DE68903785T2

DE68903785T2 - Biosensoren.

Info

Publication number: DE68903785T2
Application number: DE8989304914T
Authority: DE
Inventors: Martin Francis Finlan
Original assignee: Amersham International PLC
Current assignee: GE Healthcare Ltd
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1993-04-08
Anticipated expiration: 2009-05-17
Also published as: EP0343826B1; GB8811919D0; EP0343826A1; JP2731591B2; ATE83321T1; US5023053A; JPH0259646A; DE68903785D1

Description

Die Erfindung betrifft Sensoren zur Verwendung in biologischen, biochemischen und chemischen Untersuchungen und insbesondere Immunosensoren, die verwendet werden, um die Wechselwirkung von Antikörpern mit ihren korrespondierenden Antigenen zu verfolgen.
Wenn Antikörper auf einer Oberfläche immobilisiert werden, ändern sich die Eigenschaften der Oberfläche, wenn eine Lösung, die ein korrespondierendes Antigen enthält, mit der Oberfläche in Kontakt gebracht wird, um es dem Antigen so zu ermöglichen, sich mit dem Antikörper zu verbinden. Insbesondere kann die Änderung der optischen Eigenschaften der Oberfläche mit einer geeigneten Vorrichtung überwacht werden.
Das Phänomen der Oberflächenplasmorresonanz (SPR) kann verwendet werden, um winzige Änderungen des Refraktionsindex der Oberfläche während des Fortschreitens der Reaktion zwischen dem Antigen und dem Antikörper zu verfolgen. Bei der Oberflächenplasmonresonanz handelt es sich um die Oszillation des Plasmas aus freien Elektronen, das an einer Metallgrenzfläche vorhanden ist. Diese Oszillationen werden durch den Refraktionsindex des sich zur Metalloberfläche benachbarten Materials beeinflußt, und dies ist es, was die Grundlage für den Sensormechanismus bildet. Oberflächenplasmonresonanz kann erreicht werden, indem die gedämpfte Welle verwendet wird, die erzeugt wird, wenn ein Lichtstrahl an der Grenzfläche eines Mediums, z. B. Glas, das eine hohe dielektrische Konstante hat, vollständig intern reflektiert wird. Ein Aufsatz, der diese Technik beschreibt, wurde unter dem Titel "Surface plasmon resonance for gas detection and biosensing" von Lieberg, Nylander und Lundstrom in Sensors and Actuators, Vol. 4, S. 299 veröffentlicht. In Figur 1 der beigefflgten Zeichnungen ist ein Diagramm dargestellt, das die in diesem Aufsatz beschriebene Ausrüstung veranschaulicht. Ein Lichtstrahl 1 wird aus einer Laserquelle (nicht gezeigt) auf eine innere Oberfläche eines Glaskörpers 3 aufgebracht. Ein Detektor (nicht gezeigt) zeigt den intern reflektierten Strahl 4. Auf der äußeren Oberfläche 2 des Glaskörpers 3 ist ein dünner Film 5 aus Metall, beispielsweise Gold oder Silber, aufgebracht, und auf den Film 5 ist außerdem ein dünner Film 6 aus organischem Material, das Antikörper enthält, aufgebracht. Eine Probe 7, die Antigen enthält, wird in Kontakt mit den Antikörperfilm 6 gebracht, um so eine Reaktion zwischen dem Antigen und dem Antikörper zu verursachen. Wenn Bindung auftritt, wird sich der Refraktionsindex der Schicht 6 ändern, und zwar infolge der angestiegenen Größe der Antikörpermoleküle, und diese Anderung kann unter Verwendung der Oberflächenplasmonresonanz-Technik nachgewiesen und gemessen werden, wie im folgenden erklärt wird.
Oberflächenplasmonresonanz kann in der Anordnung von Figur 1 experimentell beobachtet werden, indem der Winkel des einfallenden Strahls 1 variiert und die Intensität des intern reflektierten Strahls 4 überwacht wird. Bei einem bestimmten Einfallswinkel wird die parallele Komponente des Lichtimpulses mit der Dispersion für die Oberflächenplasmone an der entgegengesetzten Oberfläche 8 des Metallfilms abgestimmt sein. Unter der Voraussetzung, daß die Dicke des Metallfilms 5 richtig ausgewählt ist, wird eine elektromagnetische Kopplung zwischen der Glas/Metall-Grenzfläche der Oberfläche 2 und der Metall/Antikörper-Grenzfläche der Oberfläche 8 auftreten, die zur Oberflächenplasmonresonanz und somit zu einer Dämpfung des reflektierten Strahls 4 bei dem bestimmten Einfallswinkel führt. Wenn der Einfallswinkel des Strahls 1 variiert wird, wird daher die Oberflächenplasmonresonanz als eine scharfe Intensitätsabnahme des intern reflektierten Strahls 4 bei einem bestimmten Einfallswinkel beobachtet. Der Einfallswinkel, bei dem Resonanz auftritt, wird durch den Refraktionsindex des Materials auf dem Metallfilm 5 beeinflußt - d. h. der Antikörperschicht 6 - und der Einfallswinkel, der zur Resonanz korrespondiert, ist somit ein defektes Maß für den Stand der Reaktion zwischen dem Antikörper und dem Antigen. Eine erhöhte Sensitivität kann erhalten werden, indem ein Einfallswinkel in der Mitte unterhalb der Reflexionseinfallskurve gewählt wird, wo die Antwort im wesentlichen linear ist, am Beginn der Antikörper/Antigen-Reaktion, und dann dieser Einfallswinkel festgehalten wird und die Intensitätsänderungen des reflektierten Strahls 4 mit der Zeit beobachtet werden.
Bekannte Systeme des Typs, die unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben wurden, verwenden ein Prisma als Glaskörper 3. Ein Diagramm, das diese Anordnung zeigt, ist in Figur 2 gegeben, wobei es sich einfach um einen experimentellen Aufbau handelt, der dazu dienen soll, die Oberfiächenplasmonresonanz zu veranschaulichen. Das Prisma hat das Bezugszeichen 8, und auf seiner unteren Oberfläche ist ein dünner Film 5 aus Metall aufgetragen. Licht 1 aus einer Laserquelle (nicht gezeigt) fällt auf das Prisma ein, wo es am Punkt 9 gebrochen wird, bevor es in das Prisma eindringt. Der intern reflektierte Strahl 4 wird genauso gebrochen (am Punkt 10), wenn er aus dem Prisma austritt.
Es wird ebenfalls Bezug genommen auf die Offenbarung in GB-A-2173895, die eine Vorrichtung für einen optischen Assay beschreibt, die auf der in Figur 2 veranschaulichten Anordnung basiert und in der die Lichtquelle und der Detektor um einen Bogen herum bewegbar sind, um zu gestatten, daß der Einfallswinkel des intern reflektierten Lichts um den Winkel herum variiert werden kann, an dem Oberflächenplasmonresonanz auftritt.
Die vorliegende Erfindung verwendet ein alternatives Verfahren zum Erhalten von Oberflächenplasmonresonanz, bei dem eine Membran verwendet wird, um die erforderliche innere Reflexion zu erzielen. Die Membran hat die Form eines Laminats, das in seiner grundlegendsten Form folgendes aufweist: einen ersten aus einem transparenten Material hergestellten Film und praktisch als Ersatz des Prismas in Figur 2 verwendet, um die interne Reflexion zu erhalten, die für Oberflächenplasmonresonanz benötigt wird, einen zweiten Film aus Metall, zum Beispiel Silber, und einen dritten Film aus sensitivem Material, zum Beispiel eine Antikörperschicht, wobei die Schichten auf die Weise von Figur 1 angeordnet sind - d. h. erster Film - zweiter Film - dritter Film.
Die Verwendung einer derartigen Anordnung hat den großen Vorteil, daß die Membran sehr billig hergestellt werden kann und somit ohne weiteres ohne große Kosten erhältlich ist. Die Membran kann in Form eines kontinuierlichen Films bereitgestellt werden, etwa von einer Transporttrommel wie ein Kamerafilm, so daß neue Membranbereiche einer nach dem anderen in Reihenfolge ins Spiel gebracht werden können. Ein derartiger Film könnte in Kassettenform abgepackt werden.
Das Konzept der Verwendung eines dünnen Films als transparentem Medium zur Erzeugung interner Reflexion beruht auf den Kurven, die in Figur 3 der beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, welche mit der in Figur 4 der begleitenden Zeichnungen gezeigten optischen Geometrie erhalten wurden.
In Figur 4 ist eine diagrammartige Darstellung der Reflexion und Refraktion einer Eingangslichtwelle 11 gezeigt, die in einem Medium mit einem Refraktionsindex n1 in einem dünnen Block 12 eines transparenten Materials mit einem Refraktionsindex n2 wandert. Auf der rückwärtigen Oberfläche des Blocks 12 ist eine Schicht 13 aus einem Material wie Silber gebildet. Der Refraktionsindex des Materials hinter dem Silber beträgt n3. Das Diagramm von Figur 3 zeigt die Prozentsätze an Transmission oder Reflexion an den Grenzflächen n1/n2 und n2/n3 sowohl für S-polarisiertes Licht als auch für P-polarisiertes Licht, wenn der Einfallswinkel Θ variiert wird.
Es ist das P-polarisierte Licht, mit dem sich die vorliegende Erfindung beschäftigt, weil es eine elektrische Feldkomponente hat, die normal zur Oberfläche steht. Es ist erkennbar, daß im Bereich totaler interner Reflexion (100 % Reflexion) von der Grenzfläche n2/n3, die Transmission an der Grenzfläche n1/n2 besser als 90 % ist, und zwar bis zu einem Winkel Θ&sub1; von 70º. Dies überspannt den Winkel minimaler Reflexion eines brauchbaren Oberflächenplasmonresonanz-Systems von etwa 63º. Es ist daher klar, daß die in Figur 4 gezeigte Geometrie brauchbar ist, und es ist ersichtlich, daß ein membranähnlicher "Block" anstelle des Blocks 12 den gleichen Effekt zeigen wird.
Ein sofort aus Figur 4 erkennbares Problem ist, daß in dem Maße, wie sich der Einfallswinkel ändert, die Position auf der Grenzfläche n2/n3, an welcher der eintretende Strahl einfällt, gleichermaßen variieren wird. Wegen unvermeidlicher Abweichungen im Metallfilm 13 und jeglicher darauf aufgebrachter sensitiver (z. B. Antikörper) Beschichtung ändert sich der Einfallswinkel, bei dem der Oberflächenplasmonresonanz-Effekt gezeigt wird, wenn diese Bewegung auftritt, welches umgekehrt einen weiteren variablen Faktor in die Messung einführt und die Genauigkeit verringert.
Aus diesem Grund wird vorgeschlagen, eine Einrichtung vorzusehen, die sicherstellt, daß der Punkt, an dem der Einfall an der Grenzfläche n2/n3 auftritt, stationär bleibt, bei welchem Einfallswinkel innerhalb des in Frage kommenden Einfallswinkelbereichs auch immer. Dies kann mit Hilfe eines speziell geformten konkaven, reflektierenden Elements erreicht werden, wie im folgenden beschrieben wird.
Um den Abfall zu verfolgen, der bei Resonanz auftritt, ist es erforderlich, die Grenzfläche n2/n3 über einen Winkelbereich um den Resonanzeinfallswinkel, der gewöhnlich etwa 63º beträgt, zu beleuchten. Es gibt zwei Ansätze: Beim ersten wird ein kräftiger, breitprofiliger Strahl auf einen Punkt auf der Oberfläche fokussiert, und zwar auf eine solche Weise, daß der eintretende Strahl einen Winkelbereich in der Nähe der Resonanz überstreicht. Dieser Anordnungstyp ist detaillierter in unserer europäischen Patentanmeldung 0305109 beschrieben. Bei einem zweiten Ansatz tastet ein relativ dünner Strahl über einen Winkelbereich, der sich nahe des zur Resonanz korrespondierenden Einfallswinkels befindet. Dieses Abtasten kann unter Verwendung eines Spiegels in Verbindung mit einem konkaven Reflektor durchgeführt werden. Der Spiegel wird beispielsweise mit 50 Hz rückwärts und vorwärts oszilliert und übernimmt den Lichtausstoß von der Lichtquelle, um den Strahl rückwärts und vorwärts in Übereinstimmung mit einer Abtastbewegung zu bewegen. Der Abtaststrahl wird auf den konkaven Reflektor gegeben, der den Strahl auf einen festen Punkt auf der n2/n3-Grenzfläche reflektiert, bei welchem Abtastwinkel auch immer. Alternativ wird der Spiegel kontinuierlich mit 50 U.p.s. rotiert, um einen 360º-Output-Sweep des Lichtstrahls zu ergeben. Bis auf einen kleinen Bogen von Interesse wird alles abgeblendet, um dadurch nach der Reflexion eine in einer Richtung verlaufende Abtastbewegung über die Einfallswinkel, welche die Resonanz überspannen, zu produzieren. Diese Techniken sind detaillierter in unserer anhängigen europäischen Patentanmeldung Nr. 89304570.8, Offenlegungsnummer: EP-A-0347927 beschrieben.
Bei einem System, das eine Membran in Form eines kontinuierlichen Films verwendet, tritt eine Schwierigkeit bei den Probenzuführungseinrichtungen auf, da es wesentlich ist, daß die in Versuchen verwendeten Proben nicht durch Rückstände kontaminiert werden, die bei vorhergehenden Versuchen zurückgeblieben sind. Wenn eine fixe Probenzuführeinrichtung verwendet wird, bei der die Proben eine nach der anderen durch eine übliche Zuführeinrichtung zugeführt werden, wäre eine Art von Spülung und/oder Reinigung zwischen den Versuchen erforderlich, um wechselseitige Kontamination zu vermeiden. Obwohl dies möglich ist, könnte dies zu zusätzlichen Komplikationen und Kosten führen, und wir bevorzugen demgemäß die Probenzuführungseinrichtungen praktisch der Membran selber einzuverleiben. Dieses Konzept kann sowohl in kontinuierliche Filmmembranen eingebaut werden als auch in nichtkontinuierliche Membranen, die trotzdem fortbewegt werden können, um eine Vielzahl von Versuchen einen nach dem anderen auszuführen. Membranen dieses letzten Typs könnten in Form von schmalen, kartenähnlichen Membranen, vielleicht einige Zentrimeter lang, bereitgestellt werden.
Die Probenzuführungseinrichtungen werden in der Membran bereitgestellt, indem der Laminatstruktur, welche die Membran bildet, eine weitere Schicht einverleibt wird. Diese weitere Schicht wird auf den obengenannten dritten Film aufgebracht - die sensitive Schicht -, so daß beim Betrieb eine Probenflüssigkeit mit der sensitiven Schicht in Kontakt gebracht werden kann, um eine Umsetzung zwischen der Probe und der sensitiven Schicht zu bewirken. Beispielsweise kann es sich bei der weiteren Schicht um ein poröses Material handeln, das verwendet wird, indem die Probe auf der von der sensitiven Schicht entfernten Seite aufgebracht wird, und es der Probe ermöglicht wird, die poröse Schicht zu durchqueren und in den sensitiven Bereich zu gelangen, und zwar auf eine angemessen gesteuerte Weise. Bei einer besonders geeigneten Form porösen Materials handelt es sich um das von Anotec Separations Limited vertriebene. Es weist einen aus Aluminiumoxid hergestellten nichtflexiblen Wabenfilter auf. Die Filter haben eine Vielzahl von Öffnungen rnit einem Durchmesser von 200 nm, die von einer Oberfläche zur anderen reichen, und zwar in einer wabenartigen Struktur. Bei einigen Versionen wird eine Seite der Öffnungen mit 200 nm Durchmesser auf einer Seite durch Öffnungen von 20 nm beendigt. Dieser Typ von Filter hat den Vorteil, daß ein Filter bereitgestellt wird, der Zellen und andere große Teilchen in der Probe daran hindert, die aktive Fläche zu erreichen.
In einer alternativen Ausführungsform nimmt diese zusätzliche Schicht die Form einer Strukturschicht an, vorgebildet, um die Probe gesteuert zuzuführen, oder simultan eine Vielzahl von Proben, und zwar zur aktiven Fläche. In einer Ausführungsform weist die weitere Schicht einen Film aus einem Material auf, das eine Durchgangseinrichtung hat, die sich von seiner von der sensitiven Schicht entfernten Seite zur entgegengesetzten Seite erstreckt. Um den Fluß der Probe zur aktiven Fläche sicherzustellen, im Unterschied zur Probe, die einfach stationär verbleibt, wenn sie die aktive Fläche erreicht, wird bevorzugt in die oben erwähnte zusätzliche Schicht ein Absorptionsmittel einverleibt, das so betrieben werden kann, daß es die Probe zur aktiven Schicht zieht, und zwar zumindest für den kurzen Zeitraum des Versuchs. Somit ist die Anordnung derart, daß die Durchgangseinrichtung von der von der sensitiven Fläche entfernten Seite zur sensitiven Fläche zu dem Absorptionsmittel führt. Vorzugsweise ist der Film, der die weitere Schicht bildet, aus einem hydrophilen Material hergestellt.
In der Praxis kann es erforderlich sein, eine Vielzahl von Versuchen simultan auszuführen. Dies kann aus Geschwindigkeitsgründen der Fall sein oder um die Ergebnisse einer Probe oder Proben mit einer Referenz unter identischen Bedingungen zu vergleichen. Derartige simultane Versuche können mit mehr als einer Probe verbunden sein oder können mit mehreren simultanen Versuchen an einer einzelnen Probe verbunden sein. Die Anzahl der auszuführenden simultanen Versuche und die Art und Weise, wie die Versuche ausgeführt werden, bestimmen die genaue Art und Weise, in der die Durchgangseinrichtung konstruiert wird. Um beispielsweise einen einzelnen Versuch mit einer einzelnen Probe durchzuführen, könnte die Durchgangseinrichtung eine einzelne Öffnung aufweisen, die sich von einer Seite der weiteren Schicht hindurch bis zur anderen erstreckt. Wenn ein Absorptionsmaterial eingeschlossen ist, kann sich die Öffnung an ihrem zur sensitiven Schicht benachbarten Ende in eine weitere Öffnung öffnen, die zum Absorptionsmaterial führt. Dies wird benutzt, indem die Probe durch die Öffnung an ihrem von der sensitiven Fläche entfernten Ende eingeführt wird und die Probe durch die Öffnung zu der sensitiven Fläche geführt wird und gegebenenfalls zur weiteren Öffnung zum Absorptionsmaterial. Das Ende der Öffnung, das sich in die Fläche der weiteren Schicht öffnet, die von der sensitiven Schicht entfernt liegt, kann abgeschrägt sein, um die Zuführung der Probe in die Öffnung zu unterstützen. Es ist klar, daß eine derartige Abschrägung eine Vertiefung definiert, in der eine angemessen genaue Menge Probe für den Versuch untergebracht werden kann. Vorzugsweise sind die Öffnung und die weitere Öffnung, wenn sie passend sind, von einer solchen Abmessung, daß die Probe durch Kapillarwirkung durch sie wandert.
Wenn eine Vielzahl von separaten Proben simultan untersucht werden soll, ist klar, daß eine Vielzahl von derartigen separaten Öffnungen vorgesehen werden kann, die auf der Oberfläche des weiteren Films voneinander beabstandet sind. Mit jeder derartigen Öffnung wird eine separate sensitive Schicht verbunden sein, so daß separate Versuche ausgeführt werden könnten, und zwar mit jeder Probe auf einer separaten und unterschiedlich sensitiven Fläche. Der Einfallspunkt des Lichts auf die Glas/Metall-Grenzfläche tastet über alle Flächen, die simultan untersucht werden sollen, so daß ein Bild der separaten Versuche aufgebaut wird. Wenn ein Absorptionsmaterial verwendet wird, um die Probe kontinuierlich während des Verlaufs des Versuchs zu den aktiven Flächen zu ziehen, kann dieses als separate Stücke Absorptionsmaterial für jeden Versuch vorgesehen sein, oder wenn man daran denkt, daß das Absorptionsmaterial sich auf der Stromabwärtsseite der aktiven Flächen befindet, könnte dieses als ein einzelnes Stück Absorptionsmaterial ausgebildet sein, das einer Vielzahl von aktiven Flächen gemeinsam ist.
Wenn eine Multianalyt-Untersuchung einer einzelnen Probe ausgeführt werden soll, dann muß eine Vielzahl von separaten aktiven Flächen wie oben zur Verfügung gestellt werden. Die Probenzuführeinrichtungen müssen jedoch so sein, daß eine einzelne Probe simultan auf die verschiedenen aktiven Flächen aufgebracht werden kann. In diesem Fall kann die Durchgangseinrichtung die Form einer schlitzähniichen Öffnung annehmen, die sich von einer Seite zur anderen Seite der weiteren Schicht erstreckt. Wie oben sind vorzugsweise die Ränder des Schlitzes, da wo sie sich auf die Fläche öffnen, die von der sensitiven Schicht entfernt ist, vorzugsweise abgeschrägt, um eine längliche trogähnliche Vertiefung zu definieren, in der die Probe für den Versuch untergebracht werden kann. Die Probe durchquert den Schlitz zur entgegengesetzten Fläche der weiteren Schicht, wo sie mit den verschiedenen sensitiven Flächen reagiert, die so angeordnet sind, daß sie am Boden des Schlitzes liegen. Vorzugsweise ist die Abmessung des Schlitzes derart, daß die Probe ihn durch Kapillarwirkung durchtritt. Absorptionsmaterial kann verwendet werden, um wie zuvor die Probe zu aktiven Flächen zu ziehen.
Um Mehrfachversuche jeder Art auszuführen, muß eine Einrichtung vorgesehen sein, um den Einfallspunkt des Lichtstrahls über die verschiedenen aktiven Flächen zu bewegen. Dies kann die Form einer Einzel- oder Vielfachlinien-Abtastung des Einfallspunkts annehmen und wird durch die Verwendung von Spiegeln erreicht, die durch geeignete Motoren bewegt werden. Dies wird detaillierter in unserer zuvor erwähnten europäischen Patentanmeldung Nr. 89304570.8 diskutiert.
Obwohl die auf dem Metallfilm aufgetragene Schicht hier als Antikörperschicht zur Verwendung in Immunoassays beschrieben wurde, ist klar, daß jede sensitive Schicht, deren Refraktionsindex sich aufgrund eines auftretenden Ereignisses ändert, verwendet werden kann, um so einen sensitiven Detektor bereitzustellen, der einen weiten Bereich von Anwendungen auf den Gebieten Biologie, Biochemie und Chemie hat. Das Material, das die sensitive Schicht aufweist, kann für eine bestimmte Entität innerhalb der Probe spezifisch sein oder kann unspezifisch sein (d. h. kann mit mehreren Spezies einer Entität innerhalb der Probe wechselwirken). Beispiele für spezifische Materialien umfassen Erkennungsmoleküle wie die zuvor erwähnten Antikörper, die spezifisch an einen interessierenden Analyten innerhalb der Probe binden, DNA/RNA-Sonden, die sich mit ihren Komplementen in der Probenflüssigkeit verbinden werden, oder Lectine, Glycoproteine oder Enzymsubstrate, die alle in der Lage sind, den anderen Partner in einem bimolekularen Erkennungspaar zu erkennen und zu binden.
Beispiele für nichtspezifische Materialien umfassen hydrophobe Materialien, beispielsweise in der Form einer Monoschicht von Molekülen vom Phospholipid-Typ, um amphipathische Moleküle einzufangen, oder hydrophile Materialien, die Polysaccharide einfangen können. Tatsächlich wurde gefunden, daß die Oberfläche des Metallfilms selbst ein wirksames nichtspezifisch bindendes Material bilden kann. Silber- oder Goldoberflächen binden Proteine oder Polynukleotide wie DNA oder RNA, ohne daß irgendeine weitere Beschichtung erforderlich ist, und in diesem Fall wird effektiv ganz und gar auf eine separate sensitive Schicht verzichtet, und die Oberfläche des Metallfilms wird direkt für das Einfangen von Entitäten innerhalb der zu untersuchenden Probe verwendet.
Bei dem Metallfilmmaterial handelt es sich gewöhnlich um Silber oder Gold, das üblicherweise durch Verdampfen aufgebracht wird. Der Film muß so einheitlich wie möglich sein, um für die winzige Bewegung im Einfallspunkt des einfallenden Strahls zu sorgen. Es wird angenommen, daß ein strukturierter Metallfilm die beste Resonanz ergibt, und es gibt verschiedene Wege, auf die der transparente Film vorbehandelt werden kann, um die Leistungsfähigkeit des Metallfilm zu verbessern und insbesondere die natürliche Tendenz von derartigen Filmen, diskontinuierliche Inseln zu bilden, zu steuern:-
1. Immersion in geschmolzenen Metallnitraten und anderen geschmolzenen Salzen. Dies hat die Wirkung, daß Ionen in die Oberfläche eingeführt werden können, und zwar auf eine Weise, die strukturiert werden kann, und die als Mittelpunkte für die Inselbildung wirken können.
2. Ionenbombardement, um Nukleationsstellen einzuführen. Es wurde gezeigt, daß die Entfernung der mobileren Ionen die Dicke verringert, bei welcher der aufgedampfte Film kontinuierlich wird.
3. Stromloses Plattieren oder Elektroplattieren über leicht aufgedampften Filmen (0 bis 100 Angström dick). Stromlos plattierte Filme halten eine größere Dicke als aufgedampfte Filme aus und können stabilere Nuklei für die anschließende Beschichtung bilden.
4. Aufdampfen auf stromlos plattierte Filme. Die stromlos plattierten Filme haben eine stärkere Tendenz zu einer Inselstruktur und zu größeren Inseln mit größerem Abstand als aufgedampfte Filme. Dies kann von Vorteil sein beim Abstimmen auf Licht einer vorbestimmten Wellenlänge.
Die Leistungsfähigkeit der Beschichtung kann auch verbessert werden durch:-
1. Steuerung der Oberflächentemperatur während der Beschichtung. Die Verwendung eines Hochtemperatursubstrats steigert die Größe der Inseln und die Abstände zwischen ihnen und umgekehrt.
2. Verdampfen in Gegenwart eines magnetischen oder elektrostatischen Feldes oder Elektronenemissionseinrichtung zur Steuerung des Ionengehalts des Dampfstrahls. Es ist bekannt, daß der Ladungszustand des Substrats die Inselstruktur beeinflußt.
3. Steuerung des Einfallswinkels des verdampften Dampfstrahls relativ zur Filmoberfläche. Die Beweglichkeit der verdampften Atome und somit ihr Vermögen, größere Inseln zu bilden, ist größer, wenn das Moment der Atome relativ zur Filmoberfläche erhöht ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden einige Ausführungsformen davon, nur um ein Beispiel zu geben, beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen:-
Figuren 1 und 2 sind Diagrarnme von bekannten experimentellen Anordnungen zur Demonstrierung des Oberflächenplasmonresonanz-Effekts;
Figur 3 ist ein Diagramm des Transmissions- oder Reflexionsprozentsatzes von Licht gegen den Einfallwinkel Θ&sub1;;
Figur 4 ist ein Beispiel für die optische Geometrie eines dünnen Films, die verwendet wurde, um die Interpretation des Diagramms von Figur 3 zu ermöglichen;
Figur 5 ist eine diagrammartige Seitenansicht einer Ausführungsform eines Sensors nach der vorliegenden Erfindung;
Figur 6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die Details der Membrankonstruktion zeigt;
Figur 7 ist eine Ansicht ähnlich zu Figur 5, die eine zweite Ausführungsform zeigt; und
Figur 8 ist eine Ansicht ähnlich zu Figur 5, die eine dritte Ausführungsform zeigt.
Bezugnehmend auf Figur 5 weist die Vorrichtung ein Gehäuse 14 mit einem hohlen Innenraum 15 auf, in dem eine gedruckte Schaltplatte 16 angeordnet ist, auf der die elektronischen Schaltungen montiert sind, die mit der Vorrichtung verbunden sind. Im oberen Teil des Gehäuses ist eine Öffnung ausgebildet, die mit einer Trägerplatte 17 aus transparentem Material bedeckt ist.
Eine Strahlungsquelle 18 erzeugt einen kollimierten Eingangsstrahl 19 elektromagnetischer Strahlung. Die Frequenz der Strahlung muß derart sein, daß sie zur Erzeugung von Oberflächenplasmonwellen führt, und in der Praxis liegt sie innerhalb oder in der Nähe des sichtbaren Bereichs. Geeignete Quellen umfassen einen Helium-Neon-Laser oder einen Infrarot-Dioden-Laser, es kann aber auch eine gewöhnliche Lichtquelle mit geeigueten Filtern und Kollimatoren verwendet werden.
Der Lichtstrahl 19 wird auf einen Spiegel 20 aufgebracht, der umgekehrt das Licht auf eine konkave reflektierende Oberfläche 21 leitet und von da zur transparenten Trägerplatte 17. Der Spiegel 20 wird durch eine Motoreinrichtung angetrieben (nicht gezeigt), um ihn in oszillatorischer Weise zwischen den Grenzpositionen zu rotieren, die durch die durchgezogenen und gestrichelten Linien gezeigt werden. Das Ergebnis dessen ist, daß der Lichtstrahl, der auf die reflektierende Oberfläche 21 gebracht wird, sich rückwärts und vorwärts zwischen den Positionen bewegt, die durch die Strahlen 22 (durchgezogene Linie) und 23 (gestrichelte Linie) dargestellt werden.
Auf der oberen Oberfläche der Trägerplatte 17 ist eine Membran in Form eines kontinuierlichen Films 24 angeordnet, die von links nach rechts in Figur 5 beweglich ist, und zwar von einer Zuführspule 25 zu einer Aufnahmespule 26. In ihrer einfachsten Form nimmt die Membran die Form einer Schicht aus flexiblem transparentem Material an, auf das eine Metallfilmschicht aus beispielsweise Silber und eine Schlußschicht aus sensitivem Material wie eine Antikörperschicht aufgebracht ist. Die Anordnung ist derart, daß die Schichten in der Reihenfolge - transparente Trägerplatte 17 - flexible transparente Schicht - Metallfilmschicht - sensitive Schicht - angeordnet sind. Somit befindet sich die sensitive Schicht oben, wenn sie in Figur 5 betrachtet wird. In der Praxis schreiben die Probenzuführeinrichtungen eine höherentwickeltere Konstruktion des Films vor, wofür ein Beispiel in Figur 6 gegeben ist, auf die kurz Bezug genommen wird.
Es sei angemerkt, daß die flexible transparente Schicht direkt an der transparenten Platte anliegt, möglicherweise mit einem optischen Kopplungsfilm dazwischen. Vorzugsweise ist der Refraktionsindex der Platte 17 der gleiche wie der der flexiblen transparenten Schicht, so daß die beiden effektiv als ein einzelner transparenter Block wirken, soweit es Licht betrifft. Licht, das von der reflektierenden Oberfläche 21 einfällt, verhält sich in dem Block auf ähnliche Weise wie oben unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 beschrieben. Die Metallfilmschicht bewirkt, daß das Licht intern an einem Punkt 27 reflektiert wird, der auf der Grenzschicht zwischen den flexiblen transparenten Schicht und der Metallfilmschicht des Films 24 liegt. Das intern reflektierte Licht tritt aus dem Block aus und wird auf eine weitere konkave reflektierende Oberfläche 28 reflektiert, um dann auf die sensitive Oberfläche eines Lichtdetektors 29 einzufallen.
Die reflektierende Oberfläche 21 hat eine Form, die derart ist, daß darauf einfallendes Licht mit einem Bereich von Winkeln auf einen einzelnen Punkt 27 gebracht wird, und zwar trotz der Refraktion, die unvermeidlich auftritt, wenn das Licht in die transparente Platte 17 eindringt. Die Computeranalyse der Strahlwege kann zu einer geeigneten Form für die Oberfläche 21 führen, die sicherstellt, daß Punkt 27 stationär ist, wenn das Abtasten zwischen den Grenzpositionen 22, 23 stattfindet. Ebenso hat die reflektierende Oberfläche 28 eine Form, die derart ist, daß darauf einfallendes Licht mit einem Bereich von Winkeln auf einen einzelnen Punkt auf der sensitiven Fläche des Detektors 29 gebracht wird.
Die reflektiven Oberflächen 21, 28 werden durch Polieren des Materials, beispielsweise Aluminium, des Gehäuses 14 gebildet. Wenn das Gehäuse nicht aus einem geeigneten Material hergestellt ist, können die reflektierenden Oberflächen 21, 28 natürlich als separate Elemente gebildet werden, die am Gehäuse befestigt werden. Diamant-Polieren von Aluminium führt zu einer hochreflektierenden Oberfläche, deren Form unter Computersteuerung maßgefertigt werden kann, um ihr beliebige geforderte Eigenschaften zu geben.
Unter der Voraussetzung, daß die Bedingungen richtig sind und insbesondere daß der Einfallswinkel des einfallenden Strahls an der Grenzfläche zwischen der flexiblen transparenten Schicht und der Metallfilmschicht richtig ist, tritt Oberflächenplasmonresonanz auf, die einen Intensitätsabfall des intern reflektierten Lichts verursacht, wenn der Einfailswinkel der eintretenden Welle durch den Spiegel 20 abgetastet wird. Ein Bild des gesamten Abfalls kann dann von dem Detektor 29 aufgebaut werden, und zwar indem der Detektor-Output auf einer Zeitgrundlage mit der abtastenden Bewegung des Spiegels 20 in Relation gesetzt wird. Dies wird in der damit verbundenen elektronischen Schaltung ausgeführt und nicht weiter beschrieben, da es die vorliegende Erfindung nicht besonders betrifft.
Bei der sensitiven Schicht handelt es sich um eine, deren Refraktionsindex sich ändert, wenn sie mit einer Probe in der oben beschriebenen Weise reagiert. Dies ändert den Einfallswinkel an dem Oberflächenplasmonresonanz auftritt, und daher kann die Reaktion einer Probe mit der sensitiven Schicht durch die Beobachtung des Abfalls beim Fortschreiten des Versuchs verfolgt werden. Um einen Versuch auszuführen, ist es einfach erforderlich, eine zu untersuchende Probe auf die sensitive Schicht aufzubringen, und zwar im Bereich des Punktes 27 an dem das Licht einfällt, und die Änderungen der Einfallcharakteristiken zu beobachten.
Ein besonderes Verfahren zur Zuführung der Probe zur aktiven Schicht ist in Figur 6 gezeigt, auf die nun Bezug genommen wird. Der Film 24, der in Figur 6 gezeigt ist, ist zur Durchführung einer Untersuchung auf mehrere Analyte in einer einzelnen Probe geeignet, und zu diesem Zweck muß der Punkt 27, bei dem Licht auf die Grenzfläche zwischen der flexiblen transparenten Schicht und der Metallfilmschicht einfällt, wobei bisher angenommen wurde, daß dieser Punkt stationär sein muß, tatsächlich in einer Richtung transversal zur Ebene von Figur 5 beweglich sein. Dies wird mittels eines komplizierteren Spiegelsystems als dem bei 20 in Figur 5 gezeigten erreicht und wird detaillierter in unserer oben erwähnten anhängigen Anmeldung beschrieben.
In Figur 6 wird der Film 24 gegen die transparente Platte 17 liegend gezeigt, und zwar mit einer optionalen Schicht 30 eines optisch koppelnden Gels oder Flüssigkeit dazwischen. Der Film 24 weist eine Schicht 31 aus flexiblem transparentem Material auf, beispielsweise ein transparentes Kunststoffmaterial, auf das eine dünne Filmschicht 32 aus Metall wie Silber oder Gold aufgebracht ist. Auf der Schicht 32 ist eine Schicht 33 aus sensitivem Material wie beispielsweise eine Antikörperschicht aufgebracht. Die Schicht 33 kann kontinuierlich sein oder kann als diskrete Flächen, und zwar da wo die Umsetzungen stattfinden, aufgetragen sein, wie im folgenden klar wird. Die Schluß schicht mit dem Bezugszeichen 34 ist eine vorgebildete Schicht aus vorzugsweise hydrophilem Kunststoffmaterial, das verwendet wird, um die Probe der sensitiven Schicht 33 zuzuführen, so daß sie damit reagiert.
Die Schicht 34 weist eine Vielzahl von Schlitzen 35 auf, die sich transversal über die Schicht erstrecken. Die Schlitze öffnen sich in die obere Oberfläche 36 der Schicht 34, und ihre Ränder sind bei 37 abgeschrägt, um längliche Tröge zu definieren, in welche die zu untersuchenden Proben eingebracht werden. Die Schlitze erstrecken sich nicht ganz durch die Schicht 34, sondern enden in einer Vielzahl von transversalen Durchgängen 38, die in der Oberfläche der Schicht 34 ausgebildet sind, die der sensitiven Schicht 33 gegenüberliegt. Jeder transversale Durchgang definiert eine Kammer, die während des Versuchs die aktive Fläche wird, an der die Reaktion zwischen der Probe und der sensitiven Schicht 34 stattfindet. Jeder Schlitz 35 endet in einer Vielzahl von separaten Durchgängen 38, die somit eine Vielzahl von beabstandeten aktiven Flächen definieren, in denen separate Versuche an einer gemeinsamen Probe ausgeführt werden können. Jeder Schlitz 35 ist mit einem Paar von Absorptionsflächen 39 verbunden, ausgebildet als entsprechende Kanäle, die sich in die Unterseite der Schicht 34 öffnen und ein Absorptionsmaterial enthalten. Die Durchgänge 38 sind derart, daß sie in die Absorptionsflächen 39 führen, um die Probe während des Versuchs kontinuierlich über die aktive Fläche zu ziehen.
Um die Vorrichtung zu verwenden, wird der Film 24 verschoben, bis ein Schlitz 35 mit dem Punkt 27 auf einer Linie liegt. Eine zu untersuchende Probe, die ein Antigen enthält, das in der Lage ist, mit den Antikörpermolekülen in Schicht 33 zu binden, wird in die Vertiefung 37 eingebracht und durchquert den Schlitz 35 durch Kapillarwirkung. Aus dem Schlitz 35 austretend beginnt die flüssige Probe rasch nach auswärts zu fließen, und zwar in entgegengesetzten Richtungen entlang des Durchgangs 38 zum Absorptionsmaterial 39, wobei sie die Schicht 33 überquert.
Die Probe, die zur Schicht 33 benachbart ist, wird somit im Verlaufe des Versuchs erganzt, was maximale Sensitivität sicherstellt.
Wenn die Probe über die Schicht 33 fließt, wird jedes Antigen in der Probe, das in der Lage ist, mit dem Antikörper in Schicht 33 zu binden, dies tun, wodurch sich der Refraktionsindex der Schicht 33 in dem Maße ändert wie die Reaktion fortschreitet. Diese Änderung im Refraktionsindex wird während des Versuchs kontinuierlich aufgezeichnet, und zwar indem der Lichtstrahl aus Quelle 18 auf den Punkt 27 gerichtet wird. Unter der Voraussetzung, daß die Bedingungen richtig sind - insbesondere der Einfallswinkel am Punkt 27 richtig ist - wird die Anwendung des Lichtstrahls zur Erzeugung einer Plasmonwelle führen, wodurch Energie aus dem eintretenden Strahl entnommen wird und eine Verringerung der Intensität des austretenden Strahls bei einem bestimmten Einfallswinkel verursacht wird. Der Spiegel 20 wird während des Verlaufs des Versuchs rückwärts und vorwärts oszilliert, um zu bewirken, daß der Strahl zwischen den Grenzpositionen 22, 23 tastet, wie oben erklärt. Diese Grenzpositionen sind derart, daß sie den Abfall abdecken, der durch die Dämpfung des austretenden Strahls verursacht wird. Die Schaltung, die den Spiegelmotor steuert, gibt ein Strobesignal aus, das es dem Detektor 29 ermöglicht, den momentanen Winkel zu identifizieren, bei dem das Licht am Punkt 27 einfällt, so daß ein genaues Bild des Reflexionsabfalls erhalten werden kann.
Der Spiegel 20 wird auch auf eine derartige Weise bewegt, daß sich der Punkt 27 selber rückwärts und vorwärts über den Film 24 bewegt, um die verschiedenen aktiven Flächen unterhalb des Schlitzes 35 eine nach der anderen zu passieren. Die Bewegung des Punktes 27 kann kontinuierlich sein, aber vorzugsweise ist die Anordnung derart, daß der Punkt 27 sich eine kurze Zeit über jeder aktiven Fläche aufhält, bevor er zur nächsten übergeht, und zwar, um zu ermöglichen, daß der Abfall über jeder aktiven Fläche abgetastet werden kann. Geeignete Strobesignale, die von der Spiegel-Antriebsmotor-Schaltung ausgegeben werden, werden mit dem Output des Detektors 29 synchronisiert, so daß der Output des Detektors 29 mit einer bestimmten aktiven Fläche entlang des Schlitzes 35 identifiziert werden kann.
Der Anfangsreflexionsabfall, der gewählt wird, um die Grenzstrahlen 22, 23 einzustellen, kann dem Abfall entnommen werden, der sich ergibt, wenn etwas neutrale oder gepufferte Lösung durch die Zelle geführt wird, bevor irgendeine Reaktion stattgefunden hat. In Verbindung mit dem letzteren Verfahren sei angemerkt, daß wenn Probe beginnt über die aktive Fläche zu fließen, die zur Schicht 33 benachbart ist, der Refraktionsindex durch die Antikörper/Antigen-Reaktion nicht sofort beginnt sich zu verändern. Es ist somit ausreichend Zeit, mit darüberfließender nicht umgesetzter Probe eine Anfangsablesung zu nehmen, wobei die Ablesung unter Verwendung einer Rückkopplungsschaltung verwendet werden kann, um den Spiegel 20 rasch einzustellen, so daß der Haupteinfallswinkel zwischen dem der Grenzstrahlen 22, 23 richtig gewählt werden kann. Dieser Hauptwinkel kann als tatsächlicher Einfallswinkel gewählt werden, oder es kann sich um einen Winkel in der Mitte unterhalb des Reflexionsabfalls handeln.
Wenn jeder Versuch beendet ist, kann der Film 24 verschoben werden, und zwar in einem Ausmaß, das gleich dem Abstand zwischen benachbarten Schlitzen 35 ist, wodurch der nächste Schlitz auf eine Linie mit dem Punkt 27 gebracht wird und so ein weiterer Versuch ausgeführt werden kann. Dieses Verfahren kann wiederholt werden, bis der Film 24 ausläuft.
Vorzugsweise wird der Film 24 in einer Einwegkassette 40 (Figur 5) geliefert, in die eine Öffnung 41 eingebaut ist, über die Probe in die Vertiefungen des freigelegten Films eingebracht werden kann.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung wird in Figur 7 dargestellt, auf die nun Bezug genommen wird.
In Figur 7 ist der kontinuierliche Film 24 der Ausführungsform von Figur 5 durch ein Einwegelement ersetzt, das auf einem steifen, porösen Material beruht, das von Anotec Separations Limited hergestellt wird. Dieses Material ist oben kurz beschrieben. Wegen der zerbrechlichen Natur dieses porösen Materials ist es nicht möglich, die Vorrichtung in Form eines kontinuierlichen Films auszuführen. Statt dessen werden schmale Einwegkarten, ein paar Zentimeter lang, eine nach der anderen der Maschine zugeführt. Jede dieser Karten weist ein Sandwich aus einer sensitiven Schicht, z. B. eine Antikörperschicht, eine Metallfilmschicht und die poröse Schicht auf, wobei die letztere aus jedem porösen Material, z. B. Anotec-Material, hergestellt ist. In der Betriebsposition wird eine Karte oben auf der transparenten Trägerplatte 17 mit der porösen Schicht zuoberst angeordnet und die sensitive Schicht gegen die Platte 17. Die sensitive Schicht ist so dünn, üblicherweise 15-100 nm dick, daß sie für das einfallende Licht praktisch transparent ist. Die Karten, mit dem Bezugszeichen 42 versehen, werden von einem Stapel 43 zugeführt, und zwar über die transparente Trägerplatte 17 zu einem Behälter 44. Ein Schiebemechanismus 45 drückt die Karten 42 eine nach der anderen vorwärts, und eine Öffnung 46 in der oberen Abdeckung 47 des Gehäuses 14 erlaubt das Aufbringen von Probe auf die obere Oberfläche der Karte. Nur Probe mit einer verhältnismäßig hohen Konzentration an Analyt kann mit dieser Technik verwendet werden, weil es keinen kontinuierlichen Fluß von Probe über die aktive Fläche gibt, um die Sensititivät zu steigern.
Da das Anotec-Material eine wabenartige Struktur hat, deren Hauptoberfläche mit Löchern bedeckt sind, werden die Schichten aus Metall und Antikörpern ebenso perforiert sein. Als Ergebnis wird die Probe, die während des Versuchs aufgetragen wird und durch den Filter zur Oberfläche der transparenten Platte 14 gelangt, als Kopplungsflüssigkeit wirken, so daß eine weitere Zugabe einer derartigen Flüssigkeit unnötig ist.
In einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) wird eine zusätzlich strukturierte, z. B. poröse, Schicht den Karten der vorherigen Ausführungsform einverleibt. Die Anordnung der Schichten ist: steife poröse (z. B. Anotec) Schicht -sensitive Schicht - Metallfilmschicht - Strukturschicht. Diese letztere Schicht kann so strukturiert sein, daß sie Probenflüssigkeit durch den Anotec-Filter zieht, so daß während des Versuchs ein kontinuierlicher Fluß aufrechterhalten und die Sensitivität verbessert wird. An den Kanten der Karten können absorbierende Kissen angeordnet werden, um die durch die Strukturschicht gelenkte gebrauchte Probe aufzunehmen.
Es wird nun auf Figur 8 Bezug genommen, die eine Anordnung ähnlich zu der von Figur 5 zeigt, in der aber die Output-reflektierende Oberfläche 28 und der kleine Lichtdetektor 29 durch einen großen Flächenlichtdetektor 47 ersetzt ist, z. B. eine Einrichtung auf Grundlage von amorphem Silizium. Der Detektor kann in jeder geeigneten Position angeordnet werden und weist eine strahlungssensitive Fläche auf, die groß genug ist, um die volle Bewegung des Output-Strahls zu umfassen. Wiederum wird der Output des Detektors mit dem Abtasten des Spiegels 20 synchronisiert, so daß die Schaltung in der Lage ist, zu identifizieren, was der Detektor zu irgendeinem Zeitpunkt sieht. Aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, den Detektor 47 mit irgendeiner x-y-Positionsermittlung zu versehen, weil die Information in dem Strahl auf Zeitbasis statt auf einer Positionsbasis beruht.

Claims

1.Sensor zur Verwendung in biologischen, biochemischen oder chemischen Untersuchungen, wobei der Sensor aufweist: eine Quelle elektromagnetischer Strahlung zur Erzeugung eines Strahls elektromagnetischer Strahlung, ein Teil (3) aus transparentem Material, eine Schicht (5) aus Metall, die zumindestens zum Teil auf eine Oberfläche des transparenten Materials aufgetragen ist, und eine Schicht (6) aus sensitivem Material, das auf die Metallschicht aufgetragen ist, eine Einrichtung zum Auftragen auf die sensitive Schicht, um damit eine zu analysierende Probe umzusetzen, eine Einrichtung (20, 21), um den Strahl elektromagnetischer Strahlung in das transparente Material zu leiten, und zwar auf eine solche Weise, daß es intern von dem Teil der einen Oberfläche reflektiert wird, und eine Detektoreinrichtung (29), so angeordnet, daß sie den intern reflektierten Strahl empfängt, und wobei der Einfallswinkel des Strahls an der einen Oberfläche derart ist, daß Oberflächenplasmonresonanz auftritt, wobei die Charakteristika der Resonanz, wie sie von der Detektoreinrichtung (29) nachgewiesen wird, abhängig ist von der Reaktion zwischen der Probe und der sensitiven Schicht, wobei der Sensor dadurch charakterisiert ist, daß das Teil aus transparentem Material in Form eines Films (31) aus transparentem Material vorliegt, der mit der Metallschicht (32) und der Schicht aus sensitivem Material (33) unter Bildung einer flachen flexiblen Membran (24) laminiert ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, wobei die Membran in Form eines semikontinuierlichen Films vorliegt, der zwischen Versuchen bewegt werden kann, um eine frische Fläche zum Gebrauch zu bringen.

3. Sensor nach Anspruch 2, wobei die Membran in Form einer Kassette verpackt ist.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der außerdem einen Block (17) aus steifem Material aufweist, das transparent für elektromagnetische Strahlung ist, und so angeordnet ist, daß die Membrane gegen eine erste Oberfläche des Blocks liegt, möglicherweise mit einem optischen Kopplungsfluid dazwischen, so daß bei Verwendung der Strahl in den Block eindringt, dann vom Block durch die erste Oberfläche und in den transparenten Film tritt.

5. Sensor nach Anspruch 4, wobei der Block 17 aus einem Material hergestellt ist, das den gleichen Refraktionsindex hat wie der transparente Film.

6. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Membran (24) außerdem eine Probenzuführeinrichtung aufweist, wodurch die zu untersuchende Probe auf gesteuerte Weise auf die sensitive Fläche übertragen wird.

7. Sensor nach Anspruch 6, wobei die Probenzuführeinrichtung in der Laminatstruktur, welche die Membran bildet, eine weitere Schicht (34) aufweist, wobei die weitere Schicht auf den dritten (sensitiven) Film (33) aufgebracht ist.

8. Sensor nach Anspruch 7, wobei die weitere Schicht (34) in Form einer Schicht aus porösem Material vorliegt, durch welche eine Probe von der entfernten Seite geleitet werden kann, um mit der sensitiven Schicht zu reagieren.

9. Sensor nach Anspruch 7, wobei die weitere Schicht (34) in Form einer Strukturschicht vorliegt, die eine Durchgangseinrichtung (35) aufweist, die sich von ihrer von der sensitiven Schicht entfernten Seite zur entgegengesetzten Seite erstreckt.

10. Sensor nach Anspruch 9, wobei die weitere Schicht (34) ein Absorptionsmaterial enthält, das in der Lage ist, die Probe über den sensitiven Film zu ziehen.

11. Sensor nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei eine Vielzahl von Durchgangseinrichtungen (35) vorgesehen ist, um die simultane Untersuchung einer Anzahl von Proben zu gestatten, wobei die Durchgangseinrichtungen über der Oberfläche der Membran voneinander beabstandet sind, und wobei Abtasteinrichtungen vorgesehen sind zum Abtasten des Einfallspunkts des Strahls auf die erste Oberfläche über die Durchgangseinrichtung.

12. Sensor nach Anspruch 11, wobei der sensitive Film (33) nicht kontinuierlich ist, sondern in Form einer Vielzahl von diskreten Flächen aus sensitivem Material vorliegt, das auf den Metallfilm aufgetragen ist, wobei jede der diskreten Flächen mit einer der Durchgangseinrichtungen verbunden ist.

13. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der sensitive Film (33) nicht kontinuierlich ist, sondern in Form einer Vielzahl von diskreten Flächen aus sensitivem Material, das auf den Metallfilm aufgetragen ist, vorliegt, und wobei Abtasteinrichtungen zum Abtasten des Einfallspunktes des Strahls auf die eine Oberfläche über die diskreten Flächen vorgesehen ist.