開放部分11A−11D
はセンサ・ユニット10に対して密封状態でシールされ、
４つのフローセルを形成する。簡略化のために、これら
のフローセルも11A−11Dで示してある。
次に、フローセル11Aを通して液体サンプルわ流す原
理を説明する。まず、ポンプ（図示せず）によって、サ
ンプル液を入口チューブ16に圧送し、開いている弁88を
経て入口流路87に通し、次に、明確に限定された一定の
体積を有する一時流路89に通し、最終的に、閉じた弁90
に到達する。ここで、サンプル液は接続チューブ92を経
て廃液廃棄手段93と連通する廃液流路91に送られる。
理を説明する。まず、ポンプ（図示せず）によって、サ
ンプル液を入口チューブ16に圧送し、開いている弁88を
経て入口流路87に通し、次に、明確に限定された一定の
体積を有する一時流路89に通し、最終的に、閉じた弁90
に到達する。ここで、サンプル液は接続チューブ92を経
て廃液廃棄手段93と連通する廃液流路91に送られる。
次に、廃液流路91の上流端にある（図示せず）を閉じ
る。同時に、弁88を閉じる。この時、一次体積内のサン
プル液をフローセル11Aに圧送する準備が整ったことに
なる。これは弁90と共に、溶離液94のたすけによって行
われる。溶離液はポンプ95によって入口チューブ96を通
して、この時開いている弁（簡略化のために第１図には
示していない）で終わる溶離液導管97に圧送される。溶
離液の圧送を続けるにつれて、前進する溶離液が一時体
積サンプル液を押出し、このサンプル液を台部81にある
立ち上がりダクト98を通して強制的に上方に進め、そこ
からフローセル11Aに進め、次いで、台部にある立ち上
がりダクト99を下がり、排出ダクト100および出口チュ
ーブ101を通って排出する。この出口チューブから、ま
ず、サンプル液が、そして次に溶離液がサンプルおよび
溶離液に対する第２の廃液廃棄手段102に通る。所定体
積を持ったサンプル液がフローセル11Aに沿って流れて
いるとき、センサ・ユニット上のサンプル液によって加
えられる化学作用が光学的に分析される。
る。同時に、弁88を閉じる。この時、一次体積内のサン
プル液をフローセル11Aに圧送する準備が整ったことに
なる。これは弁90と共に、溶離液94のたすけによって行
われる。溶離液はポンプ95によって入口チューブ96を通
して、この時開いている弁（簡略化のために第１図には
示していない）で終わる溶離液導管97に圧送される。溶
離液の圧送を続けるにつれて、前進する溶離液が一時体
積サンプル液を押出し、このサンプル液を台部81にある
立ち上がりダクト98を通して強制的に上方に進め、そこ
からフローセル11Aに進め、次いで、台部にある立ち上
がりダクト99を下がり、排出ダクト100および出口チュ
ーブ101を通って排出する。この出口チューブから、ま
ず、サンプル液が、そして次に溶離液がサンプルおよび
溶離液に対する第２の廃液廃棄手段102に通る。所定体
積を持ったサンプル液がフローセル11Aに沿って流れて
いるとき、センサ・ユニット上のサンプル液によって加
えられる化学作用が光学的に分析される。
弁88、90および図示していない他の弁は構造上同じで
あり、したがって、弁88のみを以下に説明する。この弁
は支持プレート85にある流路すなわち貫通孔104と対向
するダイアフラム103を包含する。このダイアフラムは
層84の一体11Aの部分である。層83に形成した弁座105は
その層の一体の部分であり、突起105の形をしている。
弁に通じる流路104の部分には、たとえば、グリセロー
ルの短い液柱106が満たしてある。圧縮空気供給管路107
および電磁作動式圧縮空気弁108（概略的にのみ示す）
を経て、流路104は圧縮空気源109と連通している。圧縮
空気弁108は評価装置８（ここでは、コンピューターの
形で具体化している）からの電気信号に応答して作用す
る。第1A図は弁88を開いた状態で示しているが、第1B図
は同じ弁をとじたコンヒセソひ態で示してある。液柱10
6がない場合。圧縮空気は層84を貫いて進入し、望まし
くない気泡の形で流路系に流れることになる。
あり、したがって、弁88のみを以下に説明する。この弁
は支持プレート85にある流路すなわち貫通孔104と対向
するダイアフラム103を包含する。このダイアフラムは
層84の一体11Aの部分である。層83に形成した弁座105は
その層の一体の部分であり、突起105の形をしている。
弁に通じる流路104の部分には、たとえば、グリセロー
ルの短い液柱106が満たしてある。圧縮空気供給管路107
および電磁作動式圧縮空気弁108（概略的にのみ示す）
を経て、流路104は圧縮空気源109と連通している。圧縮
空気弁108は評価装置８（ここでは、コンピューターの
形で具体化している）からの電気信号に応答して作用す
る。第1A図は弁88を開いた状態で示しているが、第1B図
は同じ弁をとじたコンヒセソひ態で示してある。液柱10
6がない場合。圧縮空気は層84を貫いて進入し、望まし
くない気泡の形で流路系に流れることになる。
第13図は液体取り扱い用ブロック・ユニットにおける
流路系の具体例を示す。破線11A−11Dは、それぞれ立ち
上がりチューブ接続部を有する４つのフローセルを示し
ている。小さい円形のリングは弁を示しており、それぞ
れの弁は上述の構造を有する。溶離液導管97が図示の位
置に弁110、111、112を有する。廃液ダクト91は弁113を
有する。立ち上がりチューブ98A−98Dのすぐ上流側には
弁114A−114Dがある。第13図には、簡略化のために、共
通の符号114だけ示してある。立ち上がりチューブ99A−
99Dのすぐ下流側には弁115A−115Dがある。ここでも、
これらの弁は共通の符号115でのみ示してある。116で示
す第２の廃液ダクトが図示の位置に弁117A−117Dを有す
る。これらも共通の符号117で示してある。さらに、出
口チューブ100は117に対応する一群の弁118A−118Dを有
する。２種の溶離液を混合室（図示せず）に対する接続
チューブ121に通じる導管119、120を通してシステム内
へ導入することができる。混合室の出口は溶離液導管97
と連通している。一次体積部89が満たされた後、サンプ
ル液を溶離液の助けによってフローセル11A−11Dの任意
の１つに送ることが出来る。弁117、118は適当な組み合
わせで開閉状態に保たれる。たとえば、サンプル液をフ
ローセル11Cに流そうとする場合には、弁114A、114B、1
14Dは閉じた状態にに保ち、弁110を閉じ、弁117A、117B
を開き117Cを閉じ、111、118A、118Bを閉じ、弁118C、1
18Dを開き、115A、115B、115Dも閉じなければならな
い。
流路系の具体例を示す。破線11A−11Dは、それぞれ立ち
上がりチューブ接続部を有する４つのフローセルを示し
ている。小さい円形のリングは弁を示しており、それぞ
れの弁は上述の構造を有する。溶離液導管97が図示の位
置に弁110、111、112を有する。廃液ダクト91は弁113を
有する。立ち上がりチューブ98A−98Dのすぐ上流側には
弁114A−114Dがある。第13図には、簡略化のために、共
通の符号114だけ示してある。立ち上がりチューブ99A−
99Dのすぐ下流側には弁115A−115Dがある。ここでも、
これらの弁は共通の符号115でのみ示してある。116で示
す第２の廃液ダクトが図示の位置に弁117A−117Dを有す
る。これらも共通の符号117で示してある。さらに、出
口チューブ100は117に対応する一群の弁118A−118Dを有
する。２種の溶離液を混合室（図示せず）に対する接続
チューブ121に通じる導管119、120を通してシステム内
へ導入することができる。混合室の出口は溶離液導管97
と連通している。一次体積部89が満たされた後、サンプ
ル液を溶離液の助けによってフローセル11A−11Dの任意
の１つに送ることが出来る。弁117、118は適当な組み合
わせで開閉状態に保たれる。たとえば、サンプル液をフ
ローセル11Cに流そうとする場合には、弁114A、114B、1
14Dは閉じた状態にに保ち、弁110を閉じ、弁117A、117B
を開き117Cを閉じ、111、118A、118Bを閉じ、弁118C、1
18Dを開き、115A、115B、115Dも閉じなければならな
い。
第13図に示す液体取り扱い用ブロック・ユニットの特
別に有利な特徴は、フローセル11A−11Dを互いに直列に
接続できるということである。この場合、一つの同じサ
ンプル液がフローセルを次々と流れる。このように直列
に配置したフローセルの数は弁がどのようにセットされ
ているかに応じて２、３または４となる。たとえば、４
つのすべてのフローセルが直列に接続している場合、溶
離液が一次体積部89からサンプル液を押し出すときに閉
じた位置に維持されるのは次ぎの弁である。すなわち、
弁110、111、113、117A、117C、118B、118D、88であ
る。一方、開いた状態に保たれる弁は、114A−114D、11
5A−115D、112、90、118A、118C、117B、117Dである。
サンプル液および溶離液はダクト116を経て廃液廃棄手
段に流れる。
別に有利な特徴は、フローセル11A−11Dを互いに直列に
接続できるということである。この場合、一つの同じサ
ンプル液がフローセルを次々と流れる。このように直列
に配置したフローセルの数は弁がどのようにセットされ
ているかに応じて２、３または４となる。たとえば、４
つのすべてのフローセルが直列に接続している場合、溶
離液が一次体積部89からサンプル液を押し出すときに閉
じた位置に維持されるのは次ぎの弁である。すなわち、
弁110、111、113、117A、117C、118B、118D、88であ
る。一方、開いた状態に保たれる弁は、114A−114D、11
5A−115D、112、90、118A、118C、117B、117Dである。
サンプル液および溶離液はダクト116を経て廃液廃棄手
段に流れる。
液体取り扱い用ブロック・ユニットの別の実施例が第
14A図、第14B図および第15図に示してある。この実施例
は、液体サンプルの二次体積部が加えられ、流路系が二
重になっているという点で第13図のものと異なる。二次
体積部（正確に定めた体積部）は、好ましくは、一次体
積部とことなっており、所望に応じて一次体積部と直列
に結合し得る。こうして、互いに異なっているが明確に
限定されている２種のサンプル液体積部を分析すること
ができる。二重流路系は、分析実施時に時間を節約する
ことができる。一方の流路系のサンプル液を分析のため
にフローセルに圧送しながら、同時に、他方の流路系を
清掃し、新しいサンプル液で満たすことができるからで
ある。その結果、第１流路系サンプル液の分析が終了し
たとき、第２流路系のサンプル液を直ちに分析に利用で
きる。
14A図、第14B図および第15図に示してある。この実施例
は、液体サンプルの二次体積部が加えられ、流路系が二
重になっているという点で第13図のものと異なる。二次
体積部（正確に定めた体積部）は、好ましくは、一次体
積部とことなっており、所望に応じて一次体積部と直列
に結合し得る。こうして、互いに異なっているが明確に
限定されている２種のサンプル液体積部を分析すること
ができる。二重流路系は、分析実施時に時間を節約する
ことができる。一方の流路系のサンプル液を分析のため
にフローセルに圧送しながら、同時に、他方の流路系を
清掃し、新しいサンプル液で満たすことができるからで
ある。その結果、第１流路系サンプル液の分析が終了し
たとき、第２流路系のサンプル液を直ちに分析に利用で
きる。
第14図および第15図の小リングは弁201、202、203、2
04、205、206、207、208A、208B、209A−209C、210A、2
10B、211、212A、212B、214、215を示している。さら
に、立ち上がりダクトが設けてあり、これらのダクト
は、たとえば、その側にある立ち上がりダクトの端のま
わりに可撓性チューブ接続部および平らなシールを有す
るブロック（図示せず）を経て、ポンプ96、サンプル液
のためのポンプ（図示せず）、サンプル液廃五液廃棄手
段93、２つの流路系からの廃液廃棄手段および図右側の
101で示すサンプル液および溶離液のための廃液廃棄手
段に接続するようになっている。
04、205、206、207、208A、208B、209A−209C、210A、2
10B、211、212A、212B、214、215を示している。さら
に、立ち上がりダクトが設けてあり、これらのダクト
は、たとえば、その側にある立ち上がりダクトの端のま
わりに可撓性チューブ接続部および平らなシールを有す
るブロック（図示せず）を経て、ポンプ96、サンプル液
のためのポンプ（図示せず）、サンプル液廃五液廃棄手
段93、２つの流路系からの廃液廃棄手段および図右側の
101で示すサンプル液および溶離液のための廃液廃棄手
段に接続するようになっている。
第15図で同じ参照符号を有する弁は、すべて、１つの
共通の圧縮空気弁によって制御される。たとえば、弁20
8が加圧されたとき、弁208A、208B、208C、208Dはすべ
て同時に加圧される。
共通の圧縮空気弁によって制御される。たとえば、弁20
8が加圧されたとき、弁208A、208B、208C、208Dはすべ
て同時に加圧される。
サンプル液を第15図の一番下の流路系に圧送する場
合、弁209B、214、215、209D、213は閉じた状態に保た
れ、その結果、サンプル液は開いた弁208Dを通って一次
体積部122へ、そこから123で示す二次体積部へ流れるこ
とができる。この二次体積部も満たそうとする場合に
は、弁213は閉じた状態に保たれ、弁212A、212Bは開い
た状態に、弁209Cは閉じた状態に、弁208Cは開いた状態
にに保たれ、サンプル液は一番下の流路系の廃液廃棄ダ
クト124を経て排出される。一次および二次体積部のサ
ンプル液を分析しようとするときには、弁208を閉ざ
し、弁209、212を開き、弁213を閉ざす。こうして、溶
離液が下側の溶離液流路125を通して圧送され、一次お
よび二次体積部のサンプル液を所望のフローセル11A−1
1Dに押し出す。弁201−207は所望のフローセルにサンプ
ル液を送るための切り換え機構として作用する。次い
で、サンプル液および溶離液は両流路系に共通の放出ダ
クト126を通して放出される。
合、弁209B、214、215、209D、213は閉じた状態に保た
れ、その結果、サンプル液は開いた弁208Dを通って一次
体積部122へ、そこから123で示す二次体積部へ流れるこ
とができる。この二次体積部も満たそうとする場合に
は、弁213は閉じた状態に保たれ、弁212A、212Bは開い
た状態に、弁209Cは閉じた状態に、弁208Cは開いた状態
にに保たれ、サンプル液は一番下の流路系の廃液廃棄ダ
クト124を経て排出される。一次および二次体積部のサ
ンプル液を分析しようとするときには、弁208を閉ざ
し、弁209、212を開き、弁213を閉ざす。こうして、溶
離液が下側の溶離液流路125を通して圧送され、一次お
よび二次体積部のサンプル液を所望のフローセル11A−1
1Dに押し出す。弁201−207は所望のフローセルにサンプ
ル液を送るための切り換え機構として作用する。次い
で、サンプル液および溶離液は両流路系に共通の放出ダ
クト126を通して放出される。
一番上の流路系は、これに対応して、溶離液流路12
7、廃液導管128、一次体積部132および二次体積部133を
有する。
7、廃液導管128、一次体積部132および二次体積部133を
有する。
弁208B、208D、弁209B、209D、弁214、215は、所望の
流路系を選択する手段、すなわち、サンプル液を一番下
の流路系135または一番上の流路系136の圧送させる手段
として役立つ。サンプル液は共通の入口流路129を通し
て圧送される。
流路系を選択する手段、すなわち、サンプル液を一番下
の流路系135または一番上の流路系136の圧送させる手段
として役立つ。サンプル液は共通の入口流路129を通し
て圧送される。
サンプルの繰り越しを避けるために、流路129のＴ字
部を洗浄するとよい。流路系136を洗浄したとき、少量
の洗浄液を短時間弁215を開くことによって廃液廃棄流
路130を通して排出する。流路系135を洗浄するときは、
短時間弁214を開くことによって少量の洗浄液を廃液廃
棄流路131を通して放出する。
部を洗浄するとよい。流路系136を洗浄したとき、少量
の洗浄液を短時間弁215を開くことによって廃液廃棄流
路130を通して排出する。流路系135を洗浄するときは、
短時間弁214を開くことによって少量の洗浄液を廃液廃
棄流路131を通して放出する。
第14A図、第14B図、第15図には図示していないが、液
体取り扱い用ブロック・ユニットに第13図の弁115、18
に対応する弁を設け、フローセルを互いに直列に接続で
きるようにしてもよい。
体取り扱い用ブロック・ユニットに第13図の弁115、18
に対応する弁を設け、フローセルを互いに直列に接続で
きるようにしてもよい。
各弁、すなわち、弁208A、208B、208C、208Dのそれぞ
れがそれ自体の個別の圧縮空気弁によって作働されるよ
うに弁機能を分離することによって、所望のフローセル
を通して、一次体積部または二次体積部のいずれか、あ
るいは一次および二次体積部を圧送する可能性が与えら
れる。
れがそれ自体の個別の圧縮空気弁によって作働されるよ
うに弁機能を分離することによって、所望のフローセル
を通して、一次体積部または二次体積部のいずれか、あ
るいは一次および二次体積部を圧送する可能性が与えら
れる。
第14A図および第14B図からわかるように、サンプル液
の入口流路129および溶離液の入口流路125、127はすべ
て、かなりの長さを持つ。これは、一種の熱交換器とし
て役立つ、流路部分の下方に設置したサーモスタット手
段27（第２図）の助けによって、温度をこれらの溶液の
両方で等しい一定の値に保つためである。サーモスタッ
ト手段27およびハウジング２内のサーモスタット手段
は、共に、液体作動式であり、これらの液体は、好まし
くは、厳しい温度管理下に維持されている１つの共通の
液体浴から送られてくる。
の入口流路129および溶離液の入口流路125、127はすべ
て、かなりの長さを持つ。これは、一種の熱交換器とし
て役立つ、流路部分の下方に設置したサーモスタット手
段27（第２図）の助けによって、温度をこれらの溶液の
両方で等しい一定の値に保つためである。サーモスタッ
ト手段27およびハウジング２内のサーモスタット手段
は、共に、液体作動式であり、これらの液体は、好まし
くは、厳しい温度管理下に維持されている１つの共通の
液体浴から送られてくる。
本発明の上記の実施例では、複数のフローセル（20個
まで）が横に並んで配置してあり、フローセルおよび検
知面上を横方向に拡がる光のすじによって同時に照射さ
れる。
まで）が横に並んで配置してあり、フローセルおよび検
知面上を横方向に拡がる光のすじによって同時に照射さ
れる。
本発明によればその縦方向が光のすじと平行であるた
った１つのフローセルを、このフローセル内に配置した
互いに隔たる多数の検知面と共に使用し、これらの検知
面を光のすじで同時に照射し、それぞれ上述のように官
能価付与を行うこともできる。第１図に示すものと類似
した流路を有する装置で官能価付与を行った後、検知面
40A−40Dを第16図に示すような向きとする。この図から
わかるように、次に分析段階で用いる液体取り扱い用ブ
ロック・ユニット140は先に示した４つのフローセルの
代わりにたった１つのフローセル141を持っているだけ
である。このような構成の主要な利点は、フローセルが
直列に接続されていて、直列セルを通る迷路タイプの経
路に沿ってサンプル液が移動するときに形成される界面
に比べて、サンプル液と溶離液との間に短い明確に限定
された界面が得られることにある。この場合、界面は各
々の180度の転換部で細長くなる傾向がある。
った１つのフローセルを、このフローセル内に配置した
互いに隔たる多数の検知面と共に使用し、これらの検知
面を光のすじで同時に照射し、それぞれ上述のように官
能価付与を行うこともできる。第１図に示すものと類似
した流路を有する装置で官能価付与を行った後、検知面
40A−40Dを第16図に示すような向きとする。この図から
わかるように、次に分析段階で用いる液体取り扱い用ブ
ロック・ユニット140は先に示した４つのフローセルの
代わりにたった１つのフローセル141を持っているだけ
である。このような構成の主要な利点は、フローセルが
直列に接続されていて、直列セルを通る迷路タイプの経
路に沿ってサンプル液が移動するときに形成される界面
に比べて、サンプル液と溶離液との間に短い明確に限定
された界面が得られることにある。この場合、界面は各
々の180度の転換部で細長くなる傾向がある。
液体取り扱い用ブロック・ユニットについての上記の
説明から、明らかなように一次体積部の数を増やすこと
が出来るし、これらの余分な体積部に所望に応じて任意
の寸法を与えることができる。
説明から、明らかなように一次体積部の数を増やすこと
が出来るし、これらの余分な体積部に所望に応じて任意
の寸法を与えることができる。
横に並べた複数のフローセルを有するタイプの液体取
り扱い用ブロック・ユニットにおける流路系のさらに別
の実施例によれば、すべてのフローセルは、それぞれ、
同時にそれ自体の液体の供給を受ける。こうして、液体
は分析装置において同時に分析することができる。これ
らの液体は種々のサンプル液であってもよいし、同じタ
イプのサンプル液であってもよい。また、多数のサンプ
ル液に１つまたは複数の参照液を加えたものであっても
よい。複数種類の液体を並列分析するこの方法によれ
ば、分析に要する時間を短縮できる。本発明のまた別の
変形例として、（ｉ）互いに隣合って並んで位置するフ
ローセルの各々に複数の検知面を設けることや、（ii）
すべてのフローセルにそれぞれ１種の液体を同時に供給
したりすることが出来る。この場合、分析に要する時間
はさらに短縮され、更に多数の物質を同時に定性分析す
る可能性が得られる。
り扱い用ブロック・ユニットにおける流路系のさらに別
の実施例によれば、すべてのフローセルは、それぞれ、
同時にそれ自体の液体の供給を受ける。こうして、液体
は分析装置において同時に分析することができる。これ
らの液体は種々のサンプル液であってもよいし、同じタ
イプのサンプル液であってもよい。また、多数のサンプ
ル液に１つまたは複数の参照液を加えたものであっても
よい。複数種類の液体を並列分析するこの方法によれ
ば、分析に要する時間を短縮できる。本発明のまた別の
変形例として、（ｉ）互いに隣合って並んで位置するフ
ローセルの各々に複数の検知面を設けることや、（ii）
すべてのフローセルにそれぞれ１種の液体を同時に供給
したりすることが出来る。この場合、分析に要する時間
はさらに短縮され、更に多数の物質を同時に定性分析す
る可能性が得られる。
別の実施例によれば、層80はシリコンのプレートにし
て、上向き解放流路部分11A−11Dに対応してこのプレー
トを通り抜けるスリットを精密機械の分野で公知の技術
によってエッチングすることができる。
て、上向き解放流路部分11A−11Dに対応してこのプレー
トを通り抜けるスリットを精密機械の分野で公知の技術
によってエッチングすることができる。
流路の横断面積およびポンプの排出量（たとえば、単
位時間あたりμＬ）を知っていれば、時間制御圧送作業
を実施することができ、それによって、所望に応じて選
んだ液体体積を検知面に沿って圧送することができる。
今、第15図を参照して、一次体積部122が５μＬ、二次
体積部123が45μＬの容量と仮定する。弁213を開き、弁
212A、212Bを閉じ、あるいは、弁211を開き、弁210A、2
10Bを閉じることにより、分析しようとしている所望液
体体積に相当する所定の時間が経過した後、１つの検知
面に沿って５μＬから50μＬの任意所望体積を送ること
ができる。
位時間あたりμＬ）を知っていれば、時間制御圧送作業
を実施することができ、それによって、所望に応じて選
んだ液体体積を検知面に沿って圧送することができる。
今、第15図を参照して、一次体積部122が５μＬ、二次
体積部123が45μＬの容量と仮定する。弁213を開き、弁
212A、212Bを閉じ、あるいは、弁211を開き、弁210A、2
10Bを閉じることにより、分析しようとしている所望液
体体積に相当する所定の時間が経過した後、１つの検知
面に沿って５μＬから50μＬの任意所望体積を送ること
ができる。
空気圧作動式弁の代わりにソレノイド作動式弁を使用
してもよい。このようなソレノイド作動式弁は、本発明
によれば、ソレノイド・アーマチャに取り付けた超弾性
合金のワイヤからなるものであってもよい。このワイヤ
は支持プレートにある孔わ貫き、層84と接触する。ソレ
ノイドの付勢時、ワイヤの端は第1B図に示すと同様の方
法で弁のダイアフラム84を弁座105に向かって押しあげ
る。典型的には支持プレート88にある弁孔は0.5mmの直
径を持ち、その結果、超弾性合金ワイヤは0.4mmの程度
の直径を持たなければならない。この場合、超弾性とい
う用語は、ワイヤを鋭い角度で曲げても剛性は保たれる
ことを意味する。
してもよい。このようなソレノイド作動式弁は、本発明
によれば、ソレノイド・アーマチャに取り付けた超弾性
合金のワイヤからなるものであってもよい。このワイヤ
は支持プレートにある孔わ貫き、層84と接触する。ソレ
ノイドの付勢時、ワイヤの端は第1B図に示すと同様の方
法で弁のダイアフラム84を弁座105に向かって押しあげ
る。典型的には支持プレート88にある弁孔は0.5mmの直
径を持ち、その結果、超弾性合金ワイヤは0.4mmの程度
の直径を持たなければならない。この場合、超弾性とい
う用語は、ワイヤを鋭い角度で曲げても剛性は保たれる
ことを意味する。
第12図は液体取り扱い用ブロック・ユニットの台部81
のまわりの部分を示している。ここでわかるように、台
部の各側に多数のＬ字形アングル片101−105が設けてあ
り、シート80上の所定位置にキャリヤ・プレート42を保
持する。
のまわりの部分を示している。ここでわかるように、台
部の各側に多数のＬ字形アングル片101−105が設けてあ
り、シート80上の所定位置にキャリヤ・プレート42を保
持する。
分析装置18が装填位置にあり、ハウジングが持ち上げ
られ、ガイド・ピンが開口29、30から引っ込められてい
るとき、キャリヤ・プレート42をＬ字形アングル片100
−105の間に滑らせることができる。次に、電動機が回
転し、そのヘッドを下降させると、ハウジング20の孔21
内のプリズム４は光学インターフェースに押し付けら
れ、また、ハウジングの重量により、センサ・ユニット
10を液密状態で層80に押し付ける。センサ・ユニット10
の金属フィルム37および金属フィルム37上の誘電体フィ
ルム38が層80に対して密封圧接されると、フローセルが
前記の上向き開放流路部分11A−11Dによって形成され
る。
られ、ガイド・ピンが開口29、30から引っ込められてい
るとき、キャリヤ・プレート42をＬ字形アングル片100
−105の間に滑らせることができる。次に、電動機が回
転し、そのヘッドを下降させると、ハウジング20の孔21
内のプリズム４は光学インターフェースに押し付けら
れ、また、ハウジングの重量により、センサ・ユニット
10を液密状態で層80に押し付ける。センサ・ユニット10
の金属フィルム37および金属フィルム37上の誘電体フィ
ルム38が層80に対して密封圧接されると、フローセルが
前記の上向き開放流路部分11A−11Dによって形成され
る。
分析装置の初期較正のために、それぞれ既知の屈折率
を有する塩溶液を各検知面を通して次々に圧送する。各
検知面に対応する光検出器の列のうち光検出器からの電
気信号は、塩溶液毎に個別にメモリに記憶される。各光
検出器からの応答値の曲線の当てはめによって、分析装
置のすべての光検出器部材が較正され、塩濃度と測定さ
れた屈折率との間に直線関係を定めることができる。次
に、サンプル液を参照流路として作用する流路14を通し
て圧送する。その検知面は、較正を実施するこの特定の
時点では、バイオ分子についてはなんの親和力も持って
いない。サンプル液の共鳴角に対応する光検出器の行か
ら得た電気信号はメモリの別の記憶場所に記憶される。
この較正の目的は、サンプル液の屈折率を決定すること
にある。この屈折率にたいする記憶済みの信号は、次
に、サンプル液を活性化した検知面を持つ流路に圧送し
たときに得られた信号で補正し、サンプル液内に目標バ
イオ分子が存在したことによる屈折率の差を決定する。
同じ参照流路を分析作業の温度モニタにも使用できる。
不自然な温度変化が検出された場合、ポンプを停止し、
分析は中断する。
を有する塩溶液を各検知面を通して次々に圧送する。各
検知面に対応する光検出器の列のうち光検出器からの電
気信号は、塩溶液毎に個別にメモリに記憶される。各光
検出器からの応答値の曲線の当てはめによって、分析装
置のすべての光検出器部材が較正され、塩濃度と測定さ
れた屈折率との間に直線関係を定めることができる。次
に、サンプル液を参照流路として作用する流路14を通し
て圧送する。その検知面は、較正を実施するこの特定の
時点では、バイオ分子についてはなんの親和力も持って
いない。サンプル液の共鳴角に対応する光検出器の行か
ら得た電気信号はメモリの別の記憶場所に記憶される。
この較正の目的は、サンプル液の屈折率を決定すること
にある。この屈折率にたいする記憶済みの信号は、次
に、サンプル液を活性化した検知面を持つ流路に圧送し
たときに得られた信号で補正し、サンプル液内に目標バ
イオ分子が存在したことによる屈折率の差を決定する。
同じ参照流路を分析作業の温度モニタにも使用できる。
不自然な温度変化が検出された場合、ポンプを停止し、
分析は中断する。
SPR応答性を得るために適当な屈折率の誘電材料（die
lectricum）で層80の流路間の密封領域の少なくとも１
つをコーティングすることによって、層80のところの温
度をモニタすることができる。たいていの有機材料の屈
折率は温度に敏感であり、誘電材料はその屈折率が既知
の温度依存性を持つはずである。金属フィルム37の、誘
電材料の液体シール領域と光学的に密着するように押圧
されたフィルム領域と向かい合った領域で反射した光ビ
ームは、検出器要素の対応した列、たとえば、流路に対
応する検出器要素の列の間にある列上にアナモルフィッ
ク・レンズ系６によって結像する。流路間の密封領域で
測定された共鳴角を表す電気信号は誘電体層のところの
実際の温度を表す。補正された信号と実際の値との測定
差から判断することによって、サーモスタット装置を選
定された温度設定点に向かって制御することができる。
測定信号は、また、上記の方法の代案あるいは補足案と
して、フローセル内に設置されていないサーモスタット
手段による温度外乱によって生じるベースライン・ドリ
フトを補正するのに使用することもできる。
lectricum）で層80の流路間の密封領域の少なくとも１
つをコーティングすることによって、層80のところの温
度をモニタすることができる。たいていの有機材料の屈
折率は温度に敏感であり、誘電材料はその屈折率が既知
の温度依存性を持つはずである。金属フィルム37の、誘
電材料の液体シール領域と光学的に密着するように押圧
されたフィルム領域と向かい合った領域で反射した光ビ
ームは、検出器要素の対応した列、たとえば、流路に対
応する検出器要素の列の間にある列上にアナモルフィッ
ク・レンズ系６によって結像する。流路間の密封領域で
測定された共鳴角を表す電気信号は誘電体層のところの
実際の温度を表す。補正された信号と実際の値との測定
差から判断することによって、サーモスタット装置を選
定された温度設定点に向かって制御することができる。
測定信号は、また、上記の方法の代案あるいは補足案と
して、フローセル内に設置されていないサーモスタット
手段による温度外乱によって生じるベースライン・ドリ
フトを補正するのに使用することもできる。
第１図と第８図において表面プラズモン共鳴検出につ
いて概略的に説明した光学バイオセンサ装置は、第１お
よび第２のレンズ手段62、65が種々の検出原理につてい
ほぼ類似している点で、臨界角屈折率測定法、多重角エ
バネッセント波エリプソメトリーおよびブルースター角
反射率測定法を用いての検出にも適用できる。しかしな
がら、この光学バイオセンサ装置においてエリプソメト
リーを使用するためには特殊な光学構成要素の追加が必
要であることに注意されたい。
いて概略的に説明した光学バイオセンサ装置は、第１お
よび第２のレンズ手段62、65が種々の検出原理につてい
ほぼ類似している点で、臨界角屈折率測定法、多重角エ
バネッセント波エリプソメトリーおよびブルースター角
反射率測定法を用いての検出にも適用できる。しかしな
がら、この光学バイオセンサ装置においてエリプソメト
リーを使用するためには特殊な光学構成要素の追加が必
要であることに注意されたい。
さらに、第１図および第８図に記載した光学バイオセ
ンサ装置は、可変角内部全反射蛍光発光、可変角内部全
反射燐光発光、および可変角内部全反射光散乱を用いる
ように配置することができる。一層詳しくは、インライ
ン蛍光発光あるいは燐光発光の検出のために第２レンズ
手段65を位置決めしてもよいし、あるいは、第１図に示
すように、直角蛍光発光または燐光発光あるいは直角光
散乱の検出のために第２レンズ165と光検出器161を使用
することもできる。
ンサ装置は、可変角内部全反射蛍光発光、可変角内部全
反射燐光発光、および可変角内部全反射光散乱を用いる
ように配置することができる。一層詳しくは、インライ
ン蛍光発光あるいは燐光発光の検出のために第２レンズ
手段65を位置決めしてもよいし、あるいは、第１図に示
すように、直角蛍光発光または燐光発光あるいは直角光
散乱の検出のために第２レンズ165と光検出器161を使用
することもできる。
本発明の上記実施例は発明概念の範囲内で多くのやり
方によって修正、変更することができる。
方によって修正、変更することができる。
図面の簡単な説明 第１図は本発明による光学バイオセンサ装置の概略分
解図である。
解図である。
第1A図は第１図の部分横断面図であり、弁を開いた状
態で示す。
態で示す。
第1B図は弁を閉じた状態で示す同様の図である。
第２図はバイオセンサ装置の中央部分の斜視図であ
る。
る。
第３図はセンサ・ユニットの横断面図である。
第４図は照射されたセンサ・ユニットの平面図であ
る。
る。
第５図はセンサ・ユニットのためのキャリヤ・プレー
トの斜視図である。
トの斜視図である。
第６図は光学インターフェースの平面図である。
第７図はセンサ・ユニットに機械的に結合した光学イ
ンターフェースの断面図である。
ンターフェースの断面図である。
第８図はアナモルフィック・レンズ系の屈折特性の概
略斜視図であり、光のすじの幅に沿って見た場合の、検
知面に滞留したバイオ分子の質量の光学平均値の生成を
示しており、これが増感面上の反射点と無関係に或る特
定の角度で反射してきた平面Ｐ内の光線を検出器要素の
行の上に結像させることによって達成される状態を示す
と共に、平面Ｓ内で個々の検知面からの光線をどのよう
にして検出器要素の列の上に結像するかを示す。
略斜視図であり、光のすじの幅に沿って見た場合の、検
知面に滞留したバイオ分子の質量の光学平均値の生成を
示しており、これが増感面上の反射点と無関係に或る特
定の角度で反射してきた平面Ｐ内の光線を検出器要素の
行の上に結像させることによって達成される状態を示す
と共に、平面Ｓ内で個々の検知面からの光線をどのよう
にして検出器要素の列の上に結像するかを示す。
第９図は、コリメートされた入射ビームのＳ平面での
概略平面図であり、光ビームの縦方向で見た、検知面に
滞留したバイオ分子の質量の電子的平均値の生成を示
す。
概略平面図であり、光ビームの縦方向で見た、検知面に
滞留したバイオ分子の質量の電子的平均値の生成を示
す。
第10図はフローセルの概略斜視図であり、その中の流
れ状態を示すと共に、滞留したバイオ分子の質量の積分
した光学的平均値の生成を示す。
れ状態を示すと共に、滞留したバイオ分子の質量の積分
した光学的平均値の生成を示す。
第11図は、その上部において、光源、結合プリズム、
アナモルフィック結像装置、第１および第２のレンズ手
段の子午線断面を示し、その下部において、同じ構成要
素の球欠図を示す。
アナモルフィック結像装置、第１および第２のレンズ手
段の子午線断面を示し、その下部において、同じ構成要
素の球欠図を示す。
第12図は液体取り扱い用のブロック・ユニットに対す
るキャリヤおよびセンサ・ユニットの斜視図である。
るキャリヤおよびセンサ・ユニットの斜視図である。
第13図は液体取り扱い用の第１図のブロック・ユニッ
トのベース・プレートの下側の平面図である。
トのベース・プレートの下側の平面図である。
第14A図および第14B図は、併せて液体取り扱い用ブロ
ック・ユニットの別の実施例によるベース・プレートの
平面図である。
ック・ユニットの別の実施例によるベース・プレートの
平面図である。
第15図は第14A図および第14B図に示す液体取り扱い用
ブロック・ユニットの機能を概略的に示す図である。
ブロック・ユニットの機能を概略的に示す図である。
第16図は光のすじ５に関して縦方向すなわち平行モー
ドであるフローセルの別の実施例を示す図である。
ドであるフローセルの別の実施例を示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 ストールベルイ，ラルフ スウエーデン国エス―754 41 ウプサ ラ．エリンヴエグ ネルスガタン９ (72)発明者 シエーデイン，ホーカン スウエーデン国エス―752 40 ウプサ ラ．リンツベルイス ガタン ３ベー (56)参考文献 特開 平１−308946（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−292045（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−75542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−254040（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−292044（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−69574（ＪＰ，Ｕ) 特表 平４−504765（ＪＰ，Ａ) 米国特許3902807（ＵＳ，Ａ) 米国特許3814939（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開286195（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/61 G01N 21/62 - 21/74 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ) 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
Claims (41)
- 【請求項１】特定のバイオ分子を検出するために入射角
に対する内部反射の測定を用いる光学バイオセンサ装置
であって、 一方の面の少なくとも一部分に誘電体フィルムが接着さ
れているかあるいは一次的に金属フィルムで被覆し前記
金属フィルムに誘電体フィルムが接着されており、前記
誘電体フィルムは、測定が実施される際には前記特定の
バイオ分子に対して親和性を有する透明プレートを含む
センサ・ユニットと、 前記透明プレートと、前記金属フィルムあるいは前記透
明プレートに直接接着された前記誘電体フィルムとの界
面に光のビームを向けて、サンプル溶液が前記透明プレ
ート上の前記誘電体フィルムと接触する際に前記誘電体
フィルムの検知面でエバネッセント波を発生させる第１
レンズ手段を含む光源と、 前記透明プレートの前記検知面からの反射された光、エ
バネッセント波によって誘起された蛍光または燐光によ
って前記サンプルから発する光および前記検知面での散
乱から発する光のうちの１つの光を、光検出器装置上に
結像する第２レンズ手段を含む光学結像手段と、 評価装置と、 支持体と、 ハウジングと、 孔と、 ホルダ手段とを備え、 前記センサ・ユニットに２以上の検知面が並んで設けら
れ、 前記２以上の検知面が、分析用サンプル溶液の２以上の
流路の開放部分上に圧接されて細長いフローセルを形成
し、当該フローセル中の分析用サンプル溶液は、前記エ
バネッセント波が前記サンプルと相互作用する際に、反
射率が最小になる時の入射角、検出された光の偏光状態
または光強度のうちの少なくとも１つに影響を及ぼし、 前記第１レンズ手段により形成されたくさび形に収束す
る収斂光ビームで前記２以上の検知面の全ての上を横切
るように延びる光のすじを形成し、 前記光検出器装置が個別の光検出器からなる二次元マト
リックス光検出器であり、 前記第２レンズ手段が、前記２以上の検知面からの前記
反射光、前記サンプルから発する前記光、または前記２
以上の検知面での散乱により発する前記光のうちの１つ
の光線を前記光検出器の対応する２以上の列上に結像さ
せ、前記２以上の検知面が前記光検出器の２以上の列に
それぞれ対応するようにしたレンズシステムであり、 前記評価装置が、前記２以上の検知面の各々に対し、反
射率が最小になる時の入射角、検出された光の偏光状
態、または光強度のうちの少なくとも１つを決定し、 前記支持体が、分析用サンプル溶液につき前記２以上の
流路の開放部分を固定位置に設け、 前記ハウジングが、前記センサ・ユニットの最上部に位
置し、前記光源、前記光学結像手段、前記光検出器装
置、および結合プリズムを固定位置に設け、 前記孔が、入射光、反射光および／または前記サンプル
からの散乱光、または放出光を、前記センサ・ユニット
と前記光学結像装置に結合する光学インターフェース・
プレートで覆われ、前記結合プリズムの下方で前記ハウ
ジング内に設けられ、 前記ホルダ手段が、前記センサ・ユニットを前記孔の下
方で取り外し自在に取り付け、 前記ハウジングが、前記光学インターフェース・プレー
トを前記センサ・ユニットの向かい合った面に押し付け
るようにセンサ・ユニットの上に配置されることを特徴
とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項２】請求の範囲第１項記載の光学バイオセンサ
装置において、前記ハウジングが、前記ハウジングおよ
び前記支持体の各側面から延びている関節アームから成
る装置によって前記支持体にヒンジ止めしてあることを
特徴とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項３】請求の範囲第１項記載の光学バイオセンサ
装置において、さらに前記２以上の検知面および前記２
以上の流路をサーモスタット式に制御するために、前記
ハウジング内および前記２以上の流路に、サーモスタッ
ト手段を設けたことを特徴とする光学バイオセンサ装
置。 - 【請求項４】請求の範囲第１項記載の光学バイオセンサ
装置において、前記２以上の検知面が、前記センサ・ユ
ニット上に横に並ぶように配置されたことを特徴とする
光学バイオセンサ装置。 - 【請求項５】請求の範囲第１項記載の光学バイオセンサ
装置において、前記センサ・ユニットの前記透明プレー
トがガラス製であることを特徴とする光学バイオセンサ
装置。 - 【請求項６】請求の範囲第１項記載の光学バイオセンサ
装置において、前記誘電体フィルムがデキストラン層を
含むことを特徴とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項７】請求の範囲第１項記載の光学バイオセンサ
装置において、前記２以上の流路が平行に横に配置され
ており、前記各流路が対応する上向き開放部分を有し、
すべての前記対応する上向き開放部分が、測定が実施さ
れる際に前記センサ・ユニットによって一緒に覆われ、
前記測定実施段階で前記２以上の検知面の各々が各々対
応する上向き開放部分の上方に位置することを特徴とす
る光学バイオセンサ装置。 - 【請求項８】請求の範囲第７項記載の光学バイオセンサ
装置において、各々の前記対応する上向き開放部分が、
弾性材料またはシリコンの第１層を貫いて延びるスリッ
トであることを特徴とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項９】請求の範囲第８項記載の光学バイオセンサ
装置において、前記第１層がゴム材料で作られているこ
とを特徴とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項１０】請求の範囲第９項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記２以上の流路がプラスチック、金
属およびセラミックスからなる群から選択される固体材
料で作られた液体取り扱い用ブロックユニットに形成さ
れることを特徴とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項１１】請求の範囲第７項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記２以上の流路を互いに直列につな
がる手段を設けたことを特徴とする光学バイオセンサ装
置。 - 【請求項１２】請求の範囲第８項記載の光学バイオセン
サ装置において、 前記２以上の流路がプラスチック、金属およびセラミッ
クからなる群から選ばれた固体材料で作られた液体取り
扱い用ブロックユニットに形成され、 前記液体取り扱い用ブロック・ユニットが、 その上面に第２弾性層を持つ平らな支持プレートと、 前記第２弾性層の上に位置するベースプレートであっ
て、前記ベース・プレートの下部に設けた第３弾性層
と、前記対応する上向き開放部分の数に対応し、前記ベ
ースプレートを貫いて延び、それぞれ対応する前記上向
き開放部分の一端と連通している第１の多数の立ち上が
りダクトと、前記対応する上向き開放部分の数に対応
し、それぞれの対応する前記上向き開放部分の他の一端
と連通している第２の多数の立ち上がりダクトとを含む
ベース・プレートと、 前記第３弾性層に形成された流路のパターンであって、
第１の正確に決められた体積を有するサンプル液用の少
なくとも１つの一次体積部と、前記サンプル液用の少な
くとも１つの入口流路と、溶離液用の少なくとも１つの
入口流路と、前記サンプル液および溶離液の出口流路と
を含むパターンと、 前記支持プレートにある、複数の個別に制御可能な弁手
段であって、前記２以上の流路に前記液体の流れを方向
づけるための弁手段とを包含することを特徴とする光学
バイオセンサ装置。 - 【請求項１３】請求の範囲第12項記載の光学バイオセン
サ装置において、さらに、前記サンプル液用の二次体積
部であって、前記第１の正確に決められた体積とは異な
る第２の正確に決められた体積を有する前記二次体積部
を含むことを特徴とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項１４】請求の範囲第13項記載の光学バイオセン
サ装置において、さらに、第２の複数の流路を含み、当
該第２の複数の流路が、前記２以上の流路の前記サンプ
ル液が分析される間に満たされるようにしたことを特徴
とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項１５】請求の範囲第４項記載の光学バイオセン
サ装置において、空気圧弁が、前記平らな支持プレート
にある貫通孔と、これら貫通孔の上方にある前記第２弾
性層と、前記ベースプレートの前記第３弾性層から突出
する突起の形をした弁座とによって形成されることを特
徴とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項１６】請求の範囲第12項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記複数の個別に制御可能な弁手段の
各々が、それぞれのワイヤを作動するソレノイドを備
え、前記ワイヤが超弾性材料であり、前記支持プレート
の貫通孔を通り抜けて第２弾性層に作用することを特徴
とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項１７】請求の範囲第７項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記対応する上向き開放部分が約800
μｍの長さ、約300μｍの幅、および30μｍの高さを有
することを特徴とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項１８】請求の範囲第１項記載の光学バイオセン
サ装置において、さらに、前記センサ・ユニットのため
のキャリヤプレートであって、前記キャリヤプレートに
設けた開口が前記センサ・ユニットを収容し、前記開口
の下端にあるフランジ手段上に前記センサ・ユニットが
載るようにされたキャリヤプレートを含むことを特徴と
する光学バイオセンサ装置。 - 【請求項１９】請求の範囲第１項記載の光学バイオセン
サ装置において、 前記第２レンズ手段がアナモルフィック第２レンズ系で
あって、 前記光のすじの縦方向における複数の表面要素からの反
射光線を光検出器の行および列に対応する複数の実像要
素の形で結像させ、それぞれの列が前記光のすじの方向
にある前記２以上の検知面の部分に対応するようにし、
かつ 前記光のすじの縦方向に対して横切る複数の表面要素か
らの反射光線を前記光検出器の列に沿って配置される画
素上に結像させ、ここで、入射平面内にありかつ光のす
じの縦方向に対して横切るようにならぶ相互に平行な入
射光線がある列にある単一の光検出器に向かって合焦し
て、ある列にあるそれぞれの光検出器がある特定の入射
角に対応するようにしていることを特徴とする光学バイ
オセンサ装置。 - 【請求項２０】請求の範囲第19項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記入射角に対する内部反射の測定が
表面プラズモン共鳴に基づくことを特徴とする光学バイ
オセンサ装置。 - 【請求項２１】請求の範囲第20項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記光のすじの収斂光ビームが62度と
78度の間の入射角で前記金属フィルムの裏側に入射する
ことを特徴とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項２２】請求の範囲第１項記載の光学バイオセン
サ装置において、 前記第２レンズ手段が、 前記光のすじの縦方向にある複数の表面要素から散乱さ
れた光線、ならびにサンプルから放出された光線の１つ
を光検出器の列上に集光するように配置され、ここで、
それぞれの列が前記光のすじの縦方向にある前記２以上
の検知面の部分に対応する様にし、かつ 前記光のすじの縦方向に対して横切る方向にある複数の
表面要素からの複数の光線を前記光検出器の列に沿って
配置される画素上に集光し、入射平面内にありかつ前記
光のすじの縦方向に対して横切る方向にならんだ相互に
平行な入射光線を、ある列内の単一光検出器に合焦し
て、ある列にあるそれぞれの光検出器がある特定の入射
角に対応するようにしていることを特徴とする光学バイ
オセンサ装置。 - 【請求項２３】請求の範囲第１項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記２以上の検知面を照射する前記光
のすじの幅が前記光のすじの縦方向に対して横切る方向
に関する前記２以上の検知面の範囲にほぼ等しくて、前
記光のすじの縦方向に対して横切る方向の前記誘電体フ
ィルムに結合しているバイオ分子の質量の積分平均値を
生成し、それにより再現性のある定量分析あるいは前記
特定のバイオ分子の相対量の再現性ある分析を可能とす
ることを特徴とする光学バイオセンサ装置。 - 【請求項２４】請求の範囲第23項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記光のすじの縦方向に関する前記２
以上の検知面の範囲がただ１つの光検出器上に縮小寸法
で結像され、前記光のすじの縦方向に前記誘導体フィル
ムに結合しているバイオ分子の質量の積分平均値を生成
することを特徴とする光バイオセンサ装置。 - 【請求項２５】請求の範囲第19項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記第２レンズ手段が、前記範囲が約
300μｍ程度であり、前記光検出器が約90×90μｍの寸
法を有するときに、線形倍率ｍ＝0.56でＳ平面における
像要素の縮尺をおこなうことを特徴とする光バイオセン
サ装置。 - 【請求項２６】請求の範囲第１項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記光源の第１レンズ手段が前記２以
上の検知面のそれぞれを照射する前記光のすじの幅を変
えるレンズ部材を包含することを特徴とする光バイオセ
ンサ装置。 - 【請求項２７】請求の範囲第１項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記結合プリズムが前記ハウジングの
底壁にある前記孔の上に置いた裁頭直線半円柱であるこ
とを特徴とする光バイオセンサ装置。 - 【請求項２８】請求の範囲第21項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記光源がフィルタと組合わさってほ
ぼ単色でインコヒーレントな光を発することを特徴とす
る光バイオセンサ装置。 - 【請求項２９】請求の範囲第21項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記光源がほぼ単色でコヒーレントな
光を発することを特徴とする光バイオセンサ装置。 - 【請求項３０】請求の範囲第１項記載の光学バイオセン
サ装置において、さらに、前記ハウジング、前記センサ
・ユニットおよび前記支持体の相対位置を決定する位置
決め手段を包含することを特徴とする光バイオセンサ装
置。 - 【請求項３１】請求の範囲第１項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記光学インターフェース・プレート
が、ガラス製の第２の透明プレートであって、前記第２
の透明プレートの片面に縦方向に平行に延びる隆起を持
ち、これらの隆起が前記第２の透明プレートの反対側の
面にあって縦方向に平行に延びる隆起と位置合わせされ
ており、前記隆起が弾性透明材料で作られていて、前記
２以上の検知面のそれぞれの間の距離に対応する距離だ
け互いに隔たり、前記センサ・ユニットに前記収斂ビー
ムの全断面を結合するのに少なくとも充分な長さを持
ち、前記センサ・ユニットの前記２以上の検知面のそれ
ぞれとの直接向かい合って前記センサ・ユニットの前記
透明プレートに圧接されている第２の透明プレートを含
むことを特徴とする光バイオセンサ装置。 - 【請求項３２】請求の範囲第31項記載の光学バイオセン
サ装置において、それぞれの前記縦方向に延びる平行な
隆起が、それぞれの側部に多数の縦方向に延びる段部を
有し、一連の段階の形の横断面形状を有する構造を構成
しており、前記一番上の段部が、密閉空気ポケットを形
成することなく、前記センサ・ユニットおよび前記結合
プリズムに対して弾力的に押し付けられることを特徴と
する光バイオセンサ装置。 - 【請求項３３】請求の範囲第22項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記評価装置が、前記結合した特定の
バイオ分子の質量を計算するときに、前記計算が前記２
以上の検知面のそれぞれの幅の中央位置にある部分的な
帯だけからの、サンプルから発した光あるいは前記２以
上の検知面で散乱された光を含み、この位置決めが前記
２以上の検知面のそれぞれの部分的な帯に対応する列に
ある光検出器からの電気信号の評価によって達成される
ように構成されることを特徴とする光バイオセンサ装
置。 - 【請求項３４】請求の範囲第24項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記評価装置が、結合した特定のバイ
オ分子の質量を計算するときに、この計算が狭い帯のみ
からの反射光を含むように構成されることを特徴とする
光バイオセンサ装置。 - 【請求項３５】請求の範囲第34項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記評価装置が、各フローセルについ
ての最小反射率、共鳴角およびその変位量を含んだもの
の決定のための表面プラズモン共鳴曲線に対するパラメ
ーターを、前記共鳴角に対応して列の検出器部材から得
た応答値の曲線当てはめによって計算するように構成さ
れていることを特徴とする光バイオセンサ装置。 - 【請求項３６】請求の範囲第１項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記結合プリズムが、前記ハウジング
の底壁に設けた前記孔の上に置いた側面が平面のプリズ
ムの形を有しており、前記側面が平面のプリズムの屈折
特性が、すべての増感領域上を横切る方向に延びる光の
すじを形成するようにくさび状に合焦される収斂ビーム
を形成するために、前記第１レンズ手段の設計を決定す
ることを特徴とする光バイオセンサ装置。 - 【請求項３７】請求の範囲第36項記載の光学バイオセン
サ装置において、前記２以上の流路の上向き開放部分が
ウオールジェットセルであり、前記セルから円形の検知
面の中央に向かってジェット流が送られることを特徴と
する光バイオセンサ装置。 - 【請求項３８】請求の範囲第１項記載の光学バイオセン
サを較正する方法であって、 前記光源から光ビームを方向づけて、前記検知面の全て
の上を横切る方向に延びる光のすじを形成し、 前記２以上の検知面に親和性を有さないが既知の屈折率
を持つ複数の較正溶液をフローセスに順次圧送し、 前記複数の較正溶液のそれぞれについて、前記２以上の
検知面のそれぞれに対応する光検出器行の前記検出器か
らの電気信号をメモリに記憶して、共鳴角および前記誘
電体フィルムの屈折率の関係を求め、さらに 前記光検出器行のそれぞれからの応答を較正する工程か
らなる方法。 - 【請求項３９】請求の範囲第38項記載の方法において、
さらに、 いかなるバイオ分子にも親和性を持たない、前記金属フ
ィルム上に位置する別個の検知面に前記サンプル溶液を
流し、 親和性を持たない前記別個の検知面に対応する前記光検
出器行から得た電気信号をメモリの別の場所に記憶し、 前記記憶した信号を前記サンプル溶液を前記２以上の検
知面に沿って流したときに得た信号で補正し、前記２以
上の検知面に対する特定のバイオ分子の存在に依存する
屈折率の差異を決定する工程からなる方法。 - 【請求項４０】請求の範囲第１項記載の光学バイオセン
サ装置を用いて表面プラズモン共鳴（SPR）分析手順に
おけるベースラインドリフトを較正する方法において、 サンプル液について所定の温度設定点を定め、 検知面が特定のバイオ分子について親和力を持たず、液
体流取り扱いユニットを通して運ばれてきた液体を通す
フローセルにおいて測定した共鳴角を表す電気信号を用
いて、サンプル液の実際の温度を表す電気信号を生成
し、 サンプル液からの信号を、サーモスタット手段がフロー
セル内に設置されていないという事実によって生じた温
度外乱について補正し、 前記温度設定点を調節するために、補正した信号と実際
の値の差を測定することによってサーモスタット手段を
制御する工程を包含する方法。 - 【請求項４１】請求の範囲第１項記載の光学バイオセン
サ装置を用いて表面プラズモン共鳴（SPR）分析手順に
よってサーモスタット装置を調節するために流路の温度
の実際のフィードバック値を測定する方法であって、 前記流路に隣接し、あるいは流路間にある少なくとも１
つのシール領域と接触している検知面を有するフローセ
ルで測定した共鳴角を表す電気信号を用いて前記サンプ
ル溶液の実際の温度を表す電気信号を生成する工程であ
って、前記シール領域が前記シール領域からプラズモン
共鳴（SPR）を得る為の、適当な材料で適当な屈折率特
性を有する誘電体で被覆してあり、前記誘電体がその屈
折率が既知の温度依存性を有し、前記金属フィルムのう
ち、前記誘電体の液体シール領域と光学的に密着するよ
うに圧接されたフィルム領域と向かい合った領域で反射
した光ビームが、アナモルフィックである前記第２レン
ズ手段によって対応する列の検出器素子上に結像する工
程と、 温度を温度設定点に向かって調節する為に、補正した信
号と実際の値との差を測定することによって、サーモス
タット手段を制御する工程を包含する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8804075-3 | 1988-11-10 | ||
| SE8804075A SE462408B (sv) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | Optiskt biosensorsystem utnyttjande ytplasmonresonans foer detektering av en specific biomolekyl, saett att kalibrera sensoranordningen samt saett att korrigera foer baslinjedrift i systemet |
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| JPH04501462A JPH04501462A (ja) | 1992-03-12 |
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ID=20373909
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|---|---|---|---|
| JP1511214A Expired - Lifetime JP3064313B2 (ja) | 1988-11-10 | 1989-11-09 | 光学インターフェース手段 |
| JP51140489A Expired - Lifetime JP3294605B2 (ja) | 1988-11-10 | 1989-11-09 | 光学バイオセンサ装置 |
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|---|---|---|---|
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| DE (2) | DE68912343T2 (ja) |
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| WO (2) | WO1990005317A1 (ja) |
Cited By (26)
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