JP2001523819A - 複数の検知領域を備えた可動センサを有する光分析方法およびシステム - Google Patents
複数の検知領域を備えた可動センサを有する光分析方法およびシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
可動センサを備える光分析の方法およびシステムについて述べる。一態様において、本発明は、さまざまな物質を検知する指示薬染料で被覆された回転センサディスクを備えたセンシングシステムである。この構成において、センシングシステムは、１種類以上の指示薬染料から受光された光におけるスペクトル変化を検知するための検出器をさらに含む。別の態様において、本発明は、ディスクの中心から放射方向に延在する溝を備えた表面プラズモン共鳴センサディスクを有するセンシングシステムである。さらに別の態様において、本発明は、厚さが変化する誘電層を備えた回折異常センサディスクを含むセンシングシステムである。本発明は、標本または周囲の環境のいずれかにおいて、さまざまな物質を容易に検出することができる廉価なセンシングシステムを構築することができる。さらに、本発明は、複数のセンサを必要とすることなく、多数の物質を検知することができるセンシングシステムを提供する。
Description
【０００１】 技術分野 本発明は主に、光検知の分野に関し、さらに詳細には、可動センサを有する光
分析方法およびシステムに関する。
分析方法およびシステムに関する。
【０００２】 背景技術 きわめて感度の高い光センサは、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）として知られ
ている効果を利用することによって構成されてきた。このようなセンサは、リッ
トル当りピコモル程度の低い濃度で、多種多様な材料の存在を検出することがで
きる。ＳＰＲセンサは、キーホールリンペットヘモシアニン、α−フェトプロテ
イン、ＩｇＥ、ＩｇＧ、ウシおよびヒト血清アルブミン、グルコース、尿素、ア
ビジン、レクチン、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＨＩＶ抗体、ヒトトランスフェリンおよび
キモトリプシノゲンを含むさまざまな生体分子を検出するために構成されてきた
。さらに、ＳＰＲセンサは、ポリアズレンおよびニトロベンゼンなどの化学物質
およびハロタン、トリクロロエタンおよび四塩化炭素などのさまざまな気体を検
出するように構成されてきた。
ている効果を利用することによって構成されてきた。このようなセンサは、リッ
トル当りピコモル程度の低い濃度で、多種多様な材料の存在を検出することがで
きる。ＳＰＲセンサは、キーホールリンペットヘモシアニン、α−フェトプロテ
イン、ＩｇＥ、ＩｇＧ、ウシおよびヒト血清アルブミン、グルコース、尿素、ア
ビジン、レクチン、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＨＩＶ抗体、ヒトトランスフェリンおよび
キモトリプシノゲンを含むさまざまな生体分子を検出するために構成されてきた
。さらに、ＳＰＲセンサは、ポリアズレンおよびニトロベンゼンなどの化学物質
およびハロタン、トリクロロエタンおよび四塩化炭素などのさまざまな気体を検
出するように構成されてきた。
【０００３】 ＳＰＲセンサは、特定の物質に対して基板の表面を検知しやすくすることによ
って構成される。一般に、基板の表面は、銀、金またはアルミニウムなどの金属
の薄膜で被覆される。次に、相補性の抗原など検知材料の単分子層が、薄膜の表
面に共有結合される。このようにして、薄膜が所定の化学物質、生化学物質また
は生物学的製剤物質と相互に作用することができる。ＳＰＲセンサが目標となる
物質を含む標本を露光した場合には、物質は検知材料に付着し、センサの表面で
実効屈折率を変化させる。目標となる物質の検出は、ＳＰＲセンサの表面の光学
特性を観測することによって実現される。
って構成される。一般に、基板の表面は、銀、金またはアルミニウムなどの金属
の薄膜で被覆される。次に、相補性の抗原など検知材料の単分子層が、薄膜の表
面に共有結合される。このようにして、薄膜が所定の化学物質、生化学物質また
は生物学的製剤物質と相互に作用することができる。ＳＰＲセンサが目標となる
物質を含む標本を露光した場合には、物質は検知材料に付着し、センサの表面で
実効屈折率を変化させる。目標となる物質の検出は、ＳＰＲセンサの表面の光学
特性を観測することによって実現される。
【０００４】 最も一般的なＳＰＲセンサは、ガラスプリズムを通じて、センサの表面を光ビ
ームを用いて露光させることを伴う。共鳴角として公知の特定の入射角で、セン
サ表面の平面における光ビームの波数ベクトルの成分が、薄膜における表面プラ
ズモンの波数ベクトルに整合し、薄膜においてきわめて効率的なエネルギー伝達
および表面プラズモンの励起を生じる。結果として、共鳴角でセンサの表面から
反射された光の量が変化する。一般に、激しい減衰または増幅などの異常は、反
射光によって示され、ＳＰＲセンサの共鳴角をたやすく検出することができる。
目標となる物質がセンサの表面に付着する場合には、センサの表面における屈折
率の変化のために共鳴角のシフトが生じる。共鳴角のシフトの大きさによって、
目標となる物質の濃度の量的な測定を算出することができる。
ームを用いて露光させることを伴う。共鳴角として公知の特定の入射角で、セン
サ表面の平面における光ビームの波数ベクトルの成分が、薄膜における表面プラ
ズモンの波数ベクトルに整合し、薄膜においてきわめて効率的なエネルギー伝達
および表面プラズモンの励起を生じる。結果として、共鳴角でセンサの表面から
反射された光の量が変化する。一般に、激しい減衰または増幅などの異常は、反
射光によって示され、ＳＰＲセンサの共鳴角をたやすく検出することができる。
目標となる物質がセンサの表面に付着する場合には、センサの表面における屈折
率の変化のために共鳴角のシフトが生じる。共鳴角のシフトの大きさによって、
目標となる物質の濃度の量的な測定を算出することができる。
【０００５】 ＳＰＲセンサはまた、プリズムの代わりに金属で被覆された回折格子を用いて
構成されてきた。ＳＰＲ回折格子センサに関して、入射光の偏光成分が回折格子
の溝の方向に対して垂直であり、入射角がエネルギー伝達および金属薄膜の励起
に適切である場合に、共鳴が生じる。プリズムに基づくセンサについては、入射
角が共鳴角に等しい場合、反射された光の量の変化が観測される。従来のＳＰＲ
回折格子センサは方形波または正弦波をなす溝の外形を含んでいた。
構成されてきた。ＳＰＲ回折格子センサに関して、入射光の偏光成分が回折格子
の溝の方向に対して垂直であり、入射角がエネルギー伝達および金属薄膜の励起
に適切である場合に、共鳴が生じる。プリズムに基づくセンサについては、入射
角が共鳴角に等しい場合、反射された光の量の変化が観測される。従来のＳＰＲ
回折格子センサは方形波または正弦波をなす溝の外形を含んでいた。
【０００６】 最近、開発された別の高感度センサは、「回折異常」センサとして公知である
。回折異常センサは、ＳＰＲ回折格子センサと実質的に同様の基板および金属薄
膜を含む。しかし、回折異常センサにおいて、誘電層が金属層から外側に形成さ
れ、酸化および一般的な劣化から金属層を保護する。一般に、検知層は誘電層か
ら外側に形成される。入射の特定の角度で光ビームを用いて露光された場合、回
折異常センサはＳＰＲセンサのように、回折異常とよばれる反射率の変化を呈す
る。従来のＳＰＲセンサと異なり、回折異常センサは、基板の溝に平行に偏光さ
れた光のために反射率の変化を呈する。光ビームがセンサの回折異常角に等しい
入射角を有する場合には、回折された光ビームが誘電層の内部を伝搬する。この
ように、誘電層は導波路として作用し、反射率の変化は制御装置によって簡単に
検出される。回折異常は、誘電層の厚さによって直接的に影響を受ける。回折異
常センサが目標となる物質を含む標本を用いて塗抹標本を作成する場合には、Ｓ
ＰＲセンサと同様の方法で回折異常センサの表面における実効屈折率が変化する
。さらに、回折異常角の変化は、標本に存在する目標となる物質の量に強く依存
される。このように、回折異常センサの金属回折格子が誘電層で被覆されていた
としても、回折異常センサはＳＰＲセンサに匹敵する異常角度のシフトを呈する
。したがって、異常角の結果的なシフトを測定することによって、目標となる物
質の量的な測定値を算出することができる。
。回折異常センサは、ＳＰＲ回折格子センサと実質的に同様の基板および金属薄
膜を含む。しかし、回折異常センサにおいて、誘電層が金属層から外側に形成さ
れ、酸化および一般的な劣化から金属層を保護する。一般に、検知層は誘電層か
ら外側に形成される。入射の特定の角度で光ビームを用いて露光された場合、回
折異常センサはＳＰＲセンサのように、回折異常とよばれる反射率の変化を呈す
る。従来のＳＰＲセンサと異なり、回折異常センサは、基板の溝に平行に偏光さ
れた光のために反射率の変化を呈する。光ビームがセンサの回折異常角に等しい
入射角を有する場合には、回折された光ビームが誘電層の内部を伝搬する。この
ように、誘電層は導波路として作用し、反射率の変化は制御装置によって簡単に
検出される。回折異常は、誘電層の厚さによって直接的に影響を受ける。回折異
常センサが目標となる物質を含む標本を用いて塗抹標本を作成する場合には、Ｓ
ＰＲセンサと同様の方法で回折異常センサの表面における実効屈折率が変化する
。さらに、回折異常角の変化は、標本に存在する目標となる物質の量に強く依存
される。このように、回折異常センサの金属回折格子が誘電層で被覆されていた
としても、回折異常センサはＳＰＲセンサに匹敵する異常角度のシフトを呈する
。したがって、異常角の結果的なシフトを測定することによって、目標となる物
質の量的な測定値を算出することができる。
【０００７】 個々のセンサに加えて、周囲の環境または標本において、特定のにおい、蒸気
、気体および他の化学種などさまざまな目標となる物質を検出することができる
多重センサシステムに相当商業上の利害がある。複数のセンサを利用することに
よって、このようなセンシングシステムは、複数の目標となる物質を同時に検出
することができる。他の多重センサシステムは、唯一の目標となる物質の存在を
認識するために、複数のセンサを利用する。このような構成では、認識の負担は
唯一のセンサにかかっているわけではないが、複数のセンサの出力パターンを適
正に分析および認識するためのセンシングシステムの能力に依存する。複数のセ
ンサを使用するために、従来の複数のセンサセンシングシステムは一般に、きわ
めて高価である。さらに、従来のセンシングシステムは本来複雑であるために、
あまり可搬性に優れていない。
、気体および他の化学種などさまざまな目標となる物質を検出することができる
多重センサシステムに相当商業上の利害がある。複数のセンサを利用することに
よって、このようなセンシングシステムは、複数の目標となる物質を同時に検出
することができる。他の多重センサシステムは、唯一の目標となる物質の存在を
認識するために、複数のセンサを利用する。このような構成では、認識の負担は
唯一のセンサにかかっているわけではないが、複数のセンサの出力パターンを適
正に分析および認識するためのセンシングシステムの能力に依存する。複数のセ
ンサを使用するために、従来の複数のセンサセンシングシステムは一般に、きわ
めて高価である。さらに、従来のセンシングシステムは本来複雑であるために、
あまり可搬性に優れていない。
【０００８】 上記に述べた理由、および当業者にとって本明細書を読んで理解する際に明ら
かになるであろう下記に述べる他の理由から、標本のさまざまな物質を分析する
ことができる廉価で使い捨て式のセンシングシステムが当業界には必要である。
また、小型で、製作しやすく、楽に運搬されるこのようなシステムが必要である
。
かになるであろう下記に述べる他の理由から、標本のさまざまな物質を分析する
ことができる廉価で使い捨て式のセンシングシステムが当業界には必要である。
また、小型で、製作しやすく、楽に運搬されるこのようなシステムが必要である
。
【０００９】 発明の開示 以下に詳しく説明するように、本発明は、光分析の方法および可動センサを備
えたシステムに関する。一態様では、本発明は、複数の物質を検知するためのシ
ステムである。システムは複数の検知領域を有するセンサを含み、各領域は少な
くとも１つの物質を検知する。検出器はセンサの検知領域から受光する光に反応
する。モータがセンサを移動するためにセンサに連結され、それぞれの検知領域
が検出器に最も近い位置に移動する。センサの検知領域から受光した光において
検出された変化の関数として、少なくとも１つの物質の測定値を算出するために
、制御装置が検出器に連結される。
えたシステムに関する。一態様では、本発明は、複数の物質を検知するためのシ
ステムである。システムは複数の検知領域を有するセンサを含み、各領域は少な
くとも１つの物質を検知する。検出器はセンサの検知領域から受光する光に反応
する。モータがセンサを移動するためにセンサに連結され、それぞれの検知領域
が検出器に最も近い位置に移動する。センサの検知領域から受光した光において
検出された変化の関数として、少なくとも１つの物質の測定値を算出するために
、制御装置が検出器に連結される。
【００１０】 本発明の一態様によれば、センシングシステムのセンサは、モータによって駆
動される回転検知ディスクである。たとえば、一実施例において、センシングシ
ステムは、複数の物質を検知する複数の指示薬染料で被覆された基板を有するセ
ンサディスクを含む。この実施例において、検出器は、１種類以上の指示薬染料
から受光した光におけるスベクトルの変化に反応する。
動される回転検知ディスクである。たとえば、一実施例において、センシングシ
ステムは、複数の物質を検知する複数の指示薬染料で被覆された基板を有するセ
ンサディスクを含む。この実施例において、検出器は、１種類以上の指示薬染料
から受光した光におけるスベクトルの変化に反応する。
【００１１】 別の実施例において、センシングシステムのセンサは、溝のある基板および基
板から外側に形成された金属層を有する定回折格子センサディスクである。さら
に、基板の溝に平行な偏光を有する入射光の反射を抑制するために、誘電層は金
属層から外側に形成される。この実施例において、誘電層は、センサディスクの
外周の厚さが連続的に変化する。制御装置は、センサディスクから受光した光が
異常を呈するセンサディスクの外周の位置の変化に応じて物質の測定値を確定す
る。定格子センサディスクは、複数の同軸の溝を備えてもよく、またはセンサデ
ィスクの中心からセンサディスクの外縁まで螺旋を描いている単一の溝を備えて
いてもよい。
板から外側に形成された金属層を有する定回折格子センサディスクである。さら
に、基板の溝に平行な偏光を有する入射光の反射を抑制するために、誘電層は金
属層から外側に形成される。この実施例において、誘電層は、センサディスクの
外周の厚さが連続的に変化する。制御装置は、センサディスクから受光した光が
異常を呈するセンサディスクの外周の位置の変化に応じて物質の測定値を確定す
る。定格子センサディスクは、複数の同軸の溝を備えてもよく、またはセンサデ
ィスクの中心からセンサディスクの外縁まで螺旋を描いている単一の溝を備えて
いてもよい。
【００１２】 別の実施例において、センシングシステムのセンサは、基板の表面の中心から
放射方向に延在している複数の溝を有する基板を具備する放射状格子センサディ
スクである。さらに、金属層は基板の表面から外側に形成され、基板の溝のある
表面と実質的に適合している。この実施例において、放射方向に延在している溝
は、センサディスクの外周に固定した周期を備えることができる。そのようなも
のとして、光源は回転センサディスクの表面を横切って放射方向に光ビームを走
査し、制御装置はそれぞれの検知領域から受光した検出光が異常を呈するそれぞ
れの検知領域のためにセンサディスクの半径に沿った位置を確定する。別法とし
て、放射方向に延在している溝は、センサディスクの外周で変化する周期を備え
ることができ、光源は回転センサディスクの中心から固定した半径で、光ビーム
を用いてセンサディスクを露光する。
放射方向に延在している複数の溝を有する基板を具備する放射状格子センサディ
スクである。さらに、金属層は基板の表面から外側に形成され、基板の溝のある
表面と実質的に適合している。この実施例において、放射方向に延在している溝
は、センサディスクの外周に固定した周期を備えることができる。そのようなも
のとして、光源は回転センサディスクの表面を横切って放射方向に光ビームを走
査し、制御装置はそれぞれの検知領域から受光した検出光が異常を呈するそれぞ
れの検知領域のためにセンサディスクの半径に沿った位置を確定する。別法とし
て、放射方向に延在している溝は、センサディスクの外周で変化する周期を備え
ることができ、光源は回転センサディスクの中心から固定した半径で、光ビーム
を用いてセンサディスクを露光する。
【００１３】 さらに別の実施例では、モータはセンサを回転するのではなく、センサの長さ
に沿ってセンサを直線的に並進する。この実施例では、センサは、表面の溝がセ
ンサの長さに沿って変化する周期を有するような溝のある表面を備える基板を含
む。
に沿ってセンサを直線的に並進する。この実施例では、センサは、表面の溝がセ
ンサの長さに沿って変化する周期を有するような溝のある表面を備える基板を含
む。
【００１４】 本発明の１つの特色によれば、センサのさまざまな実施例は、基板の溝に平行
な偏光を有する光における変化に反応する回折異常センサであってもよい。さら
に、本発明のセンサは、基板の溝に垂直な偏光を有する光における変化を検知す
る表面プラズモン共鳴センサであってもよい。
な偏光を有する光における変化に反応する回折異常センサであってもよい。さら
に、本発明のセンサは、基板の溝に垂直な偏光を有する光における変化を検知す
る表面プラズモン共鳴センサであってもよい。
【００１５】 別の態様によれば、本発明は、少なくとも１つの溝を有する金属回折格子を備
えたセンサディスクを設けるステップを含む標本における物質を分析するための
方法であり、金属回折格子は最小厚さから最大厚さまで変化する厚さを備えた誘
電層で被覆される。センサディスクは、回折格子の溝に平行な偏光成分を備えた
光ビームを用いて露光される。センサディスクは標本に相互作用を及ぼし、回転
される。標本における物質の測定は、センサディスクから受光した光が異常を呈
するセンサディスクの外周の異常位置におけるシフトの関数として確定される。
えたセンサディスクを設けるステップを含む標本における物質を分析するための
方法であり、金属回折格子は最小厚さから最大厚さまで変化する厚さを備えた誘
電層で被覆される。センサディスクは、回折格子の溝に平行な偏光成分を備えた
光ビームを用いて露光される。センサディスクは標本に相互作用を及ぼし、回転
される。標本における物質の測定は、センサディスクから受光した光が異常を呈
するセンサディスクの外周の異常位置におけるシフトの関数として確定される。
【００１６】 さらに別の態様において、本発明は、センサディスクの中心からセンサディス
クの外縁まで放射方向に延在する複数の溝を有する金属回折格子を備えたセンサ
ディスクを設けるステップを含む標本における物質を分析するための方法である
。金属回折格子は、最小厚さから最大厚さまで変化する厚さを備えた誘電層で被
覆される。センサディスクは標本に相互作用を及ぼし、回転される。標本におけ
る物質の測定は、センサディスクから受光した光が異常を呈するセンサディスク
の半径に沿った異常位置におけるシフトの関数として確定される。
クの外縁まで放射方向に延在する複数の溝を有する金属回折格子を備えたセンサ
ディスクを設けるステップを含む標本における物質を分析するための方法である
。金属回折格子は、最小厚さから最大厚さまで変化する厚さを備えた誘電層で被
覆される。センサディスクは標本に相互作用を及ぼし、回転される。標本におけ
る物質の測定は、センサディスクから受光した光が異常を呈するセンサディスク
の半径に沿った異常位置におけるシフトの関数として確定される。
【００１７】 本発明の以上およびその他の特色は、本発明の好ましい実施例の以下の詳細か
ら明らかになるであろう。
ら明らかになるであろう。
【００１８】 詳細な説明 図１は、本発明によるセンシングシステム１０を示している。センシングシス
テム１０は、検出器２５、センサディスク５０および回転可能な軸５５を有する
モータ６０を含む。以下に詳細に説明するように、一実施例において、センサデ
ィスク５０は、さまざまな物質を検知する複数の検知領域（図示せず）を含む。
しかし、別の実施例において、センサディスク５０は単一の検知領域を含む。
テム１０は、検出器２５、センサディスク５０および回転可能な軸５５を有する
モータ６０を含む。以下に詳細に説明するように、一実施例において、センサデ
ィスク５０は、さまざまな物質を検知する複数の検知領域（図示せず）を含む。
しかし、別の実施例において、センサディスク５０は単一の検知領域を含む。
【００１９】 センサディスク５０は軸５５に連結され、複数の検知領域のそれぞれが検出器
２５に近い位置まで順次回転するように、モータ６０の連結によって、センサデ
ィスク５０が軸５５に対して実質的に直交する平面において、円運動をするよう
に回転する。一実施例において、制御装置（図示せず）は、各検知領域に関して
対応する目標となる物質の測定値を、検知領域のそれぞれによって反射された光
７０において検出された変化の関数として算出するために、検出器２５に連結さ
れる。このように、センシングシステム１０は、容易に検出を行うことができ、
多数のセンサを必要とすることなくさまざまな物質の存在を測定することができ
る。別の実施例において、制御装置は、複数の検知領域に関して、反射光７０に
おける変化に基づいて、単一の目標となる物質の存在を確定する。制御装置は、
検出器２５を監視するように構成された適切なプログラム可能な論理制御回路ま
たは埋め込み型のマイクロプロセッサのいずれを含んでもよい。さらに、複雑な
解析が必要とされる場合には、制御装置はニューラルネットワークまたは他の解
析手段を使用することもできる。
２５に近い位置まで順次回転するように、モータ６０の連結によって、センサデ
ィスク５０が軸５５に対して実質的に直交する平面において、円運動をするよう
に回転する。一実施例において、制御装置（図示せず）は、各検知領域に関して
対応する目標となる物質の測定値を、検知領域のそれぞれによって反射された光
７０において検出された変化の関数として算出するために、検出器２５に連結さ
れる。このように、センシングシステム１０は、容易に検出を行うことができ、
多数のセンサを必要とすることなくさまざまな物質の存在を測定することができ
る。別の実施例において、制御装置は、複数の検知領域に関して、反射光７０に
おける変化に基づいて、単一の目標となる物質の存在を確定する。制御装置は、
検出器２５を監視するように構成された適切なプログラム可能な論理制御回路ま
たは埋め込み型のマイクロプロセッサのいずれを含んでもよい。さらに、複雑な
解析が必要とされる場合には、制御装置はニューラルネットワークまたは他の解
析手段を使用することもできる。
【００２０】 標本を分析するために、一般に、センサディスク５０は標本を用いて塗抹標本
を作成し、モータ６０はセンサディスク５０を回転するように連結される。制御
装置は、標本における目標となるいかなる物質の存在も確定するために、検出器
２５を監視する。しかし、別の構成において、モータ６０は連続的に連結され、
制御装置は、目標とする物質が周囲の環境に存在するかどうかを確定するために
、検出器２５を監視する。いずれの構成においても、センシングシステム１０を
容易にかつ廉価で製作することができる。
を作成し、モータ６０はセンサディスク５０を回転するように連結される。制御
装置は、標本における目標となるいかなる物質の存在も確定するために、検出器
２５を監視する。しかし、別の構成において、モータ６０は連続的に連結され、
制御装置は、目標とする物質が周囲の環境に存在するかどうかを確定するために
、検出器２５を監視する。いずれの構成においても、センシングシステム１０を
容易にかつ廉価で製作することができる。
【００２１】 一実施例において、センサディスク２５は、さまざまな対象となる物質を検知
する複数の指示薬染料で被覆された基板である。この実施例において、センサデ
ィスク５０の各検知領域は、クレゾールレッド、フェノールレッド、チモールブ
ルー、ｐ−キシレノールブルー、ｍ−クレゾールパープル、ブロモチモールブル
ーおよびブロモキシレノールブルー、クロロフェニルレッド、ブロモフェノール
ブルー、ブロモクレゾールパープル、フェノールフタレイン、チモールフタレイ
ン、ｏ−クレゾールフタレイン、α−ナフトールフタレイン、プロカテコールフ
タレインおよびクロムオキサンヤニンＲ（ｃｈｒｏｍｏｘａｎｅ ｙａｎｉｎｅ
Ｒ）などの指示薬染料を含む。この実施例において、検出器２５は分光光度計
であり、センサディスク２５０が少なくとも１種類以上の目標となる物質を含む
標本を用いて塗抹標本を作成するか、または周囲の環境ある目標となる物質を露
光するかのいずれかを行う場合に、１種類以上の指示染料によって反射された光
におけるスペクトル変化を測定することができる。この実施例において、センシ
ングシステム１０の制御装置は、センサディスク５０が回転する際に多数の検知
領域におけるスペクトル変化を検出することによって、複数のセンサを必要とし
なくても、さまざまな物質の存在を容易に検出し、測定することができる。さら
に、センシングシステム１０は、複数の検知領域に関して、反射光７０における
スペクトル変化に基づいて、１種類のみの目標となる物質の存在を確定すること
ができる。
する複数の指示薬染料で被覆された基板である。この実施例において、センサデ
ィスク５０の各検知領域は、クレゾールレッド、フェノールレッド、チモールブ
ルー、ｐ−キシレノールブルー、ｍ−クレゾールパープル、ブロモチモールブル
ーおよびブロモキシレノールブルー、クロロフェニルレッド、ブロモフェノール
ブルー、ブロモクレゾールパープル、フェノールフタレイン、チモールフタレイ
ン、ｏ−クレゾールフタレイン、α−ナフトールフタレイン、プロカテコールフ
タレインおよびクロムオキサンヤニンＲ（ｃｈｒｏｍｏｘａｎｅ ｙａｎｉｎｅ
Ｒ）などの指示薬染料を含む。この実施例において、検出器２５は分光光度計
であり、センサディスク２５０が少なくとも１種類以上の目標となる物質を含む
標本を用いて塗抹標本を作成するか、または周囲の環境ある目標となる物質を露
光するかのいずれかを行う場合に、１種類以上の指示染料によって反射された光
におけるスペクトル変化を測定することができる。この実施例において、センシ
ングシステム１０の制御装置は、センサディスク５０が回転する際に多数の検知
領域におけるスペクトル変化を検出することによって、複数のセンサを必要とし
なくても、さまざまな物質の存在を容易に検出し、測定することができる。さら
に、センシングシステム１０は、複数の検知領域に関して、反射光７０における
スペクトル変化に基づいて、１種類のみの目標となる物質の存在を確定すること
ができる。
【００２２】 図２は、本発明による複数の目標となる物質を検出することができるセンシン
グシステム２１０の別の実施例を示している。センシングシステ２１０は、光源
２２０、センサディスク２５０、偏光ビームスプリッタ２８０、検出器２６０，
２６５および回転可能な軸２５５を備えるモータ２６２を含む。レーザなどの光
源２２０は、センサディスク２５０に入射する光ビーム２２５を形成する。セン
サディスク２５０は、光ビーム２２５を偏光ビームスプリッタ２８０への光ビー
ム２７０として反射する。偏光ビームスプリッタ２８０は光ビーム２７０を成分
２８５，２９０に分割し、成分２８５，２９０はそれぞれ、検出器２６０，２６
５に入射する。
グシステム２１０の別の実施例を示している。センシングシステ２１０は、光源
２２０、センサディスク２５０、偏光ビームスプリッタ２８０、検出器２６０，
２６５および回転可能な軸２５５を備えるモータ２６２を含む。レーザなどの光
源２２０は、センサディスク２５０に入射する光ビーム２２５を形成する。セン
サディスク２５０は、光ビーム２２５を偏光ビームスプリッタ２８０への光ビー
ム２７０として反射する。偏光ビームスプリッタ２８０は光ビーム２７０を成分
２８５，２９０に分割し、成分２８５，２９０はそれぞれ、検出器２６０，２６
５に入射する。
【００２３】 一実施例において、センサディスク２５０は、金属で被覆された回折格子を有
する表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）回折格子センサである。別の実施例において
、センサディスク２５０は、誘電層で被覆された金属格子を有する回折異常セン
サである。これらの実施例のそれぞれについては、以下に詳しく述べる。
する表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）回折格子センサである。別の実施例において
、センサディスク２５０は、誘電層で被覆された金属格子を有する回折異常セン
サである。これらの実施例のそれぞれについては、以下に詳しく述べる。
【００２４】 図３は、本発明によるＳＰＲ回折格子センサとして構成されたセンサディスク
３５０の一実施例の概略を示す断面図である。センサディスク３５０は、溝の外
形を形成した表面３０５を備える基板３００を含む。例示のために、表面３０５
のみ実質的に周期的な方形の外形として示される。別の表面の外形は、正弦曲線
、台形、三角形を含めて考慮される。表面３０５の溝の周期は、０．４μｍ未満
から２．０μｍを超える範囲に及んでもよい。金属薄層３１０は基板３００の表
面３０５から外側に形成され、アルミニウム、金または銀などの適切な金属のい
ずれかを含む。一実施例において、金属層３１０は厚さ約１００ｎｍを有する銀
を備える。別の実施例において、基板の粘着性を改良するために、クロム層（図
示せず）が基板３００の上にまず形成され、次に金属層３１０が続く。
３５０の一実施例の概略を示す断面図である。センサディスク３５０は、溝の外
形を形成した表面３０５を備える基板３００を含む。例示のために、表面３０５
のみ実質的に周期的な方形の外形として示される。別の表面の外形は、正弦曲線
、台形、三角形を含めて考慮される。表面３０５の溝の周期は、０．４μｍ未満
から２．０μｍを超える範囲に及んでもよい。金属薄層３１０は基板３００の表
面３０５から外側に形成され、アルミニウム、金または銀などの適切な金属のい
ずれかを含む。一実施例において、金属層３１０は厚さ約１００ｎｍを有する銀
を備える。別の実施例において、基板の粘着性を改良するために、クロム層（図
示せず）が基板３００の上にまず形成され、次に金属層３１０が続く。
【００２５】 検知層３３０が層３１０から外側に形成される。検知層３３０は、標本３４５
に含まれる所定の化学物質、生化学物質または生物学的製剤物質３４０と相互に
作用するために選択された受容材料を含む。たとえば、一実施例において、検知
層３３０は、相補性の抗体を分離することができる抗原の層を備える。さらに、
受容材料は、抗体または酵素のいずれかであってもよい。最近、受容材料として
の抗原を、多孔性のシリカゾルゲルまたはヒドロゲルマトリックスで被覆したス
ピンなどの層３１０に付着するために、複数の技術が開発されている。検知層３
３０は厚さ１００ｎｍ未満であることが好ましい。一実施例において、センサデ
ィスク３５０が標本３４５を用いて塗抹標本を作成した後、標本３４５の上部に
ガラスウィンドウ３３５が配置される。このように、センサディスク３５０が円
運動でスピンされるときに、ガラスウィンドウ３３５は標本３４５を保持し、さ
らに光ビーム２２５（図２）をセンサディスク２５０に入射させ、回折した光２
５０をセンサディスク２５０からビームスプリッタ２８０に出射させる。光学的
な影響を低減するために、ウィンドウ３３５は無反射材料で被覆されることが好
ましい。
に含まれる所定の化学物質、生化学物質または生物学的製剤物質３４０と相互に
作用するために選択された受容材料を含む。たとえば、一実施例において、検知
層３３０は、相補性の抗体を分離することができる抗原の層を備える。さらに、
受容材料は、抗体または酵素のいずれかであってもよい。最近、受容材料として
の抗原を、多孔性のシリカゾルゲルまたはヒドロゲルマトリックスで被覆したス
ピンなどの層３１０に付着するために、複数の技術が開発されている。検知層３
３０は厚さ１００ｎｍ未満であることが好ましい。一実施例において、センサデ
ィスク３５０が標本３４５を用いて塗抹標本を作成した後、標本３４５の上部に
ガラスウィンドウ３３５が配置される。このように、センサディスク３５０が円
運動でスピンされるときに、ガラスウィンドウ３３５は標本３４５を保持し、さ
らに光ビーム２２５（図２）をセンサディスク２５０に入射させ、回折した光２
５０をセンサディスク２５０からビームスプリッタ２８０に出射させる。光学的
な影響を低減するために、ウィンドウ３３５は無反射材料で被覆されることが好
ましい。
【００２６】 図４は、本発明による回折異常格子センサとして構成されたセンサディスク３
５０の一実施例の概略を示す断面図である。この実施例において、センサディス
ク４００は、図３のＳＰＲ格子センサと実質的に同一である基板４０５および金
属薄層４１０を含む。しかし、誘電層４２０は金属層４１０から外側に形成され
、それによって、酸化および一般的な劣化から金属層４１０を保護する。このよ
うに、金属層４１０は、適切な金属のいずれを備えていてもよく、感度を最適に
するために選択されてもよい。一実施例において、金属層４１０は、厚さ約１０
０ｎｍを有する銀を備える。センサディスク４００によって示された回折異常は
、誘電層４２０の厚さによって、直接的に影響を受ける。誘電層４２０は金属層
４１０から外側に形成され、最小厚さは少なくとも５０ｎｍであることが好まし
く、少なくとも１３０ｎｍであればさらに好ましい。一実施例において、図４に
示されるように、検知層４３０は誘電層４２０から外側に形成される。検知層４
３０は標本に含まれる少なくとも１種類の所定の化学物質、生化学物質または生
物学的製剤物質４４０と相互に作用するように選択される。別の実施例において
、誘電層４２０は、物質４４０と直接相互作用を及ぼすように選択され、それに
よって検知層４３０に必要な条件を排除する。
５０の一実施例の概略を示す断面図である。この実施例において、センサディス
ク４００は、図３のＳＰＲ格子センサと実質的に同一である基板４０５および金
属薄層４１０を含む。しかし、誘電層４２０は金属層４１０から外側に形成され
、それによって、酸化および一般的な劣化から金属層４１０を保護する。このよ
うに、金属層４１０は、適切な金属のいずれを備えていてもよく、感度を最適に
するために選択されてもよい。一実施例において、金属層４１０は、厚さ約１０
０ｎｍを有する銀を備える。センサディスク４００によって示された回折異常は
、誘電層４２０の厚さによって、直接的に影響を受ける。誘電層４２０は金属層
４１０から外側に形成され、最小厚さは少なくとも５０ｎｍであることが好まし
く、少なくとも１３０ｎｍであればさらに好ましい。一実施例において、図４に
示されるように、検知層４３０は誘電層４２０から外側に形成される。検知層４
３０は標本に含まれる少なくとも１種類の所定の化学物質、生化学物質または生
物学的製剤物質４４０と相互に作用するように選択される。別の実施例において
、誘電層４２０は、物質４４０と直接相互作用を及ぼすように選択され、それに
よって検知層４３０に必要な条件を排除する。
【００２７】 ＳＰＲセンサのように、回折異常センサディスク４００は、特定の入射角で露
光した場合、反射率に変化を示す。しかし、ＳＰＲセンサと異なり、センサディ
スク４００の反射率における変化は、溝に垂直よりむしろ格子４１０の溝に平行
に偏光した光のために生じる。センサディスク４００が目標とする物質を含む標
本を用いて塗抹標本を作成する場合に、センサディスク４００の検知層４３０の
実効屈折率は、ＳＰＲセンサと同じように変化する。
光した場合、反射率に変化を示す。しかし、ＳＰＲセンサと異なり、センサディ
スク４００の反射率における変化は、溝に垂直よりむしろ格子４１０の溝に平行
に偏光した光のために生じる。センサディスク４００が目標とする物質を含む標
本を用いて塗抹標本を作成する場合に、センサディスク４００の検知層４３０の
実効屈折率は、ＳＰＲセンサと同じように変化する。
【００２８】 図５Ａは、本発明によるセンシングシステムにおける動作のために構成された
放射状格子センサディスク５００の一実施例の上面図である。回折格子は放射状
格子センサディスク５００の表面に形成され、溝５１０が放射状格子センサディ
スク５００の中心から放射方向に延在するようになっている。複数の検知領域（
図示せず）を形成するために、多種の受容材料は回折格子に形成される。溝５１
０の周期は、隣接する溝の間の直線距離によって測定されるため、中心から外縁
５２０まで直線的に増大する。したがって、溝５１０の周期は、放射状格子セン
サディスク５００の周りに固定した半径で一定である。図５Ｂは、放射方向に延
在し、さらにセンサディスク５５０の外周で変化する周期を有する溝５６０を備
えた放射状格子センサディスク５５０を示している。以上の構成において、複数
の目標となる物質を検出することができるセンサディスクを廉価で製作すること
ができる。さらに、図３および図４に示すように、放射状格子センサディスク５
００，５５０をそれぞれ、ＳＰＲセンサまたは回折異常センサとして構成するこ
とができる。
放射状格子センサディスク５００の一実施例の上面図である。回折格子は放射状
格子センサディスク５００の表面に形成され、溝５１０が放射状格子センサディ
スク５００の中心から放射方向に延在するようになっている。複数の検知領域（
図示せず）を形成するために、多種の受容材料は回折格子に形成される。溝５１
０の周期は、隣接する溝の間の直線距離によって測定されるため、中心から外縁
５２０まで直線的に増大する。したがって、溝５１０の周期は、放射状格子セン
サディスク５００の周りに固定した半径で一定である。図５Ｂは、放射方向に延
在し、さらにセンサディスク５５０の外周で変化する周期を有する溝５６０を備
えた放射状格子センサディスク５５０を示している。以上の構成において、複数
の目標となる物質を検出することができるセンサディスクを廉価で製作すること
ができる。さらに、図３および図４に示すように、放射状格子センサディスク５
００，５５０をそれぞれ、ＳＰＲセンサまたは回折異常センサとして構成するこ
とができる。
【００２９】 ＳＰＲセンサとして、センサディスク５００は、溝５１０に垂直に偏光する光
を用いて露光した場合に、反射率における変化を示す。回折異常センサとして、
センサディスク５００は、溝５１０に平行に偏光する光を用いて露光した場合に
、反射率における変化を示す。センサディスク５００が目標となる物質を露光し
た場合に、センサディスク５００の表面で実効屈折率が変化する。今度は、屈折
率における変化は、反射異常を生じる格子の周期を変化する。入射光の固定した
波長に関して、変化の大きさは標本に存在する目標となる物質の量に大いに依存
する。要するに、表面プラズモン共鳴が生じる格子周期に結果として生じるシフ
トを測定することによって、目標となる物質の量的な測定値を算出することがで
きる。
を用いて露光した場合に、反射率における変化を示す。回折異常センサとして、
センサディスク５００は、溝５１０に平行に偏光する光を用いて露光した場合に
、反射率における変化を示す。センサディスク５００が目標となる物質を露光し
た場合に、センサディスク５００の表面で実効屈折率が変化する。今度は、屈折
率における変化は、反射異常を生じる格子の周期を変化する。入射光の固定した
波長に関して、変化の大きさは標本に存在する目標となる物質の量に大いに依存
する。要するに、表面プラズモン共鳴が生じる格子周期に結果として生じるシフ
トを測定することによって、目標となる物質の量的な測定値を算出することがで
きる。
【００３０】 図２を再び参照すると、中心から放射方向に延在する溝を備えたＳＰＲセンサ
ディスクとして、図２のセンサディスク２５０は次の場合、すなわち（１）光ビ
ーム２２５の偏光成分が放射状の溝方向に垂直である場合および（２）入射角お
よび溝の周期がセンサディスク２５０の金属薄膜におけるエネルギー伝搬および
表面プラズモンの励起に適切である場合に、反射率における変化を経験する。回
折異常センサとして、センサディスク２５０は、光ビーム２２５の偏光成分が放
射状の溝方向に平行である場合に、屈折率における変化を経験する。いずれの実
施例に関しても、光ビーム２７０は、センサディスク２５０の中心から放射方向
の距離を隔てた位置で反射異常を呈し、その位置でセンサディスク２５０の溝の
周期が共鳴に適切となる。言い換えれば、この実施例において、センサディスク
２５０は中心から放射方向に延在する溝を有するため、センサディスク２５０が
目標となる物質を露光する場合に、放射方向の距離を隔てた位置で、反射率にお
ける変化がシフトを生じる。
ディスクとして、図２のセンサディスク２５０は次の場合、すなわち（１）光ビ
ーム２２５の偏光成分が放射状の溝方向に垂直である場合および（２）入射角お
よび溝の周期がセンサディスク２５０の金属薄膜におけるエネルギー伝搬および
表面プラズモンの励起に適切である場合に、反射率における変化を経験する。回
折異常センサとして、センサディスク２５０は、光ビーム２２５の偏光成分が放
射状の溝方向に平行である場合に、屈折率における変化を経験する。いずれの実
施例に関しても、光ビーム２７０は、センサディスク２５０の中心から放射方向
の距離を隔てた位置で反射異常を呈し、その位置でセンサディスク２５０の溝の
周期が共鳴に適切となる。言い換えれば、この実施例において、センサディスク
２５０は中心から放射方向に延在する溝を有するため、センサディスク２５０が
目標となる物質を露光する場合に、放射方向の距離を隔てた位置で、反射率にお
ける変化がシフトを生じる。
【００３１】 図５Ａの放射状格子センサディスク５００に関する新たな「異常位置」は、光
ビーム２２５がセンサディスク２５０の中心から外縁に向かってセンサディスク
２５０を走査するように、放射源２２０を並進することによって、容易に確定さ
れる。別法として、放射源２２０は、光ビーム２２５がセンサディスク２５０の
外縁からセンサディスク２５０の中心に向かって走査されるように並進される。
図５Ｂの放射状格子センサディスク５５０に関する異常位置は、センサディスク
５５０の外周で変化し、それによって放射源２２０の並進に必要な条件を排除す
る。
ビーム２２５がセンサディスク２５０の中心から外縁に向かってセンサディスク
２５０を走査するように、放射源２２０を並進することによって、容易に確定さ
れる。別法として、放射源２２０は、光ビーム２２５がセンサディスク２５０の
外縁からセンサディスク２５０の中心に向かって走査されるように並進される。
図５Ｂの放射状格子センサディスク５５０に関する異常位置は、センサディスク
５５０の外周で変化し、それによって放射源２２０の並進に必要な条件を排除す
る。
【００３２】 放射状格子センサのいずれの実施例に関しても、偏光ビームスプリッタ２８０
は光ビーム２７０を分割し、成分２８５がセンサディスク２５０の表面の溝に平
行な偏光を備え、成分２９０がセンサディスク２５０の表面の溝に垂直な偏光を
有するようにする。制御装置（図示せず）は検出器２６０，２６５を監視し、そ
れぞれ検出器２６０，２６５によって受光される光成分２８５，２９０の強度の
比を連続的に算出する。このように、放射源２２０の光のゆらぎまたは標本にお
けるリップルなど他のシステムの変動は、標本の目標となる種類の算出に影響を
及ぼさない。センサディスク２５０の各検知領域に関して検出器２６０，２６５
の算出した比に基づいて、制御装置は、反射異常を生じる対応する異常位置を確
定する。各検知領域に関するそれぞれの異常位置に基づいて、制御装置は検知領
域に対応する目標となる物質の測定値を算出する。別法として、制御装置は、各
検知領域に関する異常位置を監視し、対応する目標となる物質の算出した測定値
が所定の閾値を超えた場合には、警報を発する。検知の終了後、センサディスク
２５０に処置を施してもよく、または洗浄して再利用してもよい。
は光ビーム２７０を分割し、成分２８５がセンサディスク２５０の表面の溝に平
行な偏光を備え、成分２９０がセンサディスク２５０の表面の溝に垂直な偏光を
有するようにする。制御装置（図示せず）は検出器２６０，２６５を監視し、そ
れぞれ検出器２６０，２６５によって受光される光成分２８５，２９０の強度の
比を連続的に算出する。このように、放射源２２０の光のゆらぎまたは標本にお
けるリップルなど他のシステムの変動は、標本の目標となる種類の算出に影響を
及ぼさない。センサディスク２５０の各検知領域に関して検出器２６０，２６５
の算出した比に基づいて、制御装置は、反射異常を生じる対応する異常位置を確
定する。各検知領域に関するそれぞれの異常位置に基づいて、制御装置は検知領
域に対応する目標となる物質の測定値を算出する。別法として、制御装置は、各
検知領域に関する異常位置を監視し、対応する目標となる物質の算出した測定値
が所定の閾値を超えた場合には、警報を発する。検知の終了後、センサディスク
２５０に処置を施してもよく、または洗浄して再利用してもよい。
【００３３】 センサディスク２５０がＳＰＲ回折格子センサである場合には、表面プラズモ
ン共鳴が生じる異常位置を確定するために、以下の一般式を使用することできる
：
ン共鳴が生じる異常位置を確定するために、以下の一般式を使用することできる
：
【数１】 この式において、θSPはセンサディスク２５０の溝に対する光ビーム２２５の極
角、φSPは方位角、ｎoは標本の屈折率、ｎm＋ｉＫmは金属層の屈折率、λは光 ビーム２２５の波長、ｐはセンサディスク２５０の溝の周期、ｍは整数である。
光ビーム２２５の入射面が放射方向に延在する溝、すなわちｆｓｐが０°である
場合には、ＳＰＲが生じる位置のトラックピッチを算出するために、一般式は以
下の式に簡素化されることができる：
角、φSPは方位角、ｎoは標本の屈折率、ｎm＋ｉＫmは金属層の屈折率、λは光 ビーム２２５の波長、ｐはセンサディスク２５０の溝の周期、ｍは整数である。
光ビーム２２５の入射面が放射方向に延在する溝、すなわちｆｓｐが０°である
場合には、ＳＰＲが生じる位置のトラックピッチを算出するために、一般式は以
下の式に簡素化されることができる：
【数２】
【００３４】 センサディスク２５０が回折異常格子センサである場合には、共鳴が生じる異
常位置を確定するために、以下の一般式を使用することができる：
常位置を確定するために、以下の一般式を使用することができる：
【数３】 この式において、ｄは誘電層の厚さ、ε0はセンサディスク２５０の上の空気ま たは水などの媒体の誘電定数、ε1は誘電層の誘電定数、ε2は金属層の誘電定数
である。さらに、ｋ0は真空における入射光の波数ベクトルであり、２ｐ／ｌに 等しい。波数ベクトルｋxは以下の式から決定される：
である。さらに、ｋ0は真空における入射光の波数ベクトルであり、２ｐ／ｌに 等しい。波数ベクトルｋxは以下の式から決定される：
【数４】 この式において、ｑＳＰはセンサディスク２５０の溝に対する光ビーム２２５の
極角、ｆＳＰは方位角であり、０°方位角は溝方向に垂直な入射面に相当し、ｎ
ｏはセンサディスク２５０の上の媒体の屈折率、ｐはセンサディスク２５０の溝
の周期、ｍは整数である。
極角、ｆＳＰは方位角であり、０°方位角は溝方向に垂直な入射面に相当し、ｎ
ｏはセンサディスク２５０の上の媒体の屈折率、ｐはセンサディスク２５０の溝
の周期、ｍは整数である。
【００３５】 図６は、本発明によるセンシングシステムにおける動作のために構成された定
格子センサディスク６００の一実施例の上面図である。上記の放射状格子センサ
ディスク５００と同様に、定格子センサディスク６００は、図３および図４にそ
れぞれ示したように、ＳＰＲセンサまたは回折異常センサとして構成されること
ができる。図４の放射状格子センサディスク５００と異なり、定格子センサディ
スク６００は、一定周期を有する溝を用いて形成された回折格子を有する。一実
施例において、センサディスク６００の溝は、センサディスク６００の中心から
始まり、外縁６３０に達するまで外側に螺旋を描く連続的な螺旋状に形成される
。別の実施例において、センサディスク６００の溝は、複数の同心の溝を具備す
る。誘電層は、検知領域６１０が最小厚さを備え、検知領域６２０が最大厚さを
有するように、反時計回りの方向に連続的に増大する厚さを有するセンサディス
ク６００の格子に形成される。回折異常センサとして、誘電層は最小厚さ少なく
とも５０ｎｍであることが好ましく、少なくとも１３０ｎｍであればさらに好ま
しい。ＳＰＲセンサとして、表面プラズモン共鳴を抑制しないようにするために
、誘電層は厚さ５０ｎｍ未満でなければならない。
格子センサディスク６００の一実施例の上面図である。上記の放射状格子センサ
ディスク５００と同様に、定格子センサディスク６００は、図３および図４にそ
れぞれ示したように、ＳＰＲセンサまたは回折異常センサとして構成されること
ができる。図４の放射状格子センサディスク５００と異なり、定格子センサディ
スク６００は、一定周期を有する溝を用いて形成された回折格子を有する。一実
施例において、センサディスク６００の溝は、センサディスク６００の中心から
始まり、外縁６３０に達するまで外側に螺旋を描く連続的な螺旋状に形成される
。別の実施例において、センサディスク６００の溝は、複数の同心の溝を具備す
る。誘電層は、検知領域６１０が最小厚さを備え、検知領域６２０が最大厚さを
有するように、反時計回りの方向に連続的に増大する厚さを有するセンサディス
ク６００の格子に形成される。回折異常センサとして、誘電層は最小厚さ少なく
とも５０ｎｍであることが好ましく、少なくとも１３０ｎｍであればさらに好ま
しい。ＳＰＲセンサとして、表面プラズモン共鳴を抑制しないようにするために
、誘電層は厚さ５０ｎｍ未満でなければならない。
【００３６】 定格子センサディスク６００が標本を用いて塗抹標本を作成した場合には、反
射率における変化が示される異常位置が定格子センサディスク６００の外周でシ
フトする。したがって、外周の誘電層の最小厚さおよび最大厚さは、反射率にお
ける変化が容易に検出可能であり、さらに、定格子センサディスク６００の外周
の中で生じるように選択される。別の言い方をすれば、誘電層の厚さは、異常位
置のシフトが容易に検出可能であるが、誘電厚さの範囲の外側にシフトするほど
大きくないことを保証する勾配を備える。
射率における変化が示される異常位置が定格子センサディスク６００の外周でシ
フトする。したがって、外周の誘電層の最小厚さおよび最大厚さは、反射率にお
ける変化が容易に検出可能であり、さらに、定格子センサディスク６００の外周
の中で生じるように選択される。別の言い方をすれば、誘電層の厚さは、異常位
置のシフトが容易に検出可能であるが、誘電厚さの範囲の外側にシフトするほど
大きくないことを保証する勾配を備える。
【００３７】 図２を再び参照すると、一定の溝周期を備えた格子を有する回折異常センサと
して、センサディスク２５０は、回折格子の溝に平行に偏光された光のために光
ビーム２２５を用いて露光した場合には、反射率における変化を示す。一定の溝
周期を備えた格子を有するＳＰＲセンサとして、センサディスク２５０は、回折
格子の溝に垂直に偏光された光のために光ビーム２２５を用いて露光した場合に
は、反射率における変化を示す。これらの実施例において、光ビーム２２５は固
定した半径および固定した入射角でセンサディスク２５０に達する。センサディ
スク２５０の誘電層の特定の厚さで、成分２８５が反射異常を示す。異常が誘電
層の厚さの関数であるために、異常位置は定センサディスク２５０の外周でシフ
トし、放射状格子センサに関して半径に沿ってシフトしない。検出器２６０，２
６５の各検知素子のために算出された比に基づいて、制御装置は、反射異常が生
じる新たな異常位置を確定し、新たな異常位置に基づいて標本の目標となる物質
の測定値を算出する。センサディスク２５０の外周に沿った新たな異常位置を確
定するために、検出可能な屈折率マーク（図示せず）または他の同様のタイミン
グマーキングをセンサディスク２５０に形成することができる。別法として、新
たな異常位置を確定するために、モータ２６０を制御する位相ロックループにお
ける位相シフトを直接測定してもよい。
して、センサディスク２５０は、回折格子の溝に平行に偏光された光のために光
ビーム２２５を用いて露光した場合には、反射率における変化を示す。一定の溝
周期を備えた格子を有するＳＰＲセンサとして、センサディスク２５０は、回折
格子の溝に垂直に偏光された光のために光ビーム２２５を用いて露光した場合に
は、反射率における変化を示す。これらの実施例において、光ビーム２２５は固
定した半径および固定した入射角でセンサディスク２５０に達する。センサディ
スク２５０の誘電層の特定の厚さで、成分２８５が反射異常を示す。異常が誘電
層の厚さの関数であるために、異常位置は定センサディスク２５０の外周でシフ
トし、放射状格子センサに関して半径に沿ってシフトしない。検出器２６０，２
６５の各検知素子のために算出された比に基づいて、制御装置は、反射異常が生
じる新たな異常位置を確定し、新たな異常位置に基づいて標本の目標となる物質
の測定値を算出する。センサディスク２５０の外周に沿った新たな異常位置を確
定するために、検出可能な屈折率マーク（図示せず）または他の同様のタイミン
グマーキングをセンサディスク２５０に形成することができる。別法として、新
たな異常位置を確定するために、モータ２６０を制御する位相ロックループにお
ける位相シフトを直接測定してもよい。
【００３８】 図７は、溝７５２が実質的に平行であるような線形格子を有する回折異常セン
サディスク７５０の別の実施例を示している。この実施例は、このようなセンサ
ディスクは、同心の溝または螺旋パターンのいずれかを有するセンサディスクよ
り簡素かつ廉価に製作されることができる点において、有利である可能性がある
。しかし、この構成において、センサディスク７５０が回転されるときに、入射
光の平面は連続的に変化しつづけ、それによって、静止した偏光ビームスプリッ
タの使用を妨害する。図７は、線形回折格子を有するセンサディスク７５０を使
用して、複数の目標となる物質を検出することができるセンシングシステム７１
０の一実施例を示している。センシングシステム７１０は、光源７２０、センサ
ディスク７５０、モータ７６０、軸７５５、偏光子７７０および検出器７６５を
含む。この構成において、偏光子７７０はセンサディスク７５０に連結され、偏
光子７７０およびセンサディスク７５０の両方が、モータ７６０および軸７５５
によって回転されるようになっている。センサディスク７５０は、溝のあるの表
面を有する格子を含み、上記に述べたように、ＳＰＲセンサまたは回折異常セン
サとして構成されることもできる。さらに、入射光の偏光がＳＰＲ検知用のセン
サディスク７５０の格子の溝に垂直か、または回折異常検知用のセンサディスク
７５０の格子の溝に平行となるように、偏光子７７０は、センサディスク７５０
に対して方向付けられる。回転する際に偏光子７５０を通じた伝搬にあまり変動
を生じないようにするために、光ビーム７２５は最初は偏光されないか、または
円偏光であることが好ましい。
サディスク７５０の別の実施例を示している。この実施例は、このようなセンサ
ディスクは、同心の溝または螺旋パターンのいずれかを有するセンサディスクよ
り簡素かつ廉価に製作されることができる点において、有利である可能性がある
。しかし、この構成において、センサディスク７５０が回転されるときに、入射
光の平面は連続的に変化しつづけ、それによって、静止した偏光ビームスプリッ
タの使用を妨害する。図７は、線形回折格子を有するセンサディスク７５０を使
用して、複数の目標となる物質を検出することができるセンシングシステム７１
０の一実施例を示している。センシングシステム７１０は、光源７２０、センサ
ディスク７５０、モータ７６０、軸７５５、偏光子７７０および検出器７６５を
含む。この構成において、偏光子７７０はセンサディスク７５０に連結され、偏
光子７７０およびセンサディスク７５０の両方が、モータ７６０および軸７５５
によって回転されるようになっている。センサディスク７５０は、溝のあるの表
面を有する格子を含み、上記に述べたように、ＳＰＲセンサまたは回折異常セン
サとして構成されることもできる。さらに、入射光の偏光がＳＰＲ検知用のセン
サディスク７５０の格子の溝に垂直か、または回折異常検知用のセンサディスク
７５０の格子の溝に平行となるように、偏光子７７０は、センサディスク７５０
に対して方向付けられる。回転する際に偏光子７５０を通じた伝搬にあまり変動
を生じないようにするために、光ビーム７２５は最初は偏光されないか、または
円偏光であることが好ましい。
【００３９】 図８は、本発明によるセンシングシステム８１０を示している。センシングシ
ステム８１０は、光源８２０、センサ８５０、偏光ビームスプリッタ８８０、検
出器８６０，８６５を含む。レーザなどの光源８２０は、入射位置でセンサ８５
０に入射する光ビーム８２５を形成する。センサ８５０は、光ビーム８２５を偏
光ビームスプリッタ８８０への光ビーム８７０として反射する。偏光ビームスプ
リッタ８８０は光ビーム８７０を成分８８５，８９０に分割し、成分８８５，８
９０はそれぞれ検出器８６０，８６５に入射される。一実施例において、センサ
８５０は金属被覆された回折格子を有する表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）センサ
である。別の実施例において、センサ８５０は誘電層で被覆された金属格子を有
する回折異常センサである。いずれの実施例においても、放射源８２０、偏光ビ
ームスプリッタ８８０、検出器８６０，８８０は、実質的に図２のセンシングシ
ステム２１０に関して述べたように作動する。
ステム８１０は、光源８２０、センサ８５０、偏光ビームスプリッタ８８０、検
出器８６０，８６５を含む。レーザなどの光源８２０は、入射位置でセンサ８５
０に入射する光ビーム８２５を形成する。センサ８５０は、光ビーム８２５を偏
光ビームスプリッタ８８０への光ビーム８７０として反射する。偏光ビームスプ
リッタ８８０は光ビーム８７０を成分８８５，８９０に分割し、成分８８５，８
９０はそれぞれ検出器８６０，８６５に入射される。一実施例において、センサ
８５０は金属被覆された回折格子を有する表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）センサ
である。別の実施例において、センサ８５０は誘電層で被覆された金属格子を有
する回折異常センサである。いずれの実施例においても、放射源８２０、偏光ビ
ームスプリッタ８８０、検出器８６０，８８０は、実質的に図２のセンシングシ
ステム２１０に関して述べたように作動する。
【００４０】 センサ８５０は、少なくとも１種類の目標となる物質を検知する複数の領域（
図示せず）を有することができる。さらに、センサ８５０はセンサ８５０の長さ
に沿って変化する周期を備えた、実質的に平行な複数の溝８５５を備える。セン
サ８５０が標本を露光した後、センシングシステム８１０はセンサ８５０を並進
し、光ビーム８２５の入射位置で溝８５５の周期が変化するようにする。反射率
における変化を生じる異常位置で、標本に存在する目標となる物質の量に応じて
、並進方向に沿ってシフトする。制御装置は、センサ８５０の各検知領域に関し
て異常位置におけるシフトに基づいて、センサ８５０の各検知領域に関して目標
となる物質の測定値を算出する。
図示せず）を有することができる。さらに、センサ８５０はセンサ８５０の長さ
に沿って変化する周期を備えた、実質的に平行な複数の溝８５５を備える。セン
サ８５０が標本を露光した後、センシングシステム８１０はセンサ８５０を並進
し、光ビーム８２５の入射位置で溝８５５の周期が変化するようにする。反射率
における変化を生じる異常位置で、標本に存在する目標となる物質の量に応じて
、並進方向に沿ってシフトする。制御装置は、センサ８５０の各検知領域に関し
て異常位置におけるシフトに基づいて、センサ８５０の各検知領域に関して目標
となる物質の測定値を算出する。
【００４１】 回転センサディスクを有する光分析の方法およびシステムの実施例について、
数例説明してきた。一態様において、本発明は、さまざまな物質を検知する指示
薬染料を被覆したセンサディスクを有するセンシングシステムである。この構成
において、センシングシステムは、１種類以上の指示薬染料によって反射された
光におけるスペクトル変化を検出するための分光光度計を含む。別の態様におい
て、本発明は、ディスクの中心から放射方向に延在する溝を有する表面プラズモ
ン共鳴センサディスクを備えたセンシングシステムである。この実施例において
、複数の検知領域を形成するために、多種の受容材料がセンサディスクの回折格
子に形成される。さらに別の態様において、本発明は、最小厚さから最大厚さま
で変化する誘電層を備えた回折異常センサディスクを含むセンシングシステムで
ある。
数例説明してきた。一態様において、本発明は、さまざまな物質を検知する指示
薬染料を被覆したセンサディスクを有するセンシングシステムである。この構成
において、センシングシステムは、１種類以上の指示薬染料によって反射された
光におけるスペクトル変化を検出するための分光光度計を含む。別の態様におい
て、本発明は、ディスクの中心から放射方向に延在する溝を有する表面プラズモ
ン共鳴センサディスクを備えたセンシングシステムである。この実施例において
、複数の検知領域を形成するために、多種の受容材料がセンサディスクの回折格
子に形成される。さらに別の態様において、本発明は、最小厚さから最大厚さま
で変化する誘電層を備えた回折異常センサディスクを含むセンシングシステムで
ある。
【００４２】 本発明の利点には、標本または周囲の環境のいずれかにおいて、さまざまな物
質を容易に検出することができる廉価なセンシングシステムの構築を促進するこ
とが含まれる。さらに、本発明は、多重センサの使用を必要とすることなく、複
数の物質を検知することができるセンシングシステムを提供する。
質を容易に検出することができる廉価なセンシングシステムの構築を促進するこ
とが含まれる。さらに、本発明は、多重センサの使用を必要とすることなく、複
数の物質を検知することができるセンシングシステムを提供する。
【図１】 回転センサディスクから受光した光における変化を検出すること
によって、複数の物質を分析するためのセンシングシステムの一実施例を示す。
によって、複数の物質を分析するためのセンシングシステムの一実施例を示す。
【図２】 回転センサディスクから反射された光における変化を検出するこ
とによって、複数の物質を分析するためのセンシングシステムの別の実施例を示
す。
とによって、複数の物質を分析するためのセンシングシステムの別の実施例を示
す。
【図３】 本発明によるセンシングシステムに使用するための表面プラズモ
ン共鳴センサディスクの一実施例の概略を示す断面図である。
ン共鳴センサディスクの一実施例の概略を示す断面図である。
【図４】 最小厚さから最大厚さまで変化する誘電層で被覆された金属格子
を備えた回折異常センサディスクの一実施例の概略を示す断面図である。
を備えた回折異常センサディスクの一実施例の概略を示す断面図である。
【図５Ａ】 センサディスクの中心から放射方向に延在する複数の溝を備え
た放射状格子センサディスクの一実施例の概略を示す上面図である。
た放射状格子センサディスクの一実施例の概略を示す上面図である。
【図５Ｂ】 センサディスクの中心から放射方向に延在する複数の溝を備え
た放射状格子センサディスクの別の実施例の概略を示す上面図である。
た放射状格子センサディスクの別の実施例の概略を示す上面図である。
【図６】 最小厚さから最大厚さまでセンサディスクの外周を連続的に変化
する誘電層で被覆された金属格子を備えた定格子センサディスクの一実施例の概
略を示す断面図である。
する誘電層で被覆された金属格子を備えた定格子センサディスクの一実施例の概
略を示す断面図である。
【図７】 回転センサディスクから反射された光における変化を検出するこ
とによって、複数の物質を分析するためのセンサディスクに連結された偏光子を
備えるセンシングシステムの別の実施例を示す。
とによって、複数の物質を分析するためのセンサディスクに連結された偏光子を
備えるセンシングシステムの別の実施例を示す。
【図８】 可動センサから受光された光における変化を検出することによっ
て、複数の物質を分析するためのセンシングシステムの一実施例を示す。
て、複数の物質を分析するためのセンシングシステムの一実施例を示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年１２月２日（１９９９．１２．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２３
【補正方法】変更
【補正内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G042 AA01 BD01 BD02 BD19 FA11 2G059 AA01 BB01 BB04 BB12 CC16 CC20 DD03 EE12 FF12 GG01 JJ19 JJ22 KK03 NN01
Claims (25)
- 【請求項１】 複数の物質（３４０）の検知するためのシステム（２１０）
であって、 複数の検知領域を有し、各検知領域が少なくとも１種類の物質を検知するセン
サ（２５０）と、 前記回転センサディスクの前記検知領域から受光した光に反応する検出器（２
６０，２６５）と、 各検知領域が前記検出器に最も近い位置に移動するように前記センサを移動す
るためのモータ（２６２）と、 前記センサディスクの前記検知領域から受光した光において検出された変化の
関数として、少なくとも１種類の物質の測定値を算出するために、前記検出器に
連結された制御装置と、を具備するシステム。 - 【請求項２】 前記センサが、前記複数の物質を検知する複数の指示薬染料
（３３０）で被覆された基板（３００）を具備するセンサディスクであり、さら
に前記検出器が１種類以上の指示薬染料から受光した光におけるスペクトル変化
を検知するようになっている請求項１に記載のシステム。 - 【請求項３】 入射角で光ビームを用いて前記センサを露光するための光源
（２２０）をさらに具備し、 前記センサが、 表面に少なくとも１つの溝を有する基板（４０５）と、 前記基板の前記表面から外側に形成された金属層（４１０）と、前記金属層
が前記基板の前記溝のある表面に実質的に適合していることと、 前記基板の前記溝に平行な偏光を有する入射光の反射を抑制するために、前
記金属層から外側に形成された誘電層（４２０）と、前記誘電層が前記センサデ
ィスクの外周で厚さが変化するようになっていることと、を具備する定格子セン
サディスクであって、 前記制御装置が、放射状格子センサディスクの周囲における前記センサディ
スクから受光した光が異常を呈する位置の変化に応じて、前記物質の測定値を確
定する請求項１に記載のシステム。 - 【請求項４】 前記基板の前記表面が、複数の同心の溝を有する請求項３に
記載のシステム。 - 【請求項５】 前記基板が、前記センサディスクの中心から前記センサディ
スクの外縁まで螺旋を描いている溝を有する請求項３に記載のシステム。 - 【請求項６】 前記誘電層が、少なくとも５０ｎｍの最小厚さを有する請求
項３に記載のシステム。 - 【請求項７】 前記検出器が、前記基板の前記溝に平行または垂直な偏光を
有する光における変化に反応する請求項３に記載のシステム。 - 【請求項８】 入射角で光ビームを用いて前記センサディスクを露光するた
めの光源（２２０）をさらに具備し、前記センサが、 表面に複数の溝（５１０）を有する基板と、前記溝が前記表面の中心から放射
方向に延在することと、 前記基板の前記表面から外側に形成される金属層と、前記金属層が前記基板の
前記溝のある表面に実質的に適合していることと、を具備する放射状格子センサ
ディスクである請求項１に記載のシステム。 - 【請求項９】 前記溝（５１０）が前記定格子センサディスクの外周で一定
周期を備え、前記光源が光ビームを前記回転センサディスクの前記表面を横切っ
て放射方向に走査し、さらに前記制御装置が各検出領域に対して前記定格子セン
サディスクの半径に沿って、各検知領域から受光した検出光が異常を呈する位置
を確定する請求項８に記載のシステム。 - 【請求項１０】 前記溝（５６０）が前記放射状格子センサディスクの外周
で変化する周期を備え、前記光源が前記回転放射状格子センサディスクの前記表
面の中心から固定した半径で、前記光ビームを用いて前記センサディスクを露光
する請求項８に記載のシステム。 - 【請求項１１】 前記定格子センサディスクが前記金属層から外側に形成さ
れた誘電層（４２０）をさらに含み、前記検出器が前記基板の前記溝に平行な偏
光を有する光における変化を検知する請求項８に記載のシステム。 - 【請求項１２】 前記放射状格子センサディスクが、標本において少なくと
も１種類の物質と相互に作用を及ぼすために、前記金属層から外側に形成された
検知層（３３０）をさらに含み、前記検出器が前記基板の前記溝に垂直な偏光を
有する光における変化を検知する請求項８に記載のシステム。 - 【請求項１３】 少なくとも１種類の物質の前記算出された測定値が対応す
る所定の閾値を超えた場合には、前記制御装置が警報を発する請求項８に記載の
システム。 - 【請求項１４】 前記センサが、 表面に複数の実質的に平行な溝を有する基板と、 前記基板の前記表面から外側に形成された金属層と、前記金属層が前記基板の
前記溝のある表面に実質的に適合することと、を具備するセンサディスクであり
、 センシングシステムが、前記センサディスクに入射する前記光ビームを偏光す
るために、前記センサディスクに連結された偏光子をさらに具備する請求項１に
記載のシステム。 - 【請求項１５】 前記溝のある表面の断面の形状が正弦曲線、台形および三
角形の組から選択される請求項３に記載のシステム。 - 【請求項１６】 前記検出器が、 前記回転センサディスクの前記検知領域から前記光を受光し、前記受光した光
を第１の成分（２８５）および第２の成分（２９０）に分割するための偏光ビー
ムスプリッタ（２８０）と、前記第１の成分が前記基板の前記溝に平行な偏光を
備え、前記第２の成分が前記基板の前記溝に垂直な偏光を有することと、 前記受光した光の前記第１の成分を受光するための第１の検出器（２６０）と
、前記第１の検出器が前記第１の成分の強度を表す出力信号を備えることと、 前記受光した光の前記第２の成分を受光するための第２の検出器（２６５）と
、前記第２の検出器が前記第２の成分の強度を表す出力信号を備えることと、を
具備し、 前記制御装置が前記第１の検出器の前記出力信号と前記第２の検出器の前記出力
信号の比を表し、さらに前記制御装置が前記出力信号の前記比に応じて、前記物
質の前記測定値を確定する請求項１に記載のシステム。 - 【請求項１７】 前記モータがセンサの長さに沿ってセンサ（８５０）を並
進し、さらに、前記センサが、 溝のある表面を有する基板と、前記表面の前記溝（８５５）が前記センサの長
さに沿って変化する周期を備えることと、 前記基板の前記表面から外側に形成された金属層（３１０）と、前記金属層が
前記基板の前記溝のある表面に実質的に適合していることと、を具備する請求項
１に記載のシステム。 - 【請求項１８】 表面に少なくとも１つの溝を有する基板（４０５）と、 前記基板の前記表面から外側に形成された金属層（４１０）と、前記金属層が
前記基板の前記溝のある表面に実質的に適合していることと、 前記基板の前記溝に平行な偏光を有する入射光の反射を抑制するために、前記
金属層から外側に形成された誘電層（４２０）と、前記誘電層が前記センサディ
スクの外周で最小厚さから最大厚さまで変化するようになっていることと、を具
備する定格子センサディスク。 - 【請求項１９】 前記基板が複数の同心の溝を有する請求項１８に記載のデ
ィスク。 - 【請求項２０】 前記基板が前記センサディスクの中心から前記センサディ
スクの外縁まで螺旋を描いている溝を有する請求項１８に記載のディスク。 - 【請求項２１】 表面に複数の溝（５１０，５６０）を有する基板（３００
）と、前記溝が前記表面の中心から放射方向に延在することと、 前記基板の前記表面から外側に形成された金属層（３１０）と、前記金属層が
前記基板の前記溝のある表面に実質的に適合していることと、 前記金属層から外側に形成された検知層と、前記検知層が標本の少なくとも１
種類の物質に相互に作用を及ぼすために選択されることと、を具備する放射状格
子センサディスク（５００，５５０）。 - 【請求項２２】 前記基板の前記溝が前記センサディスクの外周で一定周期
（５１０）を備える請求項２１に記載のディスク。 - 【請求項２３】 前記基板の前記溝の周期（５６０）が前記センサディスク
の外周で変化する請求項２１に記載のディスク。 - 【請求項２４】 標本（３４５）における物質（３４０）を分析するための
方法であって、 少なくとも１つの溝を有する金属回折格子を備えるセンサディスク（３５０）
を設けるステップであって、前記金属回折格子が最小厚さから最大厚さまで変化
する厚さを有する誘電層で被覆されるステップと、 前記格子の前記溝に平行な成分を有する光ビームを用いて前記センサディスク
を露光するステップと、 前記センサディスクと前記標本が相互作用を及ぼし合うステップと、 前記センサディスクを回転するステップと、 前記センサディスクから受光した光が異常を呈する前記センサディスクの外周
の位置で、シフトの関数として前記標本における前記物質の測定値を確定するス
テップと、を具備する方法。 - 【請求項２５】 標本における物質を分析するための方法であって、 前記センサディスクの中心から前記センサディスクの外縁まで放射方向に延在
する複数の溝を有する金属回折格子を備えるセンサディスクを設けるステップと
、 前記センサと前記標本が相互作用を及ぼし合うステップと、 前記センサディスクを回転するステップと、 前記センサディスクから受光した光が異常を呈する前記センサディスクの半径
に沿った位置で、シフトの関数として前記標本における前記物質の測定値を確定
するステップと、を具備する方法。
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