JP2000507350A

JP2000507350A - 検体の濃度を決定するためのシステム

Info

Publication number: JP2000507350A
Application number: JP9533650A
Authority: JP
Inventors: エヌ．ヘロン、ジェイムス; エー．クリステンセン、ダグラス
Original assignee: ユニバーシティーオブユタリサーチファンデーション
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 2000-06-13
Also published as: EP0890093A4; US6287871B1; WO1997035181A1; NO984355L; EP0890093A1; NO984355D0

Abstract

(57)【要約】本発明は検体の濃度を決定するためのシステム（８０）に関する。システム（８０）はバイオセンサ（８８）内における蛍光結合アッセイにおいて生じる蛍光を検出する光学検出システム（９２）を備える。光学検出システム（９２）によって検出された蛍光から検体の濃度を求めるうえでデータ処理システム（９６）が使用される場合もある。光学検出システム（９２）には複数のレンズを備え得る光検出器が含まれ得る。またCCDカメラ（１４６）を使用することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】検体の濃度を決定するためのシステム発明の分野本発明は蛍光アッセイから蛍光を検出する光学的検出システムとこの蛍光から検体の濃度を決定する処理システムとを含む装置及び方法に関する。発明の背景トレーサー分子が発する蛍光により検体を光学的に検出するという手法に基づいたバイオセンサ装置は近年多大な関心を集めている。こうした装置は診断、研究の両方の目的において有用である。特に固体相蛍光免疫測定法（Solid-phas efluoro-immunoassay）は、検体に対して特異的な抗体あるいは抗体分子の一部分を基質上に固定し、検体の抗体に対する結合により直接的、間接的に（標識されたトレーサーなどにより）蛍光が発生するというものであるが、これは光学的バイオセンサとして重要な手法となりつつある。多くの固体相蛍光免疫測定法においては、適当な感度を得るうえで、蛍光を測定する前に「洗浄」工程を行い、結合しなかったトレーサーを除去する必要がある。これは特に、血液、血清、尿といった体液中の検体のようにナノモル以下の濃度で存在する検体を検出するうえで重要である。しかし、この洗浄工程は煩わしいものであり、再現性のある正確な結果を得るためにはテクニシャンがこの工程に労力を費やさなければならない。したがって洗浄工程を行わずに１０^-10〜１０^-13モルかそれ以下の濃度の検体を検出する感度を実現した蛍光免疫測定システムが提供されることが望ましい。こうしたシステムを実現するうえでのひとつの解決策として全内部反射（Tota l internal reflection,TIRと略記）として知られる光学的技術がある。導波管を伝播する光線が、導波管とより小さい屈折率を有する周囲の媒質との境界面で内部に全反射される場合に生じる光をエバネッセント光（Evanescent light）と呼ぶ。この内部反射した光の電磁場の一部は周囲の媒質中に進行し、エバネッセント場（Evanescent light field）を形成する。エバネッセント光の強度は導波管面からの距離に伴って指数関数的に低下する。蛍光免疫測定法においては、エバネッセント光により、固定された結合物質に直接的、間接的に結合したトレーサー分子は選択的に励起されるが、エバネッセント光の透過距離外にある溶液中の結合していないトレーサーは励起されず、「バックグラウンド」の蛍光に寄与しない。蛍光測定におけるエバネッセント場の利用は、しばしば「エバネッセント検出」(Evanescent sensing)と呼ばれる。ガラスやこれに類似した二酸化珪素材料またはポリスチレンのような光学プラスチックを使用し、周囲の媒質が水溶液である場合、エバネッセント光による有効励起範囲は一般的に導波管表面より１０００〜２０００オングストロームの範囲である。この距離は導波管表面上の捕捉分子（抗体、受容体などの分子やこれらの一部）に結合したトレーサー分子の大部分を励起するうえで充分であり、溶液中に結合していない状態で存在する自由トレーサーの大部分は励起されない。この結果生じる蛍光は固定された捕捉分子に結合したトレーサーの量、したがって存在する検体の量を示す。トレーサーが発する蛍光は逆方向にやはりエバネッセント的（evanescently）に導波管内に進行し、導波管内を伝播していく。導波管により、エバネッセント場を利用した効率的な測定を行うことが可能である溶液の最大深度は、溶液中へのエバネッセント光の透過深度にほぼ等しく、トレーサーが発する蛍光の内、導波管を透過するものを利用して導波管の表面に結合したトレーサーからの蛍光を選択的に測定することも可能である。カーター（Carter）に付与された米国再発行特許第RE３３，０６４号、フラナガン（Flanagan）等に付与された米国特許第５，０８１，０１２号、ケック（Ke ck）に付与された米国特許第４，８８０，７５２号、アトリッジ（Attridge）に付与された米国特許第５，１６６，５１５号、スロバチェク（Slovacek）及びラブ（Love）に付与された米国特許第５，１５６，９７６号、スロバチェク（Slovacek）等により出願された欧州特許公開公報第０５１７５１６号及び欧州特許公開公報第０５１９６２３号はいずれもエバネッセント光による検出の原理を利用した蛍光免疫測定法のための装置を開示している。免疫蛍光バイオセンサは１０^-12モルかそれ以下の濃度で存在する検体分子を検出する精度を有することが望ましい。現在までのところ、エバネッセント光式のバイオセンサの使用例の報告のほとんどは、最も低い濃度で１０^-11モルの濃度の検体を検出しえたことを報告している。更に、血液試料中のウィルスに対する抗体の検査のような「日常」の検査における迅速化と利便性のうえで、使い捨て可能で、多くの試料を同時に検査することが可能なエバネッセント光免疫蛍光バイオセンサが望ましい。多試料同時検査が可能であることにより、テスト試料とコントロール試料（ブランク試料、正のコントロール、または競合式のアッセイにおいてはトレーサー分子を予め含んだ試薬）とを同時に照射して測定することが可能である。多試料同時検査が可能であることによりまた、複数の試料の分析手順が迅速化され、通常の光源を使用した場合に励起用の光のレベルが異なることによる影響が低減する。しかし、ブロック（Block）等に１９９０年３月２０日に付与された米国特許第４，９０９，９９０号のような典型的な従来技術におけるエバネッセント光を利用した装置にあっては導波管は光ファイバーロッドであり、その形状のため複数のウェルを備えたバイオセンサを構成することは困難である。実現可能な装置の感度に影響する別のもう一つの因子は導波管から放射される励起光の強度に関するものである。トレーサー分子から放射される蛍光の強度は励起光の強度（エバネッセント場）に一面において依存している。したがって、エバネッセント光の強度を増大させることにより蛍光の強度も増大し、装置の検出感度が向上する。またエバネッセント光のレベルは導波管を伝播する光線の強度にも依存するが、一定の励起光の出力の下で、導波管の断面積を小さくすることにより、この光線の強度を増大させることが可能である。また、光学的基質に対して抗体を固定する従来の方法においては感度の低下につながる幾つかの問題点が生じる。こうした方法の多くにおいてタンパク質中のリシン残基のε-アミノ基が利用されている。タンパク質の多くは複数のリシン残基を有することによりこの方法には少なくとも２つの大きな問題点がある。第１に、結合部位が多数存在する（リシン残基が多数存在する）ことにより基質上において抗体がランダムに配向する。基質に結合したリシン残基が抗体分子のＮ末端の付近にある場合、この抗体の（Ｎ末端付近にある）抗原結合部位への検体分子の結合は効果的に妨げられる。第２に、一つの抗体分子上の複数のリシンが基質に結合した場合、分子のコンホメーションに緊張が生じ、抗原結合部位に歪みが生じることにより結合効率に影響が及ぼされる。従来の方法により固定された捕捉分子では、検体の結合が可能である結合部位は通常２０％以下でしかない。したがって抗体または他のタンパク質の結合においては、捕捉分子が一様に配向し、検体の結合が可能となるように部位特異的な方法が望ましい。別のもう一つの問題点は光学的基質の抗体で覆われた表面に対する非特異的な結合の度合いに関する。この非特異的な結合の度合いはしばしば１０^-10モルよりも小さい濃度の検体の検出が非常に困難となる程度に高い。非特異的な結合は、試料を抗体で覆われた基質と共にインキュベートした後に洗浄工程を行って、結合しないトレーサー分子を除去することにより低減させることが可能である。しかし、先に考察したように、洗浄工程は望ましいものではない。第２に、表面が牛の血清アルブミンのような被覆物質またはポリ（エチレングリコール）やポリ（メタクリレート）のような親水性高分子の薄いコーティングにより「不活性化」（passivate）されていなければ、非特異的結合は深刻な問題となりうる。こうした不活性化（これにより更にもう一工程が増えるが）が行われなければ、非特異的結合は特異的結合の５０％以上にもなる。表面が不活性化されている場合でも、非特異的結合の度合いは検出感度及び再現性を低下させる程度に充分に高い。したがって均質なアッセイ（本発明において用いられる均質なアッセイとは洗浄工程を必要としないアッセイの意味である）における望ましい感度を提供するエバネッセントバイオセンサシステムに対する需要が存在する。ピコモル以下の濃度の検体を検出するための向上した感度を有するこうした装置に対する需要が更に存在する。また、非特異的な結合が低く抑えられ、捕捉分子が一様に配向する免疫蛍光測定法とバイオセンサに対する需要が存在する。また、安価で、経験のない使用者によっても容易に扱うことが可能なこうしたバイオセンサとアッセイシステムに対する需要が存在する。発明の開示本発明は試料中の一種類以上の検体の存在及び／または濃度を決定するための方法及び装置を開示する。本発明の実施例の一つにおいて、試料中の一種類以上の検体の存在を同時に決定する方法が開示される。複数種類の検体を検出する方法は、以下に示す工程の内の一つ以上の工程を個々にあるいは組み合わせとして含む。すなわち、導波管とこの導波管内に区画されたウェル内に配置される複数のパッチとを備えるバイオセンサであって、複数の前記パッチの内の第１のパッチはこれに結合させられた第１の種類の捕捉分子を有し、複数の前記パッチの内の第２のパッチはこれに結合させられた第２の種類の捕捉分子を有するようなバイオセンサを提供すること。複数の種類の検体を含むと考えられる試料を前記ウェル内に導入すること。前記第１の種類の捕捉分子または前記第２の種類の捕捉分子のいずれか一方か、もしくは複数の種類の前記検体の内の少なくとも一種類の検体に結合する分子に結合させられた蛍光標識を含むトレーサー分子の少なくとも一種類を前記ウェル内に導入すること。前記蛍光標識を励起するような波長を有する光を前記導波管を通じて案内すること。第１のパッチから放射される蛍光を第２のパッチから放射される光とバイオセンサの残りの部分から放射される光とから分離すること。第２のパッチから放射される光を第１のパッチから放射される光とバイオセンサの他の部分から放射される光とから分離すること。第１のパッチから放射される蛍光を第１の光検出器によって検出すること。第２のパッチから放射される蛍光を第２の光検出器によって検出すること。第１のパッチから放射される蛍光を分析して第１の検体の存在を決定すること。第２のパッチから放射される蛍光を分析して第２の検体の存在を決定すること。本発明は更に、以下に示す工程の内の一つ以上の工程を個々にあるいは組み合わせとして含む、試料中の複数の種類の検体のそれぞれの濃度を同時に決定するための方法を開示する。すなわち、第１のウェルと第２のウェルとが形成された導波管と前記第１ウェルと前記第２ウェルの内部に配置された複数のパッチとを備えるバイオセンサであって、前記第１ウェルと前記第２ウェルのそれぞれが、第１の種類の捕捉分子が結合させられた前記複数のパッチの内の第１のパッチと、第２の種類の捕捉分子が結合させられた前記複数のパッチの内の第２のパッチとを含むようなバイオセンサを提供すること。第１の検体と第２の検体とを含むと考えられる試料を前記第１ウェル内に導入すること。前記第１の検体と前記第２の検体とを第１の既知量にて含む第１の液体を前記第２ウェル内に導入すること。前記第１の種類の捕捉分子または前記第２の種類捕捉分子のいずれか一方か、もしくは前記第１の検体と前記第２の検体のいずれか一方と結合する分子に対して結合させられた蛍光標識を含むトレーサー分子の少なくとも一種類を前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内に導入すること。前記蛍光標識を励起するような波長を有する光を前記導波管を通じて案内すること。前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光を、前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第２のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される光から分離すること。前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光を、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第２のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される光から分離すること。前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光を、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第１のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される光から分離すること。前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光を、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第１のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される光から分離すること。前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射される前記蛍光を第１の光検出器により検出すること。前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射される前記蛍光を第２の光検出器により検出すること。前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射される前記蛍光を第３の光検出器により検出すること。前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される前記蛍光を第４の光検出器により検出すること。前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第２の光検出器によって検出される前記蛍光により、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第１の光検出器によって検出される前記蛍光を分析して前記試料中の前記第１の検体の濃度を決定すること。前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第４の光検出器によって検出される前記蛍光により、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第３の光検出器によって検出される前記蛍光を分析して前記試料中の前記第２の検体の濃度を決定すること。試料中の複数の種類の濃度を決定するための前述の方法の別の実施形態においては、バイオセンサには第３のウェルと第３のウェル内に配置される複数のパッチが形成され、前記第３ウェルは、前記複数のパッチの内の第１のパッチであって前記第１の種類の捕捉分子を含む前記第１のパッチと前記複数のパッチの内の第２のパッチであって前記第２の種類の捕捉分子を含む前記第２のパッチとを備える。この方法は更に以下の工程を含む。すなわち、前記第１の検体と前記第２の検体とを第２の既知量にて含む第２の液体を前記第３ウェル内に導入すること。前記トレーサー分子の内の少なくとも一種類を前記第３ウェル内に導入すること。前記第３ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光を、前記第３ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第１のパッチから放射される蛍光、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される蛍光から分離すること。前記第３ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光を、前記第３ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第１のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される蛍光から分離すること。前記第３ウェル内の前記第１のパッチから放射される前記蛍光を第５の光検出器により検出すること。前記第３ウェル内の前記第２のパッチから放射される前記蛍光を第６の光検出器により検出すること。前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第２の光検出器によって検出される前記蛍光と前記第３ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第５の光検出器によって検出される前記蛍光とにより、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第１の光検出器によって検出される前記蛍光を分析して前記試料中の前記第１の検体の濃度を決定すること。前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第４の光検出器によって検出される前記蛍光と前記第３ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第６の光検出器によって検出される前記蛍光とにより、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第３の光検出器によって検出される前記蛍光を分析して前記試料中の前記第２の検体の濃度を決定すること。本発明は更に、バイオセンサの独立領域から放射され、大部分が導波管を通じて伝播する光を検出するための方法を更に含む。この方法は以下に示す工程の内の一つ以上の工程を個々にあるいは組み合わせとして含む。すなわち，バイオセンサの前記独立領域から放射される光をバイオセンサの他の部分から放射される光から分離すること。バイオセンサの前記独立領域から放射される前記光を光検出器に向けて偏向させること。バイオセンサの前記独立領域から放射される前記光を前記光検出器により検出すること。この方法の更なる実施形態においては、バイオセンサの前記独立領域から放射される光はインレット開口とインレット開口に連続するチャネルとを形成する構造体によりバイオセンサの他の部分から放射される光から分離される。前記インレット開口がバイオセンサの前記独立領域の付近に配置されることによりバイオセンサの独立領域から放射された光は前記インレット開口を通じ、更に前記チャネルを通じて前記光検出器へと伝播する。この方法の別の更なる実施形態においては、バイオセンサの前記独立領域から放射される光は、バイオセンサの独立領域と光検出器との間に配置され光学的に作動する少なくとも１個のレンズにより前記光検出器に向けて偏向される。別の実施形態においては、バイオセンサの独立領域と光検出器との間に光学フィルターが配置される。本発明の装置はバイオセンサの独立領域から放射される蛍光を検出するための装置であって以下に示す要素の内の一つ以上の要素を含む。すなわち、バイオセンサの前記独立領域に対して光学的に作用し、バイオセンサの前記独立領域から放射される蛍光をバイオセンサの他の領域から放射される蛍光から分離するための回折格子と、前記回折格子によって分離された蛍光を光検出器上に集束させるための構造体とである。本発明の実施形態には、装置がレンズ、ミラー、光ファイバー及びこれらの組み合わせからなる群から選択される構造体を備えるような構成のものもある。更に、本発明は、第１のウェルが捕捉分子によりコーティングされた導波管を備えるバイオセンサ内において検体の濃度を決定するための方法をも含む。この方法は以下に示す工程の内の一つ以上の工程を個々にあるいは組み合わせとして含む。すなわち、検体を含むものと考えられる試料を前記第１ウェル内に導入すること。前記捕捉分子または前記検体のいずれか一方と結合する分子に対して結合させられた蛍光標識を含むトレーサー分子を前記第１ウェル内に導入すること。前記蛍光標識を励起するような波長を有する光を前記導波管を通じて案内すること。前記第１ウェル内において光を検出すること。前記蛍光を分析して検体の濃度を決定すること。この方法は、導波管の内部に形成された第２のウェルをコーティングする捕捉分子を導波管が含むようにすることにより変更することが可能である。この変更された方法は以下に示す工程を更に含む。すなわち、予め決められた第１の濃度の前記検体を含む第１の液体を前記第２ウェル内に導入すること。前記捕捉分子または前記検体のいずれか一方と結合する分子に対して結合させられた蛍光標識を含むトレーサー分子を前記第２ウェル内に導入すること。前記第２ウェル内において蛍光を検出すること。前記第２ウェルから放射される蛍光より前記第１ウェルから放射される前記蛍光を分析することにより第１ウェル内の検体の濃度を決定すること。この方法は、前記第１ウェルから放射される蛍光を前記第２ウェルから放射される蛍光から分離する工程を更に含むように変更することも可能である。更にこの方法の別の実施形態においては、前記第１ウェルから放射される蛍光を第１の光検出器に向けて偏向し、前記第２ウェルから放射される蛍光を第２の光検出器に向けて偏向する工程が更に含まれる場合もある。本発明の別の更なる実施形態においては、内部に形成された第３のウェルが捕捉分子によりコーティングされるような導波管が利用される。この実施形態は以下に示す工程を更に含む。すなわち、予め決められた第２の濃度の前記検体を含む第２の液体を前記第３ウェル内に導入すること。前記捕捉分子または前記検体のいずれか一方と結合する分子に対して結合させられた蛍光標識を含むトレーサー分子を前記第３ウェル内に導入すること。前記第３ウェル内において蛍光を検出すること。前記第２ウェルから放射される蛍光より前記第３ウェルから放射される前記蛍光を分析することにより第１ウェル内の検体の濃度を決定すること。上に説明された方法のそれぞれは、試料と前記トレーサー分子とを前記第１ウェル内に同時に導入する工程を更に含むように変更することが可能である。第１の液体を用いる実施形態においては、第１の液体と前記トレーサー分子とは前記第２ウェル内に同時に導入されることが可能である。第２の液体を用いる実施形態においては、第２の液体と前記トレーサー分子とは前記第３ウェル内に同時に導入されることが可能である。また実施例によっては、第１ウェルから放射される蛍光、前記第２ウェルから放射される蛍光及び前記第３ウェルから放射される蛍光をお互いに分離すると共に前記バイオセンサの他の部分から放射される蛍光からも分離する工程が発明の方法に含まれる場合もある。この方法は更に、前記第１ウェルから放射される蛍光を第１の光検出器に向けて偏向し、前記第２ウェルから放射される蛍光を第２の光検出器に向けて偏向し、前記第３ウェルから放射される蛍光を第３の光検出器に向けて偏向する工程を含むように変更することが可能である。本発明のシステムはバイオセンサ内における蛍光結合アッセイからの蛍光を検出する光学検出システムを含む。データ処理システム及びデータ処理のための方法を用いて、光学検出システムにより検出された蛍光から検体の濃度を決定することが可能である。このシステム及び方法には複数のチャネルまたはウェルからの蛍光を検出することが含まれ得る。一実施例において、システム及び方法は、可変値、上方値、下方値にそれぞれ相当する３つのチャネルまたはウェル内において蛍光を検出することを含む。光学検出システムは、複数のレンズを有しうる光検出器を含む場合もある。またCCDカメラの使用も可能である。図面の簡単な説明図１は、本発明の一実施例に基づく蛍光免疫測定装置の概略図。図２は、本発明の実施例の幾つかにおいて使用されるバイオセンサの一部分と生化学的構成要素を示す拡大側面模式図。図３は、本発明の実施例の幾つかにおいて使用されるバイオセンサの斜視図。図４は、図３に示されたバイオセンサの一部分を更に詳細に示す、３−３線に沿った断面図。図５は、光学検出システムと組み合わせて使用されるバイオセンサの側断面図。図６は、図５のシステムにおいて使用されるチャネリング機構と光検出器を示す平面図。図７は、図３のシステムの７−７線に沿った断面図。図８は、別の光学検出システムを備えたバイオセンサの側面図。図９は、本発明の実施例の幾つかにおいて使用される信号処理システムの電子回路図。図１０は、本発明に基づいて実施される実験結果の適合度を分析したグラフ。図１１は、本発明に基づいて実施される実験結果の適合度を分析したグラフ。図１２は、本発明に基づいて実施される実験結果の適合度を分析したグラフ。図１３は、本発明に基づいて実施される多試料分析実験の結果を示すグラフ。図１４は、本発明に基づいて実施される多試料分析実験の結果を示すグラフ。図１５は、本発明に基づいて実施される多試料分析実験の結果を示すグラフ。発明を実施するための最良の形態図１を参照すると、バイオセンサシステム８０は光源８４、バイオセンサ８８及び光学検出システム９２を備える。ここで用いられる「光」とは電磁放射を意味し、可視光線のスペクトル領域に限らない。バイオセンサ８８は、光源８４からの光によって励起された場合に、バイオセンサ内の分析される液体試料中に検体が存在するか否かに応じて蛍光を放射するアッセイを備える。この蛍光は光学検出システム９２により検出される。バイオセンサシステム８０は更に光学検出システム９２からの信号を分析するための信号処理システム９６を更に備える場合もある。Ａ.システムの構成要素の概要一実施例において、光源８４はレーザ光線１０２を発生するレーザ装置であり、レーザ光線１０２はミラー１０４、１０６及び１０８によりバイオセンサ８８に照射する。４５度の角度にて配置されるミラー１１０を配置して、光線１０２をバイオセンサ８８上に焦点を結ぶ前に垂直な光線にする場合もある。バイオセンサ８８は光学的基質である導波管１２２を備え、導波管１２２の一端は光線１０２を受けるように配置される。角度付きミラー１１０と導波管１２２の端部１２４との間に焦点レンズ１２６が配置され、これにより光線１０２は端部１２４上において焦点を結ぶ。焦点レンズ２６はここではＸ-Ｙ変位ユニット上に取り付けられており、焦点を合わせるために位置を調整することが可能であるが、Ｘ-Ｙ変位ユニットは必ずしも必要ではない。好ましい一実施例においては、導波管１２２は、図２に示されるように幅２０２だけ離間した２つの平面２００，２０１を有するほぼ平面状の部分を備える。しかし導波管１２２として中実またはロッド形状の光ファイバーを使用することも可能である。導波管１２２として正方形または長方形のガラス製の顕微鏡用スライドグラスやカバーグラスなどを使用することも可能である。導波管１２２の材料としては従来技術においてよく知られているようにガラス、鉛ガラス、石英、光学プラスチックなどが用いられる。ミラー１０４、１０６、１０８及び１１０とレンズ１２６の数と配置は、バイオセンサ８８に充分な量の光線が照射するという必要条件さえ満たしていれば、空間の配置や他の条件によって必要に応じて異なりうることは当業者によれば理解されるであろう。更に図１に示された様々な構成要素の大きさの縮尺比率は正確ではない。好ましい一実施例においては、バイオセンサ８８はトレイ形の導波管１３０を備え、この中で励起された場合に蛍光が生じるようなアッセイが行われる（図３）。アッセイにより分析される液体（全血や血漿のような血液成分といった生物学的な液体）はインレットチューブ１３２を通じてトレイ１３０に流入し、トレイと互いに流体の移動が可能であるように連通するアウトレットチューブ１３４を通じてトレイ１３０から流出する。光学検出システム９２はトレイ１３０の中のアッセイから放射される蛍光１４０を検出するように配置される。図１に示されるように光学検出システム９２は集光レンズ１４４を備える。示されるように、検出器１４６としてCCD（電荷結合素子）カメラ検出器を用いることが可能である。集光レンズ１４４は光学的基質１２２を通じて伝播する光線１０２の伝播方向に対してほぼ直交する方向から放射される蛍光を集めるように配置される。集光レンズ１４４と光学的基質あるいは導波管１２２との間の距離１５４は、当業者において知られるように、エバネッセント光の透過領域から放射される蛍光の集光率が最大になり、同時にこの光を光検出面上に結像させるような距離に選択される。。集光レンズ１４４によって集められた光は検出器１４６に入射し、検出器１４６は集められた蛍光の強度に対応した信号を出力する。こうした信号により、ウェルやパッチのそれぞれの蛍光を測定するうえで別々の光学要素が必要とされるシステムよりもはるかに容易に複数の試料を同時に測定することが可能である。本発明の光学的検出システムにより、蛍光の導波管内へのエバネッセント透過（evanescent penetration）を介してではなく、エバネッセント領域２４０（図２）から放射される蛍光を直接集めることが可能である。集光レンズ１４４と検出器１４６を備える代りに、光学的検出システム92は、放射される蛍光の波長領域を含む波長領域の光を検出するうえで使用される光検出器であればどんなものを用いてもよい。光学的検出システム９２はエバネッセント領域において生じる蛍光信号のそれぞれの直接的な画像化を可能にする画像化式の検出器であってもよい。また、ここに示されるように非画像化式の検出器を使用することも可能である。また、光学的検出システム９２は増倍型光電管、半導体光ダイオードまたはこうした検出手段を列に配置したものを用いてもよい。CCDを使用したもの以外の実施例においては特定の目的において用いられる単一の検出器に対して列に配置された検出手段が好ましい。小さな検出器の列を用いることにより、蛍光の最大値は必ず検出され、集光用、検出用の光学要素の不適切な配置により最大値が検出されないことはないことを使用は知ることが可能である。更に、回折格子を有する分光写真器をCCDや他の検出手段と組み合わせて、検出された光のスペクトル分析を行うことも可能である。その場合、信号の関数を個々のピークの周辺において積分し、試料から集められた蛍光の全体を求めるための手段も得られる。また、検査機関などにおけるような条件の下で使用される、アッセイの全てのパラメータが基準化されているような実施例においては、分光写真器の代りにトレーサーが発する蛍光の波長領域の波長のみを透過する一個または複数のフィルターを使用することも可能である。異なる光学検出システムの詳細を蛍光の概要の記述の後に述べる。Ｂ.蛍光についてのまとめ図２を参照すると、導波管部分１２２は第２の表面２０１から幅２０２だけ離間した少なくとも一箇所の平面２００を有する導波管として構成されている。導波管１２２は忠実であることが好ましいが、中空部分を備える場合もある。中空部分が、導波管に屈折率が等しいか、導波管よりも屈折率が大きい物質により充填される場合、光はこの中空部分を伝播する。少なくとも表面２００は試料溶液２０３に対して接触するように配置されている。表面２０１上には多数の捕捉分子２０４が固定されている。試料溶液は、特定の検体の検体分子２１０とトレーサー分子２２０とを多数含む。捕捉分子は個々の検体分子２１０上に存在する結合部位に対して結合するように選択あるいは構成されている。行われるアッセイの様式に応じてトレーサー分子の一部は捕捉分子または検体の分子と反応する。トレーサー分子２２０は、適当な波長の光の刺激に応じて蛍光を発するように選択あるいは構成されている。トレーサー分子２２０により放射される蛍光のレベルは捕捉分子に結合した検体の量を示す一つの測定値であり、溶液中の検体分子２１０の濃度を反映している。光源８４は約４８８〜５１４．５ナノメーター（ｎｍ）の波長の光を放射することが可能なアルゴンレーザである。別の一実施例においては、光源８４は中心波長が約６００〜９００ナノメーターの光を放射するレーザダイオードやこれに類する装置である。蛍光トレーサーの必要条件に応じて、選択されたトレーサーを励起するうえで適当な波長を有する充分な量の光を放射する他のレーザー装置や強度の大きい光源が光源８４として使用される場合もある。光が導波管１２２内を伝播し、表面２００、２０１において内部反射される場合、エバネッセント光場が形成される。このエバネッセント光場の強度曲線２３０は、距離軸２３２を図のようにとった場合、表面２００からの距離に伴って減少する。励起領域２４０は、トレーサー分子２２０の充分な量すなわち検出可能な量を励起するうえでエバネッセント光の強度が充分である唯一の領域である（図の縮尺は合っていない）。領域２４０の外側のトレーサー分子２２０は誘導蛍光をほとんどあるいは全く引き起こさない。励起領域２４０は通常約１０００〜２０００オングストロームの深度範囲である。捕捉分子２０４は検体分子２１０に対して反応性を有するものであればよく、全ての抗体、Fabフラグメント、ペプチド、エピトープ、膜受容体、全ての抗原性分子（ハプテン）または抗原性フラグメント、オリゴペプチド、オリゴヌクレオチド、ミメトープ、核酸あるいはこれらの混合物を用いることが可能である。また捕捉分子２０４として、細胞または細胞器官の膜に通常見られ、検体に対して特異性を有する受容体分子や、こうした受容体の、検体に対して特異的結合性を有する部分を用いることを可能である。図２は、競合アッセイの概念図である(置換アッセイ（Displacement assay）とも呼ばれる)。しかし、当業者にとっては自明となるであろうが本発明の装置においてサンドウィッチアッセイのような他のアッセイスキームを利用することも可能である。サンドウィッチアッセイに関しては、例としてハイブリテック（ Hybritech,Inc.)社に付与された米国特許第４，３７６，１１０号及び同４，４８６，５３０号を参照されたい。捕捉分子２０４は従来技術において公知である任意の方法により表面２０２上に固定することが可能である。しかし、好ましい実施例においては、捕捉分子は部位特異的に固定されている。この応用例において用いられる「部位特異的」とは、捕捉分子の特異的部位が、一般的な先行技術に基づく方法におけるようにランダムな部位ではなく、導波管に対する結合に関わっていることを意味する。トレイ１３０は導波管１２２の表面２００と接触する薄い層２１４を備える場合もある。表面２１４は導波管２０２の屈折率と等しいか、これよりも大きい屈折率を有し、表面２００の光学的、化学的性質を向上させる。同様に表面２０１の下部に表面２１６が配置され、面の引っ掻き傷を防止する。表面２１６は導波管１２２の屈折率と等しいか、これよりも小さい屈折率を有する。Ｃ.バイオセンサの詳細図３は、トレイ１３０と付属の導波管１２２とを備えるバイオセンサ８８の特定の実施例を示す。レンズ１５８は図４で更に詳細に説明されるように励起光源からの光を受ける。図に示されたトレイ１３０はウェル１５０、ウェル１５２及びウェル１５４の３つのウェルを備える。壁１６０、１６２、１６４及び１６６によりウェル１５０、１５２及び１５４の側部の境界が形成される。壁１７０、１７２によりウェル１５０、１５２、１５４のフレームと後部の境界が形成される。ここに示される本発明の一実施例においては、３個のウェルからの測定値を用いて検体の濃度が決定される。実施例中、１個のウェルはブランクウェル（例としてウェル１５０）であり、１個のウェルは測定値ウェル（例としてウェル１５２）であり、１個のウェルは上方値の較正ウェル（例としてウェル１５４）である。別の一実施例においては、２個のウェル（例としてブランクウェルと測定値ウェル）からの蛍光の測定値を用いて検体の濃度が決定される。更なる別の実施例においては、１個のウェル（測定値ウェル）からだけの測定値を用いて検体の有無及び／または濃度が決定されうる。トレイ内に３個以上のウェル（例えば２〜１０個の）を有する場合もあるが、実施例によってはトレイ内の２個または３個の特定のウェルがセットとして扱われる場合もある。ウェル１５０、１５２、１５４のそれぞれの内部には５つの領域が区画されるか、配置される。個々の領域は対応するパッチを備える。ウェル１５０はパッチ１７６Ａ、１７６Ｂ、１７６Ｃ、１７６Ｄ及び１７６Ｅを備える。ウェル１５２はパッチ１７８Ａ、１７８Ｂ、１７８Ｃ、１７８Ｄ及び１７８Ｅを備える。ウェル１５４はパッチ１７８Ａ、１７８Ｂ、１７８Ｃ、１７８Ｄ及び１７８Ｅを備える。個々のパッチはそれぞれ異なる種類の捕捉分子（FabまたはFab‘フラグメント）を含み、これに蛍光が生じる。図３に示されるウェルのそれぞれの内部には５つの領域が区画されているが、バイオセンサ８８は５つよりも多いかあるいは少ない領域（例えば１個の領域）を有するウェルを備える場合もあることは理解されなければならない。異なる領域は異なる検体の測定に用いることが可能である。また、一種類の検体の濃度を測定するうえで２個以上の領域を用いる場合もある。図４は、図３のバイオセンサ８８の４−４線に沿った側断面図である(図の理解を容易にするうえで縮尺比率は正確ではない)。図４を参照すると、レンズ１５８の目的は光線１０２を受け、全内部反射により導波管１２２内を伝播する光線１８４を生じることである。図２に関連して説明されるように、光線１８４により溶液２０３内にエバネッセント光場が形成される。一般的に光線１８４が表面２００上の限られた部分でなく、表面２００の全体で均一に反射する場合に最も正確な結果が得られる。本実施例はそうした一例であり、測定値は多くの反射の平均値に基づいたものであって、偏った条件によって不正確な結果が得られる可能性は低くなる。この目的を実現するうえで、レンズ１５８は光軸の導波管１２２に対する入射角がθ₁となるように配置される。レンズの屈折効果により光線１０２は光線１８４となる。光線１８４はθ_MINからθ_MAXの異なる角度の光線により形成される円錐よりなる。角度θ₁はθ_MAXが全内部反射が起きる臨界角θ_Cよりも小さくなるように選択される。光線の角度が広がることにより光線が全内部反射を繰り返して導波管内を伝播していく際に光線が広がるため、反射の不連続性は小さくなり、表面がより均一に照射されるようになる。θ_MAXとθ_MINとの差が大きすぎる場合、光線１８４の大部分はθ_Cよりもはるかに小さい入射角を有し、導波管１２２内における反射の回数が減るためエバネッセント光場は低減する。異なる角度に対する値は用いられる材料の屈折率によって異なる。一例として、導波管１２２の材料の屈折率が約１．５９〜１．６０であり、導波管１２２の周辺の材料の屈折率が約１．３３である場合がある。この場合、θ_Cは約３２度である。この例においては入射角θ₁が約２３〜２５度であれば満足な結果が得られるであろう。臨界角は、導波管１２２と導波管１２２と接する材料との相対屈折率により調整することが可能である。表面２００の上側の材料が表面２０１の下側の材料と異なる屈折率を有する場合、２つの臨界角が存在しθ_MAXはこの両方よりも小さくなくてはならない。トレイ１３０は、導波管１２２の表面２００の光学的、化学的な性質を向上させるために、表面２００と接する薄い層２１４（導波管１２２と同じかこれよりも大きい屈折率を有する）を備える場合もある。また、パッチ１７６Ａ...，と溶液２０３は表面２００に直接接触してもよい。その場合、溶液２０３とパッチ１７６Ａ...，の屈折率は導波管１２２の屈折率よりも小さいことが必要である。同様に、実際の使用に際しては、表面２０１の下側の表面２１６は表面２０１上に傷が付くのを防止するうえで用いられ、導波管１２２の屈折率と同じか、これよりも小さいかまたはこれよりも大きい屈折率を有する場合がある。表面２１６が用いられない場合、空気により不適当な接触が生じる。レンズや光ダイオードのような光学検出装置１９０、１９２、１９４を導波管１２２の端部において配置し、充分な光量が導波管１２２内を伝播しているかどうかを測定することが可能である。また、チャネリング機構を使用して個々の光ダイオードに対する光を集めることが可能である。また、ここで説明されているように、流路の５番目の領域内の検出器を用いて導波管内を伝播する光の量を測定することも可能である。光ダイオード１９０、１９２、１９４の代りにリフレクタを使用して光線１８４の一部あるいは全てを導波管１２２内に反射することも可能である。バイオセンサ８８は適当なバイオセンサのほんの一例に過ぎない。例えば、レンズ１５８は光学導波管１２２に適当な光線１８４を導入する一つの手段に過ぎない。一定の角度にて配置されたレンズ１５８の代りにミラーを用いることによっても同様な角度を形成することが可能である。Ｄ. 光ダイオードを利用した光学検出システム図５を参照すると、バイオセンサ８８は光学検出システム２４０の上に載置されている。図５において光学検出システム２４０は断面図にて示されている。光検出器２４４Ａ、２４４Ｂ、２４４Ｃ、２４４Ｄ及び２４４Ｅのような光学検出機構がウェル１５０からの蛍光を受ける。スペーサ支持板２４８Ａ及び２４８Ｂによりバイオセンサ８８と光学狭帯域フィルターとは離間する。狭帯域フィルターはウェル１５０からの蛍光に対応する特定の周波数帯の光だけを透過する。フィルター２５０は光線１０２の周波数のような他の周波数の光は遮断する。光線１０２は例えば表面２０１の欠陥により導波管１２２から漏出する。フィルター２５０は薄いフィルム状の誘電体の層を積層して形成することが可能である。支持部２４６、側部バッフル２６０、後部バッフル（またはバッフル部）２６２、前部バッフル（またはバッフル部）(図に示されていない)により領域１の下部にトンネル２５４Ａが形成される。これらのバッフルは不透明な材料から形成され、隣り合ったトンネルの間で光が交錯することを防止する。導波管１２２に平行であるトンネル２５４Ａの断面形状は長方形、円形または他の形状を有しうる。チャネリング機構２６４によりトンネル２５４Ａの下部においてチャネルとして構成されたトンネル２５８Ａが形成される。トンネル２５８Ａの６−６線に沿った平面断面図が図５に示されている。領域３からの光線の一例がトンネル２５４Ｃとチャネル化されたトンネル２５８Ｃの内部に示されている。図６を参照すると、チャネリング機構２６４Ａの断面形状は円形であり、光ダイオード２４４Ａに向かって狭くなっている。チャネリング機構２６４Ａの形状は光ダイオード２４４Ａに送られる光量が最大となるように構成されていることが理想的である。しかし、球状、楕円形状及び放物線形状のリフレクタは最適ではないものの、安価であり、使用に差し支えない。チャネリング機構２６４Ａは非結像（ｎｏｎ−ｉｍａｇｉｎｇ）リフレクタである。しかし、異なる構成のチャネリング機構２６４Ａは結像（ｉｍａｇｉｎｇ）リフレクタである場合もあるが、その場合コストが嵩み、光検出器２４４Ａに送られる光量は減少する。チャネリング機構２６４Ａは２個以上の部分から構成することも可能である。チャネリング機構２６４Ａはアルミニウムでコーティングしたプラスチックにて形成することが可能である。コーティングはフィルム蒸着により行うことが可能である。領域２、３、４及び５の下部においてトンネル２５４Ｂ、２５４Ｃ、２５４Ｄ及び２５４Ｅが形成されており、これらはトンネル２５４Ａと同様な構成を有する。同様に、フィルター２５０の下部でトンネル２５４Ｂ、２５４Ｃ、２５４Ｄ及び２５４Ｅの下部において、チャネリング機構によりトンネル２５８Ａ、２５８Ｂ、２５８Ｃ、２５８Ｄ及び２５８Ｅが形成されており、これらはチャネル化されたトンネル２５８Ａと同様な構成を有する。参照のために導波管１２２に対して垂直な仮想線２５６が示されている。既述されたようにフィルター２５０は特定の狭域帯以外の周波数の光は遮断する。しかし、遮断されるべき周波数帯の光が法線２５６に対して特定の最大角より大きな角度を有する場合、この光はフィルタ−２５０を透過してしまう。トンネル２５４Ａの目的はこの最大角よりも大きな角度を有する光を除去することである。これはフィルター２５０を導波管１２２から充分に離間させて配置し、トンネル２５４Ａの内部に、光を反射する材料ではなく、光を吸収する材料を配置することによって達成される。フィルター２５０を透過する周波数帯域の幅が広がることを防止するために集められる光のｆ＃の値は最小値よりも大きく保たれなければならない。Ｌを導波管１２２とフィルター２５０との間の距離とし、Ｄを特定の光検出器の上に位置する２５４Ａ〜２５４Ｅのいずれかのトンネルの幅であるとすると、ｆ＃の値はほぼＬ／Ｄに等しい。ｆ＃が大きい場合、フィルター２５０は不要な光をほとんど透過しないため望ましい。しかし、ｆ＃が大きいと集められる光量は小さくなる。したがって、ＬとＤとは、ｆ＃が充分に大きいが、大きすぎない程度に選択される。ここで、チャネリング機構２５８Ａ〜２５８Ｅは必ずしも必要ではない。これらのチャネリング機構により、光検出器の面積がトンネルの断面積よりも小さい場合に光検出器の光収集効率は向上する(光検出器が角度の広い円錐内の光を受けることによる)。行われる測定の種類に応じて、光ダイオードの内のあるものに対してのみチャネリング機構を設けることも可能である。更に、距離Ｄ及び／またはＬはそれぞれの領域毎に異なっていてもよい。更に、異なるゾーン毎に異なるフィルターを使用することも可能である。チャネリング機構の代りにより大きな幅を有する光検出器を用いることも可能である。ウェル１５２の領域１〜５の下部において５個の光検出器の別の列が配置され、ウェル１５４の領域１〜５の下部において５個の光検出器の第３の列が配置されている。個々の領域の下部には１個の光検出器が示されているだけだが、２個以上の検出器を配置することも可能である。例として、チャネリング装置２６４Ａの下方において光検出器２４４Ａの代りに２個以上の光検出器を配置することが可能である。領域の内の一つ、例えば領域５を、結合した抗体が存在しない状態で導波管１２２内の光量を検出するためのみにだけ使用することが可能である。バンプ (Bumps)、マイクロミラー、回折格子を領域５に配置し、導波管１２２内の光の全てあるいは一定の割合の部分をこの領域の下の光検出器２４４Ｅ内に偏向することが可能である。これを検出器１９０〜１９４に代用することが可能である。図７は、図３の７−７線に沿ったバイオセンサ８８の断面図であり、図の構成は光学検出システムにつながっている。更なる光学検出器が更なるチャネリング機構と共に配置される場合もある。図８は、光学検出システム２８４と組み合わされたバイオセンサ８８の断面図である。光学検出システム２８４は光学検出システム２４０の代りに使用されている。図８を参照すると、狭帯域フィルター２８８が導波管１２２とレンズ２９２Ｅ〜２９６Ｅとの間に配置されている。図に示されているように、フィルター２８８は導波管１２２に隣接して配置される場合もある。フィルター２８８は特定の周波数の蛍光だけを透過し、他の周波数の光は遮断する。チャネル１５０、１５２及び１５４からの蛍光は導波管１２２を透過し、更にレンズ２９２Ｅ、２９４Ｅ及び２９６Ｅを透過して光ダイオード３０２Ｅ、３０４Ｅ、３０６Ｅに到る。バッフル２６０を用いて特定のウェルから放射される光と他のウェルから放射される光とが混ざることを防止することが可能である。レンズ２９２Ｅ、２９４Ｅ及び２９６Ｅは集光率が高く、開口数の大きいレンズであることが好ましいが、他の適当なレンズを用いることも可能である。光ダイオード３０２Ｅ、３０４Ｅ及び３０６Ｅは、バーブラウン（Burr Brown）社より市販されているOPT２０９I Cアッセンブリ内に埋設されている状態が示されている。光学選択システム２８４の構成要素の長さ及び構成要素間の距離の適切な値は以下のように選択される。１／ｄ_i＋１／ｄ_o＝１／ｆというレンズに関する法則（ただし、ｄ_iはレンズから投射面までの距離、ｄ_oはレンズから物体までの距離、ｆはレンズの焦点距離である）に基づけば、倍率が１／２である時、ｄ_o＝ｄ_i が成り立つ。したがって、ｆ＝２ｄ_i／３を得る。ｆ＝３ｍｍである場合、ｄ_i＝４，５ｍｍ、ｄ_o＝９ｍｍである。しかし、フィルター２８８（厚さ６ｍｍ、ｎ＝１．５）の屈折率ｎを考慮すれば、（１．５−１．０）×６＝３ｍｍを加えるとｄ_o＝９ｍｍ＋３ｍｍ＝１２ｍｍとなる。Ｅ.信号処理システム１．ハードウェアの一例図９において、信号処理システム３３０は図１の信号処理システム９６に相当する。光検出器２４４Ａ、２４４Ｂは図５に示される異なる検出器を表す。図の理解を容易にするうえで、２個の光検出器が示されているだけであるが、信号処理システム３３０はほとんど全ての場合において複数の光検出器を備える。光検出器２４４Ａは光学的なパワーＰ₁を有する光を検出し、光検出器２４４Ｂは光学的なパワーＰ₂を有する光を検出する。光検出器２４４Ａ、２４４Ｂによりそれぞれ電流ｉ₁、ｉ₂が発生する。電流ｉ₁、ｉ₂は光学的なパワーＰ₁、Ｐ₂の関数である。伝達インピーダンス作動増幅器（オペアンプ）３３４Ａ、３３４Ｂまたはこれに類する装置により導体３３８Ａ、３３８Ｂにそれぞれ電圧ｖ₁、ｖ₂が印加される。ただし、ｖ₁＝ｉ₁Ｒ₁、ｖ₂＝ｉ₂Ｒ₂である。抵抗値Ｒ₁、Ｒ₂は行われる測定の種類に応じて、同じでも異なっていてもよい。多くの用途において１ＭΩの抵抗値が適当である。一例として、光検出器２４４Ａとオペアンプ３３４Ａはバーブラウン（Burr Brown）社よりOPT２０９装置として市販されている光検出チップに内蔵されている。このようなチップは１ＭΩの抵抗値の抵抗を有し、外部抵抗として機能するための接続部を備える。また、例えば、多数の光検出器用のダイの列を基質に対して線接続するか、あるいは光検出器の列を珪素にて一体に形成することが可能である。アナログデジタル変換器（ADC）３４２Ａ、３４２Ｂにより電圧ｖ₁、ｖ₂はデジタル値に変換され、メモリ３４８を備えるコンピュータ３４６にて処理される。処理システム３３０に基づいて説明された詳細は無論ごく一例に過ぎない。他の様々な構成要素や技術を用いることが可能である。例えば、電流に応じて出力が変化するアナログ感受性検出器（ロックイン増幅器、同期的検出器とも呼ばれる）や他の装置をオペアンプの代りに使用することも可能である。アナログ感受性検出器を、オン／オフがパルス化された光源または光線が機械的に分割された光源と組み合わせて使用することが可能である。アナログ感受性検出器はデジタルフォーマットへの変換の前に平均化が行われるという利点を有する。したがって、より正確な結果が得られると共に、よりビット数の少ない遅いアナログデジタル変換器の使用が可能である。光検出器２４４Ａ〜２４４Ｅは同時にあるいは連続的（一度に１個づつ）に「オン」状態（光を感受する）にすることが可能である。更にまた、複数の群に分けて「オン」状態にすることも可能である。２．計算法検体の濃度[A]は以下に記す方法により決定される。（結合定数Ｋ_Aの決定）結合定数Ｋ_Aは抗体と検体との結合のしやすさを表す指標である。好ましい方法においては、Ｋ_Aの値はトレイ１３０の製造段階のパッチが付与される時点において求められる（トレイ１３０と導波管１２２とは一緒あるいは別々に市販されるが、以下の考察においては、特定の導波管は特定のトレイと組み合わされており、一旦トレイが使用された後はトレイと共に導波管も廃棄される）。Ｋ_Aの値とその誤差はトレイ１３０に付属のバーコードなどによってエンドユーザ（診療所や病院などの）に提供される。製造段階におけるＫ_Aの値は以下のように求められる。トレイ１３０内の溶液中の結合した抗体の活性部位の割合（f_b）は（１）式にて表される。すなわち、 f_b=Ｋ_A[A]/(1+Ｋ_A[A]) （１）ただしＫ_Aは結合定数であり、[Ａ]は検体の濃度である。特定のトレイ１３０（導波管を含む）の抗体ウェル１５２に、順番に濃度が高くなる既知の濃度を有する一連の溶液[Ａ]₁，[Ａ]₂,...，[Ａ]_Nを流し(各ウェルに一種類の溶液)、このトレイをトレイ１３０−１とする。光検出手段によりそれぞれの異なる濃度の溶液の蛍光強度Ｉ_VAR1，Ｉ_VAR2,...，Ｉ_VARNを測定する( １個のウェルに対し１個の光検出器を用いるか、１個のウェルに対し２個以上の光検出器を用いることにより強度Ｉの測定が可能である)。（図４〜８に示されるような)光検出器またはCCD１４６によりそれぞれの異なる濃度の溶液の蛍光強度Ｉ_VAR1，Ｉ_VAR2,...，Ｉ_VARNを測定する(１個のウェルに対し１個の光検出器を用いるか、１個のウェルに対し２個以上の光検出器を用いることにより強度Ｉの測定が可能である)。ウェル１５０を通じて既知の最小検体濃度を有する溶液が流され、ウェル１５０を通じて既知の最大検体濃度を有する溶液が流される。この手順を、トレイ１３０−２の抗体ウェル１５２を通じて流された、順番に濃度が高くなる既知の濃度を有する一連の溶液[Ａ]₁，[Ａ]₂,...，[Ａ]_Nに対して繰り返し、光検出手段により蛍光強度Ｉ_var1，Ｉ_var2,...，Ｉ_varNを測定する。１回の測定によりトレイ１３０の抗体ウェル１５２が使用できなくなるため (少なくとも、捕捉分子に結合した検体分子を引き剥がすことはコスト的に効率の高い方法ではない)、結合した抗体の活性部位の割合f_bと濃度[Ａ]との間の関係を（グラフとして）得るためには複数のトレイ１３０を使用することが好ましい。クオリティーコントロールの見地からしても複数のトレイ１３０の使用が好ましい。一つの製造ライン（同じ材料ロットを使用してトレイが製造される）からトレイをランダムに選択することによりf_bと[Ａ]との関係（グラフ）は統計的により正確に得られる。I_MIN（検体濃度が０か０に近いもの）とI_MAX（検体濃度が最大か飽和状態にあるもの）の値に対応する溶液が一連の既知の濃度の溶液に含まれることが好ましい。したがってトレイ１３０−１からトレイ１３０−Ｘの検体の濃度[Ａ]¹，[Ａ]² ,...，[Ａ]^Nのそれぞれに対してf_b1，f_b2,...，f_bNの値が求められる。トレイ１３０−１からトレイ１３０−Ｘのf_b1の値の平均をとることによりf_b1-ave'を得る。同様にトレイ１３０−１からトレイ１３０−Ｘのf_b2の値の平均をとることによりf_b2-ave'を得る。以下同様にしてf_bNの値の平均f_bN-ave'までを計算する。トレイ１３０−Ｘの番号Ｘは実験とクオリティーコントロール上の考察に基づいて予め決められた値をとることが可能である。またf_bの値の標準偏差が閾値よりも大きくなるような場合にはＸの値を大きくとることも可能である。この場合、増えた分のカートリッジのf_bの値を求め、新たに平均値を求めるうえで考慮する。こうした観点から見て、トレイの組の全体に対するf_b1-ave'，f_b2-ave',...， f_bN-ave'の値を求めるうえでは１組（バッチ）のトレイ（または一群のトレイバッチ）から抽出された比較的少ない数のトレイが使用される。１組のトレイの全数に対してf_b1-ave'，f_b2-ave',...，f_bN-ave'を求めるために使用されるトレイの数は許容可能な誤差を含めた様々な因子によって決まる。この誤差は検体の種類や他の因子に応じて異なる。クオリティーコントロール上の高度な問題が考慮される場合もある。次に、Ｋ_Aの値はf_b1-ave'，f_b2-ave',...，f_bN-ave'から求められなければならない。（１）式によれば、f_b＝０．５である時、Ｋ_A＝1/[Ａ]である。例として、（１）式において非線型近似法（最小２乗法のような）を用いてf_bと[A]を関連付けることにより結合定数を求めることが可能である。Ｋ_Aを近似変数として用いることが可能である。Ｋ_Aを非線型最小２乗法において変化させ、最もよい近似が得られる。標準誤差も求められる。また、最もよい近似はI_MIN、I_MAX及びＫ_Aに対して非線型最小２乗法を用いることによっても得られる。Ｋ_Aの値と誤差を個々のトレイに付与された、バーコードや磁気テープやデジタル式の読み出しが行える光学的支持要素といった他の手段に書き込むことが可能である。（フィールドにおける検体濃度の決定）信号処理システム９６を備えたバイオセンサシステム８０により以下のようにして検体濃度を求めることが可能である。本発明にはアッセイ装置の製造法及び使用法も含まれる。アッセイ装置のハウジングはバーコード読み取り器かこれに類するものを備えることが好ましい。読み取り器は、工場出荷時の調整値やこれに類する情報をトレイのそれぞれに対してアッセイ装置に入力するために使用される。したがってトレイのそれぞれに工場調整値が付与されていることが好ましい。調整値は、下方値コントロール試料、上方値コントロール試料及び測定試料の蛍光強度から検体の濃度を算出するために用いられる。図３を参照して説明すると、検体濃度が０か非常に低い溶液が下方値コントロール抗体ウェル１５０に流され、検体濃度が非常に高い溶液が上方値コントロール抗体ウェル１５４に流され、検査される検体の溶液が試料抗体ウェル１５２に流される。検査される検体の濃度は不明である。本発明のこうした構成の目的は検査したい検体の濃度を求めることにある（無論、どのウェルが最小濃度、最大濃度、不明濃度のいずれに使用されるかは問題ではない）。 f_bの値は次に示す（２）式より求められる。すなわち、 f_b=(I_VAR−I_MIN)/(I_MAX-I_MIN) （２）ただし、I_VARは溶液中の検体の濃度が不明でありかつ最小検体濃度と最大検体濃度の間の値であるような溶液に対してエバネッセント光が照射した際に生じる蛍光の強度であり、I_MINは検体の濃度が最小である溶液に対してエバネッセント光が照射した際に生じる蛍光の強度であり、I_MAXは検体の濃度が最大である溶液に対してエバネッセント光が照射した際に生じる蛍光の強度である。光検出器またはCCD１４６により蛍光の強度が測定され、ウェル１５０と１５４内の特定の溶液に対してI_MINとI_MAXが得られる。（１）式を[A]の値について解くと（３）式を得る。すなわち、 [A]=f_b/((1−f_b)Ｋ_A) （３） f_bの値はコンピュータ３２６により、ウェル１５０、１５２、１５４より得られるI_MIN、I_VAR、I_MAXの測定値を用いて（１）式に基づいて算出される。Ｋ_Aの値はバーコードあるいは他の手段から読み取られ、コンピュータ３４６のメモリに保存される。ここで検査される検体の溶液中の濃度が（３）式から計算される。（３）式の特別な場合として、[A]_<<1/Ｋ_Aである場合には、[A]はf_b/Ｋ_Aにほぼ等しくなる。したがって別の計算法を用いる必要が生じる。２個の２ウェル式バイオセンサを使用して濃度を求めることも可能である。バイオセンサの一方はI_MIN及びI_VAR- _既知を与え、他方はI_MIN及びI_VAR- _不明を与えるものとする。I_MAXは(１)式及び（２）式を用いてI_VAR- _既知より得られる。この２個の２ウェル式バイオセンサは多くの試料を作る規模の大きな検査機関においてより有効である。（データ近似関数）反応速度に基づいた方法が用いられる場合もある。そうした方法においては次式が用いられる。すなわち、ここに（I_(t)，ｔ）は時間に対する強度の関数。Ｒ_tiは時間ｔｉにおける反応速度である。I_oは時間ｔ＝０における強度、Ｋは与えられた導波管、フローセルまたは試薬セットに対する質量輸送定数である(例えばＫは約０．０６分^-1である) 。ここで、図１０は強度の時間（分）的変化を示すグラフであり、本発明の装置を使用した標準ＣＫＭＢ（ヒト血漿に組み替えCKMBを添加したもの(ジェンザイム社)）３０ナノグラム（ｎｇ）の分析において非線型近似を行ったグラフである。図１０において、Ｉ_oの値は６．５９０５ｅ＋０５（誤差４２０．８６）であり、Ｋの値は０．０５９５１１（誤差０．００３４）であり、速度は７．５分において４４６７．５（誤差３３．１７）であり、Ｒは０．９９９３７である。図１１は、強度の時間（分）的変化を示すグラフであり、本発明の装置を使用した標準CKMB（ヒト血漿に組み替えCKMBを添加したもの(ジェンザイム社)(Ｇｅｎｚｙｍｅ)）３０ナノグラム（ｎｇ）の分析において線型近似（線形回帰を示す）を行ったグラフである。このグラフにおいて(ｔ＝７．５分において)、ｙ＝６．６６８８ｅ＋０５＋４５０９．３ｘｍ^-1であり、Ｒは０．９９１９７であった。図１２は、反応率と検出されたCKMB濃度に対する関係を示すグラフである。平方近似を行って得られた標準曲線が示されている。これより、反応速度＝Ａ＋Ｂ（CKMB）＋Ｃ（CKMB）² の関係を得る。ただし、Ａは６８．２６８であり、Ｂは１６２．４５であり、Ｃは０．16７７８であり、Ｒは０．９９９９８であった。本発明の開示に基づいて行われた多検体アッセイの結果の例が図１３、１４及び１５に示されている。図１３は３検体アッセイを示す。上述の方法に基づく３チャンネル／ウェル式バイオセンサ内に３つの異なる試料が入れられる。３つの試料は測定対象となる検体としてオボアルブミン、CK-MB、及びミオグロビンを異なる既知の濃度にて含む。より詳しくは、試料１は２０ｎｇ／ｍｌのオボアルブミン、１００ｎｇ／ｍｌのCK-MB、及び０ｎｇ／ｍｌのミオグロビンを含み、試料２は１００ｎｇ／ｍｌのオボアルブミン、２０ｎｇ／mlのCK-MB、及び２５ｎｇ／ｍｌのミオグロビンを含み、試料３は０ｎｇ／ｍｌのオボアルブミン、０ｎｇ／ｍｌのCK-MB、及び５ｎｇ／ｍｌのミオグロビンを含む。試料のそれぞれを同じ分量のトレーサー分子（２００マイクロリットルの試料に対し２００マイクロリットルのトレーサー分子溶液）と共にそれぞれのチャネル内に入れた(チャネル１に試料１、チャネル２に試料２、チャネル３に試料３) 。使用されたトレーサー分子は以下のようなものである。すなわち、オボアルブミンを検出するための、Cy５により標識されたヤギ由来の抗オボアルブミン抗体、CK-MBを検出するための、Cy５により標識されたビル（BILL）モノクローナル抗CK-BB抗体、及びミオグロビンを検出するための、Cy５により標識されたジェンザイム（Genzyme，Inc）社より市販されているモノクローナル抗体IGG。チャネル／ウェルのそれぞれは検体のそれぞれに対して特異的な捕捉分子を含む捕捉領域を有する（すなわち、オボアルブミンを捕捉するためのウサギ由来の抗オボアルブミン抗体、CK-MBを捕捉するためのコナン（CONAN）モノクローナル抗CK-M B抗体、及びミオグロビンを捕捉するためのモノクローナル抗体IGG(IGG₁'かIGG₂ のいずれかでトレーサー分子として利用されていない方のもの))。図１３は、１５分間の時間間隔（Ｘ軸）にわたる装置の捕捉領域のそれぞれから得られた蛍光の強度（Ｙ軸）を示す。したがって一つのアッセイにより複数種類の検体を検出し、それらの濃度を測定することが可能であることが示された。図１４は、２種類の検体、CK-MBとミオグロビン、を扱った多検体アッセイを示す。このアッセイは上述のアッセイと同様に行われた。しかし、このアッセイにおいては、チャネル／ウェルは異なる捕捉領域の間で測定値に差が生じるかを見るために、CK-MBを捕捉する領域を２箇所備える。図１４のグラフに示されるように差は全く見られなかった。図１５は、２種類の検体、CK-MBとミオグロビンを扱った別の多検体アッセイを示す。図１３、１４、１５には３つのチャネル／ウェル内におけるそれぞれの検体の標準曲線が更に示されている。これらの標準曲線は、個々のアッセイ濃度に対して最初の５分間のグラフの傾きを求めることによって得られた。したがってこのグラフから検体の不明な濃度を求めることが可能である。Ｅ．様々な異なる光源光源８４として、中心波長が約４８８〜５１４．５ナノメーター（ｎｍ）の光を放射するアルゴンレーザを使用することが可能である。別の一実施例においては、光源８４は中心波長が約６００〜９００ナノメーターの光を放射するレーザダイオードである。蛍光トレーサーの必要条件に応じて、選択されたトレーサーを励起するうえで適当な波長を有する充分な量の光を放射する他のレーザー装置や強度の大きい光源が光源８４として使用される場合もある。導波管１２２に入射する光線１８４の波長は、蛍光の波長とは大幅に異なっていることが望ましく、これにより光線１８４は除去することが可能である。示された実施例においては上部、下部といった表現が用いられているが、本発明は、構成要素を重力の方向に沿って配置して構成しなくともよい。ここに記述された装置及びバイオセンサは、発明の思想と範囲から逸脱することなく様々な変更例や代用例を実施することが可能であることは認識されるであろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９８年４月１７日（１９９８．４．１７）【補正内容】請求の範囲１．バイオセンサの複数箇所の独立領域から放射され、導波管を通じて伝播する光を同時に検出するための方法であって、バイオセンサの複数箇所の前記独立領域のそれぞれの領域から放射される光をバイオセンサの他の独立領域から放射される光から分離し、バイオセンサの前記独立領域のそれぞれから放射される前記光をそれぞれの独立領域に対応した光検出器に向けて偏向させ、バイオセンサの前記独立領域のそれぞれから放射される前記光をそれぞれの独立領域に対応した前記光検出器により検出する方法。２．バイオセンサの前記独立領域のそれぞれから放射される前記光をインレット開口とインレット開口に連続するチャネルとを形成する構造体によりバイオセンサの前記他の独立領域から放射される光から分離し、前記インレット開口はバイオセンサの前記独立領域の付近に配置されることによりバイオセンサの独立領域から放射された光は前記インレット開口を通じ、更に前記チャネルを通じて前記光検出器へと伝播する請求項１に記載の方法。３．バイオセンサの前記独立領域のそれぞれから放射される光が、バイオセンサの独立領域と光検出器との間に配置され光学的に作動する少なくとも１個のレンズにより前記光検出器に向けて偏向される請求項１に記載の方法。４．バイオセンサの前記独立領域から放射される光が少なくとも１個のミラーにより光検出器に向けて偏向される請求項２に記載の方法。５．前記ミラーは放物面ミラーである請求項４に記載の方法。６．前記光検出器はCCDカメラである請求項１に記載の方法。７．前記CCDカメラは検出された光のスペクトル分析のために回折格子分光写真器と組み合わせて使用され、集められた試料の全蛍光を検出する工程を更に含む請求項６に記載の方法。８．バイオセンサの独立領域から放射される蛍光を検出するための装置であって、バイオセンサの前記独立領域に対して光学的に作用し、バイオセンサの前記独立領域から放射される蛍光をバイオセンサの他の領域から放射される蛍光から分離するための回折格子と、前記回折格子によって分離された蛍光を光検出器上に集束させるための構造体とを備える装置。９．蛍光を集束させるための前記構造体が、レンズ、ミラー、光ファイバー及びこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項８に記載の装置。１０．請求項８または９に記載の装置を利用して検体の濃度を決定するための方法。１１．試料中の複数の検体の存在を同時に決定するための方法であって、導波管と、導波管内に形成されたウェル内に配置された複数のパッチとを備えるバイオセンサであって、複数の前記パッチの内の第１のパッチはこれに結合させられた第１の種類の捕捉分子を有し、複数の前記パッチのうちの第２のパッチはこれに結合させられた第２の種類の捕捉分子を有するようなバイオセンサを提供し、複数の種類の検体を含むと考えられる試料を前記ウェル内に導入し、前記第１の種類の捕捉分子または前記第２の種類の捕捉分子のいずれか一方か、もしくは複数の種類の前記検体の内の少なくとも一種類の検体に結合する分子に結合させられた蛍光標識を含むトレーサー分子の少なくとも一種類を前記ウェル内に導入し、前記蛍光標識を励起するような波長を有する光を前記導波管を通じて案内し、前記第１のパッチから放射される光を前記第２のパッチから放射される光と前記バイオセンサの他の部分から放射される光とから分離し、前記第２のパッチから放射される光を前記第１のパッチから放射される光と前記バイオセンサの他の部分から放射される光とから分離し、前記第１のパッチから放射される蛍光を第１の光検出器によって検出し、前記第２のパッチから放射される蛍光を第２の光検出器によって検出し、前記第１のパッチから放射される蛍光を分析して第１の検体の存在を決定し、前記第２のパッチから放射される蛍光を分析して第２の検体の存在を決定する方法。１２．複数の前記パッチの第１のパッチと第２のパッチのそれぞれに固有の捕捉分子が結合させられている請求項１１に記載の方法。１３．複数の種類のトレーサー分子を前記ウェル内に導入する工程であって、複数の種類の前記トレーサー分子のそれぞれの種類の前記トレーサー分子は測定される検体の種類のそれぞれに対して親和性を有する前記工程を更に含む請求項１１に記載の方法。１４．前記試料と複数の種類の前記トレーサー分子が同時にウェル内に導入される請求項１１に記載の方法。１５．試料中の複数の種類の検体のそれぞれの濃度を同時に決定するための方法であって、第１のウェルと第２のウェルとが形成された導波管と前記第１ウェルと前記第２ウェルの内部に配置された複数のパッチとを備えるバイオセンサであって、前記第１ウェルと前記第２ウェルのそれぞれが、第１の種類の捕捉分子が結合させられた前記複数のパッチの内の第１のパッチと、第２の種類の捕捉分子が結合させられた前記複数のパッチの内の第２のパッチとを含むようなバイオセンサを提供し、第１の検体と第２の検体とを含むと考えられる試料を前記第１ウェル内に導入し、前記第１の検体と前記第２の検体とを第１の既知量にて含む第１の液体を前記第２ウェル内に導入し、前記第１の種類の捕捉分子または前記第２の種類捕捉分子のいずれか一方か、もしくは前記第１の検体と前記第２の検体のいずれか一方と結合する分子に対して結合させられた蛍光標識を含むトレーサー分子の少なくとも一種類を前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内に導入し、前記蛍光標識を励起するような波長を有する光を前記導波管を通じて案内し、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光を、前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第２のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される光から分離し、前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光を、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第２のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される光から分離し、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光を、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第１のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される光から分離し、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光を、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第１のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される光から分離し、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射される前記蛍光を第１の光検出器により検出し、前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射される前記蛍光を第２の光検出器により検出し、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射される前記蛍光を第３の光検出器により検出し、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される前記蛍光を第４の光検出器により検出し、前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第２の光検出器によって検出される前記蛍光により、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第１の光検出器によって検出される前記蛍光を分析して前記試料中の前記第１の検体の濃度を決定し、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第４の光検出器によって検出される前記蛍光により、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第３の光検出器によって検出される前記蛍光を分析して前記試料中の前記第２の検体の濃度を決定する方法。１６．前記第１の液体は前記第１の検体及び前記第２の検体を全く含まない請求項１５に記載の方法。１７．前記バイオセンサに第３のウェルと第３のウェル内に配置される複数のパッチが形成され、前記第３ウェルは、前記複数のパッチの内の第１のパッチであって前記第１の種類の捕捉分子を含む前記第１のパッチと前記複数のパッチの内の第２のパッチであって前記第２の種類の捕捉分子を含む前記第２のパッチとを備える方法であって、前記第１の検体と前記第２の検体とを第２の既知量にて含む第２の液体を前記第３ウェル内に導入し、前記トレーサー分子の内の少なくとも一種類を前記第３ウェル内に導入し、前記第３ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光を、前記第３ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第１のパッチから放射される蛍光、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される蛍光から分離し、前記第３ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光を、前記第３ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第１のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される蛍光から分離し、前記第３ウェル内の前記第１のパッチから放射される前記蛍光を第５の光検出器により検出し、前記第３ウェル内の前記第２のパッチから放射される前記蛍光を第６の光検出器により検出し、前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第２の光検出器によって検出される前記蛍光と前記第３ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第５の光検出器によって検出される前記蛍光とにより、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第１の光検出器によって検出される前記蛍光を分析して前記試料中の前記第１の検体の濃度を決定し、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第４の光検出器によって検出される前記蛍光と前記第３ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第６の光検出器によって検出される前記蛍光とにより、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第３の光検出器によって検出される前記蛍光を分析して前記試料中の前記第２の検体の濃度を決定する方法。１８．前記第２の液体と少なくとも一種類の前記トレーサー分子とを前記第３ウェル内に同時に導入する請求項１７に記載の方法。１９．前記試料と少なくとも一種類の前記トレーサー分子とを前記ウェル内に同時に導入する請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の方法。２０．前記第１の液体と試料と少なくとも一種類の前記トレーサー分子とを前記第２ウェル内に同時に導入する請求項２５乃至２８のいずれか１項に記載の方法。２１．前記第２の液体と少なくとも一種類の前記トレーサー分子とを前記第３ウェル内に同時に導入する請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の方法。２２．前記第２の液体と少なくとも一種類の前記トレーサー分子とを前記第３ウェル内に同時に導入する請求項１９に記載の方法。

Claims

【特許請求の範囲】１．バイオセンサの独立領域から放射され、導波管を通じて伝播する光を検出するための方法であって、バイオセンサの前記独立領域から放射される光をバイオセンサの他の部分から放射される光から分離し、バイオセンサの前記独立領域から放射される前記光を光検出器に向けて偏向させ、バイオセンサの前記独立領域から放射される前記光を前記光検出器により検出する方法。２．バイオセンサの前記独立領域から放射される前記光をインレット開口とインレット開口に連続するチャネルとを形成する構造体によりバイオセンサの他の部分から放射される光から分離し、前記インレット開口はバイオセンサの前記独立領域の付近に配置されることによりバイオセンサの独立領域から放射された光は前記インレット開口を通じ、更に前記チャネルを通じて前記光検出器へと伝播する請求項１に記載の方法。３．バイオセンサの前記独立領域から放射される光が、バイオセンサの独立領域と光検出器との間に配置され光学的に作動する少なくとも１個のレンズにより前記光検出器に向けて偏向される請求項１に記載の方法。４．バイオセンサの前記独立領域から放射される光が少なくとも１個のミラーにより光検出器に向けて偏向される求項２に記載の方法。５．前記ミラーは放物面ミラーである請求項４に記載の方法。６．前記光検出器はCCDカメラである請求項１に記載の方法。７．前記CCDカメラは検出された光のスペクトル分析のために回折格子分光写真器と組み合わせて使用され、集められた試料の全蛍光を検出する工程を更に含む請求項６に記載の方法。８．バイオセンサの独立領域から放射される蛍光を検出するための装置であって、バイオセンサの前記独立領域に対して光学的に作用し、バイオセンサの前記独立領域から放射される蛍光をバイオセンサの他の領域から放射される蛍光から分離するための回折格子と、前記回折格子によって分離された蛍光を光検出器上に集束させるための構造体とを備える装置。９．蛍光を集束させるための前記構造体が、レンズ、ミラー、光ファイバー及びこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項８に記載の装置。１０．請求項または９に記載の装置を利用して検体の濃度を決定するための方法。１１．第１のウェルが捕捉分子によりコーティングされた導波管を備えるバイオセンサ内において検体の濃度を決定するための方法であって、検体を含むものと考えられる試料を前記第１ウェル内に導入し、前記捕捉分子または前記検体のいずれか一方と結合する分子に対して結合させられた蛍光標識を含むトレーサー分子を前記第１ウェル内に導入し、前記蛍光標識を励起するような波長を有する光を前記導波管を通じて案内し、前記第１ウェル内において光を検出し、前記蛍光を分析して検体の濃度を決定する方法。１２．前記試料と前記トレーサー分子とを前記第１ウェル内に同時に導入する工程を更に含む請求項１１に記載の方法。１３．前記導波管が、導波管の内部に形成された第２のウェルをコーティングする捕捉分子を含むような方法であって、予め決められた第１の濃度の前記検体を含む第１の液体を前記第２ウェル内に導入し、前記捕捉分子または前記検体のいずれか一方と結合する分子に対して結合させられた蛍光標識を含むトレーサー分子を前記第２ウェル内に導入し、前記第２ウェル内において蛍光を検出し、前記第２ウェルから放射される蛍光より前記第１ウェルから放射される前記蛍光を分析することにより第１ウェル内の検体の濃度を決定する請求項１２に記載の方法。１４．前記第１の液体と前記トレーサー分子を前記第２ウェル内に同時に導入する請求項１３に記載の方法。１５．前記第１ウェルから放射される蛍光を前記第２ウェルから放射される蛍光から分離する工程を更に含む請求項１３に記載の方法。１６．前記第１ウェルから放射される蛍光を第１の光検出器に向けて偏向し、前記第２ウェルから放射される蛍光を第２の光検出器に向けて偏向する工程を更に含む請求項１５に記載の方法。１７．前記導波管が、導波管の内部に形成された第３のウェルをコーティングする捕捉分子を含む方法であって、予め決められた第２の濃度の前記検体を含む第２の液体を前記第３ウェル内に導入し、前記捕捉分子または前記検体のいずれか一方と結合する分子に対して結合させられた蛍光標識を含むトレーサー分子を前記第３ウェル内に導入し、前記第３ウェル内において蛍光を検出し、前記第２ウェルから放射される蛍光より前記第３ウェルから放射される前記蛍光を分析することにより第１ウェル内の検体の濃度を決定する請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の方法。１８．前記第２の液体と前記トレーサー分子とを前記第３ウェル内に同時に導入する請求項１７に記載の方法。１９．前記第１ウェルから放射される蛍光、前記第２ウェルから放射される蛍光及び前記第３ウェルから放射される蛍光をお互いに分離すると共に前記バイオセンサの他の部分から放射される蛍光からも分離する工程を更に含む請求項１７に記載の方法。２０．前記第１ウェルから放射される蛍光を第１の光検出器に向けて偏向し、前記第２ウェルから放射される蛍光を第２の光検出器に向けて偏向し、前記第３ウェルから放射される蛍光を第３の光検出器に向けて偏向する工程を更に含む請求項１９に記載の方法。２１．試料中の複数の検体の存在を同時に決定するための方法であって、導波管と、導波管内に形成されたウェル内に配置された複数のパッチとを備えるバイオセンサであって、複数の前記パッチの内の第１のパッチはこれに結合させられた第１の種類の捕捉分子を有し、複数の前記パッチのうちの第２のパッチはこれに結合させられた第２の種類の捕捉分子を有するようなバイオセンサを提供し、複数の種類の検体を含むと考えられる試料を前記ウェル内に導入し、前記第１の種類の捕捉分子または前記第２の種類の捕捉分子のいずれか一方か、もしくは複数の種類の前記検体の内の少なくとも一種類の検体に結合する分子に結合させられた蛍光標識を含むトレーサー分子の少なくとも一種類を前記ウェル内に導入し、前記蛍光標識を励起するような波長を有する光を前記導波管を通じて案内し、前記第１のパッチから放射される光を前記第２のパッチから放射される光と前記バイオセンサの他の部分から放射される光とから分離し、前記第２のパッチから放射される光を前記第１のパッチから放射される光と前記バイオセンサの他の部分から放射される光とから分離し、前記第１のパッチから放射される蛍光を第１の光検出器によって検出し、前記第２のパッチから放射される蛍光を第２の光検出器によって検出し、前記第１のパッチから放射される蛍光を分析して第１の検体の存在を決定し、前記第２のパッチから放射される蛍光を分析して第２の検体の存在を決定する方法。２２．複数の前記パッチの第１のパッチと第２のパッチのそれぞれに固有の捕捉分子が結合させられている請求項２１に記載の方法。２３．複数の種類のトレーサー分子を前記ウェル内に導入する工程であって、複数の種類の前記トレーサー分子のそれぞれの種類の前記トレーサー分子は測定される検体の種類のそれぞれに対して親和性を有する前記工程を更に含む請求項２１に記載の方法。２４．前記試料と複数の種類の前記トレーサー分子が同時にウェル内に導入される請求項２１に記載の方法。２５．試料中の複数の種類の検体のそれぞれの濃度を同時に決定するための方法であって、第１のウェルと第２のウェルとが形成された導波管と前記第１ウェルと前記第２ウェルの内部に配置された複数のパッチとを備えるバイオセンサであって、前記第１ウェルと前記第２ウェルのそれぞれが、第１の種類の捕捉分子が結合させられた前記複数のパッチの内の第１のパッチと、第２の種類の捕捉分子が結合させられた前記複数のパッチの内の第２のパッチとを含むようなバイオセンサを提供し、第１の検体と第２の検体とを含むと考えられる試料を前記第１ウェル内に導入し、前記第１の検体と前記第２の検体とを第１の既知量にて含む第１の液体を前記第２ウェル内に導入し、前記第１の種類の捕捉分子または前記第２の種類捕捉分子のいずれか一方か、もしくは前記第１の検体と前記第２の検体のいずれか一方と結合する分子に対して結合させられた蛍光標識を含むトレーサー分子の少なくとも一種類を前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内に導入し、前記蛍光標識を励起するような波長を有する光を前記導波管を通じて案内し、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光を、前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第２のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される光から分離し、前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光を、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第２のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される光から分離し、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光を、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第１のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される光から分離し、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光を、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第１のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される光から分離し、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射される前記蛍光を第１の光検出器により検出し、前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射される前記蛍光を第２の光検出器により検出し、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射される前記蛍光を第３の光検出器により検出し、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される前記蛍光を第４の光検出器により検出し、前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第２の光検出器によって検出される前記蛍光により、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第１の光検出器によって検出される前記蛍光を分析して前記試料中の前記第１の検体の濃度を決定し、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第４の光検出器によって検出される前記蛍光により、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第３の光検出器によって検出される前記蛍光を分析して前記試料中の前記第２の検体の濃度を決定する方法。２６．前記第１の液体は前記第１の検体及び前記第２の検体を全く含まない請求項２５に記載の方法。２７．前記バイオセンサに第３のウェルと第３のウェル内に配置される複数のパッチが形成され、前記第３ウェルは、前記複数のパッチの内の第１のパッチであって前記第１の種類の捕捉分子を含む前記第１のパッチと前記複数のパッチの内の第２のパッチであって前記第２の種類の捕捉分子を含む前記第２のパッチとを備える方法であって、前記第１の検体と前記第２の検体とを第２の既知量にて含む第２の液体を前記第３ウェル内に導入し、前記トレーサー分子の内の少なくとも一種類を前記第３ウェル内に導入し、前記第３ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光を、前記第３ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第１のパッチから放射される蛍光、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される蛍光から分離し、前記第３ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光を、前記第３ウェル内の前記第１のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の第１のパッチから放射される蛍光、前記第１ウェル内及び前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射される蛍光、及び前記バイオセンサの他の部分から放射される蛍光から分離し、前記第３ウェル内の前記第１のパッチから放射される前記蛍光を第５の光検出器により検出し、前記第３ウェル内の前記第２のパッチから放射される前記蛍光を第６の光検出器により検出し、前記第２ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第２の光検出器によって検出される前記蛍光と前記第３ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第５の光検出器によって検出される前記蛍光とにより、前記第１ウェル内の前記第１のパッチから放射され前記第１の光検出器によって検出される前記蛍光を分析して前記試料中の前記第１の検体の濃度を決定し、前記第２ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第４の光検出器によって検出される前記蛍光と前記第３ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第６の光検出器によって検出される前記蛍光とにより、前記第１ウェル内の前記第２のパッチから放射され前記第３の光検出器によって検出される前記蛍光を分析して前記試料中の前記第２の検体の濃度を決定する方法。２８．前記第２の液体と少なくとも一種類の前記トレーサー分子とを前記第３ウェル内に同時に導入する請求項２７に記載の方法。２９．前記試料と少なくとも一種類の前記トレーサー分子とを前記ウェル内に同時に導入する請求項２５乃至２８のいずれか１項に記載の方法。３０．前記第１の液体と少なくとも一種類の前記トレーサー分子とを前記第２ウェル内に同時に導入するような請求項２５乃至２８のいずれか１項に記載の方法。３１．前記第２の液体と少なくとも一種類の前記トレーサー分子とを前記第３ウェル内に同時に導入するような請求項２５乃至２９のいずれか１項に記載の方法。