JPH02103469A - 生物学的センサー - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生物学的、生化学的及び化学的検定に用いるた
めのセンサーに関し、特に抗体とそれに対応する抗原と
の相反作用をモニターするために用いろイムノセンサー
に関する。

抗体が表面に固定している場合に、抗原を含む溶液がこ
の表面に接触して、抗原と抗体の結合が可能になると、
表面の性質は変化する。特に、表面の光学的性質の変化
は適当な装置によってモニターすることができる。

表面プラスモン共鳴（ＳＰＲ）の現象を利用して、抗原
と抗体との間の反応が進行する際の表面屈折率の微少な
変化を検出することができる。表面プラスモン共鳴は金
属境界に存在する自由電子のプラズマの振動である。こ
のような振動は金属表面に隣接する物質の屈折率によっ
て影響され、このことがセンサー・メカニズムの基礎を
なしている。表面プラスモン共鳴はＰ−極性化光線が高
い誘電率を有する、例えばガラスのような、媒体の境界
で全体的に内側反射する際に発生する微細な波を利用し
て達成される。この方法を述べた論文は、リーベルグ（
Ｌｉｅｂｅｒｇ　）、ニランダー（Ｎｙｌａｎｄｅｒ）
及びランドスト’−ム（Ｌｕｎｄ５ｔｒｏｍ）によって
「ガス検出とバイオセンシングのための表面ブラスモン
共鳴（５ｕｒｆａｃｅ　ｐｌａｓｍｏｎｒｅｓｏｎａｎ
ｃｅ　ｆｏｒ　ｇａｓ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　
ｂｉｏｓｅｎｓｉｎｇ）Ｊなる標題の下に、 ５ｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ａｃｔｕａｔｏｒｓ　４巻、
　２９９頁に発表されている。この論文に述べられた装
置の線図を添付図面の第１図に示す。光線１はレーザー
源（図示せず）からガラス体６の内面２に供給される。

検出器（図示せず）が内側反射光線４をモニターする。

ガラス体６の外面２には金属（例えば金または銀）の薄
膜５を付着させ、薄膜５にはさらに抗体を含む有機物質
の薄膜６を付着させる。抗原を含むサンプル７を抗体含
有膜６に接触さセると、抗原と抗体の間の反応が生ずる
、結合が生じた場合には、抗体分子の大きさが増大した
ために層６の屈折率が変化し、この変化をここで説明す
るような表面プラスセン共鳴法を用いて、検出測定する
ことかできる。

表面プラス七ン共鳴は第１図の配置において、入射光線
１０角度を変え、内側反射光線４の強度をモニターする
ことによって実験的に観察することができる。ある一定
の入射角度では、光線モーメントの平行要素が金属膜の
反対表面８における表面ブラスモンの拡散に一致する。

金属膜５の厚さを適切に選択した場合には、面２におけ
るガラス／金属界面と面８における金属／抗体界面との
間に電磁的結合が存在し、これによって表面プラスモン
共鳴が生じ、特定入射角度では反射光線４の減衰が生ず
る。共鳴が生ずる入射角度は金属膜５（すなわち抗体層
６）に対する物質の屈折率によって影響を受けるので、
共鳴に対応する入射角度が抗体と抗原の間の反応状態の
直接の尺度になる。抗体／抗原反応の開始時の反応が実
質的に線状である場合の反射傾斜曲線の中間点で入射角
度を選択し、この入射角度を固定維持し、反射光線４０
強度の経時的変化を観察することによって高感度が得ら
れる。

第１図を参照して述べたような公知の系はガラス体３と
してプリズムを用いる。この配置の線図は第２図に示す
、これは表面ブラスモン共鳴を実証するための簡単な実
験的構成である。参照番号８で示すプリズムは金属薄膜
５をその下面に有している。レーザー源（図示せず）か
らの光線１はプリズムに入射し、プリズムに入る前に点
９において屈折する。内側に反射した光線４はプリズム
から出るときにも同様に反射する（点１０において）。

プリズムに伴う問題の１つは、光源を動かすことによっ
てまたはプリズムを回転させることによってまたはこれ
らの両方によって入射角が変化するときに、入射光線が
入る表面２上の点が移動することである。金属膜５と抗
体含有被膜６とに生ずる不可避な変化のために、共鳴を
生ずる入射角がこの移動が生ずるときに変化し、このこ
とが測定に変動要素をもたらし、抗体層６の最初の非結
合状態と結合状態との比較を不正確なものにする。

本発明では、公知の装置の本質的な屈折オプチノクスの
代りに反射オプチノクスを用いることによってこの問題
を解消または軽減する。ここで用いる反射オプチックス
とは、例えば鏡のような少なくとも１つの反射要素を介
して表面ブラスモン共鳴を発生させる透明なブロックに
光源からの光線を照射することを意味する。

表面プラスモン共鳴を生じさせるために必要な条件を形
成するために、内側反射が生ずる面を形成する通常はガ
ラスのような、光線を通過させる透明物質ブロックを用
意することがさらに必要である。しかしここで説明する
ように、このブロックが不可避に生ずる屈折は無視する
ことができる（この屈折が僅少であるために）または反
射光学で補償することができるためにこのブロックは如
何なる形状をもとりつる。１例として、フロックはその
１面に第１図に示すように金属と抗体膜とを塗布するこ
とができる、例えば顕微鏡スライドに用いるような、薄
いガラス板の形状をとりうる。

流入光線を反対面に照射すると、光線は物質を通過し、
界面で屈折する。入射角が適切であるならば、上述した
ように、金属／ガラス界面において表面プラスモン共鳴
を生ずるように内側反射が行われ、放出光線は光線が最
初に入った面と同じ面からガラスプレートを出て、出口
点において再び屈折が行われる。ガラスプレートが充分
に薄い場合には、これらの２回の屈折は装置の作動に不
利な影響を与えない。しかし、プレートが充分に薄（な
い場合には、またはブロックが他の形状−例えば第２図
に示すようなプリズム形−である場合には、ガラス／空
気界面の屈折が特に入射光線に関連して上記のような問
題を起しうる。本発明で提案するように、反射光学を利
用する場合には、入射角が傾斜に関して有用な範囲内の
どのような角度であっても、光線が常に特定の点におい
て金属／ガラス界面に入射するようにオブチックスを調
整することによって、この屈折を補償することができる
。上述したように、平板またはプリズムを含めたガラス
の妥当な形状に関してオブチックスを調整することがで
き、同じ理由から本出願の対応ヨーロッパ特許出願第０
３０５１０９号に述べた装置に用いた半円筒状及び半球
状ブロックに関連して、または１９８９年１月２０日付
けの、本出願の対応ヨーロッパ特許出願第８９３００５
４４７号に述べた光学的導波管（例えばファイバーオプ
チックス）に関連してもオプチックスを調整することが
できる。

表面プラスモン共鳴を得るために用いる輻射線は本明細
書を通して光線であると述べるが、他の周波数の電磁線
を用いても表面プラス七ン共鳴効果が原則として得られ
る。しかし、実際には問題となる輻射線は光学的範囲内
に含まれるまたは光学的範囲に近似すると思われるので
、光線なる用語もこれに応じて屏釈すべきである。

反射要素はガラス／金属界面の入射点に光線を集束させ
るような光線であることが好ましい。従って、妥当な幅
の「一体ｊ入カビーム（ａ　　５ｏｌｉｄ“ｎｐｕｔ　
ｂｅａｍ　）では、入力光線は実際にはある範囲の角度
にわたってガラス／金属界面に入射する数本の光線であ
る。装置は、この角度範囲が表面プラスモン共鳴に対応
する傾斜角度をなすような装置である。対応する内側反
射光線も同様に実際には数本の光線であり、この反射光
線は広域検出器または全放出光線を回収するように配置
した一定角度の間隔をおいた検出器列によってモニター
することができる。このように、検出器は全傾斜からの
情報を数ミリ秒内に記号化することができる。

上述のような、また本出願の同時係属ヨーロッパ特許出
願第０３０５１０９号と第８９３００５４４．７号に述
べたような「一体」ビーム（ａ　　５ｏｌｉｄ“ｂｅａ
ｍ　）の使用は、ガラス／金属界面に入射する光線が実
際にはある範囲の角度をなすことを意味し、このような
光線が表面プラス七ン共鳴を生ずるために必叢な入射角
を中心にして集中するならば、検出器によって全傾斜を
同時に「観察する」ことができる。

これに伴う１つの問題は、このような装置からの出力光
線の全てを同時に観察するためには、広い検出領域を有
する検出器を備えなげればならないことである。さらに
、光線の情報は立体的な規模で分散しているので、検出
器がある形式のＸ　−Ｙ位置情報ならびに簡単な強度測
定とを組合せることが必要である。このような検出器は
「広域」検出器または多重検出器列として存在するが、
非常に高価である。

本発明の好ましい実施態様では、単独の狭い光線を用い
、ガラス／金属界面にその入射角を生ずるような手段を
備えて、表面プラスモン共鳴から生ずる傾斜を観察する
ために適したような入射角範囲を走査する。このような
運動の中心角を例えば表面プラスモン共鳴が生ずるよう
な角度であるように選択するならば、全傾斜を迅速に走
査することができる。走査を行うには、走査手段を用い
て光源からの出力光線が集束手段に供給される前に小ア
ークを中心として前後にこれを走査する。

または光源からの出力光線の連続３６０°スイープ（ｓ
ｗｅｅｐ）を−ある程度灯台からの回転光線のようにし
て一実施し、このスイープの小アーク以外の全てを遮へ
いして、小アークを集束手段に供給するように、走査手
段を操作することができる。

走査手段は瞬間的な走査角度がどのような角度であって
も走査光線が実質的に同じ個所からガラス／金属界面に
確実に入射するように操作可能である。

走査手段は例えば５０　Ｈｚの周波数で後方と前方に振
動する平面鏡の形式をとることができる。

または、走査手段は鏡を例えば５０ｒ−ｐ、ｓ−で連続
回転させて、上記の３６０°スイープ光線を生ずるよう
な手段であってもよい。鏡は適当なモーターと機械的な
速結手段によりて運動可能である。

適当な例は同期モーター、ＤＣサーボモーター等である
。モーターに付随する巡回がストロボパルスを発するた
め、出力光線−すなわちガラス／金属界面において内側
に反射する光線−を監視する検出器は如何なる瞬間にも
供給光線がガラス／金属界面に入射する特定の入射角を
確認することができる。供給光線のＳＰＲ反射傾斜に関
する情報が空間ベースでは得られないが、入力光線の走
査と検出器からの情報出力とを周期化して抗原と抗体の
間の反応が進行する際の傾斜の「図」を確立することに
よって時間ベースでは得られる。

比較的狭い光線のみを用いているので、小さい活性領域
を有する検出器のみが必要であり、このような検出器は
非常に安価である。出力光線は入力光線の走査と共に移
動するので、出力光線がガラス／金属界面をを出る角度
がどのような角度であっても、検出器によって確実に遮
断されるような路に出力光線をもたらす手段を備えるこ
とが出力側で必要である。これは適当な出力オプチクク
スによって容易に実現する。これに代る実施態様では、
検出器は入射角に拘らず出力光線を遮断するように配置
する広域検出器の形状をとる。検出器は強度読取りを可
能にすることのみを必要とし、光線のＸ−Ｙ位置の表示
を必要としないので、検出器を例えば非晶質ケイ素装置
として非常に安価に形成することができる。

入力光線の走査に用いる境は同時に多重テストの実施を
可能にするために、光線に他の面においても走査させる
ように利用することもできる。上述したような、ＳＰＲ
傾斜を中心に光線を動かす走査は本質的に単一面効果で
あり、光線はガラス／金属界面の固定した単一点から入
射する。入射点を動かすことによって、光線の動きはテ
スト（複数の場合も）の進行と非常に迅速に比較される
ので、多重テストは実際に同時に実施される。

１実施態様では、鏡に走査面に対して直角の而で走査を
付加的に行わさせて、実際に第２走査運動を生じさせる
。単一の固定入射点を生ずる代りに、鏡の第２走査運動
が行われるラインに沿って入射点が移動することによっ
て入射ラインが生ずる。多重の境装置を利用することに
よって、第１ラインに平行な、他のラインが走査されて
、領域の二次元ラスター走査が実際に行われる。この場
合に必要なことの全ては走査するラインまたは領域の全
域で金属１帝と抗体層とを分ｉＪ　して、このような各
分割領域における別のテストの実施を可能にすることで
ある。このことは使用する特定のサンプル供給装置に依
存して、一定標本内または多数の個別標本内の多数の異
なる分析物の効果的な同時テストを可能にする。個別の
分割領域はそれぞれ同じ抗体を有することも異なる抗体
を有することもできるが、１つ以上の領域は全く抗体を
含まず、「基準領域」として作用する。

走査装置は被検ラインまたは領域の全域で入射薇を連続
走査するような装置であり、この場合に装置による巡回
はある時点での入射点が何処にあるか（従って、どの領
域がテスト中であるか）を時間ペースで確認し、これを
検出器の出力に関連づけるように設計される。この代り
に、各被検領域上に入射点を充分な時間停止させて、次
の被検領域に移る前にその領域で生ずる傾斜の全ての走
査を可能にするように走査を実施することができる。

表面プラスモン共鳴が生ずるガラス／金属界面の単一ス
ポットのできるだけ近（に光線を確実に入射させるため
Ｋ、反射便素を光線がガラスブロックに入るときの他の
不規則性、特に屈折を補償するようにさらに形成するこ
ともできる。コンピューター制御下での正確な切削機械
化工を用いて、非常に複雑な形状を有する反射面を得る
こともできる。例えばダイヤモンドで加工したアルミニ
ウムを反射面として用いることができる。実際には、光
線がガラス／金属界面で集束するという必要条件のため
に、反射面は一般に放物形に近い形状の凹面である。し
かし、二次元の正確な形状はガラスブロックの性質と形
状によっても決定され、この形状は適当なコンピュータ
ープログラミングによって導出される。

望ましい場合には、特徴的な調整を電磁線に与えること
ができるので、同期検出を利用して、好ましい反射線に
関する検出器シグナルを検出器に影響を与える外来放射
線またはその他のノイズ発生源に関する好ましくないシ
グナルから確実に区別することができる。単一広域検出
器を用いる場合に、このような調整が！痔に好ましい。

金属膜に塗布した層は免疫検定に用いる抗体層としてこ
こに述べるが、生ずる現象に基づいて屈折率が変化する
ような敏感な層を用いて、生物学、生化学及び化学の分
野に広範囲な用途を有する敏感な検出器を形成しうろこ
とは明らかである。この敏感な層を含む物質はサンプル
内の特定の存在に特異的であることも非特異的であるこ
ともできる（サンプル内の幾つかの種の存在と相互作用
することができる）。特異的物質の例はサンプル内の問
題の分析物と特異的に結合する上記抗体、サンプル液体
中の補体と結合するＤＮＡ／ＲＮＡプローブまたはレク
チン、糖蛋白質もしくは酵素基質のような認識分子を含
み、これらの分子は全て二分子認識対中の能力の相手を
識別しこれと結合することができる。

非特異的物質の例は例えば両親媒性分子を捕捉すること
のできる単層のリン脂質型分子としての疎水性物質また
は多糖類を捕捉する親水性物質を含む。実際に、金属膜
自体の表面が効果的な非特異性結合物質を形成しうるこ
とが判明している。

金または銀の表面ば他の被覆を必要とすることな（、蛋
白質またはＤＮＡもしくはＲＮＡのようなポリヌクレオ
チドと結合する、この場合に別の敏感な層を効果的に省
略して、金属膜の表面を被検サンプル内の存在の捕捉に
直接に用いることができる。

金属膜材料は一般に、通常蒸着によって塗布した金また
は銀である。金属膜は流入光線の入射点における微細な
運動を考慮に入れるために、できるだけ均質である必要
がある。組織化された金属膜が最良の共鳴を与えること
が想定され、金属膜の性能を改良するために、特にこの
ようなガラス体が不連続な島を形成する自然の傾向を制
御するためにガラス体を前処理する種々な方法がある：
１、溶融硝酸塩中または他の溶融塩中への浸漬。

これは組織化され、島形成の焦点として作用しうるよ５
に、イオンを表面に導入する効果を有する。

２、核形成部位を導入するための低温または高温ガラス
のイオン衝突、易動性イオンの除去が蒸Ｍ１Ｑが連続的
になる憚さを減することが実証されている。

。３、薄い蒸着膜（０〜１００Ａ厚さ）上への無電解め
っきまたは這気めっき。無電解めっき膜は蒸着膜より厚
い厚さまで残り、後の被覆のためにより安定な核を形成
することができる。

４、無′屯解めっき膜上への蒸着。無電解めっき膜は島
構造を形成し、蒸着膜よりも大きい間隔を有する大きい
島を形成する強い傾向を有する。このことは所定波長の
光線を調整する場合に有利である。被覆の性能は次の方
法によって改良することができる： １、　塗布中のガラス表面温度を制御する。高温支持体
を用いると、島の大きさと島の間隔が増大し、この逆も
可能である。

２、蒸気流のイオン含量を制御するための磁場または静
電場または電子放出装置の存在下での蒸着。支持体の帯
電状態が島構造に影響することは判明している。

。３、蒸発した蒸気流のガラス面に対する入射角の制御
。蒸発原子の易動性とそれらの島形成力はガラス面に対
する原子の運動量が増大するときに大きくなる。

本発明をより良く理解するために、本発明の幾つかの実
施態様を例としてのみ、添付図面を参照して説明する： 第３図では、装置はハウジング１２に取付けた、ガラス
または石英のような透明な物質のガラススライド１１を
含む。電磁線源１６は電磁線の平行入力ビーム１４を生
ずる。電磁線の周波数は表面プラスモン波を発生させる
ような周波数であり、実際には可視領域内かまたはこれ
の近くである。

適当な電磁線源にはヘリウムネオンレーザ−または赤外
線ダイオードレーザ−があるが、適当なフィルターとコ
リメーターとを備えた通常の光源をも用いることができ
る。

回転可能な鏡１５を用いて、ビーム１６．１７によって
示される限界位置の間でビームを後方及び前方に走査し
、ビーム１６．１７の光線パターンは装置内でトレース
する。実線で示した位置の鏡によっては、限界ビーム１
６が生じ、点線で示した位置の鏡によっては、限界ビー
ム１７が生ずる。鏡は限界位置１６．１７０間をビーム
に連続走査させるように、電圧を加えたモーター（図示
せず）によって移動する。鏡１５は周期モーターまたは
ＤＣサーボモーター等によって典型的には５０　Ｈｚの
回転速度で駆動されて、ミリ秒範囲の走査期間を生ずる
。鏡１５からのビームは全体的に凹面の反射面から反射
して、スライド１１の上面の点１９に入射する。この上
面は金属膜層によって形成され、その上部には第１図に
説明したように配置された、抗体層または他の感受性層
が存在する。複合金属膜／抗体層は参照数字２０で示す
１、点１９で内側反射する輻射線はスライドから出て、
他の全体的に凹面の反射面２１によって反射されて嘔射
線感受性検出器２２に入り、検出器２２はハウジング内
の印刷回路板２６上に設けた関連回路図による分析のた
めの電気出力シグナルを与える。

反射面１８．２１はハウジング１２の例えばアルミニウ
ムのような材料を→械加工１−ることによって形成する
。ハウジングを適当な材料から製造しない場合には、反
射面１８．２１は当然ハウジングに取付けた分離要素と
して形成することができる。アルミニウムダイヤモンド
切削加工は高度な反射面を生じ、この形状はコンピュー
ター制御下でこれに要求されるどのような光学的特性を
も与えるように調整されることができる。

層２０は点１９を中心とする比較的小さい活性領域及び
吸収性材料の円形ディスク２４に形成された中心孔内に
限定される。ディスク２４の上部には、非吸収性材料製
の他の２つのディスク２５．２６が存在する。上部ディ
スク２６の中心開口が被検サンプル挿入孔２７を定義す
る。ディスク２５の中心開口は孔２７内の液体を毛管作
用によって層２０上方の活性帯へ移動させるような大き
さである。ディスク２４の厚さは活性帯の深さを開口２
８から毛管作用によって出るサンプル液体の半径方向外
方への移動を促進させるように定めるような厚さである
。吸収性ディスク２４は活性帯から流出したサンプルを
吸収する。

スライド１１、ディスク２４及びディスク２５．２６か
ら成る全装置は使い捨て可能であるので、各テストに層
２０を含めて新しい装置を用いることができる。

装置を使用するには、層２０内の抗体分子と結合しうる
抗原を含む被検サンプルを孔２７に挿入して、毛管作用
によって開口２８を通過させる。

液体サンプルは開口２８から出て、吸収性ディスク２４
に向ってあらゆる方向へ迅速に流出し始め、このように
して層２０に達する。従って、テストの経過中層２０に
隣接するサンプルは絶えず新しくされ、このことは最大
の感度を保証する。

サンプルが層２０を流過する際に、ｌ−２０内の抗体と
結合しつるサンプル内の抗原は抗体と結合するため、反
応の進行につれて層２０の屈折率が変化する。屈折率の
この変化は光源１６からの光線ビームを点１９に向かせ
ることによって、テスト中絶えずモニターされる。条件
が適切であり、特に点１９での入射角が適切であるなら
ば、光線ビームの照射はプラスモン波を発生させ、入力
ビームからエネルギーを抽出して、特定入射角での出力
ビームの強度を減衰させる。鏡１５をテストの進行につ
れて後方及び前方に振動させて、ビームに上述のように
限界位置１６．１７０間を走査させる。これらの限界位
置は出力ビームの減衰によって生ずる傾斜をカバーする
ような位置である。

鏡モーターを制御する回路はストロボシグナルを発して
、検出器２２に光線が薇１９に入射する瞬間的な入射角
を確認させるので、正確な反射傾斜図が得られる。

限界ビーム１６．１７を設定するために選択した初期の
反射傾斜は中性溶液または緩衝剤溶液をセルに通した場
合、または反応が生ずる前の被検サンプルがセルを通過
した場合に生ずる傾斜から控除される。後者の方法に関
連して、サンプルが層２０に隣接する活性帯を流過し始
める時に、屈折率が抗体／抗原反応によって直ちに変化
を開始するのではないことに注意すべきである。従って
、流過する未反応サンプルに関する最初の読取りを行う
充分な時間があり、この読取りをフィードバック回路に
よって利用して、限界ビーム１６．１７０入射角の間の
中心入射角を適切に選択できるように鏡１５を調整する
ことができる。この中心角度は実際の傾斜角度であるよ
うに選択することができる、またはこの角度は反射傾斜
に至るまでの中間の角度でありうる。

第３図は薄いガラススライド１１から　られる表面プラ
スモン共鳴を発生させるために必要な内側反射を示すが
、他の配置も可能であり、他のサンプル供給方法も可能
である。２種類の代替配置を第４図と第５図に示す。

第４図では、透明ブロックが平頭プリズム２９の形状で
あり、複合層２０がプリズムの底面６０に貼布されてい
る。ガラススライド６１を任意に加えて、上述のような
使い捨てアセンブリを形成する。スライドを用いる場合
には、スライドを、光学的結合液を用いて、プリズムの
底面３０に貼布する。プリズムの傾斜入力面３２に入射
する光線は屈折し、適当な手段を用いないかぎり、流入
光線の角度が走査中に変化するにつれて移動する入射点
１９を生ずる。上述したように、このような手段は入射
角に拘らず光線が常にガラス／金属界面の単一スポット
から確実に入射するように、反射面１８の形状を適切に
調整しうる形態をとりうる。

同様な説明が出力面６６における反射ビームの屈折にも
適用される。この場合に、点１９における入射角に拘ら
ず、出力ビームを検出器２２０入力に対応する点にもた
らすことが望ましい。これが行われない場合には、移動
するビームが検出器に達する時間までに走査する不可避
に広い領域をカバーするために広域検出器または検出器
列（両方とも高価である）が必要である。これも反射面
１９の形状を適切に調整することによって達成される。

第５図は透明ブロックが長方形ブロック３４の形状をと
り、内側反射が行われる面３６の反対の面３５を通って
光線は出入りする。前記と同様に使い捨てスライドを用
いることができるが、これは第５図に図示していない、
複合層２０はブロックに直接貼布される。

面６５のガラス／空気界面で屈折が生ずるが、これは反
射面１８と１９の形状を調整することによって、上述し
た方法で補償される。第５図の配置は実際には第６図の
配置の変型であるが、第６図のガラススライド１１は非
常に厚いので、屈折による誤差を強調させる。ガラスス
ライドが非常に薄い場合には、屈折による誤差が無視で
きるほど小さいが、そうでない場合には、上述したよう
な補償を常に行うことができる。

次に第６図を参照すると、第６図は第６図の配置と同様
な配置を示すが、この場合には出力反射面２１と小さい
光線検出器２２どの代りに、非晶質ケイ素装置のような
広域光線検出器３７を用いる。検出器は都合の良い位置
に配置することができ、出力ビームの全運動を包含しう
る大きさである輻射線感受性領域を有する。この場合も
、検出器からの出力は鏡１５の走査と同期化されるので
、回路は検出器が検出するものを処何なる瞬間にも確認
することができる。この理由から、ビームの情報は時間
ペースであり、位置ベースではないので、検出器３７に
Ｘ−Ｙ位置検出要素を備えることは不必要である。

本発明の教示は本出願に対応するヨーロッパ特許出願第
Ｃ１０５１０９号及び第８９３００５４４．７号に述べ
た装置にも適用可能であり、これらの両特許出願はこの
参照によってここに関係する。後者の特許出願に述べた
配置に関連して、本発明の「入力」反射面（参照番号１
８）を用いて流入光線を光学的導波管（ファイバーオブ
チソク）の入力面に集束させることができる。

今までは鏡１５が実質的に単一面で一第３．４．５及び
６図における紙面でビーム１４を走査することが想定さ
れてきた。紙面の内外にビームを前方及び後方に、但し
より緩慢な速度で走査する手段を備えることもできるの
で、点１９は第６．４及び５図の平面に対して直角に延
長するラインに沿って移動することができる。これによ
って、単一ビームが各々明確な感受性層を上部に有する
複数の個別活性領域を連続的に走査することが可能にな
る。ビームはこのように形成された活性領域を連続的に
走査することができ、適当な同期化シグナルが検出器が
何を検出したかを知らせる、または鏡は一連の不連続段
階で各活性領域上に読取りを行いうる時間だけ短時間停
止しうるように（この方向においてのみ）走査する。こ
のようにして、単独サンプル内または数個の個別サンプ
ル内の幾つかの分析物を同じ抗体に関して同時にテスト
することができる。または、各活性領域が異なる抗体を
有するか、または幾つかの活性領域が「基準」活性領域
であることも可能である。

他の実施態様（図示せず）では、スライド１１の上面に
活性領域の二次元配列を形成し、入射点１９に活性領域
をライン毎にラスター走査させる手段を備える。従って
、例えば１０×８列での８０活性領域からこの方法でサ
ンプリングすることができる。このような走査は単一鏡
によって、またはより可能には、二次元走査を生ずるよ
うな鏡系によって実施することができる。前述したよう
に、走査は連続的であるか、またはビームを読取りを行
うために充分な時間各活性領域上に短時間停止させるこ
とができる。

１個以上の活性領域をカバーし５る走査が傾斜を中心と
して入射角を変化させるために用いる走査とは別に行わ
れ、異なる面で移動する同じ鏡が用いられることは注目
すべきである。多重活性領域をカバーする走査を、屈折
または反射オプチソクスによって比較的広い入力ビーム
を表面ブラスモン共鳴が生ずる点１９に集束させる上記
特許出願第８７２０８５４号及び第８８０１８０７号に
述べられたような装置にも適用できることも注目すべき
である。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は表面ブラスモン共鳴効果を実証するた
めの公知の実験装置の線図であり；第３図は本発明によ
るセンサーの１実施態様の概略側面図であり； 第４図と第５図はプリズムと長方形スラブとの光学的配
置を示す線図であり； 第６図は異なる実施態様を示す第６図と同様な図である
。 （符号の説明） １・・・光線　　　　　　　　２・・・ガラス体の内面
、外面６・・・ガラス体　　　　４・・・内側反射光線
５・・・薄膜（金属膜）　６・・・抗体含有喚７・・・
サンプル　　　　　８・・・薄膜表面９・・・入射光線
の屈折点　１０・・・透過光線の屈折点１１・・・透明
ブロック（ガラススライド）１２・・・ハウジング　　
　　　１６・・・輻射線源１４・・・平行入力ビーム　
　　１５・・・回転可能な鏡１６．１７・・・限界ビー
ム　　１８・・・反射面１９・・・ビームの入射点　　
　２０・・・複合金属膜／抗体層２１・・・凹面の反射
面　　　　２２・・・検出器２６・・・回路板　　　　
　　　２４・・・吸収性ディスク２５．２６・・・非吸
収性ディスク ２７・・・サンプル挿入孔　　　２８・・・開口２９・
・・透明ブロック（平頭プリズム）３０・・・プリズム
底面　　　　３１・・・ガラススライド６２・・・入射
面　　　　　　６６・・・出力面３４・・・透明ブロッ
ク（長方形ブロック）６５・・・光線入力面　　　　　
３６・・・光線反射面３７・・・広域光線検出器 Ｆｌａ、１ Ｆｌａ、２ Ｆ１ａ、４ ｚ２ １ｃｙ５ 手 続 補 正 書（方式） 事件の表示 平成１年特許願第１１７１５９号 ２、発明の名称 生物学的センサー ３゜ 補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所 名　称　　アマ−ジャム・インターナショナル番ビーエ
ルシー４、代理人 住所 東京都千代田区大手町二丁目２番１号 新大手町ビル　２０６区 電話２７０−６６４１〜６６４５ 。３、補正の対象 出願人の代表者名を記載した願書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電磁線が通過しうる透明な物質ブロック；前記ブロ
   ックの第１表面の少なくとも１部分に塗布した金属材料
   層；金属材料層に塗布した感受性物質層；感受性層にこ
   の層と反応するように被分析サンプルを導入する手段；
   電磁線ビームを発生する電磁線源；前記ビームを前記表
   面の前記部分から内側に反射されるように前記透明な物
   質ブロックに前記ビームを向ける反射要素；及び内側反
   射ビームを受容するように配置した検出器手段から成る
   センサーであって；前記ビームの入射角が表面プラスモ
   ン共鳴を発生させるような入射角であり； モニター手段によって検出される前記共鳴の特徴がサン
   プルと感受性層との間の反応に依存する、生物学的、生
   化学的または化学的検定に用いるセンサー。 ２、反射要素がビームが透明ブロックに入る際の屈折影
   響を補償するような形状であるので、反射要素に供給さ
   れるビームの入射位置及び／または角度に拘らず、ビー
   ムが常に前記第１表面の特定点に集束する請求項１記載
   のセンサー。 ３、反射要素に供給されるビームが光線の一体ビームで
   あり；流入ビームがファン形状になり前記第１表面にお
   いて表面プラスモン共鳴を発生させるような入射角を含
   む範囲の入射角を回転するように、反射要素が前記表面
   にビームを集束させる形状である請求項１または２に記
   載のセンサー。 ４、前記輻射線源と前記反射要素との間に配置した走査
   手段をさらに含み、前記走査手段が前記反射要素に供給
   されるビームの入射角を連続的に変えうるように操作可
   能であり；反射要素が、流入ビームの角度に拘らず、前
   記ビームを前記第１表面の単一点に集束させるような形
   状であるので、前記表面から入射するビームが表面プラ
   スモン共鳴を発生させるような入射角を中心として前記
   走査と共に変化する入射角を有する請求項１または２に
   記載のセンサー。 ５、前記走査手段が輻射線源からの出力ビームを小アー
   クを中心として後方及び前方に回転させる手段を含む請
   求項４記載のセンサー。 ６、前記走査手段が輻射線源からの出力ビームを連続的
   に回転させ、輻射線を３６０°スイープさせる手段；及
   び前記透明ブロックに供給する前記スイープの小アーク
   以外の全てを遮へいする手段を含む請求項４記載のセン
   サー。 ７、前記回転手段が輻射線ビームが入射する鏡と、ビー
   ムの必要な回転を生ずるように前記鏡を回転させる手段
   とを含む請求項４記載のセンサー。 ８、鏡回転手段と検出器手段からの情報出力とを同期化
   させる同期化手段をさらに含む請求項７記載のセンサー
   。 ９、前記輻射線源が位相化アレイ源であり；前記走査手
   段が前記アレイを構成する各輻射線源の位相を輻射線出
   力ビームの方向が走査を生じるように変える手段を含む
   請求項４記載のセンサー。 １０、前記第１表面から内側に反射した輻射線を受容し
   て、このような輻射線を前記検出器手段に向けるように
   配置された追加の反射要素を含む請求項１〜９のいずれ
   かに記載のセンサー。 １１、前記追加の反射要素が、前記追加の反射要素に供
   給させる輻射線ビームの入射位置及び／または角度に拘
   らず、前記検出器手段の輻射線感受性面の特定点に輻射
   線（光線）を向けるような形状である請求項１０記載の
   センサー。 １２、前記追加の反射要素が概ね凹面の反射面を有する
   請求項１０または１１に記載のセンサー。 １３、最初に挙げた反射要素が概ね凹面の反射面を有す
   る請求項１〜１２のいずれかに記載のセンサー。 １４、前記検出手段が内側反射ビームの反射角に拘らず
   内側反射ビームを充分に入射させうるサイズの広域検出
   器を含む請求項１〜１３のいずれかに記載のセンサー。