DE69838530T2

DE69838530T2 - Messchip für einen optischen Analysator

Info

Publication number: DE69838530T2
Application number: DE1998638530
Authority: DE
Inventors: Ryohei Shinjuku-ku Nagata; Hiroyuki Shinjuku-ku Nakamura
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: EP0869351B1; DE69838530D1; EP0869351A2; JPH1137922A; EP0869351A3; JP3739537B2; US6104484A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Messchip für einen optischen Analysator. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Messchip für einen optischen Analysator, der zum optischen Analysieren einer Probe durch Bestrahlen einer Probenlösung mit Licht, die auf ein durchscheinendes oder transparentes Substrat eingeführt wird, wirksam verwendet wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Analytische Arbeitsweise zum Bestrahlen einer Probenlösung mit Licht, die auf einem durchscheinenden oder transparenten Substrat angeordnet ist, zum Analysieren einer Probe auf der Basis von Variablen, wie Brechungsindex und Absorptionsfähigkeit von reflektiertem Licht und durchgehendem Licht, wird häufig ausgeführt. Als ein Beispiel eines Prüfungsverfahrens unter Nutzung von Immunreaktionen bei einer klinischen Untersuchung oder dergleichen gibt es ein optisches analysierendes Verfahren, das eine Änderung eines physiologischen Wirkstoffes mit hoher Empfindlichkeit detektieren kann; beispielsweise ein optisches analysierendes Verfahren, das die Flächen-Plasmon-Resonanz (SPR) nutzt.
Im Fall des optischen analysierenden Verfahrens unter Nutzung der Flächen-Plasmon-Resonanz umfasst ein typischer Messchip, der in einem optischen Analysator verwendet wird, ein durchscheinendes oder transparentes Substrat, einen Metalldünnfilm darauf gebildet, und einen immobilisierenden Film, der darauf gebildet ist und an den ein physiologischer Wirkstoff, geeignet für einen zu analysierenden Gegenstand, immobilisiert ist. Der Messchip mit einer derartigen Konstruktion wird auf einem Prisma des optischen Analysators so angeordnet, dass das durchscheinende oder transparente Substrat zu dem Prisma weist. Eine Probenlösung wird kontinuierlich auf die Fläche des immobilisierenden Films mit Hilfe einer Zufuhrpumpe gespeist, oder die flüssige Fläche in einer Zelle zum Enthalten einer Probenlösung darin wird so angeordnet, dass sie den immobilisierenden Film kontaktiert, sodass der physiologische Wirkstoff mit dem zu analysierenden Gegenstand in Wechselwirkung tritt (siehe beispielsweise Japanische Patent Veröffentlichung Nr. 5-2181 , Japanische Patent Offenlegungsschrift Nr. 63-75542 ).
Wie vorstehend beschrieben, wird bei den meisten üblichen optischen Analysatoren die Zufuhrpumpe oder die die Probenlösung enthaltende Zelle verwendet, um die Probenlösung zu dem Messchip zuzuführen. Daher sind die üblichen optischen Analysatoren von großer Abmessung und kompliziert. Obwohl die erforderliche Menge einer Probenlösung für einen einzigen Messchip für einen optischen Analysator zum Messen einer Probe sehr gering ist, ist es daher erforderlich, eine große Probenlösungsmenge für die Analyse zuzubereiten. Aus diesem Grund ist die Entwicklung eines kleinen Analysators mit ausgezeichneter Portabilität bzw. Tragbarkeit noch sehr in Verzug.
Im Fall des optischen analysierenden Verfahrens unter Nutzung der Flächen-Plasmon-Resonanz werden das einfallende Licht, das in die Rückfläche des durchscheinenden oder transparenten Substrats einfällt, und das reflektierte Licht von dem Metalldünnfilm optisch analysiert, um die erforderlichen Informationen zu erhalten, und es ist ausreichend, dass eine sehr geringe Menge an Probenlösung auf den Metalldünnfilm auf der Fläche des durchscheinenden oder transparenten Substrats vorliegt. Es ist allerdings tatsächlich erforderlich, ein großes Probenvolumen zuzubereiten, sodass es eine Menge Zeit und Kosten erfordert, um die Probe zuzubereiten.
AT 92 186 T offenbart einen Sensor unter Nutzung des Prinzips der Flächen-Plasmon-Resonanz zum Verfolgen des Fortschritts der Reaktion zwischen einer Probe und einer empfindlichen Schicht. Die Schicht wird auf der Rückfläche eines Metallfilms, gebildet auf der Fläche einer optisch durchlässigen Komponente, in Form einer halbzylindrischen Linse und Scheibe gebildet. Kollimiertes Licht aus einer Quelle wird über eine Linse angewendet, welche den hereinkommenden Strahl zu einem Brenn punkt zur Bildung einer fächerförmigen Lichtausbreitung fokussiert. Das Licht wird intern reflektiert und kommt aus der Komponente, um auf ein Detektorarray angewendet zu werden, das elektronisch gescannt wird. Der Einfallswinkel des Lichts ist derart, dass er den Winkel überspannt, der Flächen-Plasmon-Resonanz veranlasst, zusammen mit einem Bereich von Winkeln dortherum, sodass der Fortschritt der Resonanzbedingung, wenn die Reaktion zwischen der Probe und der empfindlichen Schicht fortschreitet, verfolgt werden kann.
WO-A-9609532 offenbart ein Wellenleiter-Bindungsassayverfahren, das Detektieren der Streuung von Licht, gerichtet in den Wellenleiter, einbezieht. Der Wellenleiter kann durchsichtiger Kunststoff oder durchsichtiges Glas sein und die Bindung erfolgt typischerweise durch Oligonukleotidhybridisierung oder immunologischen Einfang.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend genannten Probleme zu beseitigen und einen Messchip für einen optischen Analysator, der keine komplizierten Zuführungsmittel erfordert, wie eine Zuführungspumpe, zum Zuführen einer Probenlösung, und der ausreichend die Analyse der Probe durch nur Zuführen einer sehr geringen Menge an Probenlösung zu dem Messchip erreichen kann, sodass die vorangehende Arbeit in einem kurzen Zeitraum und bei niedrigen Kosten vollständig sein kann, bereitzustellen.
Um die vorstehend genannten und andere Aufgaben zu bewältigen, unternahmen die Erfinder sorgfältige Untersuchungen und fanden, dass eine ausreichende Menge an Probenlösung, um die Analyse der Probe zu erreichen, in eine Probenlösungskammer auf ein Substrat, unter Verwendung des Kapillarphänomens, eingeführt wurde, sodass die Erfinder die vorliegende Erfindung machten.
Die vorliegende Aufgabe wird durch einen Messchip mit den Merkmalen von Ansprüchen 1 oder 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Innerhalb der gesamten Beschreibung bedeutet der Begriff "optischer Analysator" ein System oder eine Vorrichtung, die zum optischen Analysieren eines zu analysierenden Gegenstands in der Lage ist. Beispielsweise umfassen die optischen Analysatoren Ultraviolett-, Infrarot-, sichtbare Strahlungs-, Fluoreszenz- und Raman-Spektrometer, zusätzlich zu dem optischen Analysator, unter Nutzung der Flächen-Plasmon-Resonanz. Außerdem bedeutet der Begriff "Messchip" für einen optischen Analysator im Allgemeinen ein Element, das in der Lage ist, einen zu analysierenden Gegenstand in und aus einem Lichtbestrahlungsbereich des optischen Analysators zu tragen.
Die Probenlösungskammer kann direkt auf dem durchscheinenden oder transparenten Substrat angeordnet sein. Im Fall des Messchips zur Verwendung in einem optischen Analysator zur Ausführung verschiedener Messungen durch Nutzung einer Immunreaktion bei einer klinischen Prüfung kann ein immobilisierender Film zum Immobilisieren eines physiologischen Wirkstoffs auf der Fläche des durchscheinenden oder transparenten Substrats bereitgestellt werden, und die Probenlösungskammer kann darauf gebildet werden. Es ist nicht erforderlich, den immobilisierenden Film auf der gesamten Fläche des durchscheinenden oder transparenten Substrats bereitzustellen, wenn der immobilisierende Film zumindest in einem Bereich, der zur Analyse mit Licht bestrahlt wird, ausgebildet ist. Zumindest ein Teil des zu immobilisierenden Films wird so angeordnet, dass die Seite so zu der Probenlösungskammer weist, dass das Innere der Probenlösungskammer zwischen dem Einlass und der Nähe des Auslasses mit der Probenlösung durch das Kapillarphänomen gefüllt werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, kann im Fall des Messchips zur Verwendung in dem optischen Analysator unter Nutzung der Flächen-Plasmon-Resonanz ein Metalldünnfilm auf zumindest der Fläche des durchscheinenden oder transparenten Substrats bereitgestellt werden, und der immobilisierende Film zum Immobilisieren des physiologischen Wirkstoffs auf der Fläche des Metalldünnfilms kann bereitgestellt werden.
Wenn der Messchip für den optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann eine zu analysierende Probenlösung, die vorzugsweise in ei nem kleinen tragbaren Behälter enthalten ist, wie eine Pipette und eine Spritze, veranlasst werden, in die Nähe des Einlasses der Probenlösungskammer, die auf dem durchscheinenden oder transparenten Substrat ausgebildet ist, zu tropfen. Die getropfte Probenlösung kann in die Probenlösungskammer gelangen, um sich dem Auslass durch das Kapillarphänomen zu nähern, sodass die Probenlösungskammer mit der Probenlösung gefüllt wird. In diesem Zustand kann der Messchip in den optischen Analysator zur Ausführung eines erforderlichen optisch analysierenden Vorgangs eingesetzt werden. Nach dem Vorgang kann der Messchip aus dem optischen Analysator entfernt werden und die Probenlösung kann aus der Probenlösungskammer durch Erzeugen eines Druckunterschieds oder dergleichen ausgegeben werden.
Eine Probenlösungskammer oder zwei Probenlösungskammern oder mehr können auf dem durchscheinenden oder transparenten Substrat gebildet werden. Im letzteren Fall kann eine Mehrheit von Probenlösungen gleichzeitig analysiert werden, und eine der Probenlösungskammern kann als Probenlösungskammer zur Referenz verwendet werden, sodass es leicht sein kann, genauere Messergebnisse zu erhalten. Alternativ kann zumindest eine Probenlösungskammer sowohl einen Referenzbereich als auch einen Probenbereich aufweisen. Auch in diesem Fall können dieselben Vorteile erhalten werden. In diesem Fall werden die jeweiligen Probenlösungskammern oder die jeweiligen Bereiche vorzugsweise mit Lichtstrahlen bestrahlt, die sich unter denselben Bedingungen befinden, durch Teilen eines Lichtstrahls, emittiert von derselben Lichtquelle, in einer Mehrheit von Systemen mit Hilfe eines Strahiteilers oder dergleichen. Wenn der optische Analysator eine Mehrheit von Lichtquellen aufweist, werden die jeweiligen Probenlösungskammern oder die jeweiligen Bereiche vorzugsweise mit Lichtstrahlen bestrahlt, die bearbeitet werden, sodass sie unter denselben Bedingungen in den jeweiligen Systemen sind. Wenn ein einziger Strahl verwendet wird, kann der Messchip zum Gleiten veranlasst werden, sodass die entsprechenden Probenlösungskammern oder die jeweiligen Bereiche mit Licht bestrahlt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Messchip für den optischen Analysator außerdem ein absorbierendes Kissen zur Absorption und zur Ausgabe von Probenlösung. In diesem Fall kann die Probenlösung durch In-Kontakt Bringen des absorbierenden Kissens mit dem Auslass der Probenlösungskammer leicht ausgegeben werden. Alternativ kann eine Mehrheit von absorbierenden Kissen mit unterschiedlichen Absorptionsraten zum selektiven Verwenden mit der Messumgebung oder dergleichen zubereitet werden. Die Seitenwände der Probenlösungskammer sind hinsichtlich der Strömungsrichtung der Probenlösung geneigt, oder die oberen und unteren Flächen der Probenlösungskammer sind hinsichtlich des Bezugsmaßes für eine Messung geneigt. Beide können übernommen werden. Somit ist die Querschnittsfläche der Probenlösungskammer auf der Seite des Auslasses größer oder kleiner als jene auf der Seite des Einlasses. Bei Ersterem besteht ein Vorteil, indem die Rate der Probenlösung, die von dem absorbierenden Kissen ausgegeben wird, erhöht werden kann. Im letzteren Fall gibt es einen Vorteil, indem die gesamte Probenlösung sicher aus der Probenlösungskammer ohne Auslaufen der Probenlösung während der Absorption der Probenlösung ausgegeben werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird besser durch die nachstehend angegebene, genaue Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verstanden. Die Zeichnungen sind jedoch nicht vorgesehen, um Begrenzung der Erfindung auf spezielle Ausführungsform zu implizieren, sondern sind lediglich zur Erläuterung und zum Verständnis.
In den Zeichnungen:
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen hauptsächlichen Teil eines Messchips, der für einen optischen Analysator unter Verwendung von Flächen-Plasmon-Resonanz geeignet ist, erläutert.
2(a) ist eine explodierte perspektivische Ansicht des ersten Beispiels, das von den Ansprüchen nicht erfasst wird, eines Messchips für einen optischen Analysator, und 2(b) ist eine perspektivische Ansicht eines Messchips von 2(a) nach dem Zusammenbau.
3(a) bis 3(c) sind perspektivische Ansichten, die das Verfahren zur Verwendung des Messchips von 2(a) und 2(b) zeigen.
4 ist eine schematische Ansicht, die den Zustand erläutert, in den der Messchip von 2(a) und 2(b) auf einen optischen Analysator gesetzt ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht des zweiten Beispiels, das nicht von den Ansprüchen erfasst wird, eines Messchips für einen optischen Analysator.
6 ist eine perspektivische Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform eines Messchips für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine perspektivische Ansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Messchips für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Messchips mit einem Trägerhalter für einen optischen Analysator.
9(a) und 9(b) sind perspektivische Ansichten von dem dritten Beispiel, das nicht von den Ansprüchen erfasst wird, eines Messchips für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine schematische Ansicht, die den Zustand erläutert, in dem der Messchip von 9(a) und 9(b) auf einen optischen Analysator gesetzt wird.
11 ist eine perspektivische Ansicht von dem vierten Beispiel, das nicht von den Ansprüchen erfasst wird, eines Messchips für einen optischen Analysator.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Modifizierung des vierten Beispiels eines Messchips für einen optischen Analysator gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine perspektivische Ansicht der vierten bevorzugten Ausführungsform für einen Messchip für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine perspektivische Ansicht der fünften bevorzugten Ausführungsform eines Messchips für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine perspektivische Ansicht der sechsten bevorzugten Ausführungsform eines Messchips für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung.
16(a) und 16(b) sind perspektivische Ansichten von Ausführungsformen einer Probenlösungskammer für einen Messchip für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme nun auf die beigefügten Zeichnungen werden die bevorzugten Ausführungsformen für einen Messchip für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung nachstehend genauer beschrieben. Obwohl ein Messchip, geeignet für ein Immuncenter, der als optischer Analysator dient und der die Flächen-Plasmon-Resonanz nutzt, als ein Beispiel beschrieben wird, sollte ein Messchip für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt sein, sondern kann außerdem einen Messchip zur Verwendung in anderen optischen Analysatoren darstellen.
Das Flächen-Plasmon-Resonanzphänomen wird durch die Tatsache veranlasst, dass die Intensität eines monochromatischen Lichts, reflektiert an der Grenze zwischen einem optischen transparenten Material, wie Glas, und einer Metalldünnfilmschicht von dem Brechungsindex in einer Probe auf der Seite herausgehender Strahlung von dem Metall abhängt. Daher kann die Probe durch Messung der Intensität des reflektierten monochromatischen Lichtes analysiert werden. Der verwendete Messchip für den optischen Analysators umfasst grundsätzlich ein durchscheinendes oder transparentes Substrat, einen auf einer Fläche des Substrats gebildeten Metalldünnfilm und einen immobilisierenden Film, gebildet auf dem Metalldünnfilm zum Immobilisieren eines physiologischen Wirkstoffs.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen prinzipiellen Teil eines Messchips, geeignet für einen optischen Analysator unter Nutzung der Flächen- Plasmon-Resonanz veranschaulicht. Wie in 1 dargestellt, umfasst der Messchip ein durchscheinendes oder transparentes Substrat 1, darauf gebildet einen Metalldünnfilm 2, und einen immobilisierenden Film 3, darauf gebildet zum Immobilisieren eines physiologischen Wirkstoffs 4. Das durchscheinende oder transparente Substrat 1 wird im Allgemeinen aus Glas oder einem Material, das für Laserstrahlung transparent ist, gefertigt und hat eine Dicke von etwa 0,1 bis 5 mm.
Der Metalldünnfilm 2 kann aus einem Material gefertigt werden, das in der Lage ist, Flächen-Plasmon-Resonanz zu veranlassen, beispielsweise ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Gold, Silber, Platin, Kupfer, Aluminium und Kombinationen davon. Im Hinblick auf die Hafteigenschaft von dem durchscheinenden oder transparenten Substrat 1 kann eine Interkalationsschicht aus Chrom oder dergleichen zwischen dem durchscheinenden oder transparenten Substrat 1 und der Schicht aus Gold, Silber oder dergleichen bereitgestellt werden. Die Dicke von dem Metalldünnfilm 2 liegt vorzugsweise im Bereich von 100 Å und 2000 Å und bevorzugter im Bereich von etwa 100 Å bis etwa 500 Å.
Der physiologische Wirkstoff 4 kann ein Stoff sein, der mit einem zu analysierenden Gegenstand (beispielsweise Antigen) in Wechselwirkung treten kann und kann ausgewählt sein aus der Gruppe, bestehend aus Immunoproteinen, Enzymen, Mikroorganismen und Bakterien. Beispielsweise kann das Immunoprotein ein Antikörper sein, dessen Antigen ein zu analysierender Gegenstand ist. Der Antikörper kann aus verschiedenen Immunoglobulinen, wie IgG, IgM, IgA, IgE und IgD, ausgewählt sein. Insbesondere, wenn der zu analysierende Gegenstand Humanserumalbumin ist, kann der Antikörper Humanserumalbuminantikörper sein. Wenn das Antigen ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Pestiziden, Insektiziden, Methicillintolerantem Staphylococcus aureus, Antibiotika, Narkotikum, Kokain, Heroin und Crack, kann der Antikörper Atrazinantikörper, Antikanamycinantikörper oder Antimethamphetaminantikörper sein.
Die Enzyme können beliebige Enzyme einschließen, die Aktivität gegen den zu analysierenden Gegenstand oder einen aus dem zu analysierenden Gegenstand metabolisierten Stoff haben. Beispielsweise können Enzyme Oxidoreduktasen, -hydrolasen, -isomerasen, eliminierende Enzyme und synthetische Enzyme einschließen.
Insbesondere, wenn der zu analysierende Gegenstand Glucose ist, kann das Enzym Glucoseoxidase sein, und wenn der zu analysierende Gegenstand Cholesterin ist, kann das Enzym Cholesterinoxidase sein. Wenn der zu analysierende Gegenstand ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Pestiziden, Insektiziden, Methicillintolerantem Staphylococcus aureus, Antibiotika, Narkotikum, Kokain, Heroin und Crack, kann das Enzym ausgewählt sein aus beliebigen Enzymen, die in der Lage sind, speziell mit einem Stoff, der von dem zu analysierenden Gegenstand metabolisiert wird, beispielsweise Acetylcholinesterase, Catecholaminesterase, Noradrenalinesterase und Dopaminesterase, zu reagieren.
Die Mikroorganismen und Bakterien können verschiedene Mikroorganismen und Bakterien, wie Escherichia coli, einschließen. Der physiologische Wirkstoff 4 kann an eine DNA-Basenkette und komplementäre Basenketten spezifisch gebunden sein.
Der immobilisierende Film 3 zum Immobilisieren des physiologischen Wirkstoffs 4 kann eine Schicht aus porösem Material sein, die in der Lage ist, den physiologischen Wirkstoff 4 zu tragen oder zu immobilisieren. Das poröse Material kann ausgewählt sein aus gewebtem Textil, geknüpftem Textil oder Vlies, hergestellt aus Synthesefasern, Naturfaser oder anorganischer Faser, und anorganischen und organischen porösen Materialien (siehe Japanische Patent Offenlegungsschrift Nr. 3-164195 ). Alternativ kann der immobilisierende Film 3 ein Dünnfilm eines Materials mit einer speziellen funktionellen Gruppe, basierend auf einer chemischen oder biochemischen Reaktion, sein.
Ein Verfahren zum Immobilisieren des physiologischen Wirkstoffs 4 an den immobilisierenden Film 3 kann ein beliebiges von den üblichen Verfahren sein. Beispielsweise kann der physiologische Wirkstoff 4 durch ein Verfahren zum In-Kontakt-Bringen einer vorbestimmten Menge physiologischen Wirkstoffs 4 zum immobilisierenden Film 3 für einen vorbestimmten Zeitraum oder durch Imprägnieren, Mikrodispensing, Tief- oder Siebdruckverfahren immobilisiert werden.
In der Japanischen Patent-Anmeldung Nr. 8-323098 haben die Erfinder einen Film offenbart, mit sowohl Funktionen des Metalldünnfilms 2, als auch des immobilisierenden Films 3, zum Anordnen von Metallkolloidteilchen auf deren Fläche funktionelle Gruppen eingeführt sind, auf einer durchscheinenden oder durchsichtigen Substanz in Form einer engsten Packung. Das Metallkolloidteilchen mit eingeführter funktioneller Gruppe bedeutet ein Metallkolloidteilchen auf dessen Fläche eine funktionelle Gruppe eingeführt ist und das eine Kolloidgröße im Bereich von 10 bis 1000 nm aufweist. Das Metall des Metallkolloidteilchens kann ausgewählt sein aus beliebigen Metallen, die in der Lage sind, eine optische Analyse auszuführen, und ist gewöhnlich ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Gold, Platin, Silber, Aluminium und Kombinationen davon. Wenn solche Metallkolloidteilchen mit eingeführter funktioneller Gruppe verwendet werden, wird der physiologische Wirkstoff, gebunden an der funktionellen Gruppe, eng an die Metallkolloidteilchen immobilisiert, sodass der Vorteil darin besteht, dass die Messempfindlichkeit im Vergleich mit der Verwendung eines immobilisierenden Films von einem Metalldünnfilm und einem organischen Dünnfilm stark verbessert wird. Eine solche Schicht kann auch in einem Messchip für einen erfindungsgemäßen optischen Analysator verwendet werden, als eine Schicht, angeordnet auf dem durchscheinenden oder durchsichtigen Substrat 1.
Die funktionelle Gruppe kann aus beliebigen funktionellen Gruppen ausgewählt sein, die in der Lage sind, einen gewünschten physiologischen Wirkstoff an Metallkolloidteilchen zu binden. Die funktionelle Gruppe ist vorzugsweise eine Aminogruppe oder eine Mercaptogruppe. Die Aminogruppe ist in der Lage, eine starke Bindung, insbesondere für einen physiologischen Wirkstoff, der Aspartamsäure, Glutaminsäure oder dergleichen in der Primärstruktur davon enthält, oder an ein C-Ende (ein Carboxylende) eines Organismus-zugehörigen Stoffs, wie einem Antikörper oder einer Nukleinsäure, zu bilden. Die Mercaptogruppe ist in der Lage, eine starke Bindung, insbesondere für einen physiologische Wirkstoff, der Cystein, Methionin oder dergleichen in der Primärstruktur davon enthält, zu bilden. An diesen Punkten sind Amino- und Mercaptogruppen erwünscht.
Der Begriff "die Form der dichtesten Packung" bedeutet weiterhin den Zustand, dass entfernte funktionale Gruppen die äußerste Schicht einnehmen, und die funktionellen Gruppen so dicht gepackt sind, dass andere Moleküle nicht zwischen die benachbarten Metallkolloidteilchen eingeschoben werden können. Wenn die Metallkolloidteilchen mit eingeführter funktioneller Gruppe auf dem Substrat in Form der dichtesten Packung angeordnet werden, kann somit der physiologische Wirkstoff dicht und gleichförmig immobilisiert werden, sodass die Messempfindlichkeit verbessert werden kann. Die genaueren Beschreibungen davon werden in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 8-323098 beschrieben, die auf die vorliegende Anmelderin übertragen wurde und hierin durch diesen Hinweis aufgenommen wird.
Bezug nehmend auf 2(a) und 2(b) wird nachstehend der genaue Aufbau des ersten Beispiels, das nicht von den Ansprüchen erfasst wird, eines Messchips für einen optischen Analysator unter Nutzung der Flächen-Plasmon-Resonanz beschrieben.
2(a) ist eine explodierte perspektivische Ansicht des ersten Beispiels eines Messchips für einen optischen Analysator, und 2(b) ist eine perspektivische Ansicht eines Messchips von 2(a) nach dem Zusammenbau. In diesem Beispiel schließt ein Messchip A1 von einem optischen Analysator ein durchscheinendes oder transparentes Substrat 1 ein, das eine rechtwinklige Glasplatte mit einer Länge von etwa 18 mm und einer Dicke von etwa 0,1 bis 0,2 mm ist. Das Substrat 1 kann aus einem Kunststoff gefertigt sein, wie nichtorientiertes Polyethylenterephthalat, oder einem nichtorientierten Polycarbonat, die Durchscheinen oder Transparenz aufweisen, keine Anisotropie für Polarisation und ausgezeichnete Eigenschaften für eine Verarbeitung aufweisen.
Bei dem mittigen Abschnitt einer Fläche des durchscheinenden oder transparenten Substrats 1 wird ein analysierender Bereich 10 durch Übereinanderstapeln eines Metalldünnfilms 2 und eines immobilisierenden Films 3 gebildet. Auf der einen Fläche des durchscheinenden oder transparenten Substrats 1, auf dem der analysierende Bereich 10 ausgebildet ist, werden ein Paar von Seitenplatten 12, jede davon gebildet auf einer Teflonplatte mit einer Breite von 12 mm und einer Dicke von 0,2 mm, übereinander gestapelt, sodass alles oder ein Teil der Fläche des zu analysierenden Bereichs 10 freiliegt (ein Teil davon ist in der dargestellten Ausführungsform freigelegt). Der Abstand t zwischen den Seitenplatten 12 ist 2 mm. An der oberen Fläche der Seitenplatten 12 wird ein oberstes Brett bzw. eine Platte 13 von einer Teflonplatte mit einer Breite von etwa 12 mm und einer Dicke von etwa 0,1 bis 0,2 mm gestapelt. Somit wird ein Raum bzw. Abstand S (eine Probenlösungskammer) mit einer Breite von 2 mm × einer Länge von 12 mm × einer Höhe von 0,2 mm auf der oberen Seite der Fläche des durchscheinenden oder transparenten Substrats 1 so ausgebildet, dass das Volumen des Raums S 4,8 mm³ ist.
Die Materialien der Seitenplatten 12 und des oberen Bretts 13 sollten nicht auf die Teflonplatte begrenzt sein, sondern die Materialien können Industriekunststoff oder Glas sein. Wie nachstehend beschrieben, kann die Größe des Raums S gegebenenfalls ausgewählt werden, wenn die Probenlösung aus einem Einlass S₁ eintritt, um die Nähe des Auslasses S₂ durch das Kapillarphänomen zu erreichen, und kann durch Berechnung oder Versuch gemäß der Art der Probenlösung und der Materialien des durchscheinenden oder transparenten Substrats 1, der Breite von Platten 12 und dem oberen Brett 13 bestimmt werden. Im Allgemeinen hängt im Fall des Kapillarphänomens, wenn die Rohrwand vollständig in eine Flüssigkeit getaucht ist (eine Probenlösung), eine Höhe H einer Flüssigkeitssäule, die in eine Kapillare, die senkrecht in die Flüssigkeit eingetaucht ist, aufsteigt, hauptsächlich von der nachstehenden Formel ab: γ = (1/2) × r × p × g × H,worin r einen Radius der Röhre darstellt, p die Differenz der Dichte zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas, das mit der Flüssigkeit in Kontakt ist, darstellt und g die Gravitation ist. Unter Verwendung der vorstehenden Formel als grundlegende Formel kann die Größe des Raums S von Fall zu Fall eingestellt werden.
In 2(b) bedeutet die Bezugsziffer 20 ein absorbierendes Kissen, hergestellt aus Zellstoff, Textil oder Vlies, absorbierender Baumwolle bzw. absorbierender Watte, Filterpapier oder beliebigen von stark Wasser absorbierenden, polymeren Materialien, wie Polyacrylsäuren, Polyvinylalkoholen und Polyethylenoxiden. Das bereitgestellte absorbierende Kissen 20 sollte nicht auf ein einziges absorbierendes Kissen begrenzt sein, sondern auf eine Vielzahl von absorbierenden Kissen mit unterschiedlichen Materialien, sodass unterschiedliche Raten an Absorption zur selektiven Verwendung zubereitet werden können.
3(a) bis 3(c) und 4 zeigen ein Verfahren zur Ausführung der optischen Analyse unter Nutzung der Flächen-Plasmon-Resonanz mit Hilfe des Mess chips A1 für den optischen Analysator, dargestellt in 2(a) und 2(b). Wie in 3(a) dargestellt, veranlasst der Bedienende, die Pipettenspitze 30, die die Probenlösung enthält, sich dem Einlass S an dem Raum S₁ des Messchips A1 zu nähern, und veranlasst einen Tropfen oder einige Tropfen einer Probenlösung, in den Einlass 51 zu fallen. Die getropfte Probenlösung d gelangt in den Abstand S, der als Probenlösungskammer dient, zum Erreichen des Auslasses S₂ durch das Kapillarphänomen (siehe 3(b)). Im Ergebnis wird die Fläche des zu analysierenden Bereichs 10, zumindest ein Teil davon liegt zum Raum S frei, mit der Probenlösung d gefüllt, sodass der physiologische Wirkstoff 4 an den immobilisierenden Film 3 immobilisiert wird, mit einem zu analysierenden Gegenstand in der Probenlösung d in Wechselwirkung tritt.
Dann wird der Messchip A1 in den optischen Analysator eingeführt und so angeordnet, dass die Rückfläche davon ein Prisma 31 des Analysators, wie in 4 dargestellt, kontaktiert. Dann wird die optische Analyse unter Verwendung der Flächen-Plasmon-Resonanz durch das übliche Verfahren ausgeführt. Das heißt, ein Puffer oder eine Resonanzlösung wird zum Messen einer Grundlinie in einen Messchip tropfen lassen, und dann wird der Puffer oder die Resonanzlösung mit Hilfe eines absorbierenden Kissens entfernt. Anschließend wird eine Probenlösung veranlasst, zum Messen der Flächen-Plasmon-Resonanz auf den Messchip zu tropfen. Wenn das absorbierende Kissen 20 verwendet wird, wird das absorbierende Kissen 20 mit dem Auslass S₂ des Messchips A₁ zum Absorbieren der Probenlösung d in Kontakt gebracht, während der Messchip A₁ an der Position in dem optischen Analysator, nachdem der Messchip A₁ aus dem optischen Analysator entfernt wurde (siehe 3(c)), angeordnet wird. Wenn das absorbierende Kissen 20 verwendet wird, während der Messchip A₁ auf dem optischen Analysator befestigt ist, kann die Probenlösung veranlasst werden, zu tropfen, während sie absorbiert wird.
In einer weiteren Ausführungsform des Messchips wird ein Referenzbereich durch Anwenden von beispielsweise Glutaraldehyd auf einen halben Bereich des Bodens der Probenlösungskammer gebildet und ein Probenbereich wird durch Immobilisieren eines Antikörpers auf den anderen halben Bereich über Glutaraldehyd gebildet. Nachdem die Probenlösung aufgetropft ist, werden die entsprechenden Bereiche gleichzeitig mit Licht mit Hilfe einer Messanordnung mit einem Doppelstrahl bestrahlt.
In diesem Fall können die Referenz und die Probe gleichzeitig gemessen werden, sodass die Messung effizient ausgeführt werden kann.
Wenn ein Hochgeschwindigkeit absorbierendes Kissen als absorbierendes Kissen 20 verwendet wird, können ein Prüfstück, eine Spüllösung und so weiter für eine kurze Zeit ausgetauscht werden, sodass das Hochgeschwindigkeit absorbierende Kissen effektiv als absorbierendes Kissen 20 zur Kalibrierung verwendet werden kann. Wenn andererseits ein Niedergeschwindigkeit absorbierendes Kissen als das absorbierende Kissen 20 verwendet wird, kann die Probenlösung getropft werden, während sie von dem absorbierenden Kissen 20 absorbiert wird, sodass dieselben Effekte, wie jene einer optischen Analyse, in einem sogenannten "Fließsystem" erfolgen. Daher ist es leicht, effizient einen optischen Analysenvorgang auszuführen, unter Verwendung eines absorbierenden Kissens 20, mit unterschiedlichen Absorptionsraten, während Kalibrierung und während der Messung.
Wie vorstehend beschrieben, kann, wenn ein Messchip für einen optischen Analysator, der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine erforderliche optische Analyse durch Veranlassen nur eines Tropfens oder einiger Tropfen Probenlösung durch Fallen-Lassen jedes Mal, wenn die Analyse ausgeführt wird, erfolgen, sodass der vorangehende Vorgang für die Analyse vereinfacht werden kann und die Menge an überflüssiger Probenlösung vermindert werden kann. Somit kann der optische Analysenvorgang bei geringen Kosten ausgeführt werden. Da außerdem die Probenlösung nicht einfach ausläuft, nachdem die Probenlösung in Kammer S gelangt ist, und da die Hand des Ausführenden nicht mit der Probenlösung in Kontakt kommt, ist es sehr rasch und leicht, den Messchip in und aus dem Analysator zu bewegen, sodass die analytische Genauigkeit verbessert werden kann.
5 zeigt das zweite Beispiel, das von den Ansprüchen nicht erfasst wird, eines Messchips für einen optischen Analysator. In diesem Beispiel ist die Breite des oberen Bretts 13 geringer als jene der Seitenplatten 12. An diesem Punkt ist der Messchip A1 in dieser bevorzugten Ausführungsform von dem Messchip A1 verschieden. In diesem Fall hat der Auslass einer Probenlösungskammer (Raum) S einen Abschnitt S₃, der aufwärts offen ist, sodass der Ausgabevorgang der Probenlösung leicht ausgeführt werden kann. In dem Fall des Messchips A2 in diesem Beispiel wird ein hervorragender Abschnitt 21, der in der Lage ist, in den Abschnitt S₃ zu gelangen, an einer Seite eines absorbierenden Kissens 20a bereitgestellt, sodass eine Abfalllösung leicht und rasch ausgegeben werden kann.
6 zeigt eine erste, bevorzugte Ausführungsform eines Messchips für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die rechten und linken Seitenwände einer Probenlösungskammer (Raum) S hinsichtlich der Fließrichtung der Probenlösung so geneigt, dass der Querschnitt des Auslasses S₂ von der Probenlösungskammer S größer ist als jener von Einlass S₁ davon. An diesem Punkt ist ein Messchip A3 in dieser bevorzugten Ausführungsform von dem Messchip A1 verschieden. In diesem Fall gibt es einen Vorteil, indem die Ausgaberate der Probenlösung erhöht werden kann, um rasch die Messung auszuführen.
7 zeigt eine zweite, bevorzugte Ausführungsform eines Messchips für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Breite eines oberen Bretts 13 geringer als jene von den Seitenplatten 12. An diesem Punkt ist ein Messchip A4 in dieser bevorzugten Ausführungsform von dem Messchip A3 verschieden. Daher hat, ähnlich zu dem Mess-chip A2, der Auslass einer Probenlösungskammer (Raum) S einen Abschnitt S₄, der aufwärts offen ist, sodass der Ausgabevorgang für die Probenlösung leicht ausgeführt kann. Auch in diesem Fall wird ein vorragender Abschnitt 22 (vorzugsweise ein trapezoider vorragender Abschnitt 22, wie in 7 dargestellt), der in der Lage ist, in den Abschnitt 54 zu gelangen, an einer Seite eines absorbierenden Kissens 20b, bereitgestellt.
8 zeigt einen Tragehalter 40, mit dem der Messchip leicht eingesetzt werden kann und aus dem optischen Analysator ausgestoßen werden kann. Der Tragehalter 40 ist im Allgemeinen aus Kunststoff, wie Polypropylen oder einem Polyvinylchlorid. Der Tragehalter 40 umfasst einen in den Messchip eingreifenden Abschnitt 41, bereitgestellt an einer Seite, und einen Halteabschnitt (Griff) 42, bereitgestellt an der anderen Seite und gehalten von der Hand des Bedienenden zum Tragen. Der in den Messchip eingreifende Abschnitt 41 hat ein Paar von Nuten 43 an beiden Seiten zum Aufnehmen des peripheren Abschnitts des durchscheinenden oder transparenten Substrats 1, von beispielsweise dem Messchip A1, sodass der Messchip A1 in den Tragehalter 40 eingreift. Bezugsziffer 45 bedeutet ein Befestigungselement, das, falls erforderlich, verwendet wird. Das Befestigungselement 45 hat ein Paar von Einsatzstiften 46, die in die Löcher, gebildet in dem in den Messchip eingreifenden Abschnitt 41, eingesetzt sind, zum Verhindern, dass der Messchip sich bewegt und den Eingriff verliert. Der gesamte Halter, einschließlich des Messchips, kann wegwerfbar sein. Da der dargestellte Messchip A1 nur ein Beispiel ist, können andere Messchips (beispielsweise Messchips A2 bis A4, dargestellt in 5 bis 7, oder Mess-chips A5 und A6, dargestellt in 9 bis 12, die später beschrieben werden) gegebenenfalls verwendet werden.
9(a) und 9(b) zeigen ein drittes Beispiel, das von den Ansprüchen nicht erfasst wird, eines Messchips für einen optischen Analysator. In diesem Beispiel werden zwei Probenlösungskammern (Räume) Sa, Sb, parallel ausgebildet. An diesem Punkt ist ein Messchip A5 in diesem Beispiel von dem Messchip A1 verschieden. 9(a) ist eine Explosions-perspektivische Ansicht des Messchips A5, und 9(b) ist eine perspektivische Ansicht des Messchips A5 nach dem Zusammenbau. Wie in 9(a) und 9(b) gezeigt, sind ein durchscheinendes oder durchsichtiges Substrat 1, ein Analysebereich 10, gebildet durch Stapeln eines Metalldünnfilms und eines immobilisierenden Films, und ein oberes Brett 13 dieselben wie jene des Messchips A1. Auf der Fläche des Substrats 1, auf der der analysierende Bereich 10 ausgegebildet ist, werden ein Paar von rechten und linken Seitenplatten 12a bei regelmäßigen Intervallen gebildet. Zwischen den Seitenplatten 12a ist eine Mittelplatte 12b auf dem Substrat 1 gestapelt, sodass sie von den Seitenplatten 12a um Abstand ta bzw. tb beabstandet ist. Das obere Brett 13 ist darauf gestapelt, ähnlich zu Messchip A1. Die Materialien und Dicke der Seitenplatten 12a und der Mittelplatte 12b können dieselben sein wie jene von dem Messchip A1.
Bei diesem Aufbau, wie in 9(b) dargestellt, hat der Messchip A5 zwei Probenlösungskammern, Sa, Sb, die im Wesentlichen parallel angeordnet sind. Wenn die Abstände ta und tb gleich zueinander sind, sind die Volumina der Probenlösungskammern, Sa, Sb, auch zueinander gleich. Die Größen der Probenlösungskammern, Sa, Sb, können gegebenenfalls ausgewählt werden, wenn die Probenlösung an den Einlass gelangen kann, zum Erreichen der Nähe des Auslasses durch das Kapillarphä nomen. Die Größe der Probenlösungskammern, Sa, Sb, kann dieselbe sein oder verschieden sein von jener der Probenlösungskammer S von dem Messchip A1. Vorzugsweise sind die Form und Größe der Probenlösungskammer Sa dieselbe wie jene von der Probenlösungskammer Sb.
Ein Verfahren zur Verwendung des Messchips A1 ist grundsätzlich dasselbe, wie beschrieben mit Bezug auf 2 bis 8. Das heißt, der Messchip A5, gefüllt mit Probenlösung d, wird so angeordnet, dass die Rückfläche von dem Messchip A5 das Prisma 31a kontaktiert. Dann werden, wie in 10 dargestellt, die zwei Probenlösungskammern, Sa, Sb, mit getrennten Lichtstrahlen, B1, B2, aus dem optischen Analysator so bestrahlt, dass der optische Analysator, beispielsweise unter Nutzung von Flächen-Plasmon-Resonanz, hinsichtlich der Probenlösung d, gefüllt in die zwei Probenlösungskammern, Sa, Sb gleichzeitig ausgeführt werden kann.
Die in die zwei Probenlösungskammern, Sa, Sb, gefüllte Flüssigkeit kann gegebenenfalls ausgewählt werden. Unterschiedliche zwei Arten von Probenlösungen können gleichzeitig analysiert werden. Alternativ kann eine Probenlösungskammer mit einer Bezugslösung, die als Bezugsprobenlösungskammer zu verwenden ist, gefüllt werden. In jedem Fall wird eine Kompensationsbehandlung, die für die Bestrahlungslichtstrahlen erforderlich ist, so ausgeführt, dass die Messbedingungen dieselben sind. Wenn das Licht, emittiert aus derselben Lichtquelle, mit Hilfe eines Strahlteilers in zwei Systeme geteilt wird, kann die Kompensationsbehandlung im Wesentlichen weggelassen werden.
In dem in 9(a) und 9(b) dargestellten Beispiel hat die Probenlösungskammer den Einlass und Auslass mit demselben Querschnitt und das obere Brett 13, das die gesamte obere Fläche der Probenlösungskammer bedeckt. Jedoch kann jede von den zwei Probenlösungskammern dieselbe sein wie die Probenlösungskammer mit Einlass und Auslass von unterschiedlichen Querschnittsflächen, wie in 6 dargestellt, oder die Probenlösungskammer mit dem oberen Brett 13, welche keinen Teil der oberen Fläche der Probenlösungskammer bildet, wie in 5 dargestellt. Diese Probenlösungskammern können kombiniert werden. Alternativ können drei Probenlösungskammern verwendet werden. In diesem Fall kann die Zahl der Lichtstrahlen dieselbe sein, wie jene von Probenlösungskammern. Wenn die Zahl der Lichtstrahlen geringer ist als jene von den Probenlösungskammern, kann der Messchip A5 zur Ausführung einer Vielzahl von zu analysierenden Vorgängen auf dem Prisma gleiten.
Wenn eine Mehrheit von Probenlösungskammern auf einem einzigen Messchip ausgebildet sind, gibt es auch Vorteile, indem es möglich ist, die Zeit zum Messen einer Vielzahl von Proben zu senken, und es ist möglich, die mechanischen Fehler, die hervorgerufen werden, wenn der Messchip befestigt wird, wie in 10 dargestellt, zu senken.
11 zeigt ein weiteres Beispiel, das nicht von den Ansprüchen erfasst wird, eines Messchips für einen optischen Analysator. Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Messchips, bei denen die Probenlösungskammer durch Stapeln dünner Filme gebildet wird, hat ein Messchip A6 in dieser bevorzugten Ausführungsform einen Kunststoffblock 13a, der zwei Nuten, gebildet im Boden davon, aufweist, und der auf durchscheinendem oder durchsichtigem Substrat 1 gestapelt ist, zur Bildung von zwei Probenlösungskammern, Sa, Sb. Die Nuten für die Probenlösungskammern, Sa, Sb, können durch Spritzgießformen unter Verwendung einer Metallform oder durch Schneiden eines geformten quadratischen Blocks mit Hilfe einer Fräsmaschine hergestellt werden. Die Gestalten der Probenlösungskammern können gegebenenfalls ausgewählt werden. Wie in 12 dargestellt (die die Rückfläche eines Kunststoffblocks zeigt), haben Einlass und Auslass von jeder Probenlösungskammer, Sc, unterschiedliche Querschnittsflächen. Es ist nicht erforderlich, die zwei Probenlösungskammern, wie in 11 dargestellt, integral auszubilden, nur eine Probenlösungskammer kann gebildet werden. In dem Messchip A6 mit dieser Konstruktion gibt es Vorteile, indem die Effizienz des Montagevorgangs durch Senken der Teilezahl verbessert werden kann und die Ausbeute kann verbessert werden. Das optimale Kunststoffmaterial wird gemäß den optischen Analysemitteln und dem Gegenstand ausgewählt. Im Fall, wenn der Messchip für einen optischen Analysator verwendet wird, der Flächen-Plasmon-Resonanz nutzt, kann der Messchip aus einem allgemeinen Kunststoff gefertigt sein und er wird vorzugsweise aus einem transparenten Material mit guter Haftfestigkeit gebildet. Da es leicht ist, die Menge der Probenlösung in der Probenlösungskammer zu identifizieren und den Block auf dem Substrat während der Montage zu setzen.
13 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Messchips für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die rechten und linken Seitenwände einer Probenlösungskammer (Raum) S hinsichtlich der Fließrichtung der Probenlösung geneigt, sodass die Querschnittsfläche von dem Auslass S₃ der Probenlösungskammer (Raum) S geringer ist als jene von Einlass S₁ davon, und die Breite eines oberen Bretts 13 geringer ist als jene von Seitenplatten 12, sodass der Einlass der Probenlösungskammer S einen nach oben offenen Teil S₅ aufweist. An diesen Punkten ist ein Messchip A7 in dieser bevorzugten Ausführungsform verschieden von dem Messchip A1. In diesem Fall gibt es Vorteile, indem die gesamte Probenlösung aus der Probenlösungskammer mit Hilfe des absorbierenden Kissens 20 sicher ausgegeben werden kann, und dass die Probenlösung der Probenlösungskammer S leicht zugeführt werden kann.
14 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Messchips für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist ein absorbierendes Kissen 20c auf einem durchscheinenden oder durchsichtigen Substrat 1 gleitfähig angeordnet. An diesem Punkt ist ein Mess-chip A8 in dieser bevorzugten Ausführungsform verschieden von den Messchips, beschrieben in Bezug auf 1 bis 13. In diesem Messchip A8 wird das absorbierende Kissen 20c auf der Seite von dem Auslass S₂ einer Probenlösungskammer S so angeordnet, dass es zwischen einer Position, bei der das absorbierende Kissen 20c den Auslass S₂ kontaktiert, und einer Position, bei der das absorbierende Kissen 20c von dem Auslass S₃ (die Position, dargestellt in 14) mit Hilfe von Spiralfedern 23 beabstandet ist, gleitfähig ist. Wenn das absorbierende Kissen 20c zu dem Auslass S₃ mit Hilfe von beispielsweise einem Arbeitsstab 24 gepresst wird, wird ein Vorsprung 21a, ausgebildet an der Spitze des absorbierenden Kissens 20c, in den Auslass S₃ zum Starten der Absorption der Lösung eingesetzt. Nach einem vorbestimmten Zeitraum, wenn das Pressen des Arbeitsstabs 24 nachlässt, kehrt das Absorptionskissen 20c, das die Lösung absorbiert hat, zurück zu der dargestellten Position, beabstandet von dem Auslass durch die Federkraft der Spiralfedern 23. Bei dieser Konstruktion gibt es einen Vorteil, indem die Zuführung und die Ausgabe der Probenlösung ohne Erfordernis von komplizierten Zuführungssystemen genau kontrolliert werden können. Wenn der Messchip A7, dargestellt in 13, in 14 verwendet wurde, sollte die Form des Messchips nicht darauf begrenzt sein, sondern andere Formen können gegebenenfalls verwendet werden.
15 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Messchips für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist ein Messchip A9 in einem Gehäuse 50 mit einer Probenlösungszuführungsöffnung 51 untergebracht. An diesem Punkt ist der Messchip A9 verschieden von den Messchips, die in Bezug auf 1 bis 14 beschrieben wurden. Bei diesem Messchip A9 wird die Probenlösungszuführungsöffnung 51 oberhalb Einlass S₁ von einer Probenlösungskammer ausgebildet, sodass der Bedienende leicht eine erforderliche Probenlösung oder dergleichen durch die Probenlösungszuführungsöffnung 51 mit Hilfe einer Pipette 30 zuführen kann. In 15 wird der Messchip A8, dargestellt in 14, so verwendet, dass eine Öffnung 52 zum Einsetzen der Spitze eines Arbeitsstabs 24 in einer Seite des Gehäuses 50 gebildet ist. Der Messchip sollte allerdings nicht darauf begrenzt sein, sondern andere Messchips können gegebenenfalls verwendet werden. Wenn der Arbeitsstab 24 oder dergleichen nicht verwendet werden, ist die Öffnung 52 nicht erforderlich. Bei diesem Messchip A9 gibt es die Vorteile, dass die Abfalllösung in dem Messchip ohne Kontakt der Hände des Bedienenden behandelt werden kann und ausgegeben werden kann.
16(a) und 16(b) zeigen Ausführungsformen einer Probenlösungskammer eines Messchips für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung, die von Unten angeschaut sind. In 16(a) ist ein Paar von Seitenplatten 12A mit Seitenwänden 12d, die hinsichtlich der Strömungsrichtung der Probenlösung geneigt sind, auf einem Substrat 13A mit geneigter oberer Fläche 13a gebildet. In dieser Ausführungsform gibt es, da sowohl Seitenwände 12d und die obere Fläche (Fläche oben) 13a der Probenlösungskammer geneigt sind, Vorteile, indem die Querschnittsfläche von der Probenlösungskammer S im Vergleich mit jener von den Probenlösungskammern, dargestellt in 6, 7, 12 und 13, rasch geändert werden kann, und es ist schwierig, die Lösung auslaufen zu lassen. In 16(b) ist eine Probenlösungskammer S mit derselben Form wie jene der Probenlösungskammer, dargestellt in 16(a), integral durch Spritzgießformen eines Kunststoffs mit Hilfe einer Metallform hergestellt. In diesem Fall gibt es Vorteile, indem die Effizienz des Montagevor gangs und die Ausbeute durch Senken der Zahl an Teilen verbessert werden können. Die rechte und linke Seitenwand der Probenlösungskammer kann parallel zueinander sein und nur zumindest eine an der oberen Fläche und der oberen und unteren Fläche kann hinsichtlich der Messreferenzfläche zur Änderung der Querschnittsfläche der Probenlösungskammer geneigt sein, obwohl dies nicht dargestellt ist. Zusätzlich ist der Messchip für den optischen Analysator durch geeignete Anordnung der Probenlösungskammer, dargestellt in 16(a) oder 16(b), auf einem durchscheinenden oder durchsichtigen Substrat 1, ähnlich zu jenem in 12, ausgebildet. In diesem Fall können Öffnungen selektiv als entweder Einlass und Auslass dienen. Eine Vielzahl von Probenlösungskammern mit derselben Form wie jene vorstehend genannte Probenlösungskammer kann parallel ausgebildet sein.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen eines Messchips für einen optischen Analysator unter Verwendung der Flächen-Plasmon-Resonanz gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, sollte die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt sein, sondern die Erfindung kann in verschiedener Weise, ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen, ausgeführt werden. Wenn beispielsweise eine Analyse unter Verwendung, als Variable, eines durchgelassenen Lichts, das durch die Probenlösung d tritt, kein reflektiertes Licht, wie eine optische Analyse zum Nachweis einer Farbreaktion von Sauerstoff, ausgeführt wird, sind der Metalldünnfilm 2 und der Immobilisierungsfilm 3 nicht erforderlich, und das obere Brett 13 ist aus einem durchscheinenden oder durchsichtigen Material gefertigt. Außerdem, wenn ein Ultraviolettbereich detektiert wird, ist das Material eines Abschnitts des Messchips, das die Probenlösung kontaktiert, vorzugsweise Quarzglas, obwohl es nicht erforderlich ist, das Material des Messchips zu ändern, wenn in einem Bereich sichtbaren Lichts detektiert wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird, wenn ein Messchip für einen optischen Analysator gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine erforderliche optische Analyse durch Tropfen nur eines Tropfens oder weniger Tropfen Probenlösung ausgeführt. Daher können die Vorbehandlung zur Analyse sowie die Nachbehandlung vereinfacht werden, und die Menge an Abfallprobenlösung kann vermindert werden, sodass der optische Analysenvorgang bei geringeren Kosten ausgeführt werden kann. Außerdem wird erwartet, dass Fehler in Abhängigkeit von der Ausbildung des Bedienenden vermindert werden können, sodass jeder Beliebige genau und einfach eine Messung ausführen kann.
Während die vorliegende Erfindung hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen offenbart wurde, um das Verständnis davon besser zu erleichtern, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung in verschiedener Weise, ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen, ausgeführt werden kann. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Modifizierungen der dargestellten Ausführungsformen, die ausgeführt werden können, ohne vom Prinzip der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche angegeben ist, abzuweichen, einschließt.

Claims

Messchip für einen optischen Analysator mit: einem durchscheinenden oder transparenten Substrat (1); und einer Probenlösungskammer (S), die einen Einlass (S₁) zur Einführung einer zu analysierenden Probenlösung (d) und einen Auslass (S₂) zur Ausgabe der analysierten Probenlösung (d) aufweist, wobei die Probenlösungskammer (S) an einer gegebenenfalls zumindest teilweise bedeckten Fläche des durchscheinenden oder transparenten Substrats (1) ausgebildet ist und teilweise angrenzt, sodass das Innere der Probenlösungskammer (S) zwischen dem Einlass (S₁) und einer Umgebung von dem Auslass (S₂) mit der Probenlösung (d) durch das Kapillarphänomen gefüllt werden kann, wobei die wahlweise Bedeckung entweder ein immobilisierender Film (3) zum Immobilisieren eines physiologisch wirksamen Stoffes (4) oder ein dünner Metallfilm (2) mit einem daran gebildeten immobilisierenden Film (3) ist, wobei zumindest ein Teil von dem immobilisierenden Film (3) zu der Probenlösungskammer (S) weist; wobei die Querschnittsfläche des Einlasses (S₁) und die Querschnittsfläche des Auslasses (S₂) voneinander verschieden sind.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 1, wobei der Auslass (S₂) von der Probenlösungskammer (S) eine größere Querschnittsfläche aufweist als jene von dem Einlass (S₁) davon.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 1, wobei der Auslass (S₂) von der Probenlösungskammer (S) eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als jene von dem Einlass (S₁) davon.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 1, wobei eine untere Fläche von der Probenlösungskammer (S), welche eine Grenzfläche der Probenlösungskammer (S), ausgebildet auf dem durchscheinenden oder transparenten Substrat (1), ist, und eine obere Fläche (13a) der Probenlösungskammer (S), welche eine Grenzfläche der Probenlösungskammer (S), angeordnet gegenüber der unteren Fläche, ist, hinsichtlich zueinander geneigt sind.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 1, der außerdem absorbierende Lagen-Mittel bzw. Kissen (20) zum Absorbieren und Ausgeben der Probenlösung (d), die in die Probenlösungskammer (S) gefüllt ist, umfasst.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 5, wobei das absorbierende Lagen-Mittel bzw. Kissen (20) eine Vielzahl von absorbierenden Lagen bzw. Kissen mit unterschiedlichen Absorptionsgeschwindigkeiten bzw. -raten umfasst.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 5, wobei das absorbierende Lagen-Mittel bzw. Kissen (20) auf dem durchscheinenden oder transparenten Substrat (1) so angeordnet ist, dass es zwischen einer ersten Position, bei der das absorbierende Mittel bzw. Kissen (20) den Auslass (S₂) kontaktiert, und einer zweiten Position, bei der das absorbierende Mittel bzw. Kissen (20) von dem Auslass (S₂) beabstandet ist, gleitbar ist.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 5, der außerdem Mittel zum Gleiten des absorbierenden Mittels bzw. Kissens (20) umfasst.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 1, der außerdem einen Transporthalter (40) zum Halten eines peripheren Abschnitts von dem durchscheinenden oder transparenten Substrat (1) umfasst.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 1, wobei der Messchip sich in einem Gehäuse (50) mit einer Probenlösungszuführungsöffnung (51) befindet.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 1, wobei der Teil der Fläche, die zu der Probenlösungskammer weist, einen Referenzbereich und einen Probenbereich aufweist, wobei nur der Probenbereich einen immobilisierenden Film (3) zum Immobilisieren des physiologisch wirksamen Stoffes (4) aufweist.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 1, wobei die Probenlösungskammer (S) durch Stapeln eines Elements (12), das als Seitenwand dient, und eines Elements (13), das als eine obere Platte dient, gebildet wird.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 1, wobei die Probenlösungskammer (S) durch Stapeln eines Kunststoffblocks mit einer in den Boden davon ausgebildeten Nut auf das durchscheinende oder transparente Substrat gebildet wird.
Messchip für einen optischen Analysator mit: einem durchscheinenden oder transparenten Substrat (1); und einer Vielzahl von Probenlösungskammern (Sa, Sb, Sc), wobei jede davon einen Einlass zur Einführung einer zu analysierenden Probenlösung (d) und einen Auslass zur Ausgabe der analysierten Probenlösung (d) aufweist, wobei die Probenlösungskammern (Sa, Sb, Sc) an einer gegebenenfalls zumindest teilweise bedeckten Fläche des durchscheinenden oder transparenten Substrats (1) ausgebildet sind und teilweise angrenzen, sodass das Innere von jeder von den Probenlösungskammern (Sa, Sb, Sc) zwischen dem Einlass und einer Umgebung von dem Auslass mit der Probenlösung (d) durch das Kapillarphänomen gefüllt werden kann, wobei die wahlweise Bedeckung entweder ein immobilisierender Film (3) zum Immobilisieren eines physiologisch wirksamen Stoffes (4) oder ein daran gebildeter dünner Metallfilm (3) ist, wobei zumindest ein Teil von dem immobilisierenden Film (3) zu den Probenlösungskammern (Sa, Sb, Sc) weist; wobei die Querschnittsfläche des Einlasses (S₁) und die Querschnittsfläche des Auslasses (S₂) von jeder der Vielzahl von Probenlösungskammern unterschiedlich voneinander sind.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 14, wobei der Auslass von jeder von den Probenlösungskammern (Sa, Sb, Sc) eine größere Querschnittsfläche aufweist als jene von dem Einlass davon.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 14, wobei der Auslass von jeder von den Probenlösungskammern (Sa, Sb, Sc) eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als jene von dem Einlass davon.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 14, wobei eine untere Fläche von zumindest einer der Probenlösungskammern (Sa, Sb, Sc), welche eine Grenzfläche der Probenlösungskammer (Sa, Sb, Sc), gebildet an dem durchscheinenden oder transparenten Substrat (1), ist, und eine obere Fläche (13a) der Probenlösungskammer (Sa, Sb, Sc), welche eine Grenzfläche der Probenlösungskammer (Sa, Sb, Sc), angeordnet gegenüber der unteren Fläche, ist, hinsichtlich zueinander geneigt sind.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 14, der außerdem absorbierende Lagen-Mittel bzw. Kissen (20) zum Absorbieren und Ausgeben der Probenlösung (d), die in die Probenlösungskammern (Sa, Sb, Sc) gefüllt ist, umfasst.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 18, wobei das absorbierende Lagen-Mittel bzw. Kissen (20) eine Vielzahl von absorbierenden Lagen bzw. Kissen mit unterschiedlichen Absorptionsgeschwindigkeiten aufweist.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 18, wobei das absorbierende Lagen-Mittel bzw. Kissen (20) an dem durchscheinenden oder transparenten Substrat (1) so angeordnet ist, dass es zwischen einer ersten Position, bei der das absorbierende Lagen-Mittel bzw. Kissen (20) den Auslass kontaktiert, und einer zweiten Position, bei der das absorbierende Lagen-Mittel bzw. Kissen (20) von dem Auslass beabstandet ist, gleitbar ist.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 20, der außerdem Mittel zum Gleiten des absorbierenden Lagen-Mittels bzw. Kissens (20) umfasst.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 14, der außerdem einen Transporthalter (40) zum Halten eines peripheren Abschnitts von dem durchscheinenden oder transparenten Substrat (1) umfasst.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 14, wobei der Messchip sich in einem Gehäuse (50) mit einer Probenlösungszuführungsöffnung (51) befindet.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 14, wobei der Teil der Fläche, die zu zumindest einer der Probenlösungskammern weist, einen Referenzbereich und einen Probenbereich aufweist, wobei nur der Probenbereich einen immobilisierenden Film (3) zum Immobilisieren des physiologisch wirksamen Stoffes (4) aufweist.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 14, wobei eine der Probenlösungskammern (Sa, Sb, Sc) eine Probenlösungskammer zur Referenz darstellt.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 14, wobei die Probenlösungskammern (Sa, Sb, Sc) durch Stapeln eines Elements (12), das als Seitenwand dient, und eines Elements (13), das als eine obere Platte dient, gebildet werden.
Messchip für einen optischen Analysator nach Anspruch 14, wobei die Probenlösungskammern (Sa, Sb, Sc) durch Stapeln eines Kunststoffblocks mit in den Boden davon ausgebildeten Nuten auf das durchscheinende oder transparente Substrat gebildet werden.