JP2001514759A - 特異性物質及び分子を検出するためのセンシングシステム - Google Patents

特異性物質及び分子を検出するためのセンシングシステム

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ダブリュ. ナネリー、デビッド
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Abstract

(57)【要約】 特異性を持つ対象物質又は検体を検出するシステムが提供され、該システムは一又は複数のセンシングユニットと、該センシングユニットを分析する計器とを含んでなる。各センシングユニットは、好ましくは、基板(108)、接着層及び少なくとも一の捕獲層を含んでなり、該捕獲層は一のリガンド層を含んでなる。一態様において、接着層は三層型であり、基板上に支持される下側結合表面(118)と、リガンド層(116)を保持する上側結合表面(120)とを、それら二つの表面間に配される絶縁層(124)と共に含んでなる。下側結合表面は、基板との堅固且つ安定な接合を与えるものである。上側結合表面はリガンド層を保持するものであり、リガンド層の完全性又は生活能を冒すものではない。絶縁層は、下側及び上側結合表面の間のあらゆる不利益な相互作用を防止するものである。各センシングユニットは、計器に収容されるテストピース上に支持される。

Description

【発明の詳細な説明】 特異性物質及び分子を検出するためのセンシングシステム 発明の分野 本発明は、特異性を有する対象検体又は物質の検出及び/又は定量に関し、特 には、対象検体の有無を判定するために、多層型センシングユニットに係る質量 を測定する計器を含んでなるシステムに関する。 発明の背景 固相アッセイシステムを用いて、試料中の物質又は分子の存在を検出するセン サー及び方法は、これまでにも開示されてきた。典型的には、試料をセンサーと 接触するように載置し、試料中に存在する検体を、センサーを構成する検体特異 性リガンド層と結合させるものである。分析に際して、試料をセンサーから取り 除くことも可能である。その後、センサー表面を検体の存在に関して分析する。 センサーは、免疫センサー、アフィニティセンサー及びリガンド結合センサーを 含むものとして定義することができ、各センサーは、或種の分子又は物質が存在 するか否かの判定に関して、特異性質量変化活性を利用する点に特徴を有するも のである。通常上記センサーは、対象物質(検体)と結合することにより有効と なり、該検体に対して高い感応性及び特異性を有するものである。該センサーは 、多様な化学的及び物理的組成を有する一又は複数の層により構成される。該組 成は、検体及び該検体が包含される基質の性質に依存する。上記層は、固体支持 基板、該基板及び/又はセンサー内隣接層を結合するための一又は複数の接着層 、任意数の中間層、検体と特異的に結合するリガンド層、以上の任意の組み合わ せを含むものである。センサーに結合した検体の検出は数種の手段により達成さ れ、電気化学的、化学的及び光学的方法が含まれるが、これらに限定されるもの ではない。検体の検出は多様な手段により強化され、酵素増幅法、質量強化され た検体特異性二次リガンドの使用が含まれる。 センサーの固体基板即ちベースは、分析に用いられる検出方法に特に好適な固 有の物理的、化学的、電気的又は光学的性質を有してなる。リガンド層は典型的 に基板上に設けられ、検出又は測定されるべき検体は該リガンド層と結合する。 固体支材を利用して、その表面に検体を直接結合させて検出を行うことも可能で ある。しかしながら、検体又は検体が包含される試料の、組成、複雑性及び/又 は安定性に依存して、更には固体基板と相互作用を起こす試料又は検体の性質に 依存して、該固体支材に一又は複数の中間層を付加することが場合により必要と される。 例えば、リガンド層が該基板と接着していない場合、あるいは、基板との結合 により、破壊、変性、不安定化又は不活性化される場合は、固体基板とリガンド 層との間の中間層として接着層を使用することが可能である。固体基板と接触す る中間層の表面は、テストピースを準備及び使用する間中、基板と強固に接着し ている必要がある。固体基板とは逆側の中間層表面も、リガンド層又は他の中間 層との強固な結合に好適なものである必要がある。以上のように、更には中間層 の性質についても同様に考慮して、最上層がリガンド層との結合に好適な積層体 を形成することができる。 リガンド層はセンシング表面を形成するものであり、該センシング表面は、被 験試料中に検体が存在する場合に該対象検体を特異的に受容しうるものである。 このようにして検体はセンサーのセンシング表面上に固定化され、上記方法のい ずれかにより検出可能となる。 以上概説してきたような多層型センサーは、従来技術において既に開示されて いるものであるが、本発明の目的は、この種のセンサーを改良して、その感度を 向上及び増幅することにある。前記感度を向上させるための本発明を構成する一 要素の目的は、特異性検体に対して最大結合能力を保持してなるリガンド層を固 定化することにある。そのためには、通常、上記の如く一又は複数の中間接着層 を使用することが必要となる。この多層分子膜は、下方においては基板との相互 作用に適合し、上方においてはリガンド層との相互作用を最適化するように特別 に設計されてなる。 これら中間層の支持基板からの分離又は剥離は、多層型センシング表面を好適 に構築するために解決しなければならない重要な問題である。基板と中間層との 剥離は、これら二成分(基板と中間層)の組成が、該成分間(基板と中間層の間 )における強力な物理的又は化学的な相互作用を誘発するものではない場合に生 ずる。基板と中間層との間の相互作用は、センサーの製造、組み立て、移送、調 製又は使用の間、弱まっていく。 固体基板からの剥離に対し安定な一又は複数の接着層を形成することにより、 該中間層の最上部を利用して、対象検体に対し特異性を有するリガンド層を固定 化することができる。リガンド層が対象検体に対して最大結合力を保持し、変性 、失活又は不活性化されないように、該リガンド層と前記最上接着層との相互作 用を最適化することは重要である。リガンド層を固定化するためのこのような手 段は、検出感度の向上にとって不可欠である。 試料中に存在する検体を固定化する多層型センサーに加えて、公知の検出シス テムには、固定化された検体を検出する計器類が包含される。このような計器類 の一群としては、表面弾性波分光、偏光解析及び水晶発振子微量天秤等、検体固 定化時のセンサーの質量変化を測定するものがある。概説すれば、試料中に検体 が存在する場合、試料中に検体が全く存在しない場合の表面質量に対する質量変 化を測定することにより該検体が検出される。 前記群に包含される光学計器類は、従来技術においても開示されているように 、多数の計器構成成分又は要素を介して、測定される試料に事前に曝されたセン シング表面へビームを誘導するものである。光はセンサーで反射され、強度を含 む反射特性並びに各種光学特性が測定される。検体が結合したことによるセンサ ーの質量変化は、反射光の特性変化として現れる。とりわけ、反射光の偏光状態 の変化を測定することが、質量変化を高精度に測定する方法であることが実証さ れている。簡潔に言えば、検体から反射された光又は検体を透過した光を利用し て検体の存在を検出及び/又は測定する好適な計器によってセンサーを分析する こ とができる。 上記光学的手法を利用して表面に結合した検体を検出する計器類においては、 検出精度が大きな問題となる。非常に微小な質量変化が検体存在の指標となるこ とに鑑みて、本発明は、そのような質量変化を検出しうる高感度な計器類を提供 することを目的とする。更に、そのような計器類は、良好に制御された実験室環 境外の各種環境で使用されることも想定されるので、構成要素の大きさ、耐久性 及び自動計測等の多数の因子を考慮に入れて計器を設計することも本発明の目的 である。 前記因子及び考察に鑑みれば、対象検体の存在に起因する特異的質量変化活性 を検出及び/又は測定するセンシングユニットが組み込まれて支障なく機能する 計器を含んでなるシステムを提供することにより、従来技術の上記欠点又は不備 を克服した検出システムを創出することは有利なことと思われる。上記システム のセンシングユニットが、必要に応じて対象検体を保持するリガンド層を固定化 してなることにより、上記システムの計器が、質量変化の検出及び/又は測定に 関し高感度高精度なものとなる。 発明の要旨 本発明によれば、センシングユニットを含んでなる検出システム、それに関連 して該センシングユニットを製造、組み立て及び使用する方法が提供される。ま た該検出システムは、試料中の一又は複数の対象検体を捕獲し固定化することの できる一又は複数のセンシングユニットをその上に配置してなるテストピースと 、該センシングユニット上に固定化された(一又は複数の)検体を検出する計器 とを含んでなる。対象検体を含有する試料は、真蒸気、液体又は抽出固体の状態 をとりうる。 一態様において、該センシングユニットは反射性固体基板、検体特異性リガン ド層、並びに、リガンド層を固定化するために使用される三層型接着層を含んで なる。固体基板は、センシングユニットのベースとなる自由電子金属以外の反射 性基板であることが好ましい。固体基板の上側表面がリガンド層と好適に隔離さ れていない場合、そのことによりリガンド層の変性、腐食又は不活性化が誘発さ れる。三層型接着層は、下側結合表面、絶縁中間層及び上側結合表面により構成 される。 リガンド層を固定化するために使用される三層型接着層は、三種の異なる材料 あるいは異なる組成の単一材料で構成され、該層の各要素(下側結合表面、上側 結合表面及び中間層)は、該三層型接着層における各々固有の役割に応じた特性 を有する。 下側結合表面は固体基板の表面と接触するものであり、該固体基板と強固に接 着する材料からなる。該下側結合表面は、固体基板に対し接着層全体を堅固且つ 安定に積層するものである。該三層型接着層の上側結合表面は、検体特異性のリ ガンド層を固定化しうる化学的又は物理的性質を有するものである。絶縁層は下 側結合表面と上側結合表面との間に配される。重要な点は、該絶縁層が下側結合 表面から上側結合表面へ及ぶ各種影響、更には上側結合表面から下側結合表面へ 及ぶ各種影響を遮断するように機能することにある。該絶縁中間層は、固体基板 の各種影響からリガンド層を保護するものである。検体特異性リガンド層は、三 層型接着層の上側結合表面と接触してなる。該リガンド層は、特異性検体が測定 試料中に存在する場合に、該特異性検体を捕獲固定化するものである。センシン グユニットは多数の好適な特性を有しており、例えば、下側結合表面及び上側結 合表面の各組成が効果的な絶縁層を使用することにより保持されるという特性を 有してなる。該三層型接着層は、三種の異なる材料あるいは異なる組成の単一材 料で構成され、該層の各要素(下側結合表面、上側結合表面及び絶縁中間層)は 、該三層型接着層における各々固有の役割に応じた性質を有してなる。 上記態様の変型において、該三層型接着層の上側表面を、非特異性検体を受容 又は捕獲するリガンド層との結合に利用することも可能である。即ち、該三層型 接着層は、検体特異性リガンド層との併用に限定されるものではない。 別の一態様において、センシングユニットは、自由電子金属以外の反射性基板 (例えば結晶シリコン)のような第一態様と同様の固体基板、二つの要素又は層 からなる接着層、及び、検体特異性リガンド層を含んでなる。シリコン表面寄り の接着層は、例えば、有機官能性シリアル(silial)化合物からなる。該接着層 のシラン部分はシリコン基板表面と共有結合を形成し、反応性有機官能基は接着 層の第二要素との別な結合に利用可能な状態にある。該接着層の第二要素は、通 常は有機高分子薄膜であり、好ましくはスピンコーティングにより有機官能性シ リアル(silial)化合物層に塗布される。この有機高分子薄膜は、検体特異性リ ガンド層の固定化、又は、試料中の検体と非特異性結合する接着支台となる非特 異性試料の付設に関し好適な環境を与えるものである。 センシング表面は、第一態様の固体シリコン基板、該固体基板から剥離しない ように調製されて塗布された単一接着層、及び検体特異性リガンド層を含んでな る。接着層は、例えば、有機高分子である。この単一接着層は、第一態様におい て説明された三つの機能すべてを具備するものであり、即ち、シリコン基板と結 合し、リガンド層を固定化し、更には検体特異性リガンド層を不活性化する可能 性のある固体基板特性からリガンド層を保護するものである。該リガンド層は、 特異性検体が試料中に存在する場合に、該特異性検体を捕獲固定化するものであ る。 三層型接着層と同様に、二要素型接着層及び単層型接着層を使用して、非特異 性検体を受容するリガンド層を結合してもよい。 検体の検出は、多様な質量強化手段により更に強化される。このような質量強 化法は典型的に、検体特異性リガンドの二次的な結合を利用するものであり、該 リガンドは表面上に検体を固定化するために使用されるリガンドと同一のもので あっても異なるものであってもよい。この二次結合用リガンドは、付加的な増幅 系と更に結合しうるものである。そのような付加的な増幅系としては、酵素(例 えばホースラディッシュペルオキシダーゼ又はアルカリホスファターゼ)、高分 子(例えばDNA、RNA又はフェリチン)又は微粒子(例えばポリスチレンミ クロスフィア、金属ゾル、シリカ、自己会合性単分子層又は薄膜形成性化合物) 等 が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 各センシングユニットは、テストピース又はスライド上の所定位置に好適に維 持されるように構成されてなる。典型的に、各テストピースは所定数のセンシン グユニットを支持しうるものである。テストピース上の所定位置は、マーク、バ ーコード、又はテストピース上の特定センシングユニットの識別に有用な他の標 識を含んでなる。該テストピースは、対象検体又は物質が存在する場合に、テス トピース上の一又は複数のセンシングユニットに結合した該検体又は物質を検出 及び/又は測定する計器に収容されて、該計器と共に使用可能な大きさ及び形状 に構成されてなる。該計器は、多数の組立部品(アセンブリー)又は要素を収容 する小型ハウジングを有してなる。テストピース移動アセンブリーは、テストピ ースの位置を自動的に制御するものであり、とりわけ被験センシングユニットに おける対象検体の有無判定に使用される光ビームアセンブリーに対して該テスト ピースの位置を自動制御するものである。 また、該計器は、テストピース上のマーク又はコードを読み取り、モーターに 動力を与えてテストピースの動きを調整し、そのことにより、テストピース並び にテストピースの動きに付随する被験センシングユニットを、光ビームアセンブ リーに対して好適位置に配置する読み取りアセンブリーを含んでなる。 該ハウジングは、テストピースを収容する開口部を含んでなる。更に該ハウジ ングは、検出プロセスに関連する情報及びデータを要求するためのユーザーイン プットアセンブリー、例えばキーパッドを含んでなる。また該計器は、例えば検 出プロセスの結果等、要求された出力情報を場合によりグラフ又は図面と共に表 示する表示ユニット、例えばLCDを具備してなる。また該表示ユニットは、該 計器から得られる情報及びデータに関し可能なオプション設定を技師又は使用者 に伝達する手段としても有用である。また好ましくは該計器は、検出及び/又は 測定プロセスにおいて該計器が実行する機能に係るデータ又はその他情報を計器 からダウンロードさせる外部処理源又はコンピュータシステムと連絡可能なもの である。 光ビームアセンブリーは、対象検体の有無を判定することに関連して、センシ ングユニットの質量分析に有用な情報を得るために制御及び方向調整された光源 を含んでなる。一態様において、光ビームアセンブリーは、反射光の変化を増幅 させて感度を向上させるために、同一センシングユニットを通過する変調光に多 数の弾み又は反射を与える構成要素を含んでなる。このように向上した感度は、 対象物質が存在する場合であって、センシングユニットの質量変化が比較的小さ く、検出困難な場合に特に有利である。 対象検体の有無を判定する方法又は操作に係る更に別の側面は、多数のセンシ ングユニットを備えてなるテストピースが、計器のハウジング内に挿入されるこ とにある。テストピース移動アセンブリーは、処理装置を有してなるデジタルコ ントローラーにより制御されるものであり、該処理装置は読み取りアセンブリー が処理装置により解読されるマーク又はコードを読み取るまでハウジング内を内 方向に向かって移動することにより、テストピースアセンブリーのモーターへの 動力供給/停止を制御するものである。光ビームアセンブリーは光ビームを供給 するものであり、該光ビームは被験センシングユニット上において制御下で反射 されるものである。特定センシングユニットからの反射光は集光されて分析され る。センシングユニットからの集光に係る幾つかの態様において、該計器は実質 的にs偏光(横偏光)のみ、あるいは逆にp偏光(縦偏光)のみを供給するよう に設定可能なものである。このような場合、特定センシングユニットからの偏光 状態の変化に起因する検出信号の変化は、センシングユニット質量の増減に係る 関数となる。好ましくは、当該光は直線偏光であるが、円形又は楕円形の偏光を 利用することも可能である。分析結果は蓄積され、表示利用可能なもの及び/又 は該結果を得た使用者が該結果に基づいて判断を下す材料となるものである。蓄 積された情報は、対象検体の有無の検査結果に関する情報のみならず、特定テス トピース及びセンシングユニットの識別に関する情報も含んでなる。 本発明の一態様において、該システムは、テストピース及び検査性能に係る所 望の機能を提供するための多数のアセンブリーを具有してなる装置を更に含んで なる。加熱アセンブリーは多数の板を含んでなり、該板は、テストピースへ熱が 伝導されるように加熱される。また加熱アセンブリーは支持フレームを含んでな り、該支持フレームは自身と加熱された板とを枢動可能にするものであり、その ことにより加湿アセンブリーの多数の吸水性要素と接触するものである。各吸水 性要素は水に浸漬されており、加熱アセンブリーが発生させる熱により蒸気又は 湿気を発生させるものである。混合アセンブリーもまた該装置の一部であり、セ ンシングユニットに係る物質を混合するためのものである。多数のバリア要素を 有してなるバリアマニホルドは、恒温装置内に位置するとき、テストピースに対 して枢動可能である。バリア要素は、テストピースに具設された多数のセンシン グユニット間で相互汚染を防ぐ目的で使用される。 上記要旨によれば、本発明の重要な特徴の多くが容易に理解される。ここで提 供されるシステムは、センシング又はアッセイユニットを含んでなり、該ユニッ トは接着層を構成要素とし、該接着層は基板から剥離する可能性が大幅に減少さ れてなり、対象検体が被験センシングユニットと並存する際に該対象検体を受容 しうるリガンド層が固定化されてなる。一態様において、接着層は絶縁層を含む 三層構造のものであり、該絶縁層は該絶縁層が接触する層又は表面の保全性及び 正常な機能を保全するためのものである。 また該システムは、対象物質が存在する場合に該対象物質の質量変化活性の検 出及び/又は測定を強化する方法及び物質も含んでなる。そのような質量強化法 は、センシングユニットに関し、測定される特性の実体(質量)を効果的に増幅 させることにより、適切な計器をその検出又は測定動作時において補助するもの である。 更に該システムは、多数のセンシングユニットを具備してなるテストピースを 受け入れる計器を含んでなり、この構成により一又は複数のセンシングユニット が対象検体を含むか否かが判定される。該計器は小型であり、得られる所望のデ ータ又は他の情報との連動利用が容易であり、その構成要素の多くは自動操作可 能である。特に、該計器は、テストピースの位置を調整して、検出目的に使用さ れる光ビーム進路上に正しく配置し、必要な検査、例えば特定センシングユニッ トの分析を実施し、特定センシングユニットの識別及び検査時間等の検査結果を 蓄積しうるものである。一態様においては、同一センシングユニット上で何度も 光を反射させることにより、計器の感度を向上させる。他の変型態様においては 、s偏光のみ又はp偏光のみを利用して、センシングユニットからの検出信号の 感度を増幅させる。また該計器は、外部コンピュータ端末へデータを蓄積及びダ ウンロードしうるものであり、得られたデータを更に評価又は利用しうるもので ある。好ましくは、該計器はテストピースを収容する装置も含んでなり、該装置 は温度、湿度の制御、及び場合によってはセンシングユニットの一部としてセン シングユニットに供与される材料の混合を制御するに有益なものである。該装置 はバリアマニホルドを含んでなり、該バリアマニホルドは試料間の相互汚染を防 止する機能を有するものである。 最終的に、質量変化活性により対象物質を検出及び/又は測定するために必要 とされるあらゆるシステム構成補助要素を有してなる総括的なセンシングシステ ムが提供される。そのようなシステム構成補助要素は、上記主要部へ容易に組み 込み可能であり、上記主要部と共に機能するものである。各センシングユニット は好適に形成されて検査に供されるものであり、該検査は検体が存在する場合に 検出される信号を効果的に増幅させる好適な質量強化法の利用を含むものである 。テストピース上のセンシングユニットは、好適に調製され、計器に対して正確 に配置されて、所望の検査が実施される。計器自体は、対象検体の有無判定に係 る質量変動に対し非常に敏感である。 本発明の更なる利点は、以下の説明により、とりわけ添付の図面を参照するこ とにより明らかとなるものである。 図面の簡単な説明 図1は、三層型接着層を含んでなるセンシングユニットの概略図である。 図2は、図1に係るセンシングユニットにおいて、幾つかの処理工程が実施さ れた後、対象検体が存在する場合を示す概略図である。 図3は、図1及び2に係るセンシングユニットにおいて、更に質量強化構成要 素を利用した場合の概略図である。 図4は、二要素型接着層を有してなる特定センシングユニットの概略図である 。 図5は、図4に係るセンシングユニットにおいて、幾つかの処理工程が実施さ れた後、対象検体が存在する場合を示す概略図である。 図6は、図4及び5に係るセンシングユニットにおいて、更に質量強化成分を 利用した場合の概略図である。 図7及び8は、図4乃至6に係るセンシングユニットの製造及び使用に係るフ ローチャートである。 図9は、検出及び/又は測定に係る本発明計器を示す分解組立図である。 図10は、センシングユニットの分析及びセンシングユニットの位置制御に使 用される計器主要成分のブロック図である。 図11は、テストピースの透視図である。 図12は、本発明計器に使用される光ビームアセンブリー、テストピース移動 アセンブリー及び読み取りアセンブリーを示す略式拡大図である。 図13は、図12に係る光ビームアセンブリー、テストピース移動アセンブリ ー及び読み取りアセンブリーにおける多数の構成要素を示す分解組立図である。 図14は、光ビームアセンブリーの一態様を使用する、計器操作に係る主要工 程を記載したフローチャートである。 図15A及び15Bは、二つのテストピースを使用して実施する多数のセンシ ングユニットの分析に係る工程を記載したフローチャートである。 図16は、本発明計器の制御下において所望の位置に配置された多数のセンシ ングユニットを有してなるテストピースを示す概略図である。 図17は、第二態様に係るテストピース制御アセンブリーを含んでなる計器の 別態様を示す図である。 図18は、図17に係る態様に関し、テストピース制御アセンブリーを更に詳 細に図示した概略図である。 図19は、図17及び18に係る態様の側面図である。 図20は、図17乃至20に係る態様を収容するハウジングを示す図である。 図21は、対象検体の有無を判定する際に、反射光を増幅するために、同一セ ンシングユニットにおいて繰り返し反射法を利用する光検出アセンブリーの別態 様を示す概略図である。 図22は、図21に係る態様を使用する計器操作に係る主要工程を記載したフ ローチャートである。 図23は、多数の機能を具有するテストピースを含んでなる装置を示す透視図 である。 図24は、図123に係る装置の分解組立図である。 詳細な説明 図1には、本発明のシステムにおけるセンシング又はアッセイユニット100 の一態様が図式的に示されている。図から明らかな通り、該センシングユニット 100は、異なる材料からなる多数の層を含んでなる。多層型ユニット100は 多数の機能を具有しており、これらの機能については後述する。試料104は該 ユニット100上に載置されている。該試料104はその後の検査により、特異 性対象検体又は物質を含有するものであるか否かが判定される。その存在の有無 が検査される特異性検体は、多数の異なる物質、材料及び/又は高分子、例えば 生物学的材料、化学物質、ペプチド及び毒素のいずれか一を含んでなる。一用途 において、センシングユニット100は、動物又は人間の体液内における有害物 質又は望ましくない物質の有無を検査する検査システム及び方法の一部として利 用される。そのような検査の結果に基づいて、適切な行為又は処置を取ることが 可能となる。 複数層で構成されるセンシングユニット100は、基板又は基層108を含ん でなり、該基板は支持要素として利用され、検査計器及びプロトコルに有用であ るか、それらと適合する材料で構成されてなる。好適な態様において、基板10 8は自由電子金属以外のものであり(基板が自由電子金属の特徴を呈する場合は 、その基板は不適当であり、使用することができない)、好ましくは対象検体の 有無の判定に反射光を利用する検査計器との併用に関し所望の特性を有する結晶 シリコン材料で構成される。 三層型接着層 基板108は接着層112と結合してなり、該接着層はリガンド層を固定化す るために使用される。接着層112は、二つの主要機能を具現するための材料組 成を含んでなる。接着層112は、基板108と確実に接着又は結合することと 、損傷又は不利益な変性を引き起こすことなくリガンド層を含む一又は複数の捕 獲層を固定化することとを必須要件とする。リガンド層116は、試料中に対象 検体が存在する場合に該対象検体と好適に結合する公知又は特異性材料あるいは 高分子からなる。リガンド層116は、モノクローナル及びポリクローナル抗体 、抗原、アビジン、ビオチン、核酸、蛋白、ペプチド及びレセプタのような多数 の異なる材料を構成要素としうる。この態様の一変型として、リガンド層116 又は他の捕獲層を使用する代わりに、検体が存在する場合に該検体を三層型接着 層112に直接結合させる態様がある。 一態様において、接着層112は三層型、不均質及び非多孔質である。そのよ うな接着層112は、下側結合表面118、上側結合表面120、及び前記二表 面118、120の間に配された絶縁又は中間層124を含んでなる。公知の従 来技術とは異なり、三層型接着層112は、所望の結合機能及び絶縁機能を確立 すると共に多数の機能を呈する異なる材料特性を有してなる三つの層を含んでな る。下側結合表面118は、基板108との好適な結合を形成する材料組成に特 徴を有する。そのような結合は、下側結合表面118の基板108からの分離又 は剥離を好適に防止するものである。下側結合表面118は、吸着、静電的、化 学的、共有性又はイオン性結合等、一又は複数の結合機構又は技法により、基板 108に対し、活性接着するものであるか向上した結合特性を示すものである。 好適な技法又は手段により、耐久性及び安定性に優れた接着層112と基板10 8との積層体を形成することができる。上側結合表面120は、下側結合表面1 18の材料組成とは異なる一又は複数の材料で構成されることが好ましい。上側 結合表面120の主な機能はリガンド層116に好適な結合環境を与えて、リガ ンド層116の変形、変性、ステアリック変性を防ぎ、あるいはリガンド層11 6を構成するリガンドの一部又は全部の不活性化を防ぐことにあるので、該上側 結合表面は異なる属性又は特性を必要とするものである。典型的に、そのような 高分子において上記機能性を得るには、制御された固定化環境が必要とされる。 上記属性が得られない場合は、リガンド層116は、生存可能な対象検体と結合 することができない。 絶縁層124は、下側結合表面118と上側結合表面120との間の保護層又 はバリア層である。絶縁層124は二つの主要な機能を保持してなる。絶縁層1 24は、不利益な作用又は活性が二つの方向各々に伝わることを防ぐものである 。第一の方向に関しては、下側結合表面118又は基板108の材料組成に起因 して上側結合表面120に及ぶ不利益又は潜在的に有害な作用が、該絶縁層12 4により制御又は防止される。第二の方向に関しては、上側結合表面120の材 料組成に起因して下側結合表面118又は基板108に及ぶ上記作用の発生が防 止される。不利益な作用とは、二つの表面118、120の一方から他方へ及ぶ 潜在的に有害な静電特性、イオン特性、疎水性又は共有結合性の影響を含むもの である。また絶縁層124は、リガンド層116又は他の層を含む捕獲層、セン シングユニット100に含まれる材料又は試料に起因する不利益な作用の発生を 防ぐものでもある。 下側結合表面118及び上側結合表面120各々は、絶縁層124の材料又は 材料組成とは異なる材料又は材料組成を有してなる。上記二つの結合表面118 、120各々は、絶縁又は保護層とは異なる好適機能を具現する特性を必須要件 とする。絶縁層124は均質であっても不均質であってもよく、例えば異なる材 料 からなる傾斜材料であってもよい。三層型接着層112は非多孔性又は実質非多 孔性であって、液体不透性であるが、該三層型接着層112において液体の通過 を阻害する領域又は部分は絶縁層124である。下側及び上側結合表面118、 120は、不浸透性又は非多孔性である必要はない。絶縁層に係る特性には、剥 離しようとする力又は動きに、比較的長期間耐久又は対抗する能力が含まれる。 下側結合表面118、上側結合表面120及び絶縁層124の組成は、これら 表面及び層に要求される特性を有してなり、要求される機能の具現に好適な異な る材料又は材料群の一又はそれ以上を含んでなる。一態様において、基板108 は、例えば市販の結晶シリコンを含んでなり、該結晶シリコンは自然酸化膜を有 するものであっても有さないものであってもよい。三層型接着層112は、例え ば以下の材料、即ち、無機又は有機の単量体及び重合体化合物の任意の組み合わ せを含んでなる。三層型接着層の三つの部分に利用可能な材料の例としては、6 −アジドスルホニルヘキシルトリエトキシシラン、アミノエチルアミノプロピル トリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアナトプ ロピルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ポリエチレングリコ ール、ポリエチレンオキシド、ニトロセルロース、パラレン(paralene)、ナイロ ン、ポリエステル、ポリイミド類、ポリウレタン、ポリスチレン、アビジン(及 びその誘導体)及びビオチン、並びに前記材料を組み合わせたものを挙げること ができる。 幾つかの態様において、接着層112は以下の材料、即ち無機一価(非重合体 )化合物並びに/又は有機一価及び/若しくは多価化合物を含んでなり、前記化 合物は粒子を含有しないものであっても、少なくとも40ミクロンの(合体して いない状態の)粒子径を有する粒子を含有するものであってもよく、また前記化 合物の各々は、線形骨格(分岐、ランダム及び/又は不規則骨格を有さない)を 有してなる例えば、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチレングリコール、ア ビジン−ビオチン、及び/又はそれらを組み合わせたものである。 図2には、センシングユニット100に係る更なる図面が描かれており、多数 の分析工程が実施された後のセンシングユニット100の状態が示されている。 前記分析工程については、センシングユニットの第二態様に関して後に詳述する が、その手順が図2に係る態様においても適用される。本質的に、分析工程後に 残存する唯一の物質は、あるとすれば対象検体106である。対象検体106は 受容又は捕獲リガンド層116上に結合又は固定化される。被験準備のこの段階 において、センシングユニット100は好適な計器による計測を受けるために所 定位置に配置される。代替的及び好適には、図3に示されるように、検体が存在 する場合に検出又は測定される質量変化を効果的に増幅させるために、一又は複 数の質量強化物質又は材料110が使用される。このような質量強化法は一又は 複数の異なる方式を採りうるものであり、例えば、運動性能動型質量強化、受動 型質量強化及び自己会合型(self-assembling)強化系を挙げることができる。 質量強化物質については、幾つかの態様例に関して後述する。これら質量強化物 質は、対象検体が存在する場合に該対象検体の検出を向上させるものであり、通 常は、付加的な強化系と組み合わせ可能な特異性リガンドの二次的結合を利用す るものである。 二要素型接着層 図4には、センシングユニットの他の態様が図式的に示されている。この態様 は、三層型接着層の代わりに二つの要素又は層からなる接着層を含んでなる。公 知の従来技術とは異なり、前記二つの要素からなる層は異なる材料で構成され、 有機官能性シリアル(silial)化合物と、所望のリガンドを吸着又は結合させる 上側要素とを含んでなる。第一の態様と同様に、このセンシングユニット150 は、シリコンウェーハのようなシリコン基調の材料からなる基板154を含んで なる。接着層158は、例えば、6−アジドスルホニルヘキシルトリエトキシシ ラン及びアミノプロピルトリエトキシシランのような有機官能性シリアル(sili al)化合物を有してなる下側要素162を含んでなる。 下側要素162は、第一態様における下側結合表面118と同様の特性を有し てなり、基板154との耐久性及び安定性に優れた接着機能を主要特性とするも のである。また二要素型接着層158は、吸着、共有結合、イオン結合、化学的 及び/又は静電的接着の一又はそれ以上により下側要素162と結合してなる上 側要素166を含んでなる。重要な点は、上側要素166が、リガンド層170 を含んでなる捕獲層と結合する外表面168を必須要素とする点にある。二要素 型接着層態様において、上側要素166における外表面168及びその他の部分 は均質である。リガンド層170を含んでなる捕獲層は、第一態様の捕獲層と同 一の材料組成で構成され、第一態様の捕獲層と同一の機能及び特性を具有してな る。図1に係るリガンド層116上に試料104が供与されたように、試料17 4はリガンド層170上に供与される。 図1乃至3に係る態様と同様に、センシングユニット150は、対象検体の有 無判定に備えて準備される。図5には、後述する幾つかの工程後に対象検体15 6がリガンド層170と結合している状態が示されている。この段階において、 センシングユニット150は、例えば前記計器及び後述するその変態による検査 を受けるために所定の位置に配置される。好ましくは、質量強化系又は物質16 0は、対象検体156上に供される。このような質量強化系160は、図1乃至 3に係る態様において提供された機能と同一の機能を具現するものである。 二要素型態様を製造する方法及び組成の詳細については、図7及び8に示した 。フローチャート並びに後述の実施例1乃至3に示されるように、センシングユ ニット150を製造するためには多数の工程が必要とされる。ここで図7を詳説 すると、工程200において、結晶シリコンウェーハが得られる。工程202に おいて、該ウェーハはスピン処理装置内に配置され、続く二要素型接着層形成に 供される。次いで工程206において、6−アジドスルホニルヘキシルトリエト キシシランのような有機官能性シリアル(silial)化合物がウェーハ上にスピン コーティングされる。工程208において、ポリスチレンのような有機高分子が 各下側要素162上に続いてスピンコーティングされて各上側要素166が形成 される。工程212に記載されるように、ウェーハ並びに下側及び上側要素16 2、 166は、十分な温度で十分な時間焼成されて硬化する。 工程214に記載されるように、ウェーハはストリップに切断されて、下側及 び上側要素162、166を含んでなる各二要素型接着層158が形成する。 工程216においては、多数のセンシングユニットがガラススライド上に取着 される。工程218において、マスキング処理が施され、この処理により、セン シングユニット間における潜在的な汚染が減少するように、また、センシングユ ニットに係るこのような配置及び分離が、バーコード又は他の標識の識別に係る 配置及び位置と両立しうるように、各センシングユニットは互いに分離される。 二要素型接着層158は、工程220において安定性が検査されるが、この工 程は必須ではない。特に、接着層158は、剥離しようとする力又は動きに耐久 又は対抗する能力の測定を目的として検査される。 工程222において、第一リガンド(主リガンド)層170が各センシングユ ニット150の外表面上に塗布される。工程224に記載されるように、第一リ ガンド層170を成長させるために、二要素型接着層158及び付随するリガン ド層170は所定温度で十分な時間焼成される。次いで工程226において、望 ましくない非特異性結合を防止するために、各センシングユニットにおけるあら ゆる付加的な第一リガンド層結合部位がブロックされる。 図8を参照すると、工程230において、試料が各センシングユニット150 上に積層される。第一リガンド層170は、対象検体が存在する場合に該対象検 体と好適に結合する公知又は特異性の分子からなる。試料添加後、検体が存在す る場合はその特異結合を生じさせるように、工程234において更にインキュベ ートする。 検査又は分析が実施されるとほぼ同時に、工程238において、遮断組成物が 洗い流され、好ましくは第二リガンドが添加される。工程242において、各セ ンシングユニット150が再びインキュベートされる。この態様において、イン キュベートされるセンシングユニットは、第一及び第二リガンド並びに対象検体 を含んでなる。前述の如く、質量強化組成物を含有させることは典型的に有利で ある。したがって工程246において、インキュベート及び第二配位結合の終了 後、更にすすぎが行われ、続いて、酵素基質のような質量強化組成物が添加され る。ここで各センシングユニット150は検出又は測定計器に供される準備が整 い、工程250において、対象検体が存在する場合はその存在に起因する特定セ ンシングユニット150における何らかの質量変化が読み取り又は検出される。 上記説明は、二要素型接着層の製造方法に関するものであるが、前記工程は、 三層型接着層の三層構成が二要素型接着層と異なる点を除いては、三層型接着層 の製造にも同様に適用可能なものである。 図7及び8に記載された工程を、以下の実施例において更に詳細に説明するが 、ここで、実施例1は主に図7に記載の工程に関するものであり、実施例2及び 3は、図8に記載の工程と図7に記載の工程の一部とに関するものである。 実施例1 表面に自然酸化膜(二酸化物)を形成してなるシリコンウェーハ表面を研磨し て単結晶シリコンウェーハバッチを準備した。続いて、二要素型接着層を形成す るためにウェーハをスピン処理装置内へ設置した。 95%の200プルーフエタノールと5%のdH2O(蒸留水?)とからなる溶液 中に2%の6−アジドスルホニルヘキシルトリエトキシシラン(アジドシラン)を 、1N(規定)の水酸化ナトリウム1滴を添加して調製した。乾燥窒素雰囲気中 でウェーハを回転速度5000rpmで回転させながら、300μL分のアジドシ ラン溶液をシリコンウェーハの中央部に供給することにより、アジドシラン溶液 をシリコンウェーハ上にスピンコーティングした。アジドシランコーティングさ れたウェーハを続いてスピン乾燥し、200プルーフのエタノール1mlでスピン すすぎし、110℃で10分間焼成した。 分子量が212,000であるスチレンの0.5%トルエン溶液を調製した。 大気雰囲気中でウェーハを回転速度5000rpmで回転させながら、500μL 分のスチレン溶液をアジドシランコーティングされたウェーハの中央部に供給す る ことにより、スチレン溶液をアジドシラン層上にスピンコーティングした。続い て、二要素型接着層及びウェーハを100℃で18乃至20時間焼成し、その後 、接着層の接着安定性を検査した。 実施例2 ウサギ抗Bacillus globigiiポリクローナル抗体を、50mMのHEPES緩衝 液(pH8.0)で9μg/mlまで希釈し、希釈したこの捕獲抗体15μLをテス トピース内の各センシングユニット上へ注いだ。次いで、テストピースを37℃ の高湿度雰囲気中で1時間インキュベートした。蒸留水ですすいだ後、圧縮窒素 ガスでテストピースを乾燥させ、StabilCoat(商標)18μLを各センシングユ ニットに添加して、センシングユニットにおける付加的な蛋白結合部位をブロッ クした。37℃で1時間インキュベート後、過剰液体を吸引除去し、テストピー スを使用するまで4℃で保管した。 分析を行う際、過剰遮断蛋白を蒸留水で洗い流した。15μLの試料(0.2 %のウシ血清アルブミン、0.01%の「Tween−20」が添加されたpH8.0 、50mMのHEPESからなるBacillus globigii試料緩衝液で希釈)をセンシ ングユニットに分配し、テストピースを37℃で1時間インキュベートした。次 いで蒸留水でセンシングユニットをすすぎ、圧縮窒素ガスで乾燥させた。 次工程において、15μLのビオチン化ヤギ抗Bacillus globigiiポリクロー ナル抗体(抗Bacillus globigii試料緩衝液で2μg/mLまで希釈)を各センシン グユニットに分配した。テストピースを37℃で30分間インキュベートした。 蒸留水でテストピースをすすぐことにより反応を停止させ、圧縮窒素ガスで乾燥 させた。次いで、ストレプタビジン(streptavidin)とホースラディッシュペル オキシダーゼ重合体との結合体(ミズーリ州セントルイス所在、シグマケミカル カンパニー製)をBacillus globigii試料緩衝液で1:6000に希釈し、該希 釈物10μLを添加した。テストピースを37℃で30分間インキュベートし、 次いでテストピースを蒸留水ですすぎ、圧縮窒素ガスで乾燥させた。 最後に、10μLの「TMB Reaction Substrate」(メリーランド州ゲーサーズバ ーグ所在、キルケゴール・ペリー・ラボラトリーズ製)を各センシングユニット に添加した。37℃で15分間インキュベート後、蒸留水でテストピースをすす ぐことにより反応を停止させた。圧縮窒素ガスでテストピースを乾燥させ、反応 生成物量を計器で測定した。 実施例3 PBS(150mMのNaClを含有するpH7.4の10mMリン酸塩緩衝液)で23μg /mLに希釈したウサギ抗Listeriaポリクローナル抗体15μLで、テストピース 内のセンシングユニットをコーティングした。テストピースを高湿度雰囲気中3 7℃で1時間インキュベートした後、テストピースをPBST(0.05%の「 Tween−20」を含有するPBS)ですすぎ、更に蒸留水ですすいだ。次いで、 圧縮窒素ガスでテストピースを乾燥させた。PBSで30mg/mLに希釈したウシ 血清アルブミン20μLを各センシングユニットに添加することにより、付加的 な蛋白結合部位をブロックした。37℃で30分間インキュベートした後、過剰 液体を吸引除去し、テストピースを使用するまで4℃で保管した。 次工程において、培地内で熱殺菌したListeriaからなる試料15μLをセンシ ングユニットに添加した。テストピースを37℃で30分間インキュベートし、 次いで、PBST及び蒸留水ですすいだ。テストピースは圧縮窒素ガスで乾燥さ せた。次いで、ウサギ抗Listeriaポリクローナル抗体と西洋ワサビペルオキシダ ーゼとの結合体(キルケゴール・ペリー・ラボラトリーズ製)をBiostride(商標 )結合体希釈液で1:500に希釈したもの15μLを各センシングユニットに 添加した。テストピースを37℃で30分間インキュベートし、PBST及び蒸 留水ですすぎ、続いて、圧縮窒素ガスで乾燥させた。 最後に、15μLのTMB Reaction Substrate(キルケゴール・ペリー・ラボラ トリーズ製)を各テストウェル(窪み)に添加した。25℃で15分間インキュ ベートした後、テストピースを蒸留水ですすぐことにより反応を停止させた。 テストピースを圧縮窒素ガスで乾燥させ、反応生成物量を計測した。 計器及びシステムの操作 図9及び10を参照すると、特異性対象検体又は物質を検出するシステムは、 センシングユニット100が対象検体を含んでなるか否かの測定に係るデータを 獲得及び分析する計器300も含んでなる。該計器300は、検出及び分析プロ セスに使用される組立部品(アセンブリー)及び構成要素を収容するハウジング 304を含んでなる。該ハウジング304は、小型で設置面積が比較的小さいこ とに特徴を有する。ハウジング304内の上記組立部品及び構成要素の選択及び 配置を特別なものとすることによりハウジングの大きさを小さくすることができ る。ハウジング304は、複数の壁を有してなる下側収容ユニット308と、該 下側収容ユニット308に締結される上蓋312とを含んでなる。上蓋312は 、入力ユニット又はキーボード316を備えてなる上面を有してなり、該入力ユ ニット又はキーボードにより、技師又は使用者が、データ要求等の情報を計器3 00に入力することができる。また上面は、液晶ディスプレー(LCD)352 (図10)を収容する窓320を有してなり、該LCDを利用して、選択可能な メニュー又は他の情報や、計器300により実施された分析結果、例えば検出過 程に係るデータをグラフ化したもの等を表示することができる。下側収容ユニッ ト304の端壁324は、該端壁底部近傍に形成されてなる受け入れスロット3 28を有してなる。該受け入れスロット328は、テストピース又はスライド3 32を受け入れ可能な形状及び大きさに形成されてなる。図11に示すように、 テストピース332は細長く比較的平たい要素であり、多数のセンシングユニッ ト100を互いに隔てて保持しうるものである。テストピース332は、個々の センシングユニットを識別し、及び/又はそれらの位置を表示するための標識3 34を有してなる。即ち、そのような標識334は、各センシングユニット10 0a乃至1001と連携してなるか、各センシングユニット位置に配されてなる 一又は複数のマークを含んでなる。したがって、計器300がこのようなマーク を読 み取り又は検出することにより、読み取られた情報を利用して、分析及び検出操 作を開始することができる。補完的あるいは代替的に、上記標識334は、各セ ンシングユニット100a乃至1001に連携してなるか、各センシングユニッ トに隣接配置されてなるバーコードのような識別情報を含むものとすることがで きる。各センシングユニットに対応するバーコードは、個々のセンシングユニッ ト100a乃至1001を識別指示するものである。したがって、このようなバ ーコード情報を利用して、検査される特定センシングユニットの識別情報を保存 又は記録し、他のセンシングユニットと識別することが可能である。 図9及び10に戻ると、計器300における組立部品の一つとして、制御アセ ンブリー340がある。該制御アセンブリー340は、多数の電子部品を有して おり、その中には多数のデバイス又は素子と相互作用しそれらを制御するデジタ ルコントローラー344が含まれる。該デジタルコントローラー344は、一又 は複数の処理装置を含んでなり、該処理装置は、センシングユニット100にお ける特異性対象検体の有無判定に係るものであり、該センシングユニット100 は、処理装置が制御アセンブリー340を構成する他の要素から受け取ったデー タを利用して検査される。デジタルコントローラー344はLCDコントローラ ー348と連絡してなり、該LCDコントローラーは、デジタルコントローラー 344による基本制御の下で、液晶ディスプレー(LCD)352に情報を表示 させ、表示情報を制御するものである。同様に、デジタルコントローラー344 が、キーパッドインターフェース356を介してキーパッド316と連絡した後 、前記情報がデジタルコントローラー344へ送信される。また制御アセンブリ ー340は、データ及び実行可能なコードを保存する記憶装置(メモリーストレ ージ)も含んでなる。この点に関し、プログラム記憶装置360及びデータ記憶 装置344が、デジタルコントローラー344と連絡してなる。プログラム記憶 装置360は、対象検体の有無判定に係る信号等、デジタルコントローラー34 4により受信されたデータ関連信号を解析するためにプログラムされたコード又 はアルゴリズムを蓄積するものである。データ記憶装置364は、検出操作の結 果 に関連する数値のような、検出操作に関連する結果を蓄積するために使用される 。 再び図9を参照すると、制御アセンブリー340の成分及び組立部品は、下側 収容ユニット344内に収容可能な大きさの一又は複数の印刷回路板368上に 取着されてなる。また下側収容ユニット304の内部には、デジタルコントロー ラー344と連絡してなる多数のデータ提供/発生アセンブリー又は周辺アセン ブリーが含まれてなり、それらアセンブリーの少なくとも一部は、印刷回路板3 68の下に配置されてなる。更に詳しくは、テストピース制御アセンブリー37 2、読み取りアセンブリー376及び光ビームアセンブリー380が設けられて おり、これら三つのアセンブリー各々における少なくとも幾つかの要素は、取着 板384に固定されてなる。 図9及び10と共に、図12及び13を参照すると、上記アセンブリー各々が 更に詳細に図示されている。テストピース制御アセンブリー372は、場合によ り対象検体を含んでなる多数のセンシングユニット100を具備してなるテスト ピース332の動きを制御するために使用される。テストピース制御アセンブリ ー372は、モーターマウント392により保持又は支持されてなるモーター3 88を含んでなる。モーターへの動力の供給及び停止を含むモーター388操作 は、デジタルコントローラー344と連絡するモーターコントローラー396を 使用してなされる。テストピース332の動きが適切であれば、デジタルコント ローラー344はモーターコントローラー396に必要な信号を発生させ、モー ターコントローラー396はモーター388に好適な信号を発生する。モーター 388の駆動力は第一ギア400へ伝達され、該第一ギアはモーター388に動 力が供給されている間、回転する。第一ギア400は、第二ギア404と作動的 に係合してなる。二つのギア400、404が互いに直交してなることは、計器 300の小型化に有利である。第一ギア400が回転することにより、第二ギア 404も回転する。第二ギア404はドライブシャフト408に係合してなり、 該ドライブシャフトは、第二ギア404に隣接する第一カラー412と、ドライ ブシャフト408上において前記カラー404から離れた位置にある第一ブシュ 416とを有してなる。第一及び第二支持アーム420、424は、ドライブシ ャフト408を受け入れて支持するものである。前記支持アーム420、424 の間で、ドライブシャフト408は取着板上に設けられたテストピース通路42 8を横切ってなる。第一及び第二支持アーム420、424は、テストピース通 路428の両脇で取着板384に各々固定されてなる。二つの支持アーム420 、424各々の内側には、第一ドライブホイール432及び第二ドライブホイー ル436が各々隣接してなる。前記二つのドライブホイール432、436各々 は、歯を有してなるか、さもなくばテストピース332の端部若しくは他の部分 と好適に係合するような形状を有してなる。前記二つのドライブホイール432 、436の各々は、ドライブシャフト408と係合することにより、ドライブシ ャフト408が駆動又は回転する間回転し、その結果テストピース332がテス トピース通路428に沿って移動するものである。ドライブシャフト408を支 持する要素についての説明として最後であるが、第二ブシュ440は第二ドライ ブホイール436に隣接してシャフト408周囲に設けられ、第二カラー444 が、第二支持アーム424の反対側でドライブシャフト408周囲に設けられて なる。図4に示されるように、テストピース制御アセンブリー372は背板44 8を含んでなり、該背板は、テストピース通路428に沿ってテストピース33 2を収容及び誘導するために下側収容ユニット308の端壁452に設けられた 受け入れスロット328と対面する開口部452を有してなる。 分析される特定センシングユニット100に対して所望の位置にテストピース 332を配置することと関連して、読み取りアセンブリー376が使用される。 読み取りアセンブリー376は、テストピース332上の標識334を利用して 情報を読み取り又は獲得するものである。得られたデータはデジタルコントロー ラー344へ送られ、該デジタルコントローラー344によりモーター388へ の動力供給制御に関する情報が解析される。図12及び13に示されるように、 読み取りアセンブリー376は、テストピース332上の標識334を読み取る ために、テストピース通路428に沿って厳密正確に配置された読み取り要素4 60を含んでなる。読み取り要素460の位置は、光ビームアセンブリー380 を構成する幾つかの要素に対して正確に定められる。この点に関しては、光ビー ムアセンブリー380について更に詳細に説明する際に、一層明らかとなる。読 み取り要素460はその出力を図9に示された制御アセンブリー340の処理回 路464へ送るものである。処理回路464は、読み取り信号を出力する読み取 り要素460から受信した信号を処理するものであり、そのような処理としては 、所望増幅の実施、信号に好適な周波数を得るためのフィルタリング、及び望ま しくないノイズの信号からの除去等が含まれる。変調された光源が使用される場 合、所望されない直流レベルのノイズと所望の信号とを識別する能力を向上させ るフィルタリングが実現される。そのような場合、前記フィルタリングにはフー リエ変換法を利用することが可能であり、該フーリエ変換法により、入力信号か ら直流ノイズ部分を抽出し、電子フィルターを施し、得られた信号を積分して所 望の検出信号を得ることができる。以上のような処理の後、処理された読み取り 信号はデコーダー468にかけられる。バーコードを読み取る場合は、デコーダ ー468は、読み取り要素460により現在読み取られたバーコードを示すデジ タル信号を発生させるために、デーコーダーに入力された信号を解読若しくは解 析する論理を含んでなる。このデジタル又は解読信号は、シリアルインターフェ ース472へ与えられ、該インターフェースは、デジタルコントローラー344 と連絡して、テストピース332の位置情報をデジタルコントローラー344へ 与えるものである。 図12を再び参照すると、読み取りアセンブリー376は、読み取り要素36 0を受け入れるように該読み取り要素と緊密に係合してなる穴を有する読み取り マウント476も含んでなる。読み取りマウント476は、テストピース通路4 28に対して正確な位置に配置されるようにテストピース通路428に対して調 整可能なものである。この点に関し、読み取りアセンブリー376は、調整スロ ット484内に位置する調整要素480も含んでなり、この構成により読み取り マウント476は、テストピース通路428に隣接して取着板384に固定され てなる読み取り支持部488に対して多様な位置をとりうる。 また光ビームアセンブリー380も、テストピース通路428に対して厳密正 確に配置されることが要求される要素を有してなる。光ビームアセンブリー38 0は光ビームを供給するものであり、光ビームがセンシングユニット100を照 射して反射されるように、テストピース通路428に沿ってその動きが制御され るテストピース332が停止した状態で、対象検体が存在する場合に該検体を含 有するセンサーの特定センシングユニット100上に該光ビームが照射される。 図9、10、12及び13に係る態様において、光ビームアセンブリー380は 、単色光源となるレーザーモジュール496を含んでなるが、非レーザー光源を 利用することも可能である。単色光源としては、適切なフィルターを通過した白 色光、発光ダイオード(LED)又はレーザーダイオードが含まれる。電力供給 及びレーザーモジュール496により出力される光ビームに係る制御は、デジタ ルコントローラー344及びデジタルコントローラー344と連絡するレーザー レギュレーター500によりなされる。図7及び8に示されるように、レーザー モジュール496は光学マウント504内に支持されてなる。図8の態様におい て、光ビームアセンブリー380は、光ビームが偏光板512を通過した後、セ ンシングユニット100に入射するように、光ビームの好適な偏光状態を作り出 すための、調整可能又は回転可能な直線偏光子508も含んでなる。更に詳細に は、直線偏光子508は、入射光のp成分又はp偏光を本質的に除去する一方、 入射光のs成分又はs偏光のみを出力するように配向されてなる。別な一態様に おいて、光がセンシングユニット100に到達する前に、所望の偏光状態の実現 を補助する目的で、偏光子508と共に波長板又は補償器が使用される。その他 の態様において、円偏光又は楕円偏光が得られ、利用される。 偏光板512からの入射直線偏光は、特定センシングユニット100へ向かう 。入射光は、対象検体が存在する場合に対象検体を含んでなるセンシングユニッ ト上の小さな領域又は点を照射する。反射光は、特異性対象検体が存在する場合 の質量変化測定に関与する有用な情報を含んでなる。光ビームアセンブリー38 0 は検出アセンブリー520も含んでなり、該検出アセンブリーは、前記反射光を 受光するように正確な所定位置に正しく配されてなる。金属反射材又は虚数部の 大きな(例えば0.03以上)屈折率を持つ材料が、センシングユニット100 の一部として使用されない限りは、殆どの直線偏光(s偏光のみ)は、反射後に センシングユニット100を離れる。 他の態様において、光ビームアセンブリー380は反射後にp偏光のみとなる ように構成される。また楕円偏光を作り出すことも可能であり、その場合、楕円 偏光がセンシングユニット100を照射することにより得られる反射光の偏光状 態も楕円形となる。代替的に、円偏光を利用してもよい。しかしながら、円偏光 とセンシングユニット100との相互作用により、反射光の偏光状態はわずかに 楕円に変化する。 検出アセンブリー520は検出偏光子528を含んでなり、該検出偏光子は、 受光した偏光を除去、消去、濾光又は吸収するものである。別の一態様において は、偏光子528と共に波長板又は補償板が付随的に利用される。そのような付 随的な要素は、センシングユニット100で反射されたp又はs偏光のような小 成分からなる反射偏光状態のフィルタリングを補助するものである。センシング ユニット100の組成により、反射光における楕円率、及び/又は偏光成分のわ ずかな欠陥若しくはわずかなずれにより生じる楕円率を導くことも可能である。 以上の光学的処理の後、検出偏光子528により直線偏光が除去されることを考 慮すると、センシングユニット100質量の増減に起因する信号のみが発生する はずである。感度は主にs偏光を利用したものであるため、この構成は、センシ ングユニットの質量変化におけるわずかな増加に対する感度を低下させることが 確認されている。一方、p偏光又はs偏光以外が検出偏光子528に入射する場 合、感度の低下が確認される。p偏光が存在する場合、S/N比が低下するもの であり、このことはわずかな質量変化に対する感度が低下することを意味する。 更に詳しくは、センシングユニット100の屈折率の虚数成分が少なくとも0. 05である場合、センシングユニットを出る光は楕円状に偏光される。楕円偏光 はs成分及びp成分の両方を有してなる。両成分が存在するとき、検出偏光子5 28により光を消去することはできない。そのような態様においては、s偏光は 消失し、p偏光は光検出路にそって進む。このp偏光が光学的ノイズとなり、計 器感度を低下させる。 図12及び13において、検出アセンブリー520も、センシングユニット1 00と検出偏光子528との間に付加的に配されてなる補償波長板524を含ん でなる。補償波長板524は、典型的に四分の一波長板であり、センシングユニ ット100を出る可能性のある楕円偏光された光を、s成分のみを有してなる平 面又は直線偏光に変換するものである。直線偏光が存在する場合、センシングユ ニット100における質量又は厚み変化に起因して発生する可能性のあるあらゆ る光信号の検出に先立って、該偏光は検出偏光子528により消光される。 前記波長板又は補償板は、センシングユニット100からの反射光のどちら側 でも使用できる。補償板における遅延の選択は、特定の光学成分構成におけるシ グナル/ノイズ比を最適化するために必要とされる条件に基づく。そのような状 況に応じて、1/8、1/4、1/2又は他の波長の遅延が選択される。 別の一態様は、s偏光を検出偏光子528に通して消光する代わりに、p偏光 のみを発生させ検出装置に通すものであり、このときs成分偏光子528はセン シングユニット100への入射光を出力する偏光要素により既に本質的に排除又 は最小化されてなる。 検出偏光子528の出力は、検出ユニット532に与えられるものであり、該 検出ユニットは、例えば、受光した光の強度の検出又は測定に使用されるフォト ダイオードを含んでなる。検出された光の強度は、対象検体がセンシングユニッ ト100に附帯している場合は該対象検体に起因する質量変化に関係し、この点 については、以下で詳説する。図10に示されるように、検出ユニット532は 制御アセンブリー340(図9)の検出処理回路536と連絡してなる。該検出 処理回路536は、光検出ユニット532からのアナログ信号を処理するもので あり、好適な増幅、及び既述のフーリエ変換フィルタリングを利用する信号フィ ルタリング等が行われる。検出処理回路536の出力は、アナログ信号をデジタ ルコントローラー344が受信可能なデジタル信号へ変換するアナログ−デジタ ルコンバーター(ADC)540に与えらる。このデジタル変換された光信号は 、対象検体が存在する場合には該検体を含んでなるセンシングユニット100か らの反射光強度に相当するものである。次いで該デジタル信号が解析されて、被 験特定センシングユニット100における対象検体の有無が判定される。 別の一態様として、フォトダイオード型の検出装置の代わりに、ビデオ式、電 荷結合素子(CCD)等のような結像検出装置を使用して、被験センシングユニ ットの映像と共に、センシングユニットの強度変化を把握することが可能である 。この種の結像検査は、0.012mmのレーザービームでセンシングユニットを 走査することに等しい。センシングユニットの約0.012mm部分から得られる データを利用して、異なる種類のデジタル解析を施して、捕獲された物質量を測 定することが可能である。例えば、対象検体よりも大きく対象検体とは異なる偏 光特性を有してなる非特異性材料が対象検体と共に捕獲される場合、それら非特 異性材料の存在は、それらの大きさが0.012mmの検出解像度に対して妥当な ものであり、あるいは、偏光特性が全般的なノイズよりも十分大きなものである 場合に検出可能である。このことは、そのような領域は潜在的に選択可能なもの であり、信号全体から消去しうるものであることを意味する。 別の一態様において、入射光の制御及び反射光の集光に係る光学装置は、補償 板を使用せずに二つの検出装置を使用するものである。このような構成は、偏光 子又は補償板のような移動性又は可調整部材を含まないものである。この構成に よれば、光はセンシングユニットにおいて、0°、90°又はブルースター角以 外の好適又は所望の角度で反射する。センシングユニットから離れた後、光は、 ブルースター角又はその近傍に位置してなる検出装置又はシリコン基板で再び反 射される。この反射により、全てのp偏光が排除され、s偏光のみが存続する。 センシングユニットからの反射光の検出にシリコン検出装置を使用することは、 センシングユニットの表面上物質に関し正確な計算を行う際に有益な情報となる p偏光量の読み取りが可能になるので有利である。残りの反射光は、既述の検出 装置と同様の最終検出装置又は他の検出装置により集光される。集光されたs偏 光の最終値は、対象検体を含まないセンシングユニットから集光されたs偏光と 比較される。前記光学装置を含んでなる計器は、三種の出力、即ち、s偏光、p 偏光、及びp/s振幅比を呈するものである。前記振幅比は、通常の偏光解析計 算であり、他の対象値の計算に有用である。 以下、図12及び13に係る態様を解析要領と共に、図14に示されるフロー チャートを参照して更に詳細に説明する。この態様に係る方法によれば、従来法 とは異なり、直線偏光要素508、512及び検出偏光子528が、まず入射光 を発生させてその入射光を特定被験センシングユニットに誘導するような位置又 は向きにそれぞれ固定されたまま、唯一の偏光成分、例えばs偏光のみが検出偏 光子528に受光される。 対象検体の有無を判定するためにセンシングユニット100から測定される光 強度の利用に際して、本発明においては、予め準備した標準データを基準とする ものであり、該標準データは標準曲線又はプロットとして表すことができる。そ のような標準データは、記憶装置内に保存された多数の離散データ点として表す ことも可能であり、二つの離散点の間で任意の内挿値を得ることが可能である。 このようなデータ点は、多数のセンシングユニットに係る多数の標準質量又は正 確に測定された質量に関連する光強度の値に対応してなり、前記標準質量又は正 確に測定された質量は、被験センシングユニットに関し対象物質が存在する場合 の質量変化と対照させることを意図されたものである。例えば、計器300は、 対象検体が存在する場合の代表質量を含んでなる標準センシングユニット100 と共に使用される。測定は、この標準センシングユニットを使用して実施される 。第一の既知質量を有してなるこの特別なセンシングユニットに関してデータが 収集され、また他の既知質量を有してなる他のセンシングユニットについても同 様にデータが収集される。前記既知質量は、測定された光強度の値と相関してな る。図14における工程550に記載のように、準備された標準データは、相関 する 質量及び光強度値を含んでなる。 上記のような入手可能な情報又はデータを利用して、工程554においては、 特定センシングユニット100に関し検出操作を実施する前に、実施される較正 工程が定義されている。特に、検出直線偏光子528を適宜回転させて、既知又 は標準センシングユニットの存在下で、該ユニットに反射されて検出直線偏光子 を通過する基準光強度を求めることにより、該偏光子を較正することができる。 前記基準光強度は、その値がゼロ又は実質ゼロの状態を含んでなる。検出直線偏 光子528の回転を含んでなる前記較正工程の後、工程558において、センシ ングユニット100が入射光を受光しうる好適位置に配置される。工程562に おいて、入射光が特定センシングユニット100上の点又は小領域に誘導される 。工程566においては、対象検体が存在する場合に該対象検体を含んでなるセ ンシングユニット100上の前記点で反射された反射光は、補償波長板524を 通過する。工程570において、反射された直線偏光は検出偏光子528を介し て受光されるが、この検出工程中は、工程574に記載のように、該偏光子は回 転せず、静止してなる。光検出ユニット532、検出回路536及びアナログ− デジタル変換回路540を使用して光強度を測定した後、強度に相当するデジタ ル光信号がデジタルコントローラー344に与えられる。工程578において、 処理装置を含んでなるデジタルコントローラー344が、デジタル光信号と、工 程550に関して既述した予め準備されたデータとを比較する。予め準備された データと測定された光信号との比較に基づき、センシングユニット100におけ る質量変化が測定される。この測定に基づき、対象検体の有無が判定される。 上記判定結果は、液晶ディスプレー352を使用して表示される。付加的に又 は代替的に、上記結果を示す情報は、他のデータと同様に、コンピュータシステ ムのような外部装置へ、シリアルインターフェース472を介してデジタルコン トローラー344と連絡してなる図10に記載のシリアルI/O接続590を利 用して供給又はダウンロードすることが可能である。上記検査各々の結果に係る データは、後でアクセス及び使用しうるように、データ記憶装置364に保存す ることも可能である。 一又は複数のセンシングユニット100の分析に付随して得られるデータに関 して、図15及び16を参照して更に説明する。当該方法においては、示差分析 が実施される。更に詳しくは、テストピース上に連続的に具設されてなる対応セ ンシングユニット100間で、得られる結果に差異が生じる。即ち、対象検体の 有無に関して検査される第一センシングユニットと、対象検体を含まないセンシ ングユニットとに関し、得られる結果の差分を取り込むものである。第一センシ ングユニットは第一テストピース上に配置され、それに対応するように第二セン シングユニットは第二テストピース上に配置される。検出された差分は、化学反 応又は捕獲プロセスにより存在する対象検体に起因する信号又は光強度である。 また上記操作工程は、テストピース上の多数のセンシングユニット各々を、検出 操作に当該する構成要素に対して自動的に配置するための制御可能なモーターを 使用することにおいて、公知従来技術とも異なるものである。 図15A及び15Bは、一又は複数のセンシングユニットが対象検体を有して なるか否かの判定に使用される第一テストピース332上の多数のセンシングユ ニット100について、判定結果及び関連データを得るための主要工程を記載し てなるフローチャートである。図15Aに係る工程600によれば、多数のセン シングユニットを具備してなる第一テストピース332が、計器300に対して 可動に設置される。工程604において、第一テストピース332は、テストピ ース通路428に沿って計器300に対して移動する。工程608において、第 一センシングユニット100を示す第一テストピース上のマーク及び/又は識別 コード(バーコード)あるいは他の標識が連続的に照合される。工程612にお いて、第一テストピース332の動きが、テストピース制御アセンブリー372 及び制御アセンブリー340の制御下で、読み取りアセンブリー376による判 定を基に中断され、第一テストピース上の第一センシングユニット100が、該 第一センシングユニット100における対象検体の有無に係る読み取り測定等の 分析に好適な位置に配置される。第一センシングユニット100aについて検査 を実施する際の、テストピース通路428沿いのテストピース332の好適位置 が図16に示されている。続いて、光ビームアセンブリー380が作動して、工 程616において、第一テストピースの第一センシングユニットについて、読み 取り及び分析が行われる。読み取り結果は、この特定センシングユニット100 について対象検体の有無を示すものであり、工程620において、第一テストピ ース332上の前記第一センシングユニットに関する読み取り結果及び関連情報 が、データ記憶装置364内に保存される。本発明一態様において、保存される データは、第一テストピース332についてセンシングユニット100の位置又 は数を示すロケーションナンバー(場所番号)、センシングユニットを識別する識 別コード、光ビームアセンブリー380とそれに続く処理回路の使用により発生 したデジタル光信号を利用して数値として得られる分析結果、分析実施日及び分 析時間を含んでなる。工程624によれば、第一テストピース332に具設され てなる各センシングユニット100について工程604乃至620が繰り返され る。次いで対象検体を含まない同数のセンシングユニット100を有してなる第 二テストピース332が準備される。デジタル光信号を利用して得られた結果に ついて、図15Bに係る工程632において、識別コードが整合する場合、第一 及び第二テストピースについて対応センシングユニット間の差分が取り込まれる 。例えば、識別コードが一致し、以下の二つの場所が互いに対応するものである 場合、第一テストピースにおける場所1についての分析結果は、第二テストピー スにおける場所1についての分析結果から差し引かれる。以上のように、十分な 差は、質量又は厚みの変化の指標となり、同時に、被験センシングユニット10 0上の試料に対象検体が存在することの指標となる。工程636において、各々 の減算結果が保存又は蓄積され、前記結果が負の値である場合には、0.0とし て保存される。一方、工程640において、第一テストピースと第二テストピー スとの間の対応関係に不備がある場合は、差分は一切計算されず、記録も一切保 存されない。 前述の工程を実行するに有用なプログラムコード又はソフトウエアも、図15 Bに係る工程644乃至652に記載される多数の機能を含んでなる。工程64 4において、液晶ディスプレー352を利用してリコール(再呼び出し)メニュ ーが表示される。多数のリコール機能が実装可能である。「Recall Last(直前情 報の再呼び出し)」が呼び出し又は押された場合は、最後に実施された検査につ いての情報、及び読み取り記録が表示されるものであり、それらの表示には識別 情報、記録が得られた日付及び時間が含まれ、また、一態様においてはボルト単 位で表示される読み取り結果も共に表示される。「Recall/Scroll(再呼び出し/ スクロール)」が呼び出し又は押された場合は、「Recall Last」の場合と同様の 結果が表示され、更にスクロールキーを使用して使用者が全ての記録をスクロー ルオーバー及びスクロールバックさせることができる。「Recall By ID(IDに よる再呼び出し)」が呼び出し又は押された場合は、使用者が識別コードを入力 することにより、当該識別コードを有する全ての記録に関する情報を表示するこ とができる。 工程648において、使用者が「Plot Request(プロット要求)」を入力するこ とが可能であり、この要求により単一識別コードに係るデータについて多数の標 本値が表示される。この要求を実行するためには、所望の識別コードが入力され て、開始数字から上限数字に至る記録がプロット表示される。入力した識別コー ド(ID)に関し、上限数字を超える記録がある場合は、キーパッド316上の 適切なキーを押すことにより付加的又は過剰な標本値もプロットすることが可能 である。要求された識別コードと利用可能な記録とが一致しない場合は、入力さ れた識別コードに対して利用可能な記録が存在しないという結果が表示される。 工程652によれば、プログラムコードは、アクセス可能な多数のユーティリ ティーを含んでなる。ディスプレー352を使用して、一又は複数のユーティリ ティーメニューが表示される。ユーティリティーメニューは、特定訃器300に 関する現在の情報を表示する「Show System(システム表示)」を含んでおり、そ のような情報としては、被験センシングユニット用に使用されている記憶装置( カレントメモリー)の場所、特定計器用の記憶装置(メモリー)に関する全ロケ ーションナンバー、更に使用可能な記憶装置のロケーションナンバー、現在の 日付、現在時刻、現在の識別コード、センシングユニットを具備してなるテスト ピースに関して読み取られるロケーションナンバー、検出処理回路536につい ての現在の利得、現在のソフトウエアバージョン及び現在のハードウエアバージ ョン等が含まれる。またユーティリティーメニューは、データ記憶装置364に 保存されている全ての現存データをダウンロードするために使用される「downlo ad data(データのダウンロード)」を含んでなる。ダウンロードされたデータは 、例えばパーソナルコンピュータに収容することができる。更にユーティリティ ーメニューは以下のものを含んでなり、即ち、使用者が現行の識別番号又はコー ドを他の番号又はコードに変更することのできる「change identification code( 識別番号の変更)」、使用者が利得を最小値と最高値との間で調整することのでき る「change gain(利得の変更)」、使用者が自動的に読み取られるテストピース3 32上のロケーションナンバーを調整することのできる「change number of loca tions(ロケーションナンバーの変更)」、レーザーへの電力を遠隔制御できる「las er on/off(レーザー オン/オフ)」、並びにモーター388の始動、及びモータ ーの現在の向き確認と関連しモーターの方向転換に使用される鍵となる「motor CW/CCW(モーター 右回り/左回り)」を含んでなる。使用者の必要に応じて、多 数の他のユーティリティーを準備又は実装することが可能である。 異なる構成のテストピース制御アセンブリー660に主たる特徴を有する計器 に係る別態様を、図17乃至20を参照して説明する。テストピース332を移 動させるためのテストピース制御アセンブリー660は、第一及び第二駆動ロー ラー662a、662bを含んでなる。駆動板664は、前記二つの駆動ローラ ー662a、662b各々と、機能的に接続してなる。連続コンベアーベルト6 68が、駆動ローラー662a、662b、並びに駆動板664上に配されてな る。またテストピース制御アセンブリー660はガイドアセンブリー670を含 んでなり、該ガイドアセンブリーは、コンベアーベルト668に従って該コンベ アーベルト上をテストピースが制御下で移動する間、該テストピース332を正 しく配置又は誘導するに有用である。この点に関し、駆動ローラー662aは、 ばねのような偏倚機構を有していることが好ましく、この偏倚機構によりガイド アセンブリー670に向かう好適な動きが発生し、ガイドアセンブリー670に 対してテストピース332を好適に配置することができる。更に詳しくは、ガイ ドアセンブリー670は多数のガイドローラー674を含んでなり、該多数のガ イドローラーは、コンベアーベルト668の長さに沿って互いに隔たって配され てなる。図示の態様においては、四つの前記ガイドローラー674a乃至674 dが設けられている。各ガイドローラー674の自由端は、テストピース332 の端部と係合するものである。またガイドアセンブリー670は、コンベアーベ ルト668上に挿入されるテストピース332の挿入端部に隣接して配されてな る一対のつめ680a、680bを含んでなる。二つのつめ680a、680b の各々は、テストピース332を受け入れると共に、コンベアーベルト668の 頂部に対して、テストピース332を誘導しうるように、好適に配置されてなる 。またテストピース制御アセンブリー660は、第一及び第二支持壁682a、 682bを含んでなり、この二つの壁は互いに隔たってなり、互いの間に駆動板 664及びコンベアーベルト668、更に駆動ローラー662a、662bを有 してなる。支持壁682aは、ガイドローラー674及びつめ680を、コンベ アーベルト668に対して、更にテストピースが計器内にある場合はテストピー ス332に対しても支持するものである。図17に示されるように、図17乃至 20の態様は支持壁調整アセンブリー684も含んでなる。該調整アセンブリー 684は第二支持壁682bと機能的に接続しており、第一支持壁682aに対 して第二支持壁682bの位置を移動又は調整するために使用されるものである 。従って、二壁682a、682b間の間隔又は距離は、テストピース332の 幅に応じて変更可能なものである。この構成により、テストピース332幅の関 数として最適な間隔を得ることができ、テストピース332は、支持壁682a 、682bの間に好適に配置及び誘導される。図17に更に示されているように 、この態様は、光ビーム調整アセンブリー686も含んでなり、該光ビーム調整 ア センブリー686は、位置合わせ要素688及び該位置合わせ要素に接合してな る多数のファスナー690を含んでなる。ファスナー690は、光ビームアセン ブリー380のレーザーモジュール496と機能的に接続してなる。レーザーモ ジュール496の最適配置、それに付随する、レーザーモジュールから出力され る光ビームの最適方向は、ファスナー690を利用してレーザーモジュール49 6の位置を調整することにより達成される。この構成により、時間がかかり潜在 的に不正確な方法でレーザモジュール496を計器へ配置する代わりに、その最 適位置を得るための調整が、レーザーモジュール496に関し最適な位置が見つ かるまでファスナー690を動かして該レーザーモジュールを所望に動かすこと により達成される。図20を参照すると、この態様に係るハウジング692が示 されている。該ハウジング692は、傾斜収容スロット694を含んでなり、該 スロットは、テストピース332の挿入を容易にして、テストピース制御アセン ブリー660に収容されるべきテストピースを好適にガイドするように幾何学的 に設計されてなる。又はウジング692は、一対の切り込み696a、696b を有してなり、該切り込みにより、ハウジング692内に位置する機構及び構成 要素に対してテストピースを手動で出し入れ、移動することが可能になる。 付加偏光システム 計器300の組立部品及び構成要素に関し他の態様も利用可能である。光ビー ムアセンブリーの別態様に関し、図21及び22を参照して説明する。この態様 は、繰り返し反射法を利用するものであり、光は被験センシングユニット100 をただ一度通過するのではなく、センシングユニットに対し入反射を繰り返すも のである。極度に小さい光ビームが繰り返し反射法の一部として使用される場合 、結果として、光ビームは、各光路途上においてセンシングユニット100上の 異なる地点から反射される。しかしながら、一般に光ビームの大きさには限度が あり、対象検体が存在する場合は、該対象検体により占められる領域は典型的に 非常に小さいので、当然の帰結として、光ビームはセンシングユニット上の小領 域 から反射され、次の反射は光ビームと既に接触した一又は複数の領域と多少重な ることとなる。このような重なり反射作用により、センシングユニットの全表面 領域の「平均化」が促進される。 繰り返し反射法の利用に際し、主要な目的は、暗騒音又は他の検出されるべき 信号に比べ十分大きな信号を発生させることにある。センシングユニット100 からの一度の跳ね返り即ち反射は、そのような信号を発生させるに十分ではない 。対象検体が存在する場合のセンシングユニットに関し、非常に薄い厚み変化又 は非常に小さな質量変化を検出するためには、一度の跳ね返り又は反射により生 じる信号は十分なものではない。センシングユニットを通過する光路上で複数の 反射を誘発し、各反射光について前の偏光をわずかに変化させた偏光を施すこと により(対象検体の存在時は該検体を有してなるセンシングユニット上で反射が 生ずる度に付加又は累積偏光)、結局最終的に、偏光状態の変化により十分な強 度変化が得られ、この十分な強度変化は検出信号として現れる。この繰り返し反 射態様は、センシングユニットに対して0°以外の角度、更に好ましくは0°に 加え90°以外の角度で繰り返し反射された信号を発生させる点、更には前記反 射光信号の少なくとも一部を集光し、対象検体の有無判定に関し集光した光信号 全体を解析する点において、公知の従来技術とは異なるものである。 図21を参照すると、光ビームアセンブリー700の一態様が図式的に示され ており、該態様においては繰り返し反射を発生させ、部分的な光透過を利用する ものであり、前記部分透過光を集光してその強度を解析するものである。更に詳 しくは、光ビームアセンブリー700は、偏光源704を含んでなり、該偏光源 は単色光源又は他の利用可能な光源である。曲面鏡708は、光源704から出 る光ビームの進路上に好適に配置されてなる。該曲面鏡708は、光学能と特殊 な反射皮膜を有してなる。四分の一波長遅延又は補償板712は、曲面鏡708 を出る光ビームの進路上に配置されてなる。四分の一波長遅延板712は、反射 防止皮膜を両面に有してなる。該遅延板712は、該遅延板を通過する偏光状態 が反射後に付加されるようにするものであり、偏光の変化を相殺するものではな い。この点については以下で説明する。また光ビームアセンブリー700は、焦 点レンズ/解析板716を含んでなり、この焦点レンズ/解析板716は、曲面 鏡708において部分的に透過される光の進路上に配されてなる。該焦点レンズ /解析板716は、曲面鏡708からの透過光の受光制御に関連し、自身の軸を 中心として回転可能なものである。該焦点レンズ/解析板716は、部分透過光 が該レンズ/解析板から検出ユニット720へ誘導されるように好適に配置され てなり、該検出ユニットは、あらゆる部分透過光を集光するものであり、集光さ れた光は、その強度に相当する光信号へ変換される。この光信号は、既述の態様 と同様に、表面上の対象検体に起因するセンシングユニット100の質量又は厚 さにおける変化の測定に関して、解析される。 多数の「跳ね返り」即ち反射について言及すると、図21で示されるように、 偏光源704は、曲面鏡708へ向けて光ビームを放出するものである。光源7 04からの光は、曲面鏡708を通過してもしなくてもよく、センシングユニッ ト上の第一の点又は地点に入射する。光はセンシングユニットで反射されて、曲 面鏡708と接触するものであり、その結果、部分透過光Aが発生し、同時に、 曲面鏡708からセンシングユニット100上の前記反射点とは異なる点に至る 新たな反射光が発生する。更にその反射光が再び曲面鏡708へ戻り、部分透過 光Bが発生し、同時に、センシングユニット100へ戻る新たな反射光が発生す る。更に曲面鏡708へ戻る新たな反射がセンシングユニット100上の新たな 点において発生し、部分透過光Cが曲面鏡708を通過し、曲面鏡708からの 新たな反射光がセンシングユニット100上の新たな点へ到達する。更にこの新 たな点において、センシングユニット100から曲面鏡708へ至る新たな反射 が発生し、新たな部分透過光Dが発生する。 曲面鏡708とセンシングユニット100との間の各反射において、当該光は 四分の一波長遅延板712を通過する。該遅延板712を通過する度に、光の偏 光状態は、90°にセンシングユニット100の厚みに起因して発生するわずか な変化を加えたものとなる。一方、曲面鏡708は、偏光に係る特異な光学特性 を有しており、二次的な偏光を一切与えないものであり、中立偏光性反射体と称 される。したがって、曲面鏡708に起因する唯一の偏光変化は、反射に起因す る180°変化である。一方、四分の一遅延板712は偏光ベクトルの向きを、 該ベクトルが該遅延板へ入射したときの方向とは逆向きの方向へ転換させるもの である。遅延板217を2回通過して1回の反射が終了した後は、センシングユ ニット100の厚みに起因するわずかな変化を伴って、偏光状態が360°回転 する。遅延板712が存在しない場合は、センシングユニットにおける偏光に係 るベクトル和は、180°の位相差を有しており、センシングユニットにおける 反射により生じた位相変化が相殺される。しかしながら、四分の一波長遅延板一 枚を光路に設けることにより、光が該遅延板の第一の側面を通過し、次いで第二 の側面を通過する度に、二つの90°偏光変化が発生する。この偏光変化の加算 を反射毎に継続する。 部分透過光及び入射光の繰り返し反射の発生に関して、これらは曲面鏡表面7 08の光学能又は曲率、並びに光源704から入射する光ビームの入射角によっ て達成される。また曲面鏡708の反射特性により、反射光が曲面鏡708に到 達する度に、光の一部が曲面鏡708を透過するものである。 図22に係るフローチャートを参照して前記態様を更に説明する。図22は、 質量変化測定用の光強度に関連するデータを入手及び解析するための主要工程を 示したものである。より詳細には、図22に係る工程750において、多数の標 準質量を利用して標準データが準備され、既述の態様に関し図14に記載の工程 550と同様に、光強度が測定される。工程754においては、曲面鏡708を 透過する多数の部分透過光を集光しうるように、焦点レンズ/解析板716の向 きを好適に調整することが必要とされる。この点に関し、必要とされる向きは、 センシングユニット100に関し期待される質量に基づいて予め決定されてなる 。即ち、特異性対象検体の検出に関し、この対象検体の期待質量が予め決定され 、該期待値に基づき焦点レンズ/解析板716が或る角度で設置されるものであ る。工程758において、光ビームを曲面鏡708へ向けて放射する光ビーム源 70 4へ電力が供給される。工程762においては、容易に検出可能なより大きな偏 光を作り出すために、センシングユニット100、四分の一波長遅延板712及 び曲面鏡708を使用して多数の反射光を発生させる。この点に関し、工程76 6において、十分量の部分光透過が発生することにより、曲面鏡708上の反射 光の一部が該曲面鏡を透過する。次いで、工程774において、多数の部分光透 過が検出ユニット720により検出される。検出ユニット720は、偏光度を利 用して、センシングユニット100の質量に関連する光信号を発生させるもので ある。工程778において、光信号の和の値を、対象検体の有無判定の一部とし て予め決定した標準データと比較する。 テストピース収容装置 図23及び24に係る一態様において、本発明のシステムは、多数の被験セン シングユニット100を具備してなるテストピース332を収容する装置800 を更に含んでなる。公知従来技術とは異なり、該装置800は、加熱、湿度、相 互汚染及び材料混合を厳密に制御するために、センシングユニット100と共に あるいはセンシングユニットの一部として単独又は共に使用される組立部品(ア センブリー)及び構成成分の組み合わせを含んでなる。該装置800は、上に列 挙した機能の実現に有用な多数の組立部品を収容するための、密閉ユニット80 4(図15)及び底板808を含んでなる。装置800外部への熱損失量を減少 させるために、密閉ユニット804を覆うように絶縁カバー806が好適に設け られてなり、この構成により装置800内部の対流が効果的に減少する。対流が 減少することにより、不利益な蒸発が減少する。また絶縁カバー806には内蓋 810も設けられている。該内蓋810は、加熱アセンブリー812(高温)と 装置800壁(低温)とにより生ずる温度勾配が作り出す対流パターンの幾何学 形状に影響を及ぼすものである。内蓋810は、センシングユニット及びテスト ピース上に凝縮物が滴下することを防ぐように屈曲してなる。底板808は縁周 囲にシールリング814(図24)を有してなり、該リングは底板808と絶縁 カバー806との間にシールを形成するものである。この構成により、装置80 0において底板808とカバー806との合わせ部位から損失する熱及び湿度の 損失量が減少する。 加熱アセンブリー812は、テストピース332上のセンシングユニットを所 望又は所定の温度(例えば37℃)まで加熱し、少なくとも±1℃以内の誤差で 所望又は所定温度に維持するために使用されるものである。加熱アセンブリー8 12は、二つのステンレス鋼板の間に配された加熱要素からなるプレートサブア センブリー816を含んでなる。前記二つの板は蓄熱体として機能し、本質的に テストピースと直接接触してなるものであり、この構成により加熱アセンブリー 812は、センシングユニットへ伝導により熱を与えるものである。熱を発生さ せるために、プレートサブアセンブリー816は加熱コントローラー(非図示) により電力供給されるものであり、該加熱コントローラーは、電源コード818 (図23)によりプレートサブアセンブリー816と電気的に接続してなる。ま た加熱アセンブリー812は支持フレーム820を含んでなり、該支持フレーム はプレートサブアセンブリー816周縁の少なくとも一部を包囲してなる。支持 フレーム820は、支持フレーム820の一端において、下側ヒンジ要素824 a、824bと結合してなる。下側ヒンジ要素824a、824bにより、加熱 アセンブリー812が、加熱アセンブリー812下側の空間における所望位置ま で枢動可能となるものであり、このことは装置800における加湿アセンブリー についての以下の説明により一層明らかとなる。加熱アセンブリー812の上方 には、バリアマニホルド830が配されてなり、該マニホルドは多数のバリアス リット834を有してなる細長い要素であり、該バリアスリットは、バリアマニ ホルド830平面の長手方向と直交してなる。バリアスリット834は、バリア 要素838を受け入れるに十分な深さに構成されてなり、バリア要素838の一 部がバリアスリット834内に保持されて、バリア要素838の他の部分はバリ ア要素830平面から外向きに突出してなる。上記バリア要素838の一つが図 23に示されている。バリア要素838は、互いに所定の間隔をおいて配置され るものであり、その間隔は、テストピース上のセンシングユニット間の間隔に基 づくものである。即ち、バリアマニホルド830はテストピースに重なるもので あり、各センシングユニットは一又は複数のバリア要素838によって他のセン シングユニット各々から分離されるものである。一態様において、バリア要素8 38は、検査対象領域とは接触せずにテストピース本体と接触するOリングを含 んでなる。したがって、バリア要素838を具備するバリアマニホルド830は 、センシングユニット100間の相互汚染を防止するものである。またバリアマ ニホルド830は、装置800内にあるセンシングユニットの洗浄及び乾燥を可 能にするものである。バリアマニホルド830は、その端部において上側ヒンジ 要素842a、842bと結合してなる。上側ヒンジ要素842a、842bは 、マニホルドと結合してなる端部とは逆側の端部において、マニホルドアーム8 50a、850bと結合してなる。この構成により、バリアマニホルド830は 、プレートサブアセンブリー816に対して枢動可能となる。テストピースが装 置800内に載置されるとき、バリアマニホルド830はプレートサブアセンブ リー816から遠ざかる方向に枢動し、テストピースをプレートサブアセンブリ ー816上に載置することが可能となる。続いて、バリアマニホルド830はテ ストピース332に重なるように下向きに枢動し、相互汚染を防止するためのバ リア要素838により軽い締め付け圧が与えられる。 装置800は更に加湿アセンブリー860を含んでなり、該加湿アセンブリー は、密閉ユニット804内において相対湿度100%を維持するための多数の吸 収要素と、蒸発によるセンシングユニット材料の不利益な損失を避けるための底 板808とからなる。吸収要素は、ベース要素872の空洞部868内に配置さ れる主吸収要素864を含んでなり、該ベース要素864は、底板808上に支 持されてなる。主吸収要素864は、プレートサブアセンブリー816の長さ方 向に関し少なくとも実質部分を占める長さに構成されてなり、本質的にプレート サブアセンブリーの直下に配されるものである。主吸収要素864は、空洞部8 68内に設置される前に水に浸漬されてなる。二つの副吸収要素876a、87 6bも利用され、これらは主吸収要素864の側方に配されるものであるが、ベ ース要素872の壁884に設けられた多数の窪み880の上、更には該窪みに 近接する位置に配されるものである。副吸収要素876a、876bもまた、装 置800内の窪み880に近接して設置される前に、水に浸漬される。使用中、 副吸収要素876a、876bは、ウィッキング作用により窪み880から水を 吸い上げ、自身の浸漬状態又は湿気を含んだ状態を維持することにより、所望湿 度の維持を補助するものである。 また装置800は、混合アセンブリー892(図23及び24に略示)を含ん でなり、該混合アセンブリーは、分析されるセンシングユニット100に係る反 応物の混合を促進させるために設けられるものである。この点に関し、センシン グユニット100上の材料で構成される一滴について言及すると、拡散に係る動 き及びパターンは、ゆっくり下降するらせんとなることが確認されており、その 状態は混合アセンブリー892の位置及び向きに応じて変化する。滴内のこの動 きが、滴が加熱されることにより発生する対流による動きに加えられるとき、流 体の動きは更に大きなものとなり、各滴内の混合が促進される。好適な態様にお いて、混合アセンブリー892は、固定軸周囲を回転する偏心荷重を使用して振 動運動を与える機構を含んでなる。前記回転は、小型可変速モーターにより達成 される。重要な点は、図23に示されるように、モーターと偏心荷重とを含んで なる混合アセンブリー892が、ベース要素872に隣接して、長辺方向で合成 軸に沿うように配置される点にある。設置角は底板808平面に対して約10° より大きく、約70°に満たないことが好ましい。 以上の記載においては、質量変化を利用する対象検体の検出及び/又は測定に おいて、互いに協力する多数の補助的なシステム構成要素を含んでなるシステム が記載されている。該システムの構成要素としては、テストピースがあり、テス トピースには多数のセンシングユニットが配置されてなり、該ユニットの一又は それ以上が対象検体を含んでなるか否かを判定するために、前記テストピース上 のセンシングユニットが検査される。テストピースは、テストピース収容装置内 に収容されるような大きさに構成されてなり、該テストピース収容装置は、検査 を受けるセンシングユニットを備えてなるテストピースの準備及び保護に関し、 多数の機能を提供するものである。多数の機能の中には、加熱、加湿、相互汚染 の防止、並びにセンシングユニットの一部若しくは該ユニットと併存する材料の 混合を厳密に制御する機能が含まれる。センシングユニットは、異なる層間の剥 離に耐えうる接着層を含んでなる。センシングユニットは、対象検体に対して受 容性のあるリガンド層を固定化するために使用される接着層を含むものであって もよい。センシングユニットは、上側表面と下側表面との間に配された絶縁層に 特徴を有する三層型及び/又は二要素型の接着層を含むものであってもよい。絶 縁層は、下側結合表面と上側結合表面との間で不利益な作用の発生を防ぐように 機能する。センシングユニットは、下側要素が有機官能性シリアル(silial)化 合物を含んでなる二要素型接着層を含むものであってもよい。好ましくは質量強 化系が使用され、該系は多様な材料を含みうるものであり、例えば基質と関連す る一又は複数の所望酵素による運動性能動強化系、既知質量/定数を使用する受 動質量強化系、及び/又は自己会合性強化系を含むことが可能である。別のシス テム構成要素としては計器があり、該計器は特定センシングユニット上における 対象検体の有無判定に利用される。該計器は高感度であり、対象検体の有無を正 確に判定しうるものである。このような計器は、検出信号を強化又は増幅させる ために、同一センシングユニット上で繰り返し反射を発生させ、該センシングユ ニットからの反射光を解析する要素を含むものであってもよい。計器は、対象検 体の有無の指標となる検出信号を増幅させるために、唯一の成分をもつ偏光を発 生させる光学要素を含むものであってもよい。 本発明に係る以上の記載は、例示と説明を目的としてなされたものである。更 に、以上の記載は、個々に開示された形態に本発明を限定するためになされたも のではない。したがって、当該分野の技術と知識の範疇において上記教示に相応 する変形及び改良は、本発明の範囲に包含されるものである。更に、上記の態様 例は、発明の実施に最良と考えられる形態を説明し、当該分野の技術を有する他 の者が、本発明を上記態様で、あるいは他の態様で、更には、本発明の特定の用 途又は応用分野に応じて必要とされる多様な修正を伴って利用できるようにする ことを目的としたものである。添付の請求の範囲は、従来技術により許容される 限度まで代替態様を含むものとして解釈されることを意図されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,LS,M W,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY ,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM ,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,E S,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU,ID ,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN,Y U,ZW (72)発明者 ロビンソン、メアリーベス アメリカ合衆国 80303 コロラド州 ボ ールダー エス.サーティーサード スト リート 175 (72)発明者 ハンリン、エイチ.ジョン アメリカ合衆国 80027 コロラド州 ル ーイヴィル ダブリュ.バーバリー サー クル 874

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 対象検体の検出に使用されるセンシングユニットであって、 外表面を有してなる基板と、 前記基板外表面が、第一の材料に対し不利益な作用を及ぼす性質のものであると き、少なくとも第一の材料の結合を制御するために、前記基板に接着してなる接 着層であって、 該接着層と前記基板との堅固且つ安定な積層体を形成するように前記基板に接着 する材料組成を有してなる下側結合表面、 自身の官能性を維持するために制御された固定化環境を必要とする前記第一の材 料と係合する結合特性を有してなり、前記下側結合表面の前記材料組成とは異な る材料組成を有してなる上側結合表面、及び 前記下側結合表面の前記材料組成及び前記上側結合表面の前記材料組成いずれと も異なる材料組成を有してなり、前記下側結合表面から前記上側結合表面への不 利益な作用、あるいは前記上側結合表面から前記下側結合表面への不利益な作用 の発生を防止するように機能する、前記下側結合表面と前記上側結合表面との間 に配されてなる絶縁層を含んでなる接着層とからなり、 前記下側結合表面の前記材料組成及び前記上側結合表面の前記材料組成が各々、 前記絶縁層を使用することにより強化される特性を有してなるセンシングユニッ ト。 2. 対象検体が存在する場合に該対象検体を好適に固定化して該対象検体の検 出を可能にする環境を提供することを目的として前記接着層に接合してなり、前 記第一の材料を含んでなる少なくとも一の捕獲層を更に含んでなる請求項1に記 載のセンシングユニット。 3. 前記下側結合表面の前記材料組成及び前記上側結合表面の前記材料組成各 々が、前記絶縁層の前記材料組成に使用されることを防止されてなる請求項1 に記載のセンシングユニット。 4. 前記基板が自由電子金属以外である請求項1に記載のセンシングユニット 。 5. 前記下側結合表面及び前記上側結合表面の一方が、線形骨格を有してなる 一価の無機化合物で本質的に構成されてなる請求項1に記載のセンシングユニッ ト。 6. 前記下側結合表面及び前記上側結合表面の一方が、一価の有機化合物及び 多価の有機化合物の少なくも一で本質的に構成されてなり、前記化合物が、少な くとも40ミクロンの粒径を有してなる粒子を含んでなるか、前記粒子を含まな いものである請求項1に記載のセンシングユニット。 7. 前記下側結合表面が、有機官能性シリアル化合物で本質的に構成されてな る請求項1に記載のセンシングユニット。 8. 前記接着層が、6−アジドスルホニルヘキシルトリエトキシシラン、アミ ノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリオキシシラン 、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン 、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ニトロセルロース、パラレ ン、ナイロン、ポリエステル、ポリアミド類、ポリウレタン、ポリスチレン、ア ビジン及びその誘導体、及びビオチンの幾つかを含んでなる請求項1に記載のセ ンシングユニット 9. 前記絶縁層が、ポリスチレン、ポリウレタン及びポリエチレングリコール からなる群の一又はそれ以上で本質的に構成されてなる請求項1に記載のセンシ ングユニット。 10. 前記有機官能性シリアル化合物が、アミノシラン、アジドシラン、及び それらと同等のシラン類を含む請求項7に記載のセンシングユニット。 11. 前記基板が、結晶シリコンで本質的に構成されてなる請求項1に記載の センシングユニット。 12. 前記第一の材料が特異性材料である請求項1に記載のセンシングユニッ ト。 13. 対象検体の存在と関係する検出信号を増幅するための質量強化手段を更 に含んでなる請求項1に記載のセンシングユニット。 14. 前記質量強化手段が、前記接着層に関連する一又は複数の酵素を含む請 求項12に記載のセンシングユニット。 15. 対象検体の検出に使用されるセンシングユニットであって、 自由電子金属以外の基板であって外表面を有してなる基板と、 前記基板外表面が、第一の特異性材料に対し不利益な作用を及ぼす性質のもので あるとき、少なくとも第一の特異性材料の結合を制御するために、前記基板に接 着してなる接着層であって、 該接着層と前記基板との堅固且つ安定な積層体を形成するように前記基板に接着 する材料を有してなり、本質的に有機官能性シリアル化合物で構成されてなる下 側要素、及び 自身の官能性を維持するために制御された固定化環境を必要とする前記第一の特 異性材料と係合する結合特性を有してなる外表面を含んでなり、前記下側要素の 前記材料組成とは異なる材料組成を有してなる上側要素からなる接着層と、 対象検体が存在する場合に該対象検体を好適に固定化して該対象検体の検出を可 能にする環境を提供する目的で前記接着層に接合されてなり、前記第一の特異性 材料を含んでなる少なくとも一の捕獲層とからなり、 前記上側要素の前記材料組成が、前記下側材料の前記材料組成として使用される ことが防止されてなるセンシングユニット。 16. 前記有機官能性シリアル化合物がアミノシラン、アジドシラン及びそれ らと同等のシラン類を含む請求項15に記載のバイオセンサー装置。 17. 前記上側要素が、ポリスチレン、ポリウレタン及びポリエチレングリコ ールの一又はそれ以上で本質的に構成されてなる請求項15に記載のセンシング ユニット。 18. 対象検体の検出を強化するために、前記接着層と係合してなる質量強化 手段を更に含んでなる請求項15に記載のセンシングユニット。 19. 前記質量強化手段が、前記上側要素に供与される一又は複数の酵素を含 む請求項18に記載のセンシングユニット。 20. センシングユニットに関する情報を得るためのセンシングシステムであ って、 多数のセンシングユニットと該センシングユニット各々に関連する指示手段とを 具備してなるテストピースと、 複数の壁と前記テストピースを受け入れるための受け入れスロットとを有してな るハウジングであって、その内部において前記テストピースが該ハウジングの通 路に沿って移動しうるハウジングと、 特異性対象検体の存在を判定するために使用される情報を各センシングユニット から得るための光ビームアセンブリーと、 前記テストピースを前記ハウジング通路に係合させて移動させるための、前記ハ ウジング内に配置されてなる制御手段とからなるセンシングシステム。 21. 前記指示手段が標識を含み、前記制御手段が、前記ハウジング通路に沿 う前記テストピースの動きを停止させることと関連して前記標識を読み取る読み 取りアセンブリーを含む請求項20に記載のシステム。 22. 前記標識が、少なくとも一のセンシングユニットを識別する識別コード を含む請求項20に記載のシステム。 23. 前記制御手段が、前記ハウジングの前記壁の内側に設置されてなるモー ターを含んでなるテストピース制御アセンブリーからなる請求項20に記載のシ ステム。 24. センシングユニットに関連する情報を入力するための、前記ハウジング の前記壁の一に設けられた入力ユニットを更に含んでなる請求項20に記載のシ ステム。 25. センシングユニットに関連する情報を表示するための、前記ハウジング の前記壁の一に配された表示手段を更に含んでなる請求項20に記載のシステム 。 26. 識別データ、時間に関するデータ、及び対象検体の有無に関するデータ を含む、センシングユニット各々に関係するデータを蓄積するデータ記憶装置を 更に含んでなる請求項20に記載のシステム。 27. 前記制御手段の処理装置によって実行されるソフトウエアを外部コンピ ュータシステムがダウンロードしうるように、前記外部コンピュータシステムと 連絡してなる少なくとも第一のポートを更に含んでなる請求項20に記載のシス テム。 28. 前記制御手段が、センシングユニットに関係する数値及び各センシング ユニットについての対象検体の有無を判定するための処理装置を含んでなる請求 項20に記載のシステム。 29. 前記指示手段が、各センシングユニットの位置を指示するためのマーク 、及び少なくとも一のセンシングユニットを識別するためのコードの少なくとも 一方を含んでなる請求項20に記載のシステム。 30. 前記制御手段が、処理装置を含む多数の電子部品を含んでなり、前記電 子部品が印刷回路板上に支持されてなり、前記印刷回路板が前記光ビームアセン ブリーと、前記処理装置により使用される情報を入力するためのユニットとの間 に位置してなる請求項20に記載のシステム。 31. 前記光ビームアセンブリーが、センシングユニットが対象検体を含んで なるか否かを判定するために、各センシングユニットが検査されるとき、一成分 のみを有してなる偏光を受け入れるための偏光手段を含んでなり、前記偏光が受 け入れられるとき前記偏光手段は静止してなる請求項20に記載のシステム。 32. 前記光ビームアセンブリーが、各センシングユニットに係る強度を有し てなる多数の反射光ビームを発生させ、前記反射光ビームの各々が、各センシン グユニットに対して直角以外の角度で生じる請求項20に記載のシステム。 33. 前記光ビームアセンブリーが、光を反射及び透過させる曲面鏡と、対象 検体の存在判定に係る感度を向上させるために、各センシングユニットに係る前 記反射光強度に付加的に偏光を施す波長遅延手段とを含んでなる請求項32に記 載のシステム。 34. 多数のセンシングユニットを具備してなるテストピースを準備すること 、 前記テストピースの動きを制御すること、 前記テストピース上の識別手段を確認すること、 前記確認工程に基づいて前記テストピースの動きを中断すること、 光学検出装置を利用して対象検体の有無判定と共に前記テストピース上の第一の センシングユニットに関するデータを獲得すること、更に、 第一のセンシングユニットに関する識別データ、時間に関連するデータ、及び第 一のセンシングユニットにおける対象検体の有無に関係する測定値を含む、前記 判定工程に関連する情報を蓄積することからなる分析データ獲得方法。 35. 前記制御工程が、前記識別手段に基づく信号を受け取る処理装置を利用 してモーターを制御することを含む請求項34に記載の方法。 36. 前記識別手段が、第一のセンシングユニットを識別する第一のコード及 び少なくとも一のセンシングユニットの位置を指示する位置合わせ標識の少なく とも一方を含む請求項34に記載の方法。 37. 前記準備工程が、前記光学検出装置を収容してなるハウジングの受け入 れスロットに前記テストピースを挿入することを含み、前記挿入工程の前に前記 テストピース上の前記指示手段を探知することを含む請求項34に記載の方法。 38. 前記制御工程が、処理装置を利用してモーターへの動力供給及び停止を 制御することと、前記テストピースを移動させるために前記モーターにより駆動 される係合手段を利用して前記テストピースと連絡することを含む請求項34に 記載の方法。 39. 前記光学検出装置を収容するハウジングの壁の一に設けられてなる入力 ユニットを利用して、少なくとも一のセンシングユニットに関係する識別情報を 入力することを更に含んでなる請求項34に記載の方法。 40. 前記獲得工程が、前記テストピース上の全センシングユニットについて データを獲得することと、前記テストピース上の全センシングユニットについて 光強度を受信する間、前記光学検出装置の偏光手段の傾斜状態を維持することを 含み、前記光強度は全センシングユニットについて前記データを与えるために使 用されるものである請求項34に記載の方法。 41. 前記獲得工程が、第一のセンシングユニットの領域から反射された強度 を有してなる多数の反射光ビームに関係する光の少なくとも一部を集光すること を含み、前記反射光ビームの各々を発生させる各入射光ビームが、第一のセンシ ングユニットに対して垂直ではない角度を有する請求項34に記載の方法。 42. テストピース上に載せられてなる多数のセンシングユニットを加熱及び 加湿する装置であって、 センシングユニットを具備してなるテストピースが前記装置内に供給されるとき 、 センシングユニットを加熱するための加熱アセンブリーと、 センシングユニットを加湿するために前記加熱アセンブリーに湿気を伝える加湿 アセンブリーと、 センシングユニットを具備してなるテストピースが前記装置に供給されるとき、 センシングユニットの相互汚染を実質防止するためのバリアマニホルドと、 センシングユニットを具備してなるテストピースが前記装置に供給されるとき、 センシングユニット内の材料を混合するための混合アセンブリーとからなる装置 。 43. 前記加熱アセンブリーが、前記装置にテストピースが供給されるとき、 伝導によりテストピースに熱を供給する目的で加熱されるプレートサブアセンブ リーを含んでなる請求項42に記載の装置。 44. 前記加熱アセンブリーが、前記プレートサブアセンブリーと接合してな る支持フレームを含んでなり、前記支持フレーム及び前記プレートサブアセンブ リーは共に枢動可能である請求項42に記載の装置。 45. 前記加湿アセンブリーが、前記加熱手段の下方に配されてなる水保持手 段を含んでなる請求項42に記載の装置。 46. 前記水保持手段が、前記加熱アセンブリーの側方に配置された少なくと も第一の吸収要素と、前記第一の吸収要素に隣接して水を収容する少なくとも一 の窪みとを含んでなる請求項45に記載の装置。 47. 前記バリアマニホルドが、センシングユニットを具備してなるテストピ ースが前記装置内に配置されたとき、各センシングユニットを他のセンシングユ ニットから隔離する機能を有する互いに隔たってなる多数のバリア要素を含んで なる請求項42に記載の装置。 48. 前記バリアマニホルドが枢動可能であり、テストピースが前記装置内に 配置されたときテストピースに圧力を与えるものである請求項42に記載の装置 。 49. 前記混合アセンブリーが、センシングユニット内の材料の混合を促進す るような角度で配置されたモーターを含んでなる請求項42に記載の装置。 50. 前記角度が、約10度より大きく、約70度に満たない請求項49に記 載の装置。 51. 対象検体を検出するための計器であって、 被験センシングユニットを支持する第一の手段と、 センシングユニットを所望の位置に配置する第二の手段と、 被験センシングユニットにおける対象検体の有無を判定する第三の手段とからな り、 前記第三の手段が、センシングユニットから多数の光反射を発生させるための光 学検出装置を含んでなり、前記第一の手段に対して前記光反射の各々が0°、9 0°及びブルースター角以外の角度であり、前記第三の手段が、前記光反射の少 なくとも一部を集光するための集光手段を含んでなり、対象検体の有無の判定に 前記集光された光反射を使用するものである計器。 52. 前記発生手段が鏡及び波長遅延板を含んでなり、前記波長遅延板はセン シングユニットと前記鏡との間で前記光反射の進路上に配置されてなり、前記波 長遅延板が、該波長遅延板を通過する前記光反射に偏光変化を加えるものである 請求項51に記載の計器。 53. 前記鏡が、湾曲部を含んでなり、前記鏡が光学能及び反射コーティング を有してなり、前記鏡に受光される前記光反射の一部が前記鏡を透過するもので ある請求項52に記載の計器。 54. 前記鏡が反射コーティングを有してなり、前記波長遅延板が前記反射コ ーティングの一部である請求項52に記載の計器。 55. 対象検体を検出する計器であって、 被験センシングユニットを支持する第一の手段と、 センシングユニットを所望の位置に配置する第二の手段と、 センシングユニットにおける対象検体の有無を判定する第三の手段とからなり、 前記第三の手段が、一成分のみを有してなる偏光を発生させる手段と前記一成分 を消失させる手段とを有してなる光学検出装置を含んでなり、前記光学検出装置 がセンシングユニットを照射する時間中、前記発生手段及び前記消失手段は所定 位置に固定されるものである計器。 56. 前記一成分が、s偏光及びp偏光の一方を含む請求項55に記載の計器 。 57. 前記発生手段が、光がセンシングユニットに入射する前に前記光を受光 する直線偏光子を含んでなり、前記消失手段が、センシングユニットから反射さ れた光を受光する検出偏光子を含んでなる請求項55に記載の計器。
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