FI96800C - Device for performing an analysis - Google Patents

Device for performing an analysis Download PDF

Info

Publication number
FI96800C
FI96800C FI940737A FI940737A FI96800C FI 96800 C FI96800 C FI 96800C FI 940737 A FI940737 A FI 940737A FI 940737 A FI940737 A FI 940737A FI 96800 C FI96800 C FI 96800C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
light
prism
well
analysis
wells
Prior art date
Application number
FI940737A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI96800B (en
FI940737A (en
FI940737A0 (en
Inventor
Jukka Lekkala
Janusz Sadowski
Harri Joki
Original Assignee
Valtion Teknillinen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Priority to FI940737A priority Critical patent/FI96800C/en
Publication of FI940737A0 publication Critical patent/FI940737A0/en
Priority to PCT/FI1995/000077 priority patent/WO1995022754A1/en
Publication of FI940737A publication Critical patent/FI940737A/en
Publication of FI96800B publication Critical patent/FI96800B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI96800C publication Critical patent/FI96800C/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251Colorimeters; Construction thereof
    • G01N21/253Colorimeters; Construction thereof for batch operation, i.e. multisample apparatus
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/0303Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/552Attenuated total reflection
    • G01N21/553Attenuated total reflection and using surface plasmons

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Description

9680096800

Laite analyysin suorittamiseksiDevice for performing the analysis

Keksintö kohdistuu laitteeseen analyysin suorittamiseksi, joka laite on oheisen patenttivaatimuksen 1 5 johdanto-osassa esitettyä tyyppiä.The invention relates to an apparatus for performing an analysis of the type set out in the preamble of appended claim 1.

Immunologisissa määrityksissä käytetään yleisesti analyysikuoppia, jotka voivat olla erityisessä mikro-tiitterilevyssä ja joissa immunologisen reaktion 10 annetaan tapahtua. Tulos mitataan kuopasta saatavan fysikaalisen suureen avulla. Esimerkkeinä tämän tyyppisistä menetelmistä ovat kilpailevaan sitoutumiseen perustuvat menetelmät, joissa käytetään fluore-senssileimaa ja joissa kuopassa olevaan analysoita-15 vaan aineeseen kohdistetaan viritysenergiaa aallon pituudeltaan sopivan sähkömagneettisen säteilyn muodossa ja kuopan fluoresenssi mitataan. Menetelmiä on esitetty esim. US-patenteissa 4.374.120, 4.808.541 ja 5.124.268. Erilaisissa fotometrisissä mittauksissa 20 käytettävän levyn rakenteen ja mittausjärjestelyn osalta viitataan esim. USA:laiseen patenttiin 4.648.250, josta käy ilmi kuopan alapuolella oleva valonlähde ja kuopan yläpuolella oleva detektori, jolla havaitaan kuopassa olevan aineen johdosta 25 tapahtunut muutos valossa.Immunological assays generally use assay wells, which may be in a special microtiter plate and in which the immunological reaction is allowed to proceed. The result is measured by the physical quantity obtained from the well. Examples of this type of method are competitive binding methods using a fluorescence label in which excitation energy is applied to an analyte in a well in the form of electromagnetic radiation of a suitable wavelength and the fluorescence of the well is measured. Methods are described, for example, in U.S. Patents 4,374,120, 4,808,541 and 5,124,268. For the structure and measurement arrangement of a plate used in various photometric measurements 20, reference is made, for example, to U.S. Patent 4,648,250, which discloses a light source below the well and a detector above the well to detect a change in light due to a substance in the well.

Epäkohta immunologisissa määritysmenetelmissä on se, että fluoresenssin aikaansaamiseksi joudutaan käyttämään erityisiä tämän ilmiön aikaansaavia aineita 1. 30 leimoja (labels). Näiden aineiden kiinnittäminen analyyttiin vaatii ylimääräisen vaiheen.A disadvantage of immunoassay methods is that special substances that cause this phenomenon have to be used to induce fluorescence. 1. labels. Attaching these substances to the analyte requires an additional step.

On tunnettua käyttää SPR-ilmiötä kyvetinkaltaisessa rakenteessa läsnäolevien biokemiallisten komponenttien 35 määrittämiseen, esim. EP-hakemusjulkaisuissa 286195 ja 517930 esitetyllä tavalla.It is known to use the SPR phenomenon to determine the biochemical components 35 present in a cuvette-like structure, e.g. as disclosed in EP-A-286195 and 517930.

2 968002 96800

Keksinnön tarkoituksena on esittää uudentyyppinen laite analyysin suorittamiseksi, jossa voidaan käyttää hyväksi SPR-ilmiötä ilman erityisreagensseja muuttamatta kuitenkaan ratkaisevasti itse analyysikuoppien 5 rakennetta ja analysoitavien aineiden annostelua niihin. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle laitteelle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa. Analyysikuopat muodostavat tällöin 10 useita kuoppia käsittävän kuoppalevyn. SPR-ilmiöön perustuva mittaus suoritetaan kuoppalevyn pohjan suunnasta pohjaan rajoittuvien sopivien prismaraken-teiden kautta, joiden poikkileikkaukset pysyvät vakioina kuopparivien suunnassa. Detektorit sijaitsevat 15 tällöin myös kuoppalevyn pohjan puolella eikä kuoppien suuaukkojen puolella, kuten perinteisissä läpikulkevaa valonsädettä käyttävissä mittauslaitteissa, esim. mikrotiitterilevyissä.The object of the invention is to provide a new type of device for performing an analysis in which the SPR phenomenon can be exploited without special reagents, without, however, decisively changing the structure of the analysis wells 5 and the dosing of the substances to be analyzed. To achieve this object, the device according to the invention is mainly characterized by what is set forth in the characterizing part of the appended claim 1. The analysis wells then form 10 well plates with several wells. The measurement based on the SPR phenomenon is performed through suitable prism structures bounding from the bottom direction of the well plate to the bottom, the cross-sections of which remain constant in the direction of the well rows. The detectors are then also located on the bottom side of the well plate and not on the mouth side of the wells, as in conventional measuring devices using a transmitted light beam, e.g. in microtiter plates.

20 Muiden keksinnön edullisten suoritusmuotojen osalta viitataan oheisiin epäitsenäisiin vaatimuksiin.For other preferred embodiments of the invention, reference is made to the appended dependent claims.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 25 kuvat la-e esittävät esimerkkejä eri kuopparaken- teista, kuvat 2a-c esittävät mittauksen periaatteen eri 30 vaihtoehtoja keksinnön mukaisella kuopalla, kuva 3 esittää käytettävää kuoppien yhdis telmää, kuvat 4a ja b esittävät mittauksia kuvan 3 mukaisella kuoppien yhdistelmällä, 35 3 96800 kuva 5 esittää konsentraation muutosten vaiku tusta mittausarvoihin, ja kuva 6 esittää biomolekyylien vaikutusta 5 mittausarvoihin.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figures 1a-e show examples of different well structures, Figures 2a-c show different alternatives of the measurement principle with a well according to the invention, Figure 3 shows a combination of wells used, Figures 4a and b show measurements With the combination of wells according to Fig. 3, Fig. 5 shows the effect of changes in concentration on the measured values, and Fig. 6 shows the effect of biomolecules on the measured values.

Kuvissa la-le on esitetty immunologisiin määrityksiin tarkoitettu analyysikuoppa 1, joka sisältyy keksinnön mukaiseen kuoppalevyyn. Kuopassa tapahtuvan immunolo-10 gisen reaktion tulos voidaan lukea optisesti perustuen pintaplasmonresonanssitekniikkaan (Surface Plasmon Resonance, SPR), joka on tunnettu esim. FI-patenteista 85766 ja 84940. Kuoppa koostuu varsinaisesta reaktio-tilasta 2 sekä prismasta 3. Molemmat on valmistettu 15 läpinäkyvästä muovista, esimerkiksi polystyreenistä, puristamalla yhdeksi kokonaisuudeksi. Reaktiotilan 2 sisäpintaan, joka on samalla kuoppaan liitetyn prisman 3 yksi rajapinta, on kiinnitetty SPR-ilmiön aikaansaavan materiaalin kerros 4. Tämä voi olla pintaan 20 höyrystetty tai sputteroitu ohut kultakaivo. Kerroksen 4 ulkopinnan voi muodostaa ohut dielektrisen materiaalin lisäkerros (esim. polystyreeniä, lasia tai timanttia) , jolla suojataan kerroksen 4 varsinaista materiaalia tai parannetaan biomolekyylin kiinnittymistä.Figures 1a-1e show an assay well 1 for immunological assays, which is included in a well plate according to the invention. The result of the immunological reaction in the well can be read optically based on the Surface Plasmon Resonance (SPR) technique known from e.g. FI patents 85766 and 84940. The well consists of the actual reaction space 2 and the prism 3. Both are made of 15 transparent plastics. , for example polystyrene, by compression into a single unit. Attached to the inner surface of the reaction space 2, which is at the same time one interface of the prism 3 connected to the well, is a layer 4 of SPR-producing material. This may be a thin gold well vaporized or sputtered on the surface 20. The outer surface of the layer 4 may be formed by a thin additional layer of dielectric material (e.g. polystyrene, glass or diamond) to protect the actual material of the layer 4 or to improve the adhesion of the biomolecule.

25 Materiaalikerroksen 4 ulkopintaan kiinnitetään bio- molekyyli, kuten vasta-aine, antigeeni tai peptidi, johon näytteessä oleva, mitattava analyyttimolekyyli sitoutuu spesifisesti. Näin pinnoitettuna kuoppaa voidaan säilyttää pitkiä aikoja kuivassa tilassa.Attached to the outer surface of the material layer 4 is a biomolecule, such as an antibody, antigen or peptide, to which the analyte molecule to be measured in the sample specifically binds. With this coating, the pit can be stored for a long time in a dry place.

3030

Mittaus tapahtuu siten, että kuoppaan injektoidaan . näyte ja annetaan sen reagoida kerroksen 4 pinnalla olevan immobilisoidun molekyylikerroksen kanssa. Kuopan pohjan muodostavan prisman 3 kautta kohdistetaan 35 p-polaroitu valonsäde tai valokimppu prisman 3 ja reaktiotilan 2 rajapinnalla olevalle materiaalikerrok-selle 4. Rajapinnalta valo kokonaisheijastuu takaisin i' prismaan tiettyä raja-arvoa suuremmilla tulokulman 4 96800 arvoilla, mikäli prisman 3 materiaalin taitekerroin on suurempi kuin reaktiotilassa 2 olevan nesteen taitekerroin. Tietyllä valon aallonpituudella ja tulokulman arvolla kokonaisheijastuneessa valossa havaitaan ns.The measurement takes place by injecting into the well. sample and reacting it with the immobilized molecular layer on the surface of layer 4. Through the prism 3 forming the bottom of the well, a 35 p-polarized light beam or light beam is applied to the material layer 4 at the interface between the prism 3 and the reaction space 2. At the interface, light is totally reflected back to the prism i 'at prism values greater than a certain cut-off value. than the refractive index of the liquid in reaction space 2. At a certain wavelength of light and the value of the incident angle in the total reflected light, the so-called

5 pintaplasmonresonassi, jolloin heijastunut valo häviää. Tällöin kaikki valon energia siirtyy materiaalikerrok-sessa 4, kuten kullassa olevien vapaiden elektronien muodostamassa plasmassa eteneväksi sähkömagneettiseksi aalloksi. Resonanssi-ilmiö vahvistaa reaktiotilassa 2 10 esiintyvää, kokonaisheijastuksessa syntyvää ns. evanescent-sähkökenttää. Tämä kenttä ulottuu kullan pinnalta vain muutaman sadan nanometrin etäisyydelle reaktiotilaan 2. Evanescent-kenttä näkee pinnassa tapahtuvan reaktion, esimerkiksi materiaalikerroksen 15 4 pintaan sidotun vasta-aineen ja näytteessä olevan antigeenin välisen spesifisen kompleksin syntymisen, koska se edustaa tiettyä taitekertoimen muutosta kerroksen pinnalla. Sitoutuminen on mitattavissa heijastuneesta valosta, koska resonanssi (valon 20 häviäminen) siirtyy toiselle tulokulman arvolle.5 surface plasmon resonance, in which case the reflected light disappears. In this case, all the energy of light is transferred to the electromagnetic wave propagating in the material layer 4, such as in the plasma formed by the free electrons in gold. The resonance phenomenon confirms the so-called total reflection occurring in the reaction space 2 10. evanescent electric field. This field extends only a few hundred nanometers from the gold surface to reaction space 2. The Evanescent field sees a surface reaction, e.g., the formation of a specific complex between the antibody bound to the surface of the material layer 15 and the antigen in the sample, because it represents a certain refractive index change at the layer surface. The binding is measurable from the reflected light because the resonance (loss of light 20) shifts to another value of the incident angle.

Analyysikuopan 1 pohjan muodostava prisma 3 voidaan käsittää osaksi, jolla on rajapinta 3a, jonka kautta valonsäde tulee prismaan, rajapinta, jolta valo 25 kokonaisheijastuu takaisin prismaan, ja rajapinta 3b, jonka kautta kokonaisheijastunut valonsäde lähtee prismasta. Prisma 3 voi olla esimerkiksi puolisylinte-rin (kuva la) tai tavallisen kolmionmuotoisen prisman (kuva Ib) muotoinen, jolloin sen rajapinnat 3a ja 3b, 30 joiden kautta valonsäde tulee ja lähtee, lähenevät toisiaan kuopan pohjapuolella muodostaen joko kolmion kärjen tai yhdessä puoliympyrän. Riippuen siitä, millä tulokulman arvolla resonanssi esiintyy, prisma voi olla myös osa edellä mainituista, jolloin analyysi-35 kuopan pohjan ulkopinta on suora sijaiten em. rajapintojen 3a, 3b välillä, eli kyseessä on eräänlainen katkaistu prisma (kuvat le ja Id) . Kuvassa le on esitetty prismarakenne, jossa rajapinnat 3a, 3b ovat li 5 96800 prismarakenteen keskellä läheten toisiaan reaktio-tilan 2 suuntaan, eli pohjaan muodostuu eräänlainen kolo. Tuleva, rajapinnassa 3a taittuva valonsäde heijastuu prisman ulkopinnalta kerrosta 4 kohti, joko 5 kokonaisheijastuksen ansiosta tai ulkopinnalle kiinnitetyn heijastavan kerroksen 3c aikaansaaman peili-heijastuksen avulla. Kerrokseen 4 rajautuvasta rajapinnasta kokonaisheijastunut valo heijastuu jollakin em. tavoista myös toisesta ulkopinnasta jälleen toiseen 10 rajapintaan 3b, jossa se taittuu pois prismasta.The prism 3 forming the bottom of the analysis well 1 can be comprised as a part having an interface 3a through which the light beam enters the prism, an interface from which the light 25 is totally reflected back to the prism, and an interface 3b through which the totally reflected light beam leaves the prism. The prism 3 may be, for example, in the shape of a half-cylinder (Fig. 1a) or an ordinary triangular prism (Fig. Ib), its interfaces 3a and 3b, through which the light beam enters and leaves, converging at the bottom of the pit, forming either a triangular apex or a semicircle. Depending on the value of the angle of incidence the resonance occurs, the prism may also be part of the above, the outer surface of the bottom of the analysis-35 being straight between the above-mentioned interfaces 3a, 3b, i.e. a kind of truncated prism (Figures le and Id). Figure 1e shows a prism structure in which the interfaces 3a, 3b are in the middle of the prism structure, sending each other in the direction of the reaction space 2, i.e. a kind of cavity is formed in the bottom. The incoming light beam refracting at the interface 3a is reflected from the outer surface of the prism towards the layer 4, either due to the total reflection 5 or by means of the mirror reflection provided by the reflective layer 3c attached to the outer surface. The light reflected from the interface bordering the layer 4 is also reflected in one of the above ways also from the second outer surface again to the second interface 3b, where it is refracted from the prism.

Kuvissa 2a—2c on esitetty mittaustapahtuma yksinkertaistettuna. Valonlähteenä 5 on laser tai valoa emittoiva diodi (LED). Heijastuneen valon mittaus 15 voidaan tehdä detektorina 6 toimivalla fotodiodilla jos mitataan vain muutoksia heijastuneen valon intensiteetissä tietyllä kulmalla (kuva 2a). Kuvassa 2b on esitetty valon tuonti optisella kuidulla 13, jolloin kuidun päästä leviävä sädekimppu voidaan yhdensuuntais-20 taa kollimoivalla optiikalla 7. Analogisella tavalla voidaan prismasta tuleva valo viedä detektoriin optista kuitua 14 pitkin. Jos rekisteröidään kuvassa 2c esitetyn mukaisesti koko resonanssikäyrä kulman funktiona, käytetään valolähteen 5 ja prisman 3 välissä 25 fokusoivaa optiikkaa 12 ja kokonaisheijastunut hajaantuva valokimppu mitataan usean detektorin CCD-rivi-ilmaisimella 15. Valokimppu voidaan kollimoida optiikalla 11 tarvittaessa, erityisesti jos rivi-ilmaisin 15 on suhteellisen kaukana prismasta.Figures 2a-2c show the measurement event in a simplified form. The light source 5 is a laser or a light emitting diode (LED). The measurement of the reflected light 15 can be made with a photodiode acting as a detector 6 if only changes in the intensity of the reflected light at a certain angle are measured (Figure 2a). Figure 2b shows the introduction of light by the optical fiber 13, whereby the beam propagating from the end of the fiber can be paralleled by collimating optics 7. In an analogous manner, the light from the prism can be introduced into the detector along the optical fiber 14. If the entire resonance curve is recorded as a function of angle as shown in Figure 2c, 25 focusing optics 12 are used between the light source 5 and the prism 3 and the total reflected scattered light beam is measured by a multi-detector CCD line detector 15. The beam can be collimated with optic 11 if necessary. relatively far from the prism.

3030

Vaikka kuvissa 2a-c onkin esitetty erillinen optiikka, _· on myös mahdollista yhdistää optiikka prismaan 3, jolloin linssirakenteet voivat sijaita pinnoissa 3a ja 3b. Prisma ja optiikka voidaan tällöin valmistaa 35 yhtenäiseksi rakenteeksi esim. valamalla.Although separate optics are shown in Figures 2a-c, it is also possible to connect the optics to the prism 3, whereby the lens structures can be located on the surfaces 3a and 3b. The prism and optics can then be made into a uniform structure, e.g. by casting.

Keksinnön mukaisessa rakenteessa voidaan useita analyysikuoppia 1 mitata samanaikaisesti, jolloin ne 6 96800 voidaan järjestää joko riviksi tai matriisiksi, kuten on esitetty kuvassa 3. Kuopat voidaan järjestää peräkkäin muovista valmistetuksi liuskaksi 8, jossa on vierekkäin useita kuoppia. Näitä useita kuoppia 1 5 käsittäviä liuskoja 8 voidaan edelleen asettaa vierekkäin, jolloin muodostuu perinteinen kuoppalevyn 9 rakenne eli mikrotiitterilevy. Liuskojen pohjat voivat tällöin olla poikkileikkaukseltaan jonkin kuvissa la—e esitetyn prisman 3 muotoisia. Liuskan pohja muodostuu 10 näin poikkileikkaukseltaan vakiona pysyvästä jatkuvasta prismarakenteesta, ja yksittäiset prismat 3 muodostuvat kunkin kuopan 1 kohdalle.In the structure according to the invention, several analysis wells 1 can be measured simultaneously, whereby they 6 96800 can be arranged either in a row or in a matrix, as shown in Fig. 3. The wells can be arranged successively in a plastic strip 8 with several wells side by side. The strips 8 comprising these several wells 1 5 can further be placed side by side, thus forming a conventional structure of the well plate 9, i.e. a microtiter plate. The bases of the strips can then have the shape of a prism 3 of cross-section shown in Figures 1a-e. The base of the strip 10 thus consists of a continuous prism structure with a constant cross-section, and individual prisms 3 are formed at each well 1.

Kuoppalevyn 9 lukemisessa voidaan käyttää kahta eri 15 menetelmää, jotka on esitetty kuvissa 4a ja b: 1. Valolähteestä 5 (esim. laserdiodi) saatava valonsäde jaetaan esimerkiksi holografiaelementillä 10 ja sen yhteydessä olevalla kollimaattorilla kuoppalevyn 20 9 kuhunkin prismaan 3 kohdistuviksi yhdensuuntaisik si valonsäteiksi siten, että tulokulma kussakin tapauksessa on sama, kuva 4a. Kullekin heijastuneelle säteelle on oma valodetektori 6, joka mittaa intensiteetissä tapahtuneet muutokset.Two different methods 15 can be used to read the well plate 9, as shown in Figures 4a and b: 1. The light beam from the light source 5 (e.g. laser diode) is divided into parallel light beams on each prism 3 of the well plate 20 9, for example by a holography element 10 and an associated collimator, that the angle of incidence is the same in each case, Fig. 4a. Each reflected beam has its own light detector 6, which measures changes in intensity.

25 2. Valolähteestä 5 tuleva hajaantunut valokimppu kollimoidaan yhdensuuntaiseksi kimpuksi optiikalla 7. Yhdensuuntaiset säteet osuvat koko kuoppalevyn 9 alalle. Kokonaisheijastunut valo, jossa säteet 30 ovat yhdensuuntaisia, kerätään kaksidimensionaali- sella CCD-ilmaisimella 15, jossa on vierekkäisiä ; detektoreita, kullekin analyysikuopalle 1 omansa.25 2. The scattered light beam from the light source 5 is collimated into a parallel beam by optics 7. The parallel rays hit the entire area of the well plate 9. The total reflected light in which the beams 30 are parallel is collected by a two-dimensional CCD detector 15 with adjacent ones; detectors, 1 for each analysis well.

Tällöin levystä syntyy kuva, jossa tietyn kuopan resonanssin siirtyminen näkyy kuopasta tulevan 35 valon intensiteetin muuttumisena, kuva 4b.This creates an image of the plate in which the displacement of the resonance of a particular well is seen as a change in the intensity of the light coming from the well, Figure 4b.

Kuoppalevyjen 9 lukemiseen voidaan käyttää myös kuvan 2c mukaista koko resonanssikäyrän rekisteröintiä li 7 96800 tulokulman funktiona kunkin kuopan 1 osalta. Optinen järjestely on tällöin sinänsä tunnettu Köhlerin illuminaatio.For reading the well plates 9, it is also possible to use the registration of the whole resonance curve li 7 96800 according to Fig. 2c as a function of the angle of incidence for each well 1. The optical arrangement is then the illumination of Köhler known per se.

5 Käytettäessä liuskoja 8 voidaan valonsäteet suunnata jatkuvan rakenteen muodostavien prismojen 3 riviin esimerkiksi useampien valolähteiden 5 rivistä. Detektorit 6 voivat olla vastaavasti rivissä, ja käytettäessä CCD-ilmaisinta 15 sen tarvitsee olla vain 10 yksiulotteinen ilmaisin. Haluttaessa rekisteröidä koko resonanssikäyrä tulokulman funktiona voidaan käyttää kuvan 2c mukaista järjestelyä, jossa on valolähteiden 5 rivi ja CCD-ilmaisimena 15 usean detektorin kaksidimensionaalinen ilmaisin.When using the strips 8, the light rays can be directed to a row of prisms 3 forming a continuous structure, for example from a row of several light sources 5. The detectors 6 can be arranged in a row, respectively, and when using the CCD detector 15 it only needs to be a 10-dimensional detector. If it is desired to register the entire resonance curve as a function of the angle of incidence, an arrangement according to Fig. 2c with a row of light sources 5 and a two-dimensional detector of a multi-detector as a CCD detector 15 can be used.

1515

Verrattuna esim. perinteiseen ELISA- tai RIA-määrityk-seen tässä esitetyssä SPR-kyvetissä ja -kuoppalevyssä päästään nopeampaan määritykseen, koska leimausta (lisäreagensseja) ei tarvita. Ainoa lisäaskel, joka 20 mahdollisesti tarvitaan on SPR-kyvetin pesu ennen mittausta epäspesifisesti sitoutuneen materiaalin poistamiseksi. Yksinkertainen mittausproseduuri mahdollistaa myös halpojen, kannettavien mittalaitteiden kehittämisen esimerkiksi ympäristöanalytiikkaan. 25Compared to, for example, a conventional ELISA or RIA assay in the SPR cuvette and well plate presented here, a faster assay is achieved because no labeling (additional reagents) is required. The only additional step that may be required is to wash the SPR cuvette prior to measurement to remove non-specifically bound material. The simple measurement procedure also enables the development of cheap, portable measuring devices for environmental analytics, for example. 25

Valolähteestä tulevan valon tulee olla p-polarisoitu-nutta. Jos valolähde ei sisällä itsessään polarisaattoria, tämä saadaan aikaan erillisellä valolähteen ja prisman väliin sijoitetulla polarisaattorilla, jota 30 on kuvissa 2b, 2c ja 4b merkitty viitenumerolla 16.The light from the light source must be p-polarized. If the light source does not itself contain a polarizer, this is achieved by a separate polarizer placed between the light source and the prism, which is indicated by reference numeral 16 in Figures 2b, 2c and 4b.

.· Kuoppalevyllä voidaan käyttää myös useampikertaista näytemittausta sekä positiivista ja negatiivista kontrollinäytettä tuloksen varmistamiseksi. Liuskoissa 35 tai levyissä voi lisäksi olla erilliset, suljetussa tilassa olevat kontrollipinnoitteet mittauksen kalib-roimiseksi.· Multiple sample measurements as well as positive and negative control samples can also be used on the well plate to confirm the result. In addition, the strips 35 or plates may have separate, enclosed control coatings to calibrate the measurement.

96800 δ96800 δ

Kuoppaliuska ja kuoppalevy voidaan tehdä siten, että ne ovat ulkoisilta mitoiltaan yhteneväisiä olemassa olevien kuoppien, liuskojen ja levyjen kanssa. Tällöin ei tarvita uusia annostelu- ja inkubointilaitteistoja.The well strip and well plate can be made so that their external dimensions are consistent with existing wells, strips and plates. In this case, no new dosing and incubation equipment is required.

5 Em. rakenteet voidaan valmistaa esimerkiksi ruisku-valulla sopivasta optista laatua olevasta muovista, minkä jälkeen kuoppien 1 pohjat voidaan pinnoittaa jollain tunnetulla tekniikalla SPR-materiaalikerrok-sella 4. Erillisistä liuskoista 8 kokoamisen sijaan 10 kuoppalevy 9 on mahdollista valmistaa myös valamalla yhdestä kappaleesta, jolloin siihen muodostuu vastaavalla tavalla kuopparivien suuntaisia poikkileikkaukseltaan vakioita prismarakenteita.5 Em. the structures can be made, for example, by injection molding from a plastic of suitable optical quality, after which the bottoms of the wells 1 can be coated with a layer of SPR material 4 by some known technique. Instead of assembling separate strips 8, the well plate 10 can also be made by casting in one piece. in the way of prism structures of constant cross-section parallel to the well rows.

15 Kuvassa 5 on esitetty NaCl-laimennussarjän 300-80 mM vaikutus analyysissä saadun valon intensiteettiin. Kuten koesarja osoittaa, ohueen kultakaivoon rajautuvassa reaktiotilassa olevan nesteen konsentraatiot vaikuttavat selvästi valon intensiteettiin. Mittaus 20 on suoritettu intensiteettiä tulokulman funktiona kuvaavan käyrän laskevalla alueella, jolloin kon-sentraation kasvu SPR-ilmiön aikaansaavan tulokulman tietyssä vakioarvossa saa aikaan käyrän siirtymisen oikealle ja samalla SPR-ilmiön läpikäyneen valon 25 intensiteettiarvojen kasvun.Figure 5 shows the effect of a 300-80 mM NaCl dilution series on the light intensity obtained in the analysis. As the series of experiments shows, the concentrations of the liquid in the reaction space adjacent to the thin gold well clearly affect the light intensity. The measurement 20 is performed in the descending range of the intensity curve as a function of the incident angle, where an increase in the concentration at a certain constant value of the incident angle causing the SPR phenomenon causes the curve to shift to the right and an increase in the intensity values of the transmitted light 25.

Kuvassa 6 on esitetty synteettisen peptidin ja HIV-vasta-aineen sitoutumisen vaikutus intensiteetti-arvoihin. Aikavälillä A (0-750 s) on kuoppaan lisätty 30 puskuriliuos. Kohdassa B (750 s) on suoritettu huuhtelu ja peptidin (50 μg/ml) lisäys. Aikavälillä C (1400-1600 s) on suoritettu huuhtelut puskuriliuoksella, kohdassa D (1600 s) on lisätty vasta-aine (1/24000 tiitteri), ja aikavälillä E (3400-3600 s) on suoritettu 35 huuhtelut. Em. toimenpiteiden ja biomolekyylien välisen sitoutumisen vaikutus SPR-mittauksen intensiteettiar-vioihin on selvästi havaittavissa, ja kuva on hyvä esimerkki siitä, kuinka reaktiota reaktiotilassa 2Figure 6 shows the effect of synthetic peptide and HIV antibody binding on intensity values. In time interval A (0-750 s), 30 buffer solutions have been added to the well. At step B (750 s), rinsing and addition of peptide (50 μg / ml) have been performed. Between C (1400-1600 s), rinses with buffer solution have been performed, at point D (1600 s), antibody (1/24000 titer) has been added, and between E (3400-3600 s), 35 rinses have been performed. Em. the effect of the interactions between the measures and the biomolecules on the intensity estimates of the SPR measurement is clearly observable, and the figure is a good example of how the reaction in reaction state 2

IIII

9 96800 tai useammissa reaktiotiloissa 2 voidaan seurata jatkuvasti keksinnön mukaisessa laitteessa.9 96800 or more reaction conditions 2 can be monitored continuously in the device according to the invention.

Vaikka keksinnön käyttötarkoituksena onkin edellä 5 mainittu pääasiassa biomolekyylien välisten reaktioiden seuraaminen ja niiden kvantitatiivinen tai kvalitatiivinen analysointi, voidaan keksintöä soveltaa kaikentyyppisiin analyyseihin, joissa muutos reaktiotilassa olevassa analyytissä aiheuttaa riittävän selvän 10 muutoksen prisman kautta kulkeneessa valossa.Although the purpose of the invention is to monitor and quantitatively or qualitatively analyze the reactions between biomolecules mentioned above, the invention can be applied to all types of analyzes in which a change in the analyte in the reaction state causes a sufficiently clear change in the light passing through the prism.

Claims (3)

96800 1096800 10 1. Laite analyysin suorittamiseksi, jossa on ana-5 lyysikuoppa (1) analysoitavan aineen sijoittamiseksi, analyysikuoppaa kohti suunnattu valolähde (5) sekä detektori (6) valolähteestä (5) analyysikuoppaan (1) suunnatun valonsäteen seurauksena saadun valonsäteen vastaanottamiseksi, jolloin analyysikuopan reaktiotilan 10 (2) pohja on päällystetty SPR-ilmiön aikaansaavan materiaalin kerroksella (4) , mahdollisesti lisäpäällys-teellä varustettuna, kerrokseen (4) rajautuva analyysi-kuopan (1) pohjaosa on läpinäkyvä SPR-ilmiön mainitun materiaalin kanssa aikaansaavalle valolle ja se on 15 muotoiltu tulevaa valoa varten tarkoitetun rajapinnan (3a) , lähtevää valoa varten tarkoitetun rajapinnan (3b) ja kokonaisheijastuksen aikaansaavan rajapinnan käsittäväksi prismaksi (3), minkä lisäksi valolähde (5) on suunnattu prisman (3) kautta reaktiotilaa (2) 20 kohti ja detektori (6) on sijoitettu siten, että se vastaanottaa prismasta (3) lähtevää valoa, tunnettu siitä, että analyysikuopat (1) muodostavat useita kuoppia käsittävän kuoppalevyn (9), jonka pohjassa on vierekkäiset prismat (3) vastaavien reaktiotilojen 25 (2) pohjien kohdalla muodostaen kuoppien (1) rivien ; suuntaisia jatkuvia, rivien pituussuuntaa vastaan kohtisuorilta poikkileikkauksiltaan vakioina pysyviä prismarakenteita.An apparatus for performing an analysis having an analysis well (1) for placing an analyte, a light source (5) directed towards the analysis well and a detector (6) for receiving a light beam obtained from the light source (5) directed to the analysis well (1), the reaction space 10 (2) the bottom is coated with a layer (4) of SPR-inducing material, optionally with an additional coating, the bottom portion of the analysis well (1) adjacent to layer (4) is transparent to the light-inducing light with said material of SPR and is shaped for incoming a prism (3) comprising an interface (3a) for light, an interface (3b) for outgoing light and an interface providing total reflection, in addition to which the light source (5) is directed through the prism (3) towards the reaction space (2) 20 and a detector (6) is positioned so as to receive light from the prism (3), characterized in that that the analysis wells (1) form a well plate (9) comprising a plurality of wells, the bottom of which has adjacent prisms (3) at the bottoms of the respective reaction spaces 25 (2), forming rows of wells (1); parallel prism structures with constant cross-sections perpendicular to the longitudinal direction of the rows. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuoppalevy (9) muodostuu vierekkäin . asetetuista liuskoista (8), joiden pohjat muodostuvat poikkileikkauksiltaan vakioina pysyvistä jatkuvista prismarakenteista. 35 11 96800Device according to Claim 1, characterized in that the well plate (9) is formed side by side. placed strips (8), the bases of which consist of continuous prism structures of constant cross-section. 35 11 96800 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että valolähteen (5) ja prisman (3) välissä on fokusoiva optiikka (12), jolloin valoa vastaanot-5 tamaan on sijoitettu useampia detektoreita käsittävä 2-dimensionaalinen ilmaisin (15) eri tulokulmissa tulleiden valonsäteiden mittaamiseksi. 12 96800Device according to claim 1, characterized in that focusing light optics (12) are provided between the light source (5) and the prism (3), wherein a 2-dimensional detector (15) comprising several detectors is arranged to receive light at different incident angles. to measure. 12 96800
FI940737A 1994-02-16 1994-02-16 Device for performing an analysis FI96800C (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI940737A FI96800C (en) 1994-02-16 1994-02-16 Device for performing an analysis
PCT/FI1995/000077 WO1995022754A1 (en) 1994-02-16 1995-02-16 Device for carrying out an analysis

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI940737 1994-02-16
FI940737A FI96800C (en) 1994-02-16 1994-02-16 Device for performing an analysis

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI940737A0 FI940737A0 (en) 1994-02-16
FI940737A FI940737A (en) 1995-08-17
FI96800B FI96800B (en) 1996-05-15
FI96800C true FI96800C (en) 1996-08-26

Family

ID=8540132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI940737A FI96800C (en) 1994-02-16 1994-02-16 Device for performing an analysis

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI96800C (en)
WO (1) WO1995022754A1 (en)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19615366B4 (en) * 1996-04-19 2006-02-09 Carl Zeiss Jena Gmbh Method and device for detecting physical, chemical, biological or biochemical reactions and interactions
WO1999030135A1 (en) * 1997-12-12 1999-06-17 The Perkin-Elmer Corporation Optical resonance analysis system
EP0935131A3 (en) * 1998-02-05 2000-03-15 Fuji Photo Film Co., Ltd. Surface plasmon resonance sensor with wavelength-stabilized laser light source
DE19806681B4 (en) * 1998-02-18 2006-07-27 Carl Zeiss Jena Gmbh microtiter plate
DE19814811C1 (en) * 1998-04-02 1999-08-05 Inst Physikalische Hochtech Ev Arrangement for surface plasmon resonance spectroscopy
DE19817470B4 (en) * 1998-04-20 2008-10-30 Hofmann, Andreas Device for surface plasmon resonance measurement
EP1080365A1 (en) 1998-05-20 2001-03-07 Graffinity Pharmaceuticals Aktiengesellschaft Surface plasmon resonance sensor for the simultaneous measurement of a plurality of samples in fluid form
US6111652A (en) * 1998-07-14 2000-08-29 Texas Instruments Incorporated High throughput surface plasmon resonance analysis system
US5936730A (en) * 1998-09-08 1999-08-10 Motorola, Inc. Bio-molecule analyzer with detector array and filter device
EP1131618B1 (en) * 1998-11-20 2005-10-12 Graffinity Pharmaceutical Design GmbH Measuring apparatus and method for parallel readout of spr sensors
ES2219962T3 (en) 1999-08-24 2004-12-01 Leuze Electronic Gmbh + Co Kg DEVICE FOR THE REALIZATION OF IMMUNOENSAYS.
DE10006083B4 (en) * 2000-02-11 2004-01-22 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH Method for the quantitative and / or qualitative determination of layer thicknesses as well as a microreaction vessel and a titer plate
ATE353438T1 (en) * 2000-02-22 2007-02-15 Santhera Pharmaceuticals Deuts SPR SENSOR SYSTEM
DE10008006C2 (en) * 2000-02-22 2003-10-16 Graffinity Pharm Design Gmbh SPR sensor and SPR sensor arrangement
JP4368535B2 (en) 2000-05-11 2009-11-18 富士フイルム株式会社 Measuring chip
JP2002022654A (en) * 2000-07-11 2002-01-23 Suzuki Motor Corp Spr sensor plate and immunoreaction-measuring apparatus using the same
DE10055655C2 (en) * 2000-11-10 2003-06-12 Jandratek Gmbh Plasmon resonance sensor, in particular for biosensors
EP1243916A3 (en) * 2001-03-22 2004-04-14 Fuji Photo Film Co., Ltd. Measuring apparatus and measuring chip
EP1251345A1 (en) 2001-04-12 2002-10-23 Fuji Photo Film Co., Ltd. Measuring sensor utilizing attenuated total reflection and measuring chip assembly
GB0119062D0 (en) * 2001-08-06 2001-09-26 Cambridge Consultants Interferometer
AU2002358520A1 (en) * 2001-11-28 2003-06-10 Graffinity Pharmaceuticals Ag Method for the selection and identification of peptide or protein molecules by means of phase display
EP1451558A1 (en) * 2001-11-28 2004-09-01 Graffinity Pharmaceuticals Aktiengesellschaft Surface plasmon resonance (spr) sensor surface support
JP4109022B2 (en) * 2002-06-13 2008-06-25 富士フイルム株式会社 Measuring device and method of using the measuring device
EP1371966A1 (en) * 2002-06-14 2003-12-17 Stiftung Für Diagnostische Forschung A cuvette for a reader device for assaying substances using the evanescence field method
AU2003260677C1 (en) * 2002-07-10 2009-03-26 E2V Biosensors Limited Molecular detector arrangement
CN104076162A (en) 2005-07-20 2014-10-01 康宁股份有限公司 Label-free high throughput biomolecular screening system and method
US7976217B2 (en) 2006-09-15 2011-07-12 Corning Incorporated Screening system and method for analyzing a plurality of biosensors
CN104764724A (en) * 2006-12-12 2015-07-08 皇家飞利浦电子股份有限公司 Microelectronic sensor for detection of label particles
JP2009042164A (en) * 2007-08-10 2009-02-26 Hitachi Maxell Ltd Infrared camera
US8355133B2 (en) * 2009-12-30 2013-01-15 Maven Technologies, Llc Biological testing with sawtooth-shaped prisms
JP6145096B2 (en) 2011-09-28 2017-06-07 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ Surface plasmon resonance biosensor system
CN104198440B (en) * 2014-08-29 2016-06-08 西安交通大学 A kind of portable exploration type surface plasma resonance biosensor and preparation thereof and detection method
WO2017191118A1 (en) * 2016-05-03 2017-11-09 Ventana Medical Systems, Inc. System and method for monitoring reagent concentrations

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57501048A (en) * 1980-07-24 1982-06-10
NL8700851A (en) * 1987-04-10 1988-11-01 Tno METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING VERY LOW CONCENTRATIONS OF A MEASURING MEDIA CHEMICAL COMPONENT USING SURFACE-PLASMON RESONANCE AND ELECTROCHEMICALLY STIMULATED ADSORPTION
DE3830002A1 (en) * 1988-08-31 1990-03-01 Naumann Dieter Device for a movable cuvette for comparative reflection spectroscopic measurements
DE69110032T2 (en) * 1991-06-08 1995-12-21 Hewlett Packard Gmbh Method and device for determining and / or determining the concentration of biomolecules.

Also Published As

Publication number Publication date
FI96800B (en) 1996-05-15
FI940737A (en) 1995-08-17
FI940737A0 (en) 1994-02-16
WO1995022754A1 (en) 1995-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI96800C (en) Device for performing an analysis
US7611836B2 (en) Method of making a plastic colorimetric resonant biosensor device with liquid handling capabilities
US6534011B1 (en) Device for detecting biochemical or chemical substances by fluorescence excitation
US7582486B2 (en) Double resonance interrogation of grating-coupled waveguides
EP1196760B1 (en) Integrating multi-waveguide sensor
US7534578B1 (en) Self-referencing biodetection method and patterned bioassays
US7101660B2 (en) Method for producing a colorimetric resonant reflection biosensor on rigid surfaces
US8213017B2 (en) Analytical system comprising an arrangement for temporally variable spatial light modulation and detection method executable therewith
US4647544A (en) Immunoassay using optical interference detection
US7615339B2 (en) Method for producing a colorimetric resonant reflection biosensor on rigid surfaces
US8062900B2 (en) Optically readable microplate
KR100590548B1 (en) Optical detection device
US20100252751A1 (en) Microelectronic opiacal evanescent field sensor
US20020149775A1 (en) Measuring sensor utilizing attenuated total reflection and measuring chip assembly
US20100136709A1 (en) Receptacle and method for the detection of fluorescence
US20050163659A1 (en) Kit for assay development and serial analysis
US6507402B2 (en) SPR sensor plate and immune reaction measuring instrument using the same
JP2000019100A (en) Spr sensor cell and immunoreaction-measuring device using the same
US11604140B2 (en) Optical sensor of bio-molecules using interferometer
JP3747890B2 (en) OPTICAL COMPONENT, OPTICAL DETECTOR USING THE OPTICAL COMPONENT, OPTICAL DETECTING METHOD, AND ANALYSIS METHOD
US7413893B2 (en) Methods, apparatus and compositions for improved measurements with optical biosensors
EP1371967B1 (en) A cuvette for a reader device for assaying substances using the evanescence field method
JP2021515188A (en) Device used to detect binding affinity
US7267797B1 (en) Nanofabricated photon tunneling based sensor
US6804007B2 (en) Apparatus for multiplexing two surface plasma resonance channels onto a single linear scanned array

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: BEANOR OY

Free format text: BEANOR OY

MM Patent lapsed