JP2002257732A - 光学的分析装置、自動化されたシステム、及び分析方法 - Google Patents
光学的分析装置、自動化されたシステム、及び分析方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光源モジュールおよび光学センサーを有する光
学的分析装置を提供する。 【解決手段】光学的分析装置は、光源２４を有し、分析
装置に対して所定の範囲の角度に指向された光線を発生
するように動作可能な光源モジュールと、この光源モジ
ュールに光学的に結合され、かつ、光線再指向部分と感
知ファイバー部分とを有し、この光線再指向部分が前記
光源モジュールにより発生された光線を受光し、これに
対応してほぼ一定の角度で感知ファイバー部分に向けて
光線を供給して対応するエバネセント電界を発生させる
よう動作可能であり、前記感知ファイバー部分が、サン
プルと応答して射出された光を収集する、光学センサー
２２と、この光学センサーに光学的に結合され、サンプ
ルから射出されて収集された光を受けるように動作可能
な質問装置４０とを具備する。
学的分析装置を提供する。 【解決手段】光学的分析装置は、光源２４を有し、分析
装置に対して所定の範囲の角度に指向された光線を発生
するように動作可能な光源モジュールと、この光源モジ
ュールに光学的に結合され、かつ、光線再指向部分と感
知ファイバー部分とを有し、この光線再指向部分が前記
光源モジュールにより発生された光線を受光し、これに
対応してほぼ一定の角度で感知ファイバー部分に向けて
光線を供給して対応するエバネセント電界を発生させる
よう動作可能であり、前記感知ファイバー部分が、サン
プルと応答して射出された光を収集する、光学センサー
２２と、この光学センサーに光学的に結合され、サンプ
ルから射出されて収集された光を受けるように動作可能
な質問装置４０とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に化学およ
び生化学分析のための光学的方法および装置に関し、さ
らに特定すると、このような分析のための光ファイバー
を基本とした方法と装置に関する。
び生化学分析のための光学的方法および装置に関し、さ
らに特定すると、このような分析のための光ファイバー
を基本とした方法と装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】ヒトの病原因および食品、水、環境中の
毒素を検出するための高感度でかつ特異的な技術が必要
とされている。ミルクや血液、汚水、肉製品のような自
然界における溶液中に含まれる有機物を効果的に低濃度
で検出すること、および病原性のものと無害なものとを
区別することは非常に困難である。従来の生物学的分析
方法は、通常、数立方センチメートルのオーダーのサン
プル用に設計されており、多量の試料から病原物質を抽
出または濃縮することにより必要な感度に合わせること
が付加的な作業課題となっている。
毒素を検出するための高感度でかつ特異的な技術が必要
とされている。ミルクや血液、汚水、肉製品のような自
然界における溶液中に含まれる有機物を効果的に低濃度
で検出すること、および病原性のものと無害なものとを
区別することは非常に困難である。従来の生物学的分析
方法は、通常、数立方センチメートルのオーダーのサン
プル用に設計されており、多量の試料から病原物質を抽
出または濃縮することにより必要な感度に合わせること
が付加的な作業課題となっている。
【０００３】未加工で未精製の病原を分析することを達
成するために最も見込みのある策略の１つは、生物学的
なリガンド−受容体相互作用を利用して特定の化合物を
識別するセンサーを基本としたものである。そのような
策略を実施する解決法の例には、光ファイバーのエバネ
セント波センサー、および表面プラズモン共鳴センサー
が含まれる。
成するために最も見込みのある策略の１つは、生物学的
なリガンド−受容体相互作用を利用して特定の化合物を
識別するセンサーを基本としたものである。そのような
策略を実施する解決法の例には、光ファイバーのエバネ
セント波センサー、および表面プラズモン共鳴センサー
が含まれる。
【０００４】ある物質中を通過して誘電性の界面で反射
される電磁波は、その界面の反対側にある第２の物質中
で指数関数的に減衰する電界を生じる。光周波数におい
ては、これはエバネセント波効果と称され、無線周波数
においては、この現象はしばしば“スキン効果”と呼ば
れている。第２の物質中への浸透深さであるエバネセン
ト波領域は波長のごく一部ではあるが、それでもサイズ
としては光または蛍光を生じるレポーター分子、光吸収
ないし散乱分子、およびコロイド粒子やミクロスフィア
のような光学的ラベル物質よりも大きい。これらのラベ
ルはエバネセント領域において光学的変化を発生または
モニターすること、あるいは隣接する誘電体における光
の伝播を変更させるために使用することが可能であり、
表面近傍にあるターゲット物質を、遠くにあるそれとは
違って、検出する基礎的な手段を提供するものである。
特に、この界面を顕微鏡的に特異的な捕捉剤または目的
の分子ターゲットでコーティングすることにより、非常
に高感度な光学センサーが作製可能となる。
される電磁波は、その界面の反対側にある第２の物質中
で指数関数的に減衰する電界を生じる。光周波数におい
ては、これはエバネセント波効果と称され、無線周波数
においては、この現象はしばしば“スキン効果”と呼ば
れている。第２の物質中への浸透深さであるエバネセン
ト波領域は波長のごく一部ではあるが、それでもサイズ
としては光または蛍光を生じるレポーター分子、光吸収
ないし散乱分子、およびコロイド粒子やミクロスフィア
のような光学的ラベル物質よりも大きい。これらのラベ
ルはエバネセント領域において光学的変化を発生または
モニターすること、あるいは隣接する誘電体における光
の伝播を変更させるために使用することが可能であり、
表面近傍にあるターゲット物質を、遠くにあるそれとは
違って、検出する基礎的な手段を提供するものである。
特に、この界面を顕微鏡的に特異的な捕捉剤または目的
の分子ターゲットでコーティングすることにより、非常
に高感度な光学センサーが作製可能となる。
【０００５】ある競合的分析技術では、検査対象試料と
共に使用されるフルオロフォアをラベルした抗原１０４
がファイバー上にコーテイングされた捕捉抗体に晒さ
れ、抗体結合部位に対して、ラベルした抗原が試料中の
非標識分析対象１０６と競合する。ファイバー１０２を
通過する光１０８により発生するエバネセント電界はそ
の後フルオロフォアを励起して発光１１０を生起させ、
ファイバーそのものは都合良く蛍光信号のための帰還用
導波路の役割りを果たす。この例では、蛍光信号の強度
は検査試料中の分析対象濃度に反比例する。また別の選
択肢では、試料中の分析対象物の濃度に蛍光信号が直接
的に関与するサンドイッチ形式のような非競合的技術が
使用可能である。キレート剤、抗体、クラウンエーテル
等々のようなターゲットに特異的な物質が適切なルミネ
ッセンス、蛍光、または別の導波路による光輸送体と組
み合わされて使用されることにより、金属、毒素、蛋白
質、ウィルス、生または死状態のバクテリア、および胞
子を広範囲において高感度にかつ特異的に検出すること
が可能となる。微量の病原を検出する応用では、捕捉物
質がターゲット物質に結合することにより中和されるま
でセンサーが活性状態を維持するため、１回の分析当た
りのコストは低くなる。
共に使用されるフルオロフォアをラベルした抗原１０４
がファイバー上にコーテイングされた捕捉抗体に晒さ
れ、抗体結合部位に対して、ラベルした抗原が試料中の
非標識分析対象１０６と競合する。ファイバー１０２を
通過する光１０８により発生するエバネセント電界はそ
の後フルオロフォアを励起して発光１１０を生起させ、
ファイバーそのものは都合良く蛍光信号のための帰還用
導波路の役割りを果たす。この例では、蛍光信号の強度
は検査試料中の分析対象濃度に反比例する。また別の選
択肢では、試料中の分析対象物の濃度に蛍光信号が直接
的に関与するサンドイッチ形式のような非競合的技術が
使用可能である。キレート剤、抗体、クラウンエーテル
等々のようなターゲットに特異的な物質が適切なルミネ
ッセンス、蛍光、または別の導波路による光輸送体と組
み合わされて使用されることにより、金属、毒素、蛋白
質、ウィルス、生または死状態のバクテリア、および胞
子を広範囲において高感度にかつ特異的に検出すること
が可能となる。微量の病原を検出する応用では、捕捉物
質がターゲット物質に結合することにより中和されるま
でセンサーが活性状態を維持するため、１回の分析当た
りのコストは低くなる。
【０００６】表面プラズモン共鳴感知として、図１
（Ｂ）においてクラッド層１１６を除去した光ファイバ
ー１１４のコア部分１１２に装着した金などの金属薄膜
１１０が示されている。ファイバー１１４を通る光１１
８により発生するエバネセント電界は金属１１０の外側
表面において白色光がファイバー１１４を通過すると
き、表面プラズモン波の励起はファイバーを通る光スペ
クトルのディップを引き起こし、このディップが生じる
共振波長はファイバーコア、金属層、およびファイバー
周囲の溶液の複合屈折率、および光の入射角度の関数で
ある。ファイバー１１４を通る光はミラー１２２により
はね返されるかまたは、（ミラーがない場合）ファイバ
ー末端を通りぬけて、当該技術に従事する者にはよく知
られているが、光学的処理や分析に寄与する。溶液の屈
折率変化はすべて検出可能であり、金属１１０に結合し
た分子の屈折率がバルク溶液と異なった場合、それを検
出することができる。金属層１１０をターゲットに特異
的な捕捉物質（図示せず）でコーティングすることによ
り、これが試料液中の分析対象ターゲットに反応し、金
属表面上における（抗原−抗体反応および酸化還元反応
のような）反応を検出することが可能となる。
（Ｂ）においてクラッド層１１６を除去した光ファイバ
ー１１４のコア部分１１２に装着した金などの金属薄膜
１１０が示されている。ファイバー１１４を通る光１１
８により発生するエバネセント電界は金属１１０の外側
表面において白色光がファイバー１１４を通過すると
き、表面プラズモン波の励起はファイバーを通る光スペ
クトルのディップを引き起こし、このディップが生じる
共振波長はファイバーコア、金属層、およびファイバー
周囲の溶液の複合屈折率、および光の入射角度の関数で
ある。ファイバー１１４を通る光はミラー１２２により
はね返されるかまたは、（ミラーがない場合）ファイバ
ー末端を通りぬけて、当該技術に従事する者にはよく知
られているが、光学的処理や分析に寄与する。溶液の屈
折率変化はすべて検出可能であり、金属１１０に結合し
た分子の屈折率がバルク溶液と異なった場合、それを検
出することができる。金属層１１０をターゲットに特異
的な捕捉物質（図示せず）でコーティングすることによ
り、これが試料液中の分析対象ターゲットに反応し、金
属表面上における（抗原−抗体反応および酸化還元反応
のような）反応を検出することが可能となる。
【０００７】光ファイバーエバネセント波センサーは、
ここで参考資料として開示を採用した以下の米国特許の
主題となっている。Ｈｉｒｓｃｈｆｅｌｄらの“Ｆｌｕ
ｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ Ｅｍｐｌ
ｏｙｉｎｇ ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ ｉｎ Ｃａｐ
ｉｌｌａｒｙ Ｔｕｂｅ”というタイトルの米国特許
４，４４７，５４６、Ｈｉｒｓｃｈｆｅｌｄらの“Ａｓ
ｓａｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ”
というタイトルの米国特許４，５５８，０１４、Ｂｌｏ
ｃｋらの“Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ
ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ ｆｏｒ Ｆｌｕｏｒｅｓｃ
ｅｎｃｅ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ”というタイトルの
米国特許４，５８２，８０９、Ｈｉｒｓｃｈｆｅｌｄの
“Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ
ｔｈｅ ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｐｅｒｔｕｒｅ ａｔ
ｔｈｅ Ｉｎｐｕｔ ｏｆ ａ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉ
ｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ”というタイトルの米国特許４，６
５４，５３２、Ｂｌｏｃｋらの“Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎ
ｔ Ａｓｓａｙｓ， Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｉｍｍｕｎ
ｏａｓｓａｙｓ， ｗｉｔｈ Ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ
ＦｌｏｗｉｎｇＳａｍｐｌｅ”というタイトルの米国特
許４，７１６，１２１、Ｂｌｏｃｋらの“Ｉｍｍｕｎｏ
ａｓｓａｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ”というタイトルの米
国特許４，９０９，９９０、Ｈｉｒｓｃｈｆｅｌｄの
“Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ａｓｓａｙ Ｍｅｔｈｏ
ｄ”というタイトルの米国特許５，２４２，７９７、Ｔ
ｈｏｍｐｓｏｎらの“Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ−Ｂｉｎｄｉ
ｎｇ Ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ Ｕｓｅ Ｗｉｔｈ Ａｓ
ｓａｙｓ”というタイトルの米国特許５，０６１，８５
７、Ａｎｄｅｒｓｏｎらの“Ｍｏｄｅ−Ｍａｔｃｈｅ
ｄ， Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ Ｔａｐｅｒ Ｆｉｂｅ
ｒ Ｏｐｔｉｃ Ｐｒｏｂｅ”というタイトルの米国特
許５，４３０，８１３、Ｌａｃｋｉｅの“Ｉｍｍｕｎｏ
ａｓｓａｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ”というタイトルの米
国特許５，１５２，９６２、Ｆｅｌｄｍａｎらの“Ｓｙ
ｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｔａｐｅｒｓ ｆｏｒ Ｆｉｂ
ｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｓｅｎｓｏｒｓ”というタイトルの
米国特許５，２９０，３９８、そしてＦｅｌｄｍａｎら
の“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｄｅｔｅ
ｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ ｉｎ Ｆｌｕｏｒｅ
ｓｃｅｎｔ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ”というタイトル
の米国特許５，３９９，８６６である。光ファイバー表
面プラズモン共鳴センサーは、Ｊｏｒｇｅｎｓｏｎらの
“Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ Ｍ
ｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ＡｐｐａｒａｔｕｓＲｅｌａｔ
ｉｎｇ Ｔｈｅｒｅｔｏ”というタイトルの米国特許
５，３５９，６８１において主題とされており、その開
示はここで参考資料として採用している。
ここで参考資料として開示を採用した以下の米国特許の
主題となっている。Ｈｉｒｓｃｈｆｅｌｄらの“Ｆｌｕ
ｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ Ｅｍｐｌ
ｏｙｉｎｇ ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ ｉｎ Ｃａｐ
ｉｌｌａｒｙ Ｔｕｂｅ”というタイトルの米国特許
４，４４７，５４６、Ｈｉｒｓｃｈｆｅｌｄらの“Ａｓ
ｓａｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ”
というタイトルの米国特許４，５５８，０１４、Ｂｌｏ
ｃｋらの“Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ
ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ ｆｏｒ Ｆｌｕｏｒｅｓｃ
ｅｎｃｅ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ”というタイトルの
米国特許４，５８２，８０９、Ｈｉｒｓｃｈｆｅｌｄの
“Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ
ｔｈｅ ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｐｅｒｔｕｒｅ ａｔ
ｔｈｅ Ｉｎｐｕｔ ｏｆ ａ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉ
ｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ”というタイトルの米国特許４，６
５４，５３２、Ｂｌｏｃｋらの“Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎ
ｔ Ａｓｓａｙｓ， Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｉｍｍｕｎ
ｏａｓｓａｙｓ， ｗｉｔｈ Ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ
ＦｌｏｗｉｎｇＳａｍｐｌｅ”というタイトルの米国特
許４，７１６，１２１、Ｂｌｏｃｋらの“Ｉｍｍｕｎｏ
ａｓｓａｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ”というタイトルの米
国特許４，９０９，９９０、Ｈｉｒｓｃｈｆｅｌｄの
“Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ａｓｓａｙ Ｍｅｔｈｏ
ｄ”というタイトルの米国特許５，２４２，７９７、Ｔ
ｈｏｍｐｓｏｎらの“Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ−Ｂｉｎｄｉ
ｎｇ Ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ Ｕｓｅ Ｗｉｔｈ Ａｓ
ｓａｙｓ”というタイトルの米国特許５，０６１，８５
７、Ａｎｄｅｒｓｏｎらの“Ｍｏｄｅ−Ｍａｔｃｈｅ
ｄ， Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ Ｔａｐｅｒ Ｆｉｂｅ
ｒ Ｏｐｔｉｃ Ｐｒｏｂｅ”というタイトルの米国特
許５，４３０，８１３、Ｌａｃｋｉｅの“Ｉｍｍｕｎｏ
ａｓｓａｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ”というタイトルの米
国特許５，１５２，９６２、Ｆｅｌｄｍａｎらの“Ｓｙ
ｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｔａｐｅｒｓ ｆｏｒ Ｆｉｂ
ｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｓｅｎｓｏｒｓ”というタイトルの
米国特許５，２９０，３９８、そしてＦｅｌｄｍａｎら
の“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｄｅｔｅ
ｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ ｉｎ Ｆｌｕｏｒｅ
ｓｃｅｎｔ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ”というタイトル
の米国特許５，３９９，８６６である。光ファイバー表
面プラズモン共鳴センサーは、Ｊｏｒｇｅｎｓｏｎらの
“Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ Ｍ
ｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ＡｐｐａｒａｔｕｓＲｅｌａｔ
ｉｎｇ Ｔｈｅｒｅｔｏ”というタイトルの米国特許
５，３５９，６８１において主題とされており、その開
示はここで参考資料として採用している。
【０００８】エバネセント波センサーとしては、エバネ
セント電界の最適化および検出蛍光の帰還経路の光学特
性の最適化が望まれている。上述の特許には数多くの最
適化手法が述べられており、その中には種々のシステム
構成要素の開口数をマッチさせようという試みやシステ
ム開口数を改善しようという試みが含まれている。開口
数はシステムの光学軸に関してのシステムを透過する光
線の有する最大角度の指標となる。光学システムのそれ
ぞれの構成要素は独自の限定された開口数を有してお
り、最も低い開口数を有するシステム構成要素によって
最大のシステム開口数が決定される。システムの開口数
は光感知のキーとなるパラメータである。なぜなら移送
されるパワーは、殆どの場合においてその二乗に比例す
るからである。すぐれた設計の実施形態とコスト効率の
面からシステムの構成要素が開口数のマッチングをもつ
ことが要求される。
セント電界の最適化および検出蛍光の帰還経路の光学特
性の最適化が望まれている。上述の特許には数多くの最
適化手法が述べられており、その中には種々のシステム
構成要素の開口数をマッチさせようという試みやシステ
ム開口数を改善しようという試みが含まれている。開口
数はシステムの光学軸に関してのシステムを透過する光
線の有する最大角度の指標となる。光学システムのそれ
ぞれの構成要素は独自の限定された開口数を有してお
り、最も低い開口数を有するシステム構成要素によって
最大のシステム開口数が決定される。システムの開口数
は光感知のキーとなるパラメータである。なぜなら移送
されるパワーは、殆どの場合においてその二乗に比例す
るからである。すぐれた設計の実施形態とコスト効率の
面からシステムの構成要素が開口数のマッチングをもつ
ことが要求される。
【０００９】開口数のマッチングをとるための１つのよ
く知られた手法は、テーパーをつけるかまたは円錐形状
にした導波路を採用することである。開口数のマッチン
グをとることに付け加えて、光ファイバーの活性で分析
対象感受性部分をテーパー化することが入射光の実質的
部分をほぼ臨界角に保ち、それによって大きなエバネセ
ント界を維持する。しかしながら、このテーパーが微弱
に導入された光線に作用して臨界角を超えさせてしまっ
て、ファイバーに沿って一定の損失を生じることもあ
る。
く知られた手法は、テーパーをつけるかまたは円錐形状
にした導波路を採用することである。開口数のマッチン
グをとることに付け加えて、光ファイバーの活性で分析
対象感受性部分をテーパー化することが入射光の実質的
部分をほぼ臨界角に保ち、それによって大きなエバネセ
ント界を維持する。しかしながら、このテーパーが微弱
に導入された光線に作用して臨界角を超えさせてしまっ
て、ファイバーに沿って一定の損失を生じることもあ
る。
【００１０】表面プラズモン共鳴センサーに接続して使
用される光ファイバーにおいて白色光を伝播させるため
には、ファイバーは最大波長の光を支えるために充分な
大きさの直径を有する必要がある。また、大きな直径の
ファイバーは開口数の高い光を伝播するため、従来プロ
セスで容易に成膜できる厚さの金属膜において表面プラ
ズモン波の励起をし易くできる。結果として、ある角度
範囲にわたって光を伝播するマルチモードのファイバー
が使用される。しかしながら、この角度範囲は共鳴効果
を損なう結果となる。なぜならそれぞれの角度の伝播の
ために異なる共振波長となるからである。
用される光ファイバーにおいて白色光を伝播させるため
には、ファイバーは最大波長の光を支えるために充分な
大きさの直径を有する必要がある。また、大きな直径の
ファイバーは開口数の高い光を伝播するため、従来プロ
セスで容易に成膜できる厚さの金属膜において表面プラ
ズモン波の励起をし易くできる。結果として、ある角度
範囲にわたって光を伝播するマルチモードのファイバー
が使用される。しかしながら、この角度範囲は共鳴効果
を損なう結果となる。なぜならそれぞれの角度の伝播の
ために異なる共振波長となるからである。
【００１１】図２（Ａ）に、シリカ製の光ファイバーコ
アに厚さ５５ｎｍの金の層を施して水中に浸したときの
ファイバーコアの光軸に関してさまざまな伝播角度にお
ける理論的共鳴曲線を示した。全体の検出共鳴は種々の
伝播角度それぞれの共鳴効果を重畳したものである。図
２（Ｂ）には、種々の伝播角度における光パワーのサイ
ン２乗分布を仮定したときの角度０〜２３．６°におけ
る各理論的共鳴の集積曲線を示す。表面プラズモン共鳴
感知への電流接近に伴なう顕著な信号減衰が図２（Ｂ）
の共鳴曲線と図２（Ａ）の、例えば２３．６°の共鳴曲
線を比べると見受けられる。
アに厚さ５５ｎｍの金の層を施して水中に浸したときの
ファイバーコアの光軸に関してさまざまな伝播角度にお
ける理論的共鳴曲線を示した。全体の検出共鳴は種々の
伝播角度それぞれの共鳴効果を重畳したものである。図
２（Ｂ）には、種々の伝播角度における光パワーのサイ
ン２乗分布を仮定したときの角度０〜２３．６°におけ
る各理論的共鳴の集積曲線を示す。表面プラズモン共鳴
感知への電流接近に伴なう顕著な信号減衰が図２（Ｂ）
の共鳴曲線と図２（Ａ）の、例えば２３．６°の共鳴曲
線を比べると見受けられる。
【００１２】１９８０年代初期に記述された最初のエバ
ネセント導波路センサーは実質的に円筒状導波路、すな
わち、断面が円形でその全断面エリアに光が均一に満た
されているものであった。最近の開発は平行化した光ビ
ームによりプレーナ型の導波路を励起するものが強調さ
れてきた。これらのデバイスでは光は１方向のみしか含
まず、側部方向への広がりは全体的に励起光学機器によ
り規定される。この実質的なシフトは、光ビームの照射
径路にあるプレーナ型導波路表面において捕捉物質の複
数スポットの直線または２次元パターンを映し出し、そ
れによりそれぞれの分析対象に特異的なスポットを平面
型導波路のもう一方の側にあるＣＣＤ検出アレイまたは
光増倍管によりモニターすることによる複数分析対象の
実現を目的とすることによるものである。
ネセント導波路センサーは実質的に円筒状導波路、すな
わち、断面が円形でその全断面エリアに光が均一に満た
されているものであった。最近の開発は平行化した光ビ
ームによりプレーナ型の導波路を励起するものが強調さ
れてきた。これらのデバイスでは光は１方向のみしか含
まず、側部方向への広がりは全体的に励起光学機器によ
り規定される。この実質的なシフトは、光ビームの照射
径路にあるプレーナ型導波路表面において捕捉物質の複
数スポットの直線または２次元パターンを映し出し、そ
れによりそれぞれの分析対象に特異的なスポットを平面
型導波路のもう一方の側にあるＣＣＤ検出アレイまたは
光増倍管によりモニターすることによる複数分析対象の
実現を目的とすることによるものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プレー
ナ型の手法は光導波能力が限定されることに加えていく
つかの他の弱点を有する。殆どの場合、個々の分析スポ
ットのサイズが小さいためにそれぞれのドットを完全に
液体サンプルに効果的に接触させることが課題となる。
これは食料品の病原検査をするときにとりわけ顕著にな
る。非常に低レベルの病原物質でも健康に対する危険性
が高いため、法規制で３００立方センチメートルまたは
それ以上のサンプル分析を使用することが要求される。
例を挙げると、Ｅｓｃｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ Ｏ１
５７：Ｈ７についてＵＳ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ
Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅが設定している許容限度は２
５ｇのサンプル中で１菌体までである。このような低濃
度の有機体を典型的には１ｍｍ２またはそれ以下の生物
学的分析のドットに基づいた方法で効果的に検出するこ
とは非常に困難である。加えて、生の食品サンプルを検
査するときにはサンプルの異質性が問題となる。脂質粒
およびその他の非毒性成分がセンサーに非特異的に付着
することやターゲットとの接触を物理的にブロックする
ことにより効果的検出感度を低下させることがある。ま
た、サンプルが粘性であって物質移送境界層を厚くし、
拡散による物質の移動速度を低下させることもある。こ
れらの因子により得られる信号レベルが低下し、ターゲ
ットの量が低いにもかかわらずヒトや動物の病原が致死
濃度であるという信頼性のない統計値になることがあ
る。
ナ型の手法は光導波能力が限定されることに加えていく
つかの他の弱点を有する。殆どの場合、個々の分析スポ
ットのサイズが小さいためにそれぞれのドットを完全に
液体サンプルに効果的に接触させることが課題となる。
これは食料品の病原検査をするときにとりわけ顕著にな
る。非常に低レベルの病原物質でも健康に対する危険性
が高いため、法規制で３００立方センチメートルまたは
それ以上のサンプル分析を使用することが要求される。
例を挙げると、Ｅｓｃｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ Ｏ１
５７：Ｈ７についてＵＳ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ
Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅが設定している許容限度は２
５ｇのサンプル中で１菌体までである。このような低濃
度の有機体を典型的には１ｍｍ２またはそれ以下の生物
学的分析のドットに基づいた方法で効果的に検出するこ
とは非常に困難である。加えて、生の食品サンプルを検
査するときにはサンプルの異質性が問題となる。脂質粒
およびその他の非毒性成分がセンサーに非特異的に付着
することやターゲットとの接触を物理的にブロックする
ことにより効果的検出感度を低下させることがある。ま
た、サンプルが粘性であって物質移送境界層を厚くし、
拡散による物質の移動速度を低下させることもある。こ
れらの因子により得られる信号レベルが低下し、ターゲ
ットの量が低いにもかかわらずヒトや動物の病原が致死
濃度であるという信頼性のない統計値になることがあ
る。
【００１４】また、分析対象物質拡散の境界層は殆どの
場合、円筒形のような回転体にとってよりもプレーナ型
構造にとってより厚くなる。その理由として、分析にサ
ンドイッチ免疫分析法のような多段階のプロトコルが含
まれている場合、あるいはセンサーを再使用する必要が
ある場合、プレーナ型の幾何構造はよりクリーニングが
困難なためである。最後に、食品安全のような用途にと
ってターゲットとなる病原はわずか１〜６種類であり、
最先端でコスト高となりがちなＣＣＤや光増倍管信号回
収技術を必要とする低感度のアレイ技術の価値は疑問視
される。
場合、円筒形のような回転体にとってよりもプレーナ型
構造にとってより厚くなる。その理由として、分析にサ
ンドイッチ免疫分析法のような多段階のプロトコルが含
まれている場合、あるいはセンサーを再使用する必要が
ある場合、プレーナ型の幾何構造はよりクリーニングが
困難なためである。最後に、食品安全のような用途にと
ってターゲットとなる病原はわずか１〜６種類であり、
最先端でコスト高となりがちなＣＣＤや光増倍管信号回
収技術を必要とする低感度のアレイ技術の価値は疑問視
される。
【００１５】エバネセント波および表面プラズモン共鳴
センサーは医療および食品安全への用途に見込みがある
が、当該技術に携わる者であれば現在の技術が上述の欠
点を含めていくつかの注意点において最適でないことを
理解できる。
センサーは医療および食品安全への用途に見込みがある
が、当該技術に携わる者であれば現在の技術が上述の欠
点を含めていくつかの注意点において最適でないことを
理解できる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によると、光学的
分析装置は光源モジュールと光学センサーとを有してい
る。光源モジュールはある伝播角度範囲を有する光を発
生させる。この光学センサーは光調節部分と分析感知部
分とを有している。光調節部分は光源モジュールで発生
した光を受け、分析感知部分に対して実質的に一定の伝
播角度を有する光を供給する。
分析装置は光源モジュールと光学センサーとを有してい
る。光源モジュールはある伝播角度範囲を有する光を発
生させる。この光学センサーは光調節部分と分析感知部
分とを有している。光調節部分は光源モジュールで発生
した光を受け、分析感知部分に対して実質的に一定の伝
播角度を有する光を供給する。
【００１７】ある実施形態では、光源モジュールはより
低い、ゼロではない限界の伝播角度からの範囲を有する
光を発生する。これはこの限界以下の伝播角度の光をブ
ロックすることで達成可能である。ある実施形態ではセ
ンサーの光調節部分は光源モジュールで発生した光を入
射光として受け、実質的に一定の伝播角度を有する光を
反射光として生み出す。センサーの分析感知部分はエバ
ネセント波感知動作に適したセンサー分子でコーティン
グされた導波路、または表面プラズモン共鳴感知動作に
適した金属薄膜でコーティングされた導波路であっても
よい。
低い、ゼロではない限界の伝播角度からの範囲を有する
光を発生する。これはこの限界以下の伝播角度の光をブ
ロックすることで達成可能である。ある実施形態ではセ
ンサーの光調節部分は光源モジュールで発生した光を入
射光として受け、実質的に一定の伝播角度を有する光を
反射光として生み出す。センサーの分析感知部分はエバ
ネセント波感知動作に適したセンサー分子でコーティン
グされた導波路、または表面プラズモン共鳴感知動作に
適した金属薄膜でコーティングされた導波路であっても
よい。
【００１８】ある実施形態では、導波路が集積化された
ウィンドウを有する質問装置によって光源モジュールに
結合されることも可能である。導波路は光源モジュール
で発生した光をセンサーに送信する。この導波路は光フ
ァイバーであって末端が直角リフレクタを形成するよう
に角度を付けられることも可能である。導波路は、導波
路から質問装置の光学部品に入射する励起光の後方散乱
を防ぐために不透明な材料を有する溝のウィンドウに設
置することも可能である。
ウィンドウを有する質問装置によって光源モジュールに
結合されることも可能である。導波路は光源モジュール
で発生した光をセンサーに送信する。この導波路は光フ
ァイバーであって末端が直角リフレクタを形成するよう
に角度を付けられることも可能である。導波路は、導波
路から質問装置の光学部品に入射する励起光の後方散乱
を防ぐために不透明な材料を有する溝のウィンドウに設
置することも可能である。
【００１９】ある実施形態では、センサーが二次元また
は三次元の動きをし、それにより連続的に溶液に浸して
特殊な分析プロトコルを実現できるような自動型分析プ
ラットホームにセンサーと質問装置が装備される。セン
サーが特定の溶液中に浸されている間、システムはセン
サーの振動運動および／または接触溶液の回転運動を供
給してエバネセント波領域のターゲット分析対象および
／または薬剤との反応を促進する。
は三次元の動きをし、それにより連続的に溶液に浸して
特殊な分析プロトコルを実現できるような自動型分析プ
ラットホームにセンサーと質問装置が装備される。セン
サーが特定の溶液中に浸されている間、システムはセン
サーの振動運動および／または接触溶液の回転運動を供
給してエバネセント波領域のターゲット分析対象および
／または薬剤との反応を促進する。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明のさまざまな実施形態を完
全に理解できるように特定の詳細説明でもって光学的分
析装置および方法を説明する。しかしながら、当該技術
に携わる者であれば本発明がこれらの詳細とは異なる形
態で実施可能であることを理解するであろう。他の例に
ついては、本発明の実施形態の説明が不明確になるのを
避けるため、よく知られている構造や動作は示さないか
または検討を入れていない。
全に理解できるように特定の詳細説明でもって光学的分
析装置および方法を説明する。しかしながら、当該技術
に携わる者であれば本発明がこれらの詳細とは異なる形
態で実施可能であることを理解するであろう。他の例に
ついては、本発明の実施形態の説明が不明確になるのを
避けるため、よく知られている構造や動作は示さないか
または検討を入れていない。
【００２１】図３は分析システム２０を示す機能ブロッ
クダイヤグラムである。光感知素子（センサー）２２
は、下記にさらに詳細を記述するが、レンズ部分２４、
リフレクタ部分２６、および感知導波路、即ちファイバ
ー部分２８を有している。この光感知素子２２は励起光
３０を受け、信号回収光３２を返す。励起光３０は駆動
回路（光源駆動回路）３６の制御下において光源モジュ
ール（光源）３４により発生される。光源モジュール３
４は、導波路、即ち供給源ファイバー３８のような光フ
ァイバーを経由して励起光を供給する。光学的質問装置
（光学呼び掛けモジュール）４０は信号回収光３２を受
け、さらに都合のよいことに感知素子２２と供給源ファ
イバー３８とを経由して送信された励起光とを光学的に
結合させる。光学的質問装置４０はレンズのような光学
装置と光検出器のような変換器とを有しており、信号回
収光３２に関数として関連した電気信号を生み出す。こ
の電気信号は光電流増幅器（光電増幅器）４２により増
幅され、これが増幅信号をマイクロコントローラ４４に
供給する。そのあとマイクロコントローラ４４は、この
増幅信号を解析して感知動作結果を読み出しまたはプリ
ントアウト、または後の解析のために貯蔵する形で供給
する。また、マイクロコントローラ４４は光源駆動回路
３６の動作を制御することも可能である。
クダイヤグラムである。光感知素子（センサー）２２
は、下記にさらに詳細を記述するが、レンズ部分２４、
リフレクタ部分２６、および感知導波路、即ちファイバ
ー部分２８を有している。この光感知素子２２は励起光
３０を受け、信号回収光３２を返す。励起光３０は駆動
回路（光源駆動回路）３６の制御下において光源モジュ
ール（光源）３４により発生される。光源モジュール３
４は、導波路、即ち供給源ファイバー３８のような光フ
ァイバーを経由して励起光を供給する。光学的質問装置
（光学呼び掛けモジュール）４０は信号回収光３２を受
け、さらに都合のよいことに感知素子２２と供給源ファ
イバー３８とを経由して送信された励起光とを光学的に
結合させる。光学的質問装置４０はレンズのような光学
装置と光検出器のような変換器とを有しており、信号回
収光３２に関数として関連した電気信号を生み出す。こ
の電気信号は光電流増幅器（光電増幅器）４２により増
幅され、これが増幅信号をマイクロコントローラ４４に
供給する。そのあとマイクロコントローラ４４は、この
増幅信号を解析して感知動作結果を読み出しまたはプリ
ントアウト、または後の解析のために貯蔵する形で供給
する。また、マイクロコントローラ４４は光源駆動回路
３６の動作を制御することも可能である。
【００２２】当該技術に携わる者であれば、図３に示さ
れた分析システムが構成と機能のよく知られた構成要素
を示す簡単化したブロックダイヤグラムであることが判
るであろう。光源モジュール３４、光学的質問装置４
０、および感知素子２２に関する詳細は本発明のさまざ
まな実施形態とつながりを持たせて以下に説明する。図
３に示されている他の機能ブロックに関してさらに詳細
説明することは、当該技術に携わる者が本発明を実行す
る上で必要のないことである。
れた分析システムが構成と機能のよく知られた構成要素
を示す簡単化したブロックダイヤグラムであることが判
るであろう。光源モジュール３４、光学的質問装置４
０、および感知素子２２に関する詳細は本発明のさまざ
まな実施形態とつながりを持たせて以下に説明する。図
３に示されている他の機能ブロックに関してさらに詳細
説明することは、当該技術に携わる者が本発明を実行す
る上で必要のないことである。
【００２３】図４は図３の光源モジュールの部分を示し
たものである。この図は光学軸４５に沿った断面を示し
ている。レーザーダイオードのような光源４６が、ウィ
ンドウ５０を有する供給源ハウジング４８内部に収容さ
れている。このレーザーダイオード４６は、励起光３０
を発生し、この励起光は、開口数調節レンズ５２によっ
て供給源ファイバー３８の端部５１上に焦点合わせされ
る。この供給源ファイバー３８は、光ファイバーフェル
ール３９により保持され、ファイバーの端部５１が開口
数調節レンズの焦点になるよう位置決めされる。それか
ら供給源ファイバー３８は励起光を、例えば図３に示し
た感知素子２２に移送する。
たものである。この図は光学軸４５に沿った断面を示し
ている。レーザーダイオードのような光源４６が、ウィ
ンドウ５０を有する供給源ハウジング４８内部に収容さ
れている。このレーザーダイオード４６は、励起光３０
を発生し、この励起光は、開口数調節レンズ５２によっ
て供給源ファイバー３８の端部５１上に焦点合わせされ
る。この供給源ファイバー３８は、光ファイバーフェル
ール３９により保持され、ファイバーの端部５１が開口
数調節レンズの焦点になるよう位置決めされる。それか
ら供給源ファイバー３８は励起光を、例えば図３に示し
た感知素子２２に移送する。
【００２４】ある実施形態では、レーザーダイオード４
６は市販の可視光レーザーダイオードであり、規格の９
ｍｍパッケージ型で、６００〜７００ｎｍ帯域で動作
し、平均パワー１ｍＷまたはそれ以上を出力するもので
ある。開口数調節レンズ５２は直径３ｍｍ、０．２５ピ
ッチ勾配屈折率（ＧＲＩＮ）型レンズである。供給源フ
ァイバー３８はコア直径２００ミクロンの光ファイバー
であり、好ましくはガラスまたは石英のような自己蛍光
発光が最小限で散乱損失の小さい伝送材料により作製さ
れたものである。しかしながら、プラスティックファイ
バーや他の導波路も、特に、光源モジュール３４から感
知素子（部材）２２（図３参照）までの距離が数メート
ル以下の場合は適合可能である。この実施形態では、Ｇ
ＲＩＮレンズは開口数およそ０．４ないし０．６のレー
ザーダイオードを、比較的低い石英ファイバーの最大開
口数を保ちながら、約０．２２に変換する。透過性の薄
い（約０．１５ｍｍ）ガラス円板５４が透明接着剤によ
りＧＲＩＮレンズ５２に接着されており、これは光学軸
４５に軸対称で配置された直径約０．７５ｍｍの円形遮
光部５６を有している。遮光部５６の効果は供給源ファ
イバー３８に伝播角度の小さい光線が入射するのを除去
することである。供給源ファイバー３８が内部的なモー
ド変換を生じるほど曲げられず、多数の散乱中心を含ん
でいない場合、ファイバー内の光はファイバーに入射し
た光と同じ角度特性を有する。
６は市販の可視光レーザーダイオードであり、規格の９
ｍｍパッケージ型で、６００〜７００ｎｍ帯域で動作
し、平均パワー１ｍＷまたはそれ以上を出力するもので
ある。開口数調節レンズ５２は直径３ｍｍ、０．２５ピ
ッチ勾配屈折率（ＧＲＩＮ）型レンズである。供給源フ
ァイバー３８はコア直径２００ミクロンの光ファイバー
であり、好ましくはガラスまたは石英のような自己蛍光
発光が最小限で散乱損失の小さい伝送材料により作製さ
れたものである。しかしながら、プラスティックファイ
バーや他の導波路も、特に、光源モジュール３４から感
知素子（部材）２２（図３参照）までの距離が数メート
ル以下の場合は適合可能である。この実施形態では、Ｇ
ＲＩＮレンズは開口数およそ０．４ないし０．６のレー
ザーダイオードを、比較的低い石英ファイバーの最大開
口数を保ちながら、約０．２２に変換する。透過性の薄
い（約０．１５ｍｍ）ガラス円板５４が透明接着剤によ
りＧＲＩＮレンズ５２に接着されており、これは光学軸
４５に軸対称で配置された直径約０．７５ｍｍの円形遮
光部５６を有している。遮光部５６の効果は供給源ファ
イバー３８に伝播角度の小さい光線が入射するのを除去
することである。供給源ファイバー３８が内部的なモー
ド変換を生じるほど曲げられず、多数の散乱中心を含ん
でいない場合、ファイバー内の光はファイバーに入射し
た光と同じ角度特性を有する。
【００２５】図５は、遮光部５６がある場合とない場合
について、供給源ファイバー３８から出る光の角度分布
測定結果を示したグラフである。これらの測定結果は上
述した特定の構成の光源モジュール３４と供給源ファイ
バー３８に対応している。明らかに、遮光部５６は低い
伝播角度の光線を大幅に削減した光の角度分布を提供し
ており、その利点はこれ以降の検討の中で明確になるで
あろう。便宜的に表示する目的で、光学軸４５（図４参
照）に相関する伝播角度は図５のグラフでは開口数の値
で表わしている。
について、供給源ファイバー３８から出る光の角度分布
測定結果を示したグラフである。これらの測定結果は上
述した特定の構成の光源モジュール３４と供給源ファイ
バー３８に対応している。明らかに、遮光部５６は低い
伝播角度の光線を大幅に削減した光の角度分布を提供し
ており、その利点はこれ以降の検討の中で明確になるで
あろう。便宜的に表示する目的で、光学軸４５（図４参
照）に相関する伝播角度は図５のグラフでは開口数の値
で表わしている。
【００２６】図６（Ａ）は供給源ファイバー３８を通っ
てファイバーの端部５９に形成された直角リフレクタ５
８に向かう励起光３０を示している。その後、励起光３
０は感知素子２２のレンズ部分２４に入射し、反射部２
６のリフレクタ表面２７で反射し、感知ファイバー２８
に入射する。感知ファイバー２８はクラッド層を除去し
た光ファイバーのコア部分であってもよい。別の選択肢
では、感知ファイバー２８はプラスティックファイバー
または適切に適合された数ある導波路構造のいずれかで
あってもよい。
てファイバーの端部５９に形成された直角リフレクタ５
８に向かう励起光３０を示している。その後、励起光３
０は感知素子２２のレンズ部分２４に入射し、反射部２
６のリフレクタ表面２７で反射し、感知ファイバー２８
に入射する。感知ファイバー２８はクラッド層を除去し
た光ファイバーのコア部分であってもよい。別の選択肢
では、感知ファイバー２８はプラスティックファイバー
または適切に適合された数ある導波路構造のいずれかで
あってもよい。
【００２７】図６（Ｂ）は、エバネセント界誘導による
蛍光などの信号回収光３２が感知ファイバー２８を通
り、リフレクタ２６で反射し、レンズ２４で屈折し、ウ
ィンドウ６０を通って質問装置４０（図３も参照）に返
ってくるのを示したものである。いったん質問装置４０
内に入ると、信号回収光３２はサファイアボールレンズ
６２のようなレンズによって光検出器６４などの変換器
に焦点を絞られる。
蛍光などの信号回収光３２が感知ファイバー２８を通
り、リフレクタ２６で反射し、レンズ２４で屈折し、ウ
ィンドウ６０を通って質問装置４０（図３も参照）に返
ってくるのを示したものである。いったん質問装置４０
内に入ると、信号回収光３２はサファイアボールレンズ
６２のようなレンズによって光検出器６４などの変換器
に焦点を絞られる。
【００２８】図７（Ａ）は質問装置ウィンドウ６０の１
つの実施形態のさらに詳細を示したものである。供給源
ファイバー３８の末端５９は４５°の角度でミラー仕上
げに研磨され、反射膜６１がコーティングされて直角リ
フレクタ５８を形成している。供給源ファイバー３８の
この部分は、詳細を説明するが、質問装置ウィンドウ６
０の中に集積化されている。直角リフレクタ５８は、供
給源ファイバー３８内の光がウィンドウ６０から通常は
ウィンドウ表面に直角に、例えば開口数０．２２でもっ
て浮かび出てくるように設置される。
つの実施形態のさらに詳細を示したものである。供給源
ファイバー３８の末端５９は４５°の角度でミラー仕上
げに研磨され、反射膜６１がコーティングされて直角リ
フレクタ５８を形成している。供給源ファイバー３８の
この部分は、詳細を説明するが、質問装置ウィンドウ６
０の中に集積化されている。直角リフレクタ５８は、供
給源ファイバー３８内の光がウィンドウ６０から通常は
ウィンドウ表面に直角に、例えば開口数０．２２でもっ
て浮かび出てくるように設置される。
【００２９】質問装置ウィンドウ６０はレーザー線拒絶
フィルター膜６６をガラス板６７の片面に成膜されて有
している。このフィルター膜６６の根本的な機能は励起
光３０に伴なう揺らぎ光が質問装置４０に含まれる光学
部品に到達するのをすべて排除し、より長波長の蛍光信
号回収光３２（図６（Ａ）および６（Ｂ）参照）が妨害
を受けない経路を提供することである。励起源およびブ
ロッキングフィルタの選択は信号の回収に密接に関連し
ており、これに関しては後ほど検討する。例えば、直径
約１．５ｍｍの円形の遮光形状６８がフィルター膜６６
の外側表面に塗布またはコーティングされている。この
遮光部６８は、感知素子２２のレンズ部分２４で反射さ
れる後方反射励起光３０をすべてブロッキングすること
によりフィルター膜６６を増強している。
フィルター膜６６をガラス板６７の片面に成膜されて有
している。このフィルター膜６６の根本的な機能は励起
光３０に伴なう揺らぎ光が質問装置４０に含まれる光学
部品に到達するのをすべて排除し、より長波長の蛍光信
号回収光３２（図６（Ａ）および６（Ｂ）参照）が妨害
を受けない経路を提供することである。励起源およびブ
ロッキングフィルタの選択は信号の回収に密接に関連し
ており、これに関しては後ほど検討する。例えば、直径
約１．５ｍｍの円形の遮光形状６８がフィルター膜６６
の外側表面に塗布またはコーティングされている。この
遮光部６８は、感知素子２２のレンズ部分２４で反射さ
れる後方反射励起光３０をすべてブロッキングすること
によりフィルター膜６６を増強している。
【００３０】図７（Ａ）および７Ｂの両方によると、溝
７０はフィルター膜６６と反対側のガラス板６７に切り
込まれている。この溝は高速の水冷式ダイアモンドソー
で切り込むことができる。溝７０は高い不透明さを有す
る、Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ Ｂ
ｉｌｌｅｒｉｃａ， Ｍａｓｓ．の３２０エポキシのよ
うな材料７２を充填される。第２の、供給源ファイバー
３８の幅と同じの、より狭い溝７４は不透明材料７２内
で、溝７４の長さに沿った全部分で不透明材料７２を突
き破らないよう配慮した位置に設けられる。それから供
給源ファイバー３８が、正しい位置で正しい方向に光射
出するように溝７４に配置され、そして薄いガラスカバ
ー板７６が溝のウィンドウ面に押し付けられてファイバ
ーの位置を保持する。それから、ＵＶ接着剤Ｐ９２（Ｓ
ｕｍｍｅｒｓ Ｏｐｔｉｃａｌｏｆ Ｆｏｒｔ Ｗａｓ
ｈｉｎｇｔｏｎ，ＰＡ）のような透明材料が、捕捉され
た供給源ファイバー３８の空間にしみ込まされて空気を
除去し、接着剤が硬化される。
７０はフィルター膜６６と反対側のガラス板６７に切り
込まれている。この溝は高速の水冷式ダイアモンドソー
で切り込むことができる。溝７０は高い不透明さを有す
る、Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ Ｂ
ｉｌｌｅｒｉｃａ， Ｍａｓｓ．の３２０エポキシのよ
うな材料７２を充填される。第２の、供給源ファイバー
３８の幅と同じの、より狭い溝７４は不透明材料７２内
で、溝７４の長さに沿った全部分で不透明材料７２を突
き破らないよう配慮した位置に設けられる。それから供
給源ファイバー３８が、正しい位置で正しい方向に光射
出するように溝７４に配置され、そして薄いガラスカバ
ー板７６が溝のウィンドウ面に押し付けられてファイバ
ーの位置を保持する。それから、ＵＶ接着剤Ｐ９２（Ｓ
ｕｍｍｅｒｓ Ｏｐｔｉｃａｌｏｆ Ｆｏｒｔ Ｗａｓ
ｈｉｎｇｔｏｎ，ＰＡ）のような透明材料が、捕捉され
た供給源ファイバー３８の空間にしみ込まされて空気を
除去し、接着剤が硬化される。
【００３１】接着剤とカバー板７６の両方は供給源ファ
イバー３８のクラッド層と殆ど同じ屈折率をもつように
選択され、ビームの収差を最小にする。励起光３０は、
直角リフレクタ５８からの反射した上で供給源ファイバ
ー３８の円筒状の壁を通過する必要があり、さもないと
ファイバーの壁が円筒形レンズとして作用し、射出励起
光ビームの形状を歪める。不透明材料７２は、遮光部６
８と共に、直角リフレクタ５８における欠陥から洩れる
かまたは、励起光３０が感知素子２２のレンズ部分２４
に最初に入射する場所で反射されるあらゆる励起光を吸
収する。
イバー３８のクラッド層と殆ど同じ屈折率をもつように
選択され、ビームの収差を最小にする。励起光３０は、
直角リフレクタ５８からの反射した上で供給源ファイバ
ー３８の円筒状の壁を通過する必要があり、さもないと
ファイバーの壁が円筒形レンズとして作用し、射出励起
光ビームの形状を歪める。不透明材料７２は、遮光部６
８と共に、直角リフレクタ５８における欠陥から洩れる
かまたは、励起光３０が感知素子２２のレンズ部分２４
に最初に入射する場所で反射されるあらゆる励起光を吸
収する。
【００３２】図３、６（Ａ）、および６（Ｂ）と関連付
けて以上に検討してきた感知素子２２は、ポリスチレン
などの射出成型により単一片として形成可能である。図
６（Ａ）に示すように、感知素子２２に入射する励起光
３０は最初にレンズ部分２４の表面に遭遇し、これは球
面状または放物面状のようないくつかの適切な構成のい
ずれでもよい。レンズ部分２４の根本的な機能は図６
（Ｂ）に示したように、信号回収光３２を平行化するこ
とである。しかしながら、レンズ部分２４は励起光３０
に関して、励起光の実効的部分を光学軸４５に移す二次
的な役割りをも果たす。
けて以上に検討してきた感知素子２２は、ポリスチレン
などの射出成型により単一片として形成可能である。図
６（Ａ）に示すように、感知素子２２に入射する励起光
３０は最初にレンズ部分２４の表面に遭遇し、これは球
面状または放物面状のようないくつかの適切な構成のい
ずれでもよい。レンズ部分２４の根本的な機能は図６
（Ｂ）に示したように、信号回収光３２を平行化するこ
とである。しかしながら、レンズ部分２４は励起光３０
に関して、励起光の実効的部分を光学軸４５に移す二次
的な役割りをも果たす。
【００３３】現在の技術の状態と関連させて以上に説明
したように、励起源から供給された光は平衡化した分布
の伝播角度から成り、テーパー化したファイバーの断面
がしばしば開口数を液体サンプルに浸されたときの感知
ファイバーと適合するようにマッチングさせるのに使用
される。しかしながら、大部分の光線の角度特性がエバ
ネセント電界強度に対して微弱にしか寄与しないので、
この手法は入力エネルギーを顕著に浪費する。他の試み
はテーパーを感知ファイバー全長に沿って使用するもの
であり、それにより低い伝播角度の光線をファイバーに
沿ったいくつかの場所においてエバネセント電界に寄与
するような高い伝播角度の光線に変換する。しかしなが
ら、これらの低角度の光線のために、最初から高い伝播
角度を有する光線が損失とならざるを得ない。伝播角度
の低い光線をファイバーのテーパーによって連続的にグ
レードアップすることはファイバーの長さに沿って励起
光が洩れ出るという不利益によって得られるのである。
これは分析感度がファイバーに沿って変化することを意
味するものであり、これがキャリブレーションの問題を
引き起こす。また、ファイバーから外面のサンプルへの
光の漏出は結合しているフルオロフォア単独ではなく、
サンプル自体の蛍光励起につながり得るものである。
したように、励起源から供給された光は平衡化した分布
の伝播角度から成り、テーパー化したファイバーの断面
がしばしば開口数を液体サンプルに浸されたときの感知
ファイバーと適合するようにマッチングさせるのに使用
される。しかしながら、大部分の光線の角度特性がエバ
ネセント電界強度に対して微弱にしか寄与しないので、
この手法は入力エネルギーを顕著に浪費する。他の試み
はテーパーを感知ファイバー全長に沿って使用するもの
であり、それにより低い伝播角度の光線をファイバーに
沿ったいくつかの場所においてエバネセント電界に寄与
するような高い伝播角度の光線に変換する。しかしなが
ら、これらの低角度の光線のために、最初から高い伝播
角度を有する光線が損失とならざるを得ない。伝播角度
の低い光線をファイバーのテーパーによって連続的にグ
レードアップすることはファイバーの長さに沿って励起
光が洩れ出るという不利益によって得られるのである。
これは分析感度がファイバーに沿って変化することを意
味するものであり、これがキャリブレーションの問題を
引き起こす。また、ファイバーから外面のサンプルへの
光の漏出は結合しているフルオロフォア単独ではなく、
サンプル自体の蛍光励起につながり得るものである。
【００３４】理想的には、すべての入射励起光が感知フ
ァイバーの臨界角に非常に近いものであり、エバネセン
ト電界強度を最大化し、それによってファイバーに結合
したあらゆるフルオロフォア分子による蛍光を最大化す
ればよい。また、感知ファイバーが、単位長さ当たりの
感度を一定に保つように本質的に直径が一定であり、外
部環境への光の漏出が最小になればよい。実際上の問題
として、射出成型による作製のような製造プロセスの結
果としてわずかにテーパーのある感知ファイバーとなる
必要がある。典型的には、約０．０２°のこのテーパー
は射出鋳型から欠陥を形成させずにファイバーを取り出
すのに充分であり、このようなテーパーは本質的に光学
的効果において無視できるものである。本発明の実施形
態は殆ど理想的な条件を提供できるものであり、根本的
に感知素子２２のリフレクタ部分２６の特性に帰するも
のである。
ァイバーの臨界角に非常に近いものであり、エバネセン
ト電界強度を最大化し、それによってファイバーに結合
したあらゆるフルオロフォア分子による蛍光を最大化す
ればよい。また、感知ファイバーが、単位長さ当たりの
感度を一定に保つように本質的に直径が一定であり、外
部環境への光の漏出が最小になればよい。実際上の問題
として、射出成型による作製のような製造プロセスの結
果としてわずかにテーパーのある感知ファイバーとなる
必要がある。典型的には、約０．０２°のこのテーパー
は射出鋳型から欠陥を形成させずにファイバーを取り出
すのに充分であり、このようなテーパーは本質的に光学
的効果において無視できるものである。本発明の実施形
態は殆ど理想的な条件を提供できるものであり、根本的
に感知素子２２のリフレクタ部分２６の特性に帰するも
のである。
【００３５】図６（Ａ）によると、リフレクタ部分２６
の反射表面２７は、供給源ファイバー３８の端部から射
出されるすべての光線が感知素子２２の光学軸４５に相
関して同じ角度で反射されるように作製されている。言
い換えると、感知ファイバー２８内のすべての光線は同
じ伝播角度を有しており、これはエバネセント波に基づ
くセンサーにとって高度に望ましい特徴である。光源
（すなわち供給源ファイバー３８の端部にある直角リフ
レクタ５８）はほぼ点光源であり、その光源から射出さ
れる光の角度分布がある制限値（下記で検討）になると
仮定すると、必要とされる反射表面２７の形状は数学的
に容易に導き出せる。実際的には、ファイバーはコアの
直径が３ミクロンの小ささまで入手できるため、点光源
を要求することは困難な条件ではなく、また感知素子２
２の相対的サイズを単純に大きくすることも可能であ
る。実際問題として、実験を通して感知ファイバー２８
の直径が供給源ファイバー３８のそれのおよそ４倍の大
きさである場合、点光源条件が得られることが判明し
た。
の反射表面２７は、供給源ファイバー３８の端部から射
出されるすべての光線が感知素子２２の光学軸４５に相
関して同じ角度で反射されるように作製されている。言
い換えると、感知ファイバー２８内のすべての光線は同
じ伝播角度を有しており、これはエバネセント波に基づ
くセンサーにとって高度に望ましい特徴である。光源
（すなわち供給源ファイバー３８の端部にある直角リフ
レクタ５８）はほぼ点光源であり、その光源から射出さ
れる光の角度分布がある制限値（下記で検討）になると
仮定すると、必要とされる反射表面２７の形状は数学的
に容易に導き出せる。実際的には、ファイバーはコアの
直径が３ミクロンの小ささまで入手できるため、点光源
を要求することは困難な条件ではなく、また感知素子２
２の相対的サイズを単純に大きくすることも可能であ
る。実際問題として、実験を通して感知ファイバー２８
の直径が供給源ファイバー３８のそれのおよそ４倍の大
きさである場合、点光源条件が得られることが判明し
た。
【００３６】望ましい反射表面２７の形状は図８に示し
た曲線２７Ａを光学軸４５について回転させたもので規
定される。点光源をＯ点とすると、曲線２７Ａは次の極
座標、 ｒ（θ）＝Ｒ（０）×（１−ｃｏｓ（θｎ））／１−ｃ
ｏｓ（θ＋θｎ）） により説明することが可能であり、ここでｒ（θ）はＯ
点源から曲線２７Ａまでの距離、θは励起光線３０と光
学軸４５の間の角度である。角度θ０は光学軸に相関す
る出射の望ましくは一定となる角度、Ｒ（０）はθ＝０
のときのＯ点源から曲線２７Ａまでの距離である。
た曲線２７Ａを光学軸４５について回転させたもので規
定される。点光源をＯ点とすると、曲線２７Ａは次の極
座標、 ｒ（θ）＝Ｒ（０）×（１−ｃｏｓ（θｎ））／１−ｃ
ｏｓ（θ＋θｎ）） により説明することが可能であり、ここでｒ（θ）はＯ
点源から曲線２７Ａまでの距離、θは励起光線３０と光
学軸４５の間の角度である。角度θ０は光学軸に相関す
る出射の望ましくは一定となる角度、Ｒ（０）はθ＝０
のときのＯ点源から曲線２７Ａまでの距離である。
【００３７】図９によると、反射表面２７が、ある伝播
角度範囲に入っている光線についてのみ作用することは
明らかである。図示したように、光学軸４５に相関して
小さい角度で伝播する励起光３０Ａは直接的に感知ファ
イバー部分２８へと通過する。光学軸に対して比較的大
きな角度で伝播する光線３０Ｂは反射表面２７で反射
し、２回目となりそして感知素子２２から屈折して放出
される。しかしながら、この伝播角度の拘束条件に入っ
ているものでも、８０ないし９０％の光線を集めて望ま
しい角度θ０で感知ファイバー部分２８に向けることは
困難ではない。
角度範囲に入っている光線についてのみ作用することは
明らかである。図示したように、光学軸４５に相関して
小さい角度で伝播する励起光３０Ａは直接的に感知ファ
イバー部分２８へと通過する。光学軸に対して比較的大
きな角度で伝播する光線３０Ｂは反射表面２７で反射
し、２回目となりそして感知素子２２から屈折して放出
される。しかしながら、この伝播角度の拘束条件に入っ
ているものでも、８０ないし９０％の光線を集めて望ま
しい角度θ０で感知ファイバー部分２８に向けることは
困難ではない。
【００３８】水中に浸したポリスチレンの導波路におい
て開口数はおよそ０．８５６である。励起光の伝播角度
が臨界角に非常に近くなったとき、最も大きなエバネセ
ント電界強度が創出される。ポリスチレンの６００ない
し７００ｎｍ帯域における屈折率は約１．５８４であ
り、これは光学軸に相関した臨界角が約３２．７である
ことにつながる。しかしながら実際の設計上の問題とし
て、製造誤差などに伴なう調整ズレの効果を補償するた
めには、より低い伝播角度を使用する方が適切である。
臨界角より約２°小さい伝播角度での設計が容易に達成
され、満足できる結果が得られている。
て開口数はおよそ０．８５６である。励起光の伝播角度
が臨界角に非常に近くなったとき、最も大きなエバネセ
ント電界強度が創出される。ポリスチレンの６００ない
し７００ｎｍ帯域における屈折率は約１．５８４であ
り、これは光学軸に相関した臨界角が約３２．７である
ことにつながる。しかしながら実際の設計上の問題とし
て、製造誤差などに伴なう調整ズレの効果を補償するた
めには、より低い伝播角度を使用する方が適切である。
臨界角より約２°小さい伝播角度での設計が容易に達成
され、満足できる結果が得られている。
【００３９】図１０は感知素子２２の感知ファイバー部
分２８に入射する光線の累積的角度分布を、市販の光線
追跡プログラム、商標登録Ｏｐｔｉｃａｄによりモデル
化して示したものである。モデル化された特定の感知素
子は、図１１に示した寸法で、直径２００ミクロンの供
給源ファイバー３８を感知素子のレンズ部分２４の対面
する表面から０．５ｍｍ離れた場所に配置して作製され
ている。モデル化を簡単化するために、供給源ファイバ
ー３８が、上限の開口数０．２２までの光線角度の均一
な分布を有する光線を伝送すると仮定する。
分２８に入射する光線の累積的角度分布を、市販の光線
追跡プログラム、商標登録Ｏｐｔｉｃａｄによりモデル
化して示したものである。モデル化された特定の感知素
子は、図１１に示した寸法で、直径２００ミクロンの供
給源ファイバー３８を感知素子のレンズ部分２４の対面
する表面から０．５ｍｍ離れた場所に配置して作製され
ている。モデル化を簡単化するために、供給源ファイバ
ー３８が、上限の開口数０．２２までの光線角度の均一
な分布を有する光線を伝送すると仮定する。
【００４０】図１１は集積化されたレンズ部分２４およ
びリフレクタ部分２６の特定の幾何形状を示したもので
あり、次のレンズメーカーの等式、 z(mm)=7.59178h2-1.130917h4+15.184765h6-1.276721h８
+3.500005h10 で説明することが可能であり、当該技術に携わる者であ
れば理解されよう。
びリフレクタ部分２６の特定の幾何形状を示したもので
あり、次のレンズメーカーの等式、 z(mm)=7.59178h2-1.130917h4+15.184765h6-1.276721h８
+3.500005h10 で説明することが可能であり、当該技術に携わる者であ
れば理解されよう。
【００４１】図１０に示したように、小さい伝播角度の
光線画分は全く適量である。大部分の光線は設計の伝播
角度（開口数０．８１で表示）付近に集中しており、感
知素子２２のファイバー部分２８に射出される８４％以
上の光線が０．７５以上の開口数で表わされる伝播角度
を有している。光線の約１６％は開口数０．１５以下で
表わされる伝播角度を有しており、それらの光線は非球
面リフレクタ断面２６を低伝播角度で通過し、したがっ
てリフレクタ２６の作用を受けないで表示されている。
光線画分は全く適量である。大部分の光線は設計の伝播
角度（開口数０．８１で表示）付近に集中しており、感
知素子２２のファイバー部分２８に射出される８４％以
上の光線が０．７５以上の開口数で表わされる伝播角度
を有している。光線の約１６％は開口数０．１５以下で
表わされる伝播角度を有しており、それらの光線は非球
面リフレクタ断面２６を低伝播角度で通過し、したがっ
てリフレクタ２６の作用を受けないで表示されている。
【００４２】図４に示されている光源モジュール３４に
使用される中央部の遮光部５６によりさらなる改善が供
給される。明らかに、図１０は低い伝播角度の光線を実
質的にすべてブロックするこの遮光部５６の効果を含ん
でいない。低い伝播角度の光線は実質的にエバネセント
電界強度に寄与しないため、検出信号の発生には殆ど価
値がない。しかしながら、それは、質問装置４０（図６
（Ｂ）参照）により拒絶すべき、無信号時の顕著なバッ
クグラウンド光の発生源となる可能性がある。このよう
なバックグラウンドの揺らぎ光は、センサー材料のバル
クまたはその中の不純物の軌跡の射出による蛍光、また
は励起光の質問装置４０自体への洩れ、または導波路内
部の粒子や導波路表面の不完全さから後方散乱した励起
光に由来することがある。フィルター膜６６（図７
（Ａ）参照）のような励起光拒絶フィルターは１００％
の効果をもち得ない。システムから低伝播角度の光を除
去することにより、質問装置４０における無信号時のバ
ックグラウンド光の量は対応して低くなり、エバネセン
ト電界が表面に結合したフルオロフォアを励起すること
に与える効果が殆どなくなる。
使用される中央部の遮光部５６によりさらなる改善が供
給される。明らかに、図１０は低い伝播角度の光線を実
質的にすべてブロックするこの遮光部５６の効果を含ん
でいない。低い伝播角度の光線は実質的にエバネセント
電界強度に寄与しないため、検出信号の発生には殆ど価
値がない。しかしながら、それは、質問装置４０（図６
（Ｂ）参照）により拒絶すべき、無信号時の顕著なバッ
クグラウンド光の発生源となる可能性がある。このよう
なバックグラウンドの揺らぎ光は、センサー材料のバル
クまたはその中の不純物の軌跡の射出による蛍光、また
は励起光の質問装置４０自体への洩れ、または導波路内
部の粒子や導波路表面の不完全さから後方散乱した励起
光に由来することがある。フィルター膜６６（図７
（Ａ）参照）のような励起光拒絶フィルターは１００％
の効果をもち得ない。システムから低伝播角度の光を除
去することにより、質問装置４０における無信号時のバ
ックグラウンド光の量は対応して低くなり、エバネセン
ト電界が表面に結合したフルオロフォアを励起すること
に与える効果が殆どなくなる。
【００４３】図６（Ｂ）によると、信号回収光３２は質
問装置４０に入射する前に平行化されることが望まし
い。光線が設計の入射角度からおよそ±１０°以上外れ
た角度で衝突する場合、フィルター膜６６（図７（Ａ）
参照）の性能は殆どにおいて低下する。蛍光発生プロセ
スはあらゆるフルオロフォア部分からの均等な光線角度
分布を発生するので、広範囲の光線角度分布を平行化し
て小さく、低ノイズの光検出器に方向付けすることも望
ましい。
問装置４０に入射する前に平行化されることが望まし
い。光線が設計の入射角度からおよそ±１０°以上外れ
た角度で衝突する場合、フィルター膜６６（図７（Ａ）
参照）の性能は殆どにおいて低下する。蛍光発生プロセ
スはあらゆるフルオロフォア部分からの均等な光線角度
分布を発生するので、広範囲の光線角度分布を平行化し
て小さく、低ノイズの光検出器に方向付けすることも望
ましい。
【００４４】比較的低い伝播角度を有する信号回収光３
２の画分は感知ファイバー２８を出て感知素子２２のレ
ンズ２４を直接的に通過する。これらの光がレンズの焦
点付近で感知ファイバー２８からあらわれ、それにより
平行状態でレンズから出て行くようにレンズ部分２４の
表面および軸の配置は実施される。しかしながら、信号
回収光３２のうち第２の、殆どの場合において、より大
きな画分は大きな伝播角度で感知ファイバー部分２８か
ら出る。これらの光線の多くは、その後、リフレクタ２
６の反射表面２７に衝突し、これが高い伝播角度の光を
レンズ２４へと反射し、それから質問装置４０内に含ま
れる光学システムへと入射し、それにより、回収された
信号光の実質的部分（それ以外は失われている）を集め
る。光線モデル化の研究は感知ファイバー２８から射出
された信号回収光の９０％以上が光検出器６４に到達す
ることを示している。
２の画分は感知ファイバー２８を出て感知素子２２のレ
ンズ２４を直接的に通過する。これらの光がレンズの焦
点付近で感知ファイバー２８からあらわれ、それにより
平行状態でレンズから出て行くようにレンズ部分２４の
表面および軸の配置は実施される。しかしながら、信号
回収光３２のうち第２の、殆どの場合において、より大
きな画分は大きな伝播角度で感知ファイバー部分２８か
ら出る。これらの光線の多くは、その後、リフレクタ２
６の反射表面２７に衝突し、これが高い伝播角度の光を
レンズ２４へと反射し、それから質問装置４０内に含ま
れる光学システムへと入射し、それにより、回収された
信号光の実質的部分（それ以外は失われている）を集め
る。光線モデル化の研究は感知ファイバー２８から射出
された信号回収光の９０％以上が光検出器６４に到達す
ることを示している。
【００４５】数多くのロングパスまたはバンドパスフィ
ルター設計のいずれもが、臨界波長以上の波長を伝播し
て臨界波長以下の波長をブロックするか、または周波帯
以内を伝播して第２周波帯以上を拒絶可能な光学結晶お
よび薄膜干渉フィルターのようなフィルター膜６６に採
用可能である。最も単純で最もコスト効果の高いフィル
ター膜６６としては、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏａｔｉｎｇ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａ
ｒａ，ＣＡ）から入手可能な特殊なフィルター特性を有
するロングパスダイクロイックフィルターが可能であ
る。しかしながら、付加的な励起のブロッキングは、典
型例の周波帯において、フィルター膜６６と組み合わせ
てスペクトル吸収着色フィルターを使用する、例えば、
Ｓｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
（Ｄｕｒｙｅａ，ＰＡ）のＲＧ−６４５やＲＧ−６６５
シャープカットガラス、またはＨｏｙａ Ｃｏｒｐｏｒ
ａｔｉｏｎのＲ−６２、Ｒ−６４、Ｒ−６６またはＲ−
６８シャープカットフィルター材料のようなロングパス
バルクフィルター、またはレーザー波長で強い吸光度を
有して少なくとも蛍光発光周波帯の一部で吸光度の低い
有機染料ポリマーから平板６７を作製する、ことにより
得ることができる。前に検討したように、１種類として
の薄膜フィルターは光学軸４５に対して急角度をなす光
線には効果的ではないが、着色フィルターはそれを補う
機能を提供するものである。
ルター設計のいずれもが、臨界波長以上の波長を伝播し
て臨界波長以下の波長をブロックするか、または周波帯
以内を伝播して第２周波帯以上を拒絶可能な光学結晶お
よび薄膜干渉フィルターのようなフィルター膜６６に採
用可能である。最も単純で最もコスト効果の高いフィル
ター膜６６としては、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏａｔｉｎｇ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａ
ｒａ，ＣＡ）から入手可能な特殊なフィルター特性を有
するロングパスダイクロイックフィルターが可能であ
る。しかしながら、付加的な励起のブロッキングは、典
型例の周波帯において、フィルター膜６６と組み合わせ
てスペクトル吸収着色フィルターを使用する、例えば、
Ｓｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
（Ｄｕｒｙｅａ，ＰＡ）のＲＧ−６４５やＲＧ−６６５
シャープカットガラス、またはＨｏｙａ Ｃｏｒｐｏｒ
ａｔｉｏｎのＲ−６２、Ｒ−６４、Ｒ−６６またはＲ−
６８シャープカットフィルター材料のようなロングパス
バルクフィルター、またはレーザー波長で強い吸光度を
有して少なくとも蛍光発光周波帯の一部で吸光度の低い
有機染料ポリマーから平板６７を作製する、ことにより
得ることができる。前に検討したように、１種類として
の薄膜フィルターは光学軸４５に対して急角度をなす光
線には効果的ではないが、着色フィルターはそれを補う
機能を提供するものである。
【００４６】６００ないし７００ｎｍの周波帯（例え
ば、６３８、６４５、６５８ｎｍ）の市販のソリッドス
テートレーザーダイオード励起光源４６により、約２５
ｎｍ以上でレーザー発光波長を超える波長までにおいて
５０％の伝播性を示すロングパスフィルターを組み合わ
せて使用すると、励起光揺らぎをおよそ１０００〜１０
０００の因数で低減することが可能である。この程度の
励起のブロッキングレベルが達成されると、残された揺
らぎ光レベルは光学的欠陥および材料の不均質性により
大きく影響され、レーザーダイオードおよび高い光強度
に晒された他の励起光学成分からのラマン成分および強
い蛍光を有する。この点でのＳ／Ｎ比は、蛍光発光を防
止するために光源３４にレーザーバンドパスフィルター
を配置すること、導波路材料とその純度を変えること、
感知素子２２の光学表面特性を改善すること、光学的質
問装置４０における強い無信号光レベルを生起しない励
起波長に移動させることによる最も効果的な影響を受け
る。殆どの誘電性材料について、動作周波帯を長波長に
移動させると蛍光および内部的後方散乱は急激に減少す
る。これらのバックグラウンド効果を超える小さな蛍光
信号を検出するためには、したがって安定で効率的な、
約６００ｎｍないし８００ｎｍの周波帯内で発光するフ
ルオロフォアが利用可能な最も長い波長で動作すること
が好ましい。
ば、６３８、６４５、６５８ｎｍ）の市販のソリッドス
テートレーザーダイオード励起光源４６により、約２５
ｎｍ以上でレーザー発光波長を超える波長までにおいて
５０％の伝播性を示すロングパスフィルターを組み合わ
せて使用すると、励起光揺らぎをおよそ１０００〜１０
０００の因数で低減することが可能である。この程度の
励起のブロッキングレベルが達成されると、残された揺
らぎ光レベルは光学的欠陥および材料の不均質性により
大きく影響され、レーザーダイオードおよび高い光強度
に晒された他の励起光学成分からのラマン成分および強
い蛍光を有する。この点でのＳ／Ｎ比は、蛍光発光を防
止するために光源３４にレーザーバンドパスフィルター
を配置すること、導波路材料とその純度を変えること、
感知素子２２の光学表面特性を改善すること、光学的質
問装置４０における強い無信号光レベルを生起しない励
起波長に移動させることによる最も効果的な影響を受け
る。殆どの誘電性材料について、動作周波帯を長波長に
移動させると蛍光および内部的後方散乱は急激に減少す
る。これらのバックグラウンド効果を超える小さな蛍光
信号を検出するためには、したがって安定で効率的な、
約６００ｎｍないし８００ｎｍの周波帯内で発光するフ
ルオロフォアが利用可能な最も長い波長で動作すること
が好ましい。
【００４７】適切な分子の類の１つはアルミニウムフタ
ロシアニン化合物であり、Ｓｃｈｉｎｄｅｌｅらの“Ｍ
ｏｎｏｍｅｒｉｃ Ｐｈｔｈｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｒｅ
ａｇｅｎｔｓ”というタイトルの米国特許５，４９４，
７９３に開示されている。適切な分子の類の２番目はＭ
ｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ（Ｅｕｇｅｎｅ，Ｏ
Ｒ）から入手可能なアレクサ・フリュオー（Ａｌｅｘａ
Ｆｌｕｏｒ）染料（例えばＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ
６６０および６８０）である。適切な分子の類の３番目
はＡｍｅｒｓｈａｍ Ｐｈａｒｍａｃｉａ Ｂｉｏｔｅ
ｃｈ，Ｉｎｃ．（Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ）から入
手可能なＣｙＤｙｅシアニン染料（例えばＣＹ５）であ
る。図１２は、生物学的分析のために開発されたこれら
の赤色蛍光ラベル４種についてレーザー励起波長を６０
０ｎｍないし７００ｎｍの周波帯で変えたときの１分子
当たりの相対的蛍光信号強度を示したものである。この
比較のために、レーザーとブロッキングフィルターとの
間に３０ｎｍの光学ギャップを使用した。レーザーダイ
オードはさまざまなメーカー製の次に示す波長の市販品
である。すなわち６３３ｎｍ、６３５ｎｍ、６３８ｎ
ｍ、６４０ｎｍ、６４５ｎｍ、６５０ｎｍ、６５８ｎ
ｍ、６７０ｎｍ、６７５ｎｍ、６８０ｎｍ、６８５ｎｍ
および６９０ｎｍである。もちろん他の波長のものも将
来は入手可能となり、メーカーは公表されている出力波
長と異なる波長を提供するために製品をカスタム選択す
ることができる。それに加えて、発光ダイオードの励起
源も薄膜フィルターのような適切なフィルター処理をし
て使用することが可能であり、これにより最大発光波長
をより厳密に規定および限定される。
ロシアニン化合物であり、Ｓｃｈｉｎｄｅｌｅらの“Ｍ
ｏｎｏｍｅｒｉｃ Ｐｈｔｈｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｒｅ
ａｇｅｎｔｓ”というタイトルの米国特許５，４９４，
７９３に開示されている。適切な分子の類の２番目はＭ
ｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ（Ｅｕｇｅｎｅ，Ｏ
Ｒ）から入手可能なアレクサ・フリュオー（Ａｌｅｘａ
Ｆｌｕｏｒ）染料（例えばＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ
６６０および６８０）である。適切な分子の類の３番目
はＡｍｅｒｓｈａｍ Ｐｈａｒｍａｃｉａ Ｂｉｏｔｅ
ｃｈ，Ｉｎｃ．（Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ）から入
手可能なＣｙＤｙｅシアニン染料（例えばＣＹ５）であ
る。図１２は、生物学的分析のために開発されたこれら
の赤色蛍光ラベル４種についてレーザー励起波長を６０
０ｎｍないし７００ｎｍの周波帯で変えたときの１分子
当たりの相対的蛍光信号強度を示したものである。この
比較のために、レーザーとブロッキングフィルターとの
間に３０ｎｍの光学ギャップを使用した。レーザーダイ
オードはさまざまなメーカー製の次に示す波長の市販品
である。すなわち６３３ｎｍ、６３５ｎｍ、６３８ｎ
ｍ、６４０ｎｍ、６４５ｎｍ、６５０ｎｍ、６５８ｎ
ｍ、６７０ｎｍ、６７５ｎｍ、６８０ｎｍ、６８５ｎｍ
および６９０ｎｍである。もちろん他の波長のものも将
来は入手可能となり、メーカーは公表されている出力波
長と異なる波長を提供するために製品をカスタム選択す
ることができる。それに加えて、発光ダイオードの励起
源も薄膜フィルターのような適切なフィルター処理をし
て使用することが可能であり、これにより最大発光波長
をより厳密に規定および限定される。
【００４８】こうした理解のうえで、高価でない既製品
の励起源を使用した蛍光を基本とするエバネセント波感
知システムにおいて最高のＳ／Ｎ比を得るためには、励
起波長が６６０ｎｍ以上になると、信号強度が弱くなり
かつ利用可能ないくつかのフルオロフォアに約６４０な
いし６５０ｎｍの励起波長が非常に良くマッチするた
め、利益がないと図１２から結論付けることができ、そ
して幸運にもこの範囲で多くの材料が利用可能なのであ
る。
の励起源を使用した蛍光を基本とするエバネセント波感
知システムにおいて最高のＳ／Ｎ比を得るためには、励
起波長が６６０ｎｍ以上になると、信号強度が弱くなり
かつ利用可能ないくつかのフルオロフォアに約６４０な
いし６５０ｎｍの励起波長が非常に良くマッチするた
め、利益がないと図１２から結論付けることができ、そ
して幸運にもこの範囲で多くの材料が利用可能なのであ
る。
【００４９】質問装置ウィンドウ６０を通り、励起光の
フィルター処理済みの光は焦点距離の短いレンズにより
適切な低ノイズ光検出器６４に焦点を絞られる。高い集
光性能をもつレンズであればいずれも使用可能であり、
特に効果的でコンパクトな設計は高屈折率を有する直径
１ないし１０ｍｍのガラスまたはサファイア球体で構成
される。光学品質のサファイヤ球体はＥｄｍｕｎｄ Ｓ
ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（Ｂａｒｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ）から
入手可能である。ソリッドステートフォトダイオード
は、小型で電力を消費せず、低ノイズであるため適切な
光検出器６４である。光検出器６４に入射する光はそれ
から光電流に変換され、これが同期検波のような標準的
な小信号の電子的増幅方法を使用して電圧に変換され
る。６ｍｍのサファイアボールレンズ、低ノイズ光検出
器Ｓ４７０７−０１（Ｈａｍｍａｔｓｕ，Ｉｎｃ． Ｂ
ｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ，ＮＪ）、および同期検波型増幅
技術を最適のチョップ周波数１３５Ｈｚで動作させて使
用し、非常に好適な光電流感度０．０２５ｐＡが実現さ
れた。
フィルター処理済みの光は焦点距離の短いレンズにより
適切な低ノイズ光検出器６４に焦点を絞られる。高い集
光性能をもつレンズであればいずれも使用可能であり、
特に効果的でコンパクトな設計は高屈折率を有する直径
１ないし１０ｍｍのガラスまたはサファイア球体で構成
される。光学品質のサファイヤ球体はＥｄｍｕｎｄ Ｓ
ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（Ｂａｒｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ）から
入手可能である。ソリッドステートフォトダイオード
は、小型で電力を消費せず、低ノイズであるため適切な
光検出器６４である。光検出器６４に入射する光はそれ
から光電流に変換され、これが同期検波のような標準的
な小信号の電子的増幅方法を使用して電圧に変換され
る。６ｍｍのサファイアボールレンズ、低ノイズ光検出
器Ｓ４７０７−０１（Ｈａｍｍａｔｓｕ，Ｉｎｃ． Ｂ
ｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ，ＮＪ）、および同期検波型増幅
技術を最適のチョップ周波数１３５Ｈｚで動作させて使
用し、非常に好適な光電流感度０．０２５ｐＡが実現さ
れた。
【００５０】以上の検討の多くはエバネセント波に基づ
くセンサーへの応用に焦点を当てているが、当該技術に
携わる者であれば感知素子２２が表面プラズモン共鳴セ
ンサーにおける利用に適合化できることは理解するであ
ろう。光ファイバーに伝送するためにさまざまな光伝播
角度をほぼ一定の伝播角度に変換する能力は、表面プラ
ズモン共鳴技術にとってとりわけ利点がある。当該技術
の現在の状態と関連付けて上述したように、現在利用可
能な表面プラズモン共鳴センサーのための検出共鳴スペ
クトルはさまざまな伝播角度で感知ファイバーを伝播す
る光に伴なう共鳴スペクトルを重畳したものである。そ
れに代わって、本質的に単一の伝播角度が使用されるな
らば、伝播スペクトルにおける共鳴効果はより良く規定
され、より簡単に検出され、より良い定量分析を付与す
る。
くセンサーへの応用に焦点を当てているが、当該技術に
携わる者であれば感知素子２２が表面プラズモン共鳴セ
ンサーにおける利用に適合化できることは理解するであ
ろう。光ファイバーに伝送するためにさまざまな光伝播
角度をほぼ一定の伝播角度に変換する能力は、表面プラ
ズモン共鳴技術にとってとりわけ利点がある。当該技術
の現在の状態と関連付けて上述したように、現在利用可
能な表面プラズモン共鳴センサーのための検出共鳴スペ
クトルはさまざまな伝播角度で感知ファイバーを伝播す
る光に伴なう共鳴スペクトルを重畳したものである。そ
れに代わって、本質的に単一の伝播角度が使用されるな
らば、伝播スペクトルにおける共鳴効果はより良く規定
され、より簡単に検出され、より良い定量分析を付与す
る。
【００５１】上述した分析システムは、表面プラズモン
共鳴感知の動作に使用するために容易に適合化できる。
白色光を発生する光源モジュールは、上述した供給源フ
ァイバー３８、質問装置４０、および質問装置ウィンド
ウ６０と実質的に同じ構成の供給源ファイバー、質問装
置、および質問装置ウィンドウにより感知素子２２に結
合することができる。表面プラズモン共鳴センサーファ
イバー１１４が帰還信号光（図１（Ｂ）参照）のための
ミラー１２２を有している場合、質問装置４０に非常に
類似した光学システムが採用できる。もちろん、スペク
トルグレーティングおよびアレー検出器（または他の適
切な分光学的装置）で光検出器６４（図６（Ｂ）参照）
を置き換え、そしてフィルター６６（図７（Ａ）参照）
を設計から除外することはできる。
共鳴感知の動作に使用するために容易に適合化できる。
白色光を発生する光源モジュールは、上述した供給源フ
ァイバー３８、質問装置４０、および質問装置ウィンド
ウ６０と実質的に同じ構成の供給源ファイバー、質問装
置、および質問装置ウィンドウにより感知素子２２に結
合することができる。表面プラズモン共鳴センサーファ
イバー１１４が帰還信号光（図１（Ｂ）参照）のための
ミラー１２２を有している場合、質問装置４０に非常に
類似した光学システムが採用できる。もちろん、スペク
トルグレーティングおよびアレー検出器（または他の適
切な分光学的装置）で光検出器６４（図６（Ｂ）参照）
を置き換え、そしてフィルター６６（図７（Ａ）参照）
を設計から除外することはできる。
【００５２】図４における遮光部５６の使用のように、
低伝播角度の光を除去することは表面プラズモン共鳴感
知の動作にいくつかの利点を提供する。現在使用できる
方法では容易に加工できないほど金属膜を薄くする場合
を除いて、低い伝播角度の光は表面プラズモン波を励起
しない。図１（Ｂ）のミラー１２２からの後方反射信号
光のケースでは、低い伝播角度の光は本質的に信号ノイ
ズであって、測定すべき共鳴効果をぼやけさせるもので
ある。感知素子２２のリフレクタ部分２６は、やはり低
い伝播角度の光をより高い伝播角度に調節するものであ
る。
低伝播角度の光を除去することは表面プラズモン共鳴感
知の動作にいくつかの利点を提供する。現在使用できる
方法では容易に加工できないほど金属膜を薄くする場合
を除いて、低い伝播角度の光は表面プラズモン波を励起
しない。図１（Ｂ）のミラー１２２からの後方反射信号
光のケースでは、低い伝播角度の光は本質的に信号ノイ
ズであって、測定すべき共鳴効果をぼやけさせるもので
ある。感知素子２２のリフレクタ部分２６は、やはり低
い伝播角度の光をより高い伝播角度に調節するものであ
る。
【００５３】上述の実施形態を即座に適合化した形態に
よると、ほぼ一定の伝播角度の開口数の高い光が表面プ
ラズモン波センサーに供給可能となる。図１３は、当該
技術の現状と比較した（図２（Ｂ）と図１３の両方を参
照）ときの、感知素子２２の光学的特徴を採り入れた表
面プラズモン共鳴センサーをモデル化した結果を示して
いる。４００ミクロンのシリカ光ファイバーコアに厚さ
５５ｎｍの金の層が施され、ファイバーコアの光学軸に
相関する光の伝播角度が２１．６０°で±０．２°の均
一分散を有することが想定値として含まれている。２つ
の曲線の差異は上述した分析システムの適合化による表
面プラズモン共鳴技術の顕著な改善を示している。
よると、ほぼ一定の伝播角度の開口数の高い光が表面プ
ラズモン波センサーに供給可能となる。図１３は、当該
技術の現状と比較した（図２（Ｂ）と図１３の両方を参
照）ときの、感知素子２２の光学的特徴を採り入れた表
面プラズモン共鳴センサーをモデル化した結果を示して
いる。４００ミクロンのシリカ光ファイバーコアに厚さ
５５ｎｍの金の層が施され、ファイバーコアの光学軸に
相関する光の伝播角度が２１．６０°で±０．２°の均
一分散を有することが想定値として含まれている。２つ
の曲線の差異は上述した分析システムの適合化による表
面プラズモン共鳴技術の顕著な改善を示している。
【００５４】図１４は４つの感知素子２２を採り入れる
ことのできる使い捨て型の射出成型分析カード８０を示
したものである。軸方向に質問される４つの感知素子２
２ｂはタブ８２を有しており、これは好ましくはレンズ
２４、リフレクタ２６、および感知ファイバー２８が一
体構造となっている。タブ８２は券８０に成型された流
路８８内に感知素子２２を設置することおよび操作する
ことを補助するものである。この実施形態では、励起お
よび信号回収は４つの光学的質問装置４０により提供さ
れる。券８０には成型流路８８をシールするためのカバ
ー８４およびカードにサンプルと試薬を導入するための
複数の注入針をもつ隔壁９０が含まれる。溶液は各流路
８８および軸方向に配置された感知素子２２に分けて配
分されるか、または流路８８が互いに入り口−出口で接
続されて１本の蛇状に曲がりくねった流路を形成するこ
とも可能である。少なくとも試薬が互いに交叉反応する
のを防止するようにかつ試薬濃度と反応速度が最大化さ
れるように関与する限りにおいては、個々の導波路は分
離する方が好ましい。別の選択肢では、複数の導波路２
８を並列に装着した唯一の溶液チャンバーをカードが有
することもある。
ことのできる使い捨て型の射出成型分析カード８０を示
したものである。軸方向に質問される４つの感知素子２
２ｂはタブ８２を有しており、これは好ましくはレンズ
２４、リフレクタ２６、および感知ファイバー２８が一
体構造となっている。タブ８２は券８０に成型された流
路８８内に感知素子２２を設置することおよび操作する
ことを補助するものである。この実施形態では、励起お
よび信号回収は４つの光学的質問装置４０により提供さ
れる。券８０には成型流路８８をシールするためのカバ
ー８４およびカードにサンプルと試薬を導入するための
複数の注入針をもつ隔壁９０が含まれる。溶液は各流路
８８および軸方向に配置された感知素子２２に分けて配
分されるか、または流路８８が互いに入り口−出口で接
続されて１本の蛇状に曲がりくねった流路を形成するこ
とも可能である。少なくとも試薬が互いに交叉反応する
のを防止するようにかつ試薬濃度と反応速度が最大化さ
れるように関与する限りにおいては、個々の導波路は分
離する方が好ましい。別の選択肢では、複数の導波路２
８を並列に装着した唯一の溶液チャンバーをカードが有
することもある。
【００５５】使用に際しては、カード８０は、多数流路
の溶液制御用ペリスタポンプおよびバッファーや廃液用
のリザーバーのような、当該技術に携わる者であれば理
解するであろう分析システムの他の補助部品を有する分
析ユニット（図１５）に挿入される。
の溶液制御用ペリスタポンプおよびバッファーや廃液用
のリザーバーのような、当該技術に携わる者であれば理
解するであろう分析システムの他の補助部品を有する分
析ユニット（図１５）に挿入される。
【００５６】自動装置的動作 感知素子２２は、単独にせよあるいはエバネセント波プ
ローブアレーの１素子としてにせよ浸水型の分析プロト
コルに理想的に適したものである。浸水型プロトコル
は、円筒状導波路のような細長い硬質のセンサーが少な
くともいずれかがターゲット物質を有する１つまたはそ
れ以上の液体に物理的に浸される処置として定義され
る。オプションとして、このプロトコルは、洗浄目的、
ルミネッセンスを生じさせるため、導波路のエバネセン
ト領域における蛍光の改変または創出のため、または導
波路における伝播光パワーの変更のために導波路を追加
的な溶液に浸すことも有している。
ローブアレーの１素子としてにせよ浸水型の分析プロト
コルに理想的に適したものである。浸水型プロトコル
は、円筒状導波路のような細長い硬質のセンサーが少な
くともいずれかがターゲット物質を有する１つまたはそ
れ以上の液体に物理的に浸される処置として定義され
る。オプションとして、このプロトコルは、洗浄目的、
ルミネッセンスを生じさせるため、導波路のエバネセン
ト領域における蛍光の改変または創出のため、または導
波路における伝播光パワーの変更のために導波路を追加
的な溶液に浸すことも有している。
【００５７】多くの分析システムおよびプロトコルは分
析カード８０に類似した使い捨て型のモジュールを使用
し、それには約１ｃｃまたはそれ以下の液体が感知素子
アレーを有する液体構造に導入される。しかしながら、
ターゲットの病原が低濃度であったり、サンプルが異質
性、粘性、または分析装置を汚染する成分を含有するも
のであるような食品安全、環境および医療応用において
は浸水型プロトコルが利点を有している。そのような物
質の例には全血、液状便サンプル、汚水、ミルク、およ
びホモジナイズした肉やソーセージが含まれる。これら
のケースでは、使用可能サンプル量は非常に多いが受け
入れる病原レベルは非常に低い可能性がある。この環境
では、大量のサンプルに対して浸水型の分析を使用し、
検出器が容積内のサンプリングパターンをとってサンプ
リング統計値を向上させる手段を提供することが望まし
い。これはまた、制御性を高め、あるいは汚染された媒
体が複雑で高価な別な用途に必要な分析流体工学系に広
がるのを防止することを可能にする。
析カード８０に類似した使い捨て型のモジュールを使用
し、それには約１ｃｃまたはそれ以下の液体が感知素子
アレーを有する液体構造に導入される。しかしながら、
ターゲットの病原が低濃度であったり、サンプルが異質
性、粘性、または分析装置を汚染する成分を含有するも
のであるような食品安全、環境および医療応用において
は浸水型プロトコルが利点を有している。そのような物
質の例には全血、液状便サンプル、汚水、ミルク、およ
びホモジナイズした肉やソーセージが含まれる。これら
のケースでは、使用可能サンプル量は非常に多いが受け
入れる病原レベルは非常に低い可能性がある。この環境
では、大量のサンプルに対して浸水型の分析を使用し、
検出器が容積内のサンプリングパターンをとってサンプ
リング統計値を向上させる手段を提供することが望まし
い。これはまた、制御性を高め、あるいは汚染された媒
体が複雑で高価な別な用途に必要な分析流体工学系に広
がるのを防止することを可能にする。
【００５８】食品、水および環境中のヒトに対する病原
を検出することにおける特別な関心事はサンドイッチ形
式の蛍光免疫分析である。導波路を基本にした典型的な
サンドイッチ型免疫分析では、導波路は図１（Ａ）に示
したように、捕捉抗体１００のような生物学的識別素子
が表面に固定化された単層膜を有する。生物学的識別素
子は、当該技術に携わる者が知っているいくつかの技術
によってセンサー２２に結合されることも可能である。
センサー２２がポリスチレンで作製されて生物学的識別
素子が抗体であるという特定のケースでは、抗体のセン
サー表面に対する物理的吸着は強力で安定なけ都合手段
となる。このような単層膜を被覆された導波路は、高温
に晒さなければ、何ヶ月もの間その抗体活性を維持でき
るものである。
を検出することにおける特別な関心事はサンドイッチ形
式の蛍光免疫分析である。導波路を基本にした典型的な
サンドイッチ型免疫分析では、導波路は図１（Ａ）に示
したように、捕捉抗体１００のような生物学的識別素子
が表面に固定化された単層膜を有する。生物学的識別素
子は、当該技術に携わる者が知っているいくつかの技術
によってセンサー２２に結合されることも可能である。
センサー２２がポリスチレンで作製されて生物学的識別
素子が抗体であるという特定のケースでは、抗体のセン
サー表面に対する物理的吸着は強力で安定なけ都合手段
となる。このような単層膜を被覆された導波路は、高温
に晒さなければ、何ヶ月もの間その抗体活性を維持でき
るものである。
【００５９】使用に際しては、導波路をまずターゲット
抗原を有している可能性のあるサンプル液と１〜５分間
インキュベートする。洗浄ステップを経た後、この導波
路を、フルオロフォアをラベルした抗体と１〜５分間イ
ンキュベートし、励起光が導波路を通るときに蛍光を発
生する抗体／抗原／ラベル化抗体のサンドイッチを形成
する。
抗原を有している可能性のあるサンプル液と１〜５分間
インキュベートする。洗浄ステップを経た後、この導波
路を、フルオロフォアをラベルした抗体と１〜５分間イ
ンキュベートし、励起光が導波路を通るときに蛍光を発
生する抗体／抗原／ラベル化抗体のサンドイッチを形成
する。
【００６０】サンドイッチ形式の免疫分析をするための
自動装置５００の実施形態を図１６に示す。装置５００
はロボットアーム５０１および光学モジュール５０２の
両方がマイクロコントローラ４４の制御下に置かれて構
成される。ロボットアーム５０１は、水平面内で１また
は２次元方向の動きをして導波路２８のアレーを分析に
使用する種々の液体が貯蔵されている処理ステーション
に運び、垂直方向の動きにより導波路２８のアレーを液
体に浸水または引き上げる。光学モジュール５０２は、
抗原３４および光学的質問装置４０から成る１つまたは
それ以上の質問光学系セットを有している。制限のない
例では、光学モジュール５０２において直径約１〜１０
ｃｍの円形パターンの中で６０°の間隔で設置された６
セットの別々の質問光学系がある。この例では６個の使
い捨て型感知素子２２が、図１７において超音波または
接着剤による接着方法を使用して使い捨て型のキャリヤ
プレート５０３に装着されていることが示されている。
キャリヤプレート５０３は、好ましくは、黒色に塗装さ
れており、ポリスチレン、ＰＭＭＡ、ポリ塩化ビニル、
ＡＢＳ、ポリカーボネート、または同等のポリマー材料
でできており、厚さ０．５〜２．０ｍｍで直径約５０ｍ
ｍである。別の選択肢としては、キャリヤプレート５０
３および感知素子２２アレーは射出成型により一体型の
透明部品として作製されることもある。プレート５０３
が光学モジュール５０２の下側に設置されるとき、核感
知素子２２の光学軸４５は対応する光学的質問装置４０
と同軸となる。
自動装置５００の実施形態を図１６に示す。装置５００
はロボットアーム５０１および光学モジュール５０２の
両方がマイクロコントローラ４４の制御下に置かれて構
成される。ロボットアーム５０１は、水平面内で１また
は２次元方向の動きをして導波路２８のアレーを分析に
使用する種々の液体が貯蔵されている処理ステーション
に運び、垂直方向の動きにより導波路２８のアレーを液
体に浸水または引き上げる。光学モジュール５０２は、
抗原３４および光学的質問装置４０から成る１つまたは
それ以上の質問光学系セットを有している。制限のない
例では、光学モジュール５０２において直径約１〜１０
ｃｍの円形パターンの中で６０°の間隔で設置された６
セットの別々の質問光学系がある。この例では６個の使
い捨て型感知素子２２が、図１７において超音波または
接着剤による接着方法を使用して使い捨て型のキャリヤ
プレート５０３に装着されていることが示されている。
キャリヤプレート５０３は、好ましくは、黒色に塗装さ
れており、ポリスチレン、ＰＭＭＡ、ポリ塩化ビニル、
ＡＢＳ、ポリカーボネート、または同等のポリマー材料
でできており、厚さ０．５〜２．０ｍｍで直径約５０ｍ
ｍである。別の選択肢としては、キャリヤプレート５０
３および感知素子２２アレーは射出成型により一体型の
透明部品として作製されることもある。プレート５０３
が光学モジュール５０２の下側に設置されるとき、核感
知素子２２の光学軸４５は対応する光学的質問装置４０
と同軸となる。
【００６１】サンドイッチ形式の蛍光免疫分析をするた
めの分析実施装置５００はロボットアームの下部に分析
モジュール５０４を有することが可能であり、これが個
々の分析ステップを実行するための３つのステーショ
ン、すなわちサンプルをインキュベートするためのサン
プルステーション５０５、導波路２８を洗浄するための
洗浄ステーション５０６、およびフルオロフォアでラベ
ルした抗体試薬液中で導波路２８をインキュベートする
ための試薬ステーション５０７である。分析を実行する
ために、まずロボットアーム５０１が導波路２８のアレ
ーをサンプルステーション５０６に移動させ、このアレ
ー（その各素子は当該技術により捕捉抗体でコーティン
グされている）を検査対象の液体サンプル５１０で満た
された約１〜５００ｃｃの使い捨て型カップ５１３に浸
す。このアレーはサンプル液５１０中で所定の時間イン
キュベートされる。この時間の間に、各導波路２８はロ
ボットアーム５０１（または後述する方式）によって所
定のパターンで動かされ、それにより統計処理が有効に
なるようにサンプル容積と接触する。ターゲット物質が
１種類だけであることも可能であるため、この例では６
つの導波路は同じ捕捉抗体でコーティングされており、
サンプル処理量を増加させるために複数ウェルを有する
カップホルダー（図示せず）を供給可能なことは明白で
ある。このようなカップホルダーには６つの適切なサイ
ズおよび形状のポケットが供給されていて６つの異なる
液体サンプル５１０を設置できる。
めの分析実施装置５００はロボットアームの下部に分析
モジュール５０４を有することが可能であり、これが個
々の分析ステップを実行するための３つのステーショ
ン、すなわちサンプルをインキュベートするためのサン
プルステーション５０５、導波路２８を洗浄するための
洗浄ステーション５０６、およびフルオロフォアでラベ
ルした抗体試薬液中で導波路２８をインキュベートする
ための試薬ステーション５０７である。分析を実行する
ために、まずロボットアーム５０１が導波路２８のアレ
ーをサンプルステーション５０６に移動させ、このアレ
ー（その各素子は当該技術により捕捉抗体でコーティン
グされている）を検査対象の液体サンプル５１０で満た
された約１〜５００ｃｃの使い捨て型カップ５１３に浸
す。このアレーはサンプル液５１０中で所定の時間イン
キュベートされる。この時間の間に、各導波路２８はロ
ボットアーム５０１（または後述する方式）によって所
定のパターンで動かされ、それにより統計処理が有効に
なるようにサンプル容積と接触する。ターゲット物質が
１種類だけであることも可能であるため、この例では６
つの導波路は同じ捕捉抗体でコーティングされており、
サンプル処理量を増加させるために複数ウェルを有する
カップホルダー（図示せず）を供給可能なことは明白で
ある。このようなカップホルダーには６つの適切なサイ
ズおよび形状のポケットが供給されていて６つの異なる
液体サンプル５１０を設置できる。
【００６２】再び図１６に戻ると、このインキュベーシ
ョンステップが完了すると、ロボットアーム５０１が導
波路２８のアレーを洗浄ステーション５０６に移動さ
せ、このアレーを、使い捨て型カップまたはマイクロコ
ントローラ４４に制御された液により周期的にフラッシ
ュ洗浄されるリザーバー（図示せず）に入れられた洗浄
液５１１、これは０．１％の界面活性剤を有するリン酸
バッファー等張液でもよいのであるが、に浸す。サンプ
ル液５１０の残留物はこのステップにおいて、水平方向
の振動パターンでアレーを高速で動かすことにより、す
べて洗い流される。抗原抗体反応は充分に強い結合なの
でこの物理的な運動がターゲット物質を引き離すことは
ないが、除去しないと分析に逆効果となる試薬および非
特異的に結合しているサンプルを洗い流す。このステッ
プが終わって洗浄液５１１から引き上げられる前に、そ
れぞれの導波路２８は励起光による打診を受け、そして
ベースラインが作成される。
ョンステップが完了すると、ロボットアーム５０１が導
波路２８のアレーを洗浄ステーション５０６に移動さ
せ、このアレーを、使い捨て型カップまたはマイクロコ
ントローラ４４に制御された液により周期的にフラッシ
ュ洗浄されるリザーバー（図示せず）に入れられた洗浄
液５１１、これは０．１％の界面活性剤を有するリン酸
バッファー等張液でもよいのであるが、に浸す。サンプ
ル液５１０の残留物はこのステップにおいて、水平方向
の振動パターンでアレーを高速で動かすことにより、す
べて洗い流される。抗原抗体反応は充分に強い結合なの
でこの物理的な運動がターゲット物質を引き離すことは
ないが、除去しないと分析に逆効果となる試薬および非
特異的に結合しているサンプルを洗い流す。このステッ
プが終わって洗浄液５１１から引き上げられる前に、そ
れぞれの導波路２８は励起光による打診を受け、そして
ベースラインが作成される。
【００６３】このベースライン測定が完了すると、ロボ
ットアーム５０１は導波路２８のアレーを試薬ステーシ
ョン５０７に移動させる。このステーションに配置され
ているのは、フルオロフォアでラベルした抗体液５１２
ａ〜５１２ｆを有する公称値０．１〜５ｃｃの６本の使
い捨て型バイアルセット５１５であり、各バイアルは導
波路２８のアレーの導波路軸に対応した軸を有してお
り、熱電式加熱／冷却装置または相変化材料のような手
段により一定の温度に維持されることが可能である。導
波路２８のアレーの導波路は異なるターゲット物質に特
異的な抗体でコーティングすることも可能であるため、
バイアル５１２ａないし５１２ｆはそれぞれ異なる抗体
試薬を有することも可能である。
ットアーム５０１は導波路２８のアレーを試薬ステーシ
ョン５０７に移動させる。このステーションに配置され
ているのは、フルオロフォアでラベルした抗体液５１２
ａ〜５１２ｆを有する公称値０．１〜５ｃｃの６本の使
い捨て型バイアルセット５１５であり、各バイアルは導
波路２８のアレーの導波路軸に対応した軸を有してお
り、熱電式加熱／冷却装置または相変化材料のような手
段により一定の温度に維持されることが可能である。導
波路２８のアレーの導波路は異なるターゲット物質に特
異的な抗体でコーティングすることも可能であるため、
バイアル５１２ａないし５１２ｆはそれぞれ異なる抗体
試薬を有することも可能である。
【００６４】所定時間インキュベートしている間、導波
路２８のアレーは定期的または連続的に蛍光信号レベル
をモニターするための打診を受ける。インキュベーショ
ンが完了した後、ロボットアーム５０１は導波路２８の
アレーを洗浄ステーション５０６に移動させ、導波路を
浸して振動させながら洗浄し、残留している抗体試薬を
すべて除去する。この点で再び信号レベルが測定される
ことも可能である。
路２８のアレーは定期的または連続的に蛍光信号レベル
をモニターするための打診を受ける。インキュベーショ
ンが完了した後、ロボットアーム５０１は導波路２８の
アレーを洗浄ステーション５０６に移動させ、導波路を
浸して振動させながら洗浄し、残留している抗体試薬を
すべて除去する。この点で再び信号レベルが測定される
ことも可能である。
【００６５】このプロトコルはターゲット物質の濃度を
判定するために少なくとも３つの方法を供給する。ター
ゲット濃度は、単調にフルオロフォアラベルした試薬液
５１２に浸した後の信号変化速度に相関させることも、
フルオロフォアラベルした試薬液５１２でインキュベー
トしている間の信号レベルの変化に相関させることも、
フルオロフォアラベルした試薬液５１２でのインキュベ
ーションの前後に洗浄液５１１中で測定したベースライ
ン信号レベルの変化に相関させることも可能である。第
１の方法は初期の応答を得ることができ、第２の方法は
高い精度を提供するものであり、第三の技術はより時間
を必要とするがフルオロフォアラベルした試薬５１２が
強い蛍光を生じたときでも高感度測定を可能にするもの
である。
判定するために少なくとも３つの方法を供給する。ター
ゲット濃度は、単調にフルオロフォアラベルした試薬液
５１２に浸した後の信号変化速度に相関させることも、
フルオロフォアラベルした試薬液５１２でインキュベー
トしている間の信号レベルの変化に相関させることも、
フルオロフォアラベルした試薬液５１２でのインキュベ
ーションの前後に洗浄液５１１中で測定したベースライ
ン信号レベルの変化に相関させることも可能である。第
１の方法は初期の応答を得ることができ、第２の方法は
高い精度を提供するものであり、第三の技術はより時間
を必要とするがフルオロフォアラベルした試薬５１２が
強い蛍光を生じたときでも高感度測定を可能にするもの
である。
【００６６】分析プラットホーム５００上で実施される
３段階のルミネッセンスおよび蛍光分析は、光または蛍
光を生じる試薬中に浸される前に導波路２８から殆どの
不純物が洗い流されるため、全血、液状便サンプル、汚
水、ミルク、およびホモジナイズした肉および食品のよ
うなやっかいなサンプル中で微量成分を測定するのに充
分適しており、最低限のサンプル調製で高感度の測定が
可能となる。小径の導波路２８の先端部分だけが実際に
汚染の可能性のあるサンプルに接し、液は使い捨て型の
カップまたはバイアルに入れられる結果、システムは容
易にメンテナンスと使用ができる。
３段階のルミネッセンスおよび蛍光分析は、光または蛍
光を生じる試薬中に浸される前に導波路２８から殆どの
不純物が洗い流されるため、全血、液状便サンプル、汚
水、ミルク、およびホモジナイズした肉および食品のよ
うなやっかいなサンプル中で微量成分を測定するのに充
分適しており、最低限のサンプル調製で高感度の測定が
可能となる。小径の導波路２８の先端部分だけが実際に
汚染の可能性のあるサンプルに接し、液は使い捨て型の
カップまたはバイアルに入れられる結果、システムは容
易にメンテナンスと使用ができる。
【００６７】外来の室内光は低レベルの光信号測定に逆
効果となってこれを妨害する可能性があり、光を排除す
る入り組んだシール５２０を図１９に示したように分析
モジュール５０４と光学モジュール５０２との間に使用
することも可能である。このシールには、組み合わされ
ているが接してはいない環状の壁５２１を使用し、これ
らは両方の部分から延びて射出方向に少なくとも上述し
た洗浄の振動サイクルと同じ距離だけ分離されている。
壁を通る軸の分離が最小限になるか、または分析モジュ
ール５０４の環状のポケットの深さが最大限となると
き、外来光の干渉は最小限になる。後者は光学的に好ま
しいがモジュール５０４を洗浄することがより困難にな
る可能性がある。制限のない例では、４．６ｃｍの円上
で等間隔に配置した感知素子２２から成るアレーのため
に、環状の壁５２１が厚さ１．５ｍｍで軸方向の長さ１
ｃｍであり、射出方向に１ｃｍで軸方向に１．０ｍｍ分
離している場合、室内光は入り組んだシール５２０によ
り除去される。インキュベーションおよび洗浄の間で光
学モジュール５０２の分析モジュールに関して側部方向
の動きを可能にし、外来光の干渉を最小限にするための
他の方法として、黒色エラストマーのベローズ、外部光
のシールド、および同期をとった信号検出が含まれる。
後者の電子的方法はバックグラウンドの光を解消する補
助にはなるがエバネセント分析に伴なう低信号レベルで
の単一の解決法としては好ましくない。
効果となってこれを妨害する可能性があり、光を排除す
る入り組んだシール５２０を図１９に示したように分析
モジュール５０４と光学モジュール５０２との間に使用
することも可能である。このシールには、組み合わされ
ているが接してはいない環状の壁５２１を使用し、これ
らは両方の部分から延びて射出方向に少なくとも上述し
た洗浄の振動サイクルと同じ距離だけ分離されている。
壁を通る軸の分離が最小限になるか、または分析モジュ
ール５０４の環状のポケットの深さが最大限となると
き、外来光の干渉は最小限になる。後者は光学的に好ま
しいがモジュール５０４を洗浄することがより困難にな
る可能性がある。制限のない例では、４．６ｃｍの円上
で等間隔に配置した感知素子２２から成るアレーのため
に、環状の壁５２１が厚さ１．５ｍｍで軸方向の長さ１
ｃｍであり、射出方向に１ｃｍで軸方向に１．０ｍｍ分
離している場合、室内光は入り組んだシール５２０によ
り除去される。インキュベーションおよび洗浄の間で光
学モジュール５０２の分析モジュールに関して側部方向
の動きを可能にし、外来光の干渉を最小限にするための
他の方法として、黒色エラストマーのベローズ、外部光
のシールド、および同期をとった信号検出が含まれる。
後者の電子的方法はバックグラウンドの光を解消する補
助にはなるがエバネセント分析に伴なう低信号レベルで
の単一の解決法としては好ましくない。
【００６８】光感知素子２２の幾何形状の特性は浸水型
の分析にとって最適である。信号強度と導波路２８の浸
水深さとの間には直線関係があるが、信号強度と導波路
２８のサンプル液５１０表面から上に突き出た量との間
には対応関係はない。これは光感知素子２２と光学的質
問装置４０の間のインターフェースは溶液との接点から
遠隔にすることが可能であり、インターフェースを光学
的にクリーンに保つことが可能なことを意味する。しか
しながら、非常に長い導波路は、導波路をあまりにも曲
がり易くすることにより物質移動促進方法に悪影響を与
える。
の分析にとって最適である。信号強度と導波路２８の浸
水深さとの間には直線関係があるが、信号強度と導波路
２８のサンプル液５１０表面から上に突き出た量との間
には対応関係はない。これは光感知素子２２と光学的質
問装置４０の間のインターフェースは溶液との接点から
遠隔にすることが可能であり、インターフェースを光学
的にクリーンに保つことが可能なことを意味する。しか
しながら、非常に長い導波路は、導波路をあまりにも曲
がり易くすることにより物質移動促進方法に悪影響を与
える。
【００６９】導波路を基本とした浸水型分析の明らかな
利点は、顕著な横断流体速度が発生可能なことである。
熱および質量の輸送において、熱または質量が非常に小
さい径の円筒または楕円筒に移されて交叉流になると非
常に高速の熱および質量の移動が可能となることは当該
技術に携わる者にはよく知られている。これは流体成分
の滞留時間が短いために交叉流中の物質移動境界層の厚
さが大幅に減少するせいである。これはターゲット物質
が目的の表面により近接して浸潤することが可能であ
り、生物学的分析に応用したとき、エバネセント層にお
いて捕捉抗体のような成分との反応の可能性がより高く
なることを意味する。対照的に、分析カード８０のよう
な軸流の幾何構造においては、流れは典型的な層流とな
って厚い物質移動境界層が平行流と長い滞留時間のため
に導波路２８において形成され、それゆえに質量輸送を
促進することが困難となる。分析実施装置５００で質量
輸送を促進する１つの方法は前に説明した、いわば導波
路２８の側部方向の振動運動である。大容量のホモジナ
イズされた食品サンプルに特に適した２番目の方法は、
サンプルステーション５０５を変更してサンプルカップ
５１３に回転運動をさせることである。図２０は、その
ようなモータで駆動されるステージ５３０上のサンプル
カップ５１３を断面で示したものである。このステーシ
ョンは、マイクロコントローラ４４（図３に示す）の制
御下にあり、モータにより回転されるドライブ５３１、
およびサンプルカップ５１３が乗せられるターンテーブ
ル５３２を有する。導波路２８のアレーは、サンプルカ
ップ５１３に同軸で、それぞれの素子が流速が最大にな
る位置でカップ周辺から等しい間隔をあけて隣接して配
置される。この導波路２８のアレーは対称形の円形パタ
ーンで配置されているため、アレーの各素子は同じ流体
運動に晒され、カップを時計方向と反時計方向に同じ時
間回転させることにより導波路２８の両側が均一に流れ
の効果を受ける。非常に低速の流れの場合、流れの促進
は根本的にバルクの流体運動からのものである。高速の
流れでは、アレーの素子はサンプルの混合を高める渦流
を生じさせ始める。サンプルカップ５１３は、サンプル
の容積全体を混合・循環させる羽根のような形状を内蔵
して成型されることや、磁気的撹拌子のような機械的撹
拌手段をサンプル循環のために追加することもまた可能
である。
利点は、顕著な横断流体速度が発生可能なことである。
熱および質量の輸送において、熱または質量が非常に小
さい径の円筒または楕円筒に移されて交叉流になると非
常に高速の熱および質量の移動が可能となることは当該
技術に携わる者にはよく知られている。これは流体成分
の滞留時間が短いために交叉流中の物質移動境界層の厚
さが大幅に減少するせいである。これはターゲット物質
が目的の表面により近接して浸潤することが可能であ
り、生物学的分析に応用したとき、エバネセント層にお
いて捕捉抗体のような成分との反応の可能性がより高く
なることを意味する。対照的に、分析カード８０のよう
な軸流の幾何構造においては、流れは典型的な層流とな
って厚い物質移動境界層が平行流と長い滞留時間のため
に導波路２８において形成され、それゆえに質量輸送を
促進することが困難となる。分析実施装置５００で質量
輸送を促進する１つの方法は前に説明した、いわば導波
路２８の側部方向の振動運動である。大容量のホモジナ
イズされた食品サンプルに特に適した２番目の方法は、
サンプルステーション５０５を変更してサンプルカップ
５１３に回転運動をさせることである。図２０は、その
ようなモータで駆動されるステージ５３０上のサンプル
カップ５１３を断面で示したものである。このステーシ
ョンは、マイクロコントローラ４４（図３に示す）の制
御下にあり、モータにより回転されるドライブ５３１、
およびサンプルカップ５１３が乗せられるターンテーブ
ル５３２を有する。導波路２８のアレーは、サンプルカ
ップ５１３に同軸で、それぞれの素子が流速が最大にな
る位置でカップ周辺から等しい間隔をあけて隣接して配
置される。この導波路２８のアレーは対称形の円形パタ
ーンで配置されているため、アレーの各素子は同じ流体
運動に晒され、カップを時計方向と反時計方向に同じ時
間回転させることにより導波路２８の両側が均一に流れ
の効果を受ける。非常に低速の流れの場合、流れの促進
は根本的にバルクの流体運動からのものである。高速の
流れでは、アレーの素子はサンプルの混合を高める渦流
を生じさせ始める。サンプルカップ５１３は、サンプル
の容積全体を混合・循環させる羽根のような形状を内蔵
して成型されることや、磁気的撹拌子のような機械的撹
拌手段をサンプル循環のために追加することもまた可能
である。
【００７０】回転速度および質量輸送促進は、単純なカ
ップでは約２５ｃｍ／ｓｅｃの周辺部の速度に制限され
る。その周辺速度では、水系サンプル液５１０は約０．
２５ｃｍカップの壁を昇り、カップの縁からこぼれる可
能性がある。図２１に示した環状のカップ５４０だとこ
ぼれる危険性なしにかなり高速の周辺速度まで到達可能
となる。表面張力の効果がない場合の上昇高さは次の
式、 ｈ＝２π２Ｆ２（Ｒ１ ２−Ｒ０ ２）／ｇ で表わされ、ここでｆは回転速度、ｇは重力加速度、Ｒ
１およびＲ２はそれぞれ環状隙間の内側と外側との半径
である。限定されない例では、外側の半径が２．３５ｃ
ｍ、内側の半径が１．８５ｃｍの場合に、２．５ｍｍの
最大許容上に対して、算出される最大許容速度は、１．
７倍の因数だけ増加する。これらの条件で行なった実験
では２．０倍の速度増加が得られた。これは部分的に
は、前の式には含まれていない有利な効果である狭い隙
間に伴なう表面張力レベルのせいであった。
ップでは約２５ｃｍ／ｓｅｃの周辺部の速度に制限され
る。その周辺速度では、水系サンプル液５１０は約０．
２５ｃｍカップの壁を昇り、カップの縁からこぼれる可
能性がある。図２１に示した環状のカップ５４０だとこ
ぼれる危険性なしにかなり高速の周辺速度まで到達可能
となる。表面張力の効果がない場合の上昇高さは次の
式、 ｈ＝２π２Ｆ２（Ｒ１ ２−Ｒ０ ２）／ｇ で表わされ、ここでｆは回転速度、ｇは重力加速度、Ｒ
１およびＲ２はそれぞれ環状隙間の内側と外側との半径
である。限定されない例では、外側の半径が２．３５ｃ
ｍ、内側の半径が１．８５ｃｍの場合に、２．５ｍｍの
最大許容上に対して、算出される最大許容速度は、１．
７倍の因数だけ増加する。これらの条件で行なった実験
では２．０倍の速度増加が得られた。これは部分的に
は、前の式には含まれていない有利な効果である狭い隙
間に伴なう表面張力レベルのせいであった。
【００７１】本発明の実施形態は例証の目的で説明して
きたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく
さまざまな変更が可能であることは理解されるであろ
う。例えば、図２２は複数素子センサー１３０を示した
ものであり、複数のほぼ平行な感知素子１３２は、単一
ユニットとして単一の円筒状レンズ部分１３４と組み合
わされている。円筒状レンズ部分１３４は機能的には前
述のレンズ部分２４に置き換えられたものであり、円筒
状レンズ１３６は機能的にはサファイアボールレンズ６
２の置き換えであり、フォトダイオードのアレーまたは
ＣＣＤ１３８は機能的には光検出器６４の置き換えであ
る。感知素子１３２はそれぞれ平板の導波路部分１４０
と、前述の反射表面２７と同様に反射側面が数学的に規
定される２方向リフレクタ部分１４２を有している。複
数素子センサー１３０の利点は生産性の向上、設計パラ
メータのより高い自由度、導波路パワー密度の向上、お
よび検査サンプル容量に対するより広い感知表面積を有
することが可能であり、それによりＳ／Ｎ特性が向上す
る。
きたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく
さまざまな変更が可能であることは理解されるであろ
う。例えば、図２２は複数素子センサー１３０を示した
ものであり、複数のほぼ平行な感知素子１３２は、単一
ユニットとして単一の円筒状レンズ部分１３４と組み合
わされている。円筒状レンズ部分１３４は機能的には前
述のレンズ部分２４に置き換えられたものであり、円筒
状レンズ１３６は機能的にはサファイアボールレンズ６
２の置き換えであり、フォトダイオードのアレーまたは
ＣＣＤ１３８は機能的には光検出器６４の置き換えであ
る。感知素子１３２はそれぞれ平板の導波路部分１４０
と、前述の反射表面２７と同様に反射側面が数学的に規
定される２方向リフレクタ部分１４２を有している。複
数素子センサー１３０の利点は生産性の向上、設計パラ
メータのより高い自由度、導波路パワー密度の向上、お
よび検査サンプル容量に対するより広い感知表面積を有
することが可能であり、それによりＳ／Ｎ特性が向上す
る。
【００７２】別の例として、多様なレンズ構成のすべて
が図４に関連して説明したＧＲＩＮレンズ５２で機能的
には置き換え可能である。低い伝播角度の光のブロッキ
ングは遮光部が選択的に配置された平行光を形成する平
凹レンズを有する複合レンズの構成により容易に達成可
能である。
が図４に関連して説明したＧＲＩＮレンズ５２で機能的
には置き換え可能である。低い伝播角度の光のブロッキ
ングは遮光部が選択的に配置された平行光を形成する平
凹レンズを有する複合レンズの構成により容易に達成可
能である。
【００７３】光ファイバー、屈折表面および反射表面と
いった特定の光学的構造が本発明の実施形態に関連させ
て述べられてきた。しかしながら、当該技術に携わる者
であれば前述の効果および機能を達成するために適合化
または組み合わせ可能ないくつもの媒体および装置を理
解するであろう。例えば、感知素子として使用するため
の導波路は広範な種類がある。また、金属処理したミラ
ー反射表面も記載した誘電性表面と置き換え可能であ
る。反射表面を屈折表面で置き換えることもその逆も可
能である。
いった特定の光学的構造が本発明の実施形態に関連させ
て述べられてきた。しかしながら、当該技術に携わる者
であれば前述の効果および機能を達成するために適合化
または組み合わせ可能ないくつもの媒体および装置を理
解するであろう。例えば、感知素子として使用するため
の導波路は広範な種類がある。また、金属処理したミラ
ー反射表面も記載した誘電性表面と置き換え可能であ
る。反射表面を屈折表面で置き換えることもその逆も可
能である。
【００７４】前述したレンズ２６の実施形態は、単独で
あろうがレンズ２４との組み合わせであろうが、光の再
指向装置として本質的に機能し、光の伝播角度を調節ま
たは変更するものである。前述した光源モジュール３４
の実施形態は、記述したレンズ５２と遮光部５６の効力
により、ある範囲の光伝播角度をブロックすることや通
すこと、あるいは次にある光処理部品への供給を選択す
ることが可能な光選択機能を有する。前述した供給源フ
ァイバー３８、および部分的には感知ファイバー２８の
実施形態は光輸送装置として機能する。当該技術に携わ
る者であれば説明したこれらの特定の実施形態に機能的
には置き換え可能な媒体、要素、および装置の多様な選
択肢があることを理解するであろう。
あろうがレンズ２４との組み合わせであろうが、光の再
指向装置として本質的に機能し、光の伝播角度を調節ま
たは変更するものである。前述した光源モジュール３４
の実施形態は、記述したレンズ５２と遮光部５６の効力
により、ある範囲の光伝播角度をブロックすることや通
すこと、あるいは次にある光処理部品への供給を選択す
ることが可能な光選択機能を有する。前述した供給源フ
ァイバー３８、および部分的には感知ファイバー２８の
実施形態は光輸送装置として機能する。当該技術に携わ
る者であれば説明したこれらの特定の実施形態に機能的
には置き換え可能な媒体、要素、および装置の多様な選
択肢があることを理解するであろう。
【００７５】当該技術に携わる者であれば本発明のさま
ざまな実施形態が分析方法および装置以外の分野にも応
用可能であることを理解するであろう。付け加えると、
光源モジュールと感知素子のような構成部品間の区別は
どこか明確でない面があるが、これは感知素子に関連し
て説明した特徴のうちのある部分は光源モジュールの一
部を形成するために適合可能なものだからである。さら
に、上述の説明は“光学的”特徴および効果を認識して
いるが、本発明は可視光以外の光も含めた他の電磁スペ
クトルに伴なう多様な同等の特徴および効果も指向する
ものである。
ざまな実施形態が分析方法および装置以外の分野にも応
用可能であることを理解するであろう。付け加えると、
光源モジュールと感知素子のような構成部品間の区別は
どこか明確でない面があるが、これは感知素子に関連し
て説明した特徴のうちのある部分は光源モジュールの一
部を形成するために適合可能なものだからである。さら
に、上述の説明は“光学的”特徴および効果を認識して
いるが、本発明は可視光以外の光も含めた他の電磁スペ
クトルに伴なう多様な同等の特徴および効果も指向する
ものである。
【００７６】上述の詳細な説明にある光における発明に
はこれらおよびその他の変形が可能である。一般的に
は、特許請求の範囲において、使用した用語は本発明を
明細書に開示した特定の実施形態に限定すると解釈すべ
きでなく、信号移送、保持および検出特性を伴なって供
給するよう要求されて動作するすべてのエネルギー指向
性媒体および装置を有すると解釈すべきである。したが
って、本発明はこの開示に限定されるものではなく、そ
の代わりに、その範囲は特許請求の範囲によって完全に
決定されるものである。
はこれらおよびその他の変形が可能である。一般的に
は、特許請求の範囲において、使用した用語は本発明を
明細書に開示した特定の実施形態に限定すると解釈すべ
きでなく、信号移送、保持および検出特性を伴なって供
給するよう要求されて動作するすべてのエネルギー指向
性媒体および装置を有すると解釈すべきである。したが
って、本発明はこの開示に限定されるものではなく、そ
の代わりに、その範囲は特許請求の範囲によって完全に
決定されるものである。
【００７７】本発明の好ましい実施形態を描写および説
明してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱するこ
となく多様な変形が可能であることは理解されるであろ
う。
明してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱するこ
となく多様な変形が可能であることは理解されるであろ
う。
【図１】（Ａ）は、先行技術によるエバネセント波感知
動作に適合化した光ファイバーを示した図であり、ま
た、（Ｂ）は、先行技術による表面プラズモン共鳴感知
動作に適合化した光ファイバーを示した図である。
動作に適合化した光ファイバーを示した図であり、ま
た、（Ｂ）は、先行技術による表面プラズモン共鳴感知
動作に適合化した光ファイバーを示した図である。
【図２】（Ａ）は、先行技術による表面プラズモン共鳴
感知動作に図１（Ｂ）の光ファイバーを使用したときの
理論的共鳴曲線を示すグラフ図であり、また、（Ｂ）
は、先行技術による表面プラズモン共鳴感知動作に図１
（Ｂ）の光ファイバーを使用したときの理論的共鳴曲線
を示すグラフ図である。
感知動作に図１（Ｂ）の光ファイバーを使用したときの
理論的共鳴曲線を示すグラフ図であり、また、（Ｂ）
は、先行技術による表面プラズモン共鳴感知動作に図１
（Ｂ）の光ファイバーを使用したときの理論的共鳴曲線
を示すグラフ図である。
【図３】本発明の実施形態による分析システムを示す機
能ブロック図である。
能ブロック図である。
【図４】図３の分析システムに含まれる光源モジュール
の一部分を示す図である。
の一部分を示す図である。
【図５】図４の光源モジュールにより提供される特性改
善された光分布を示すグラフ図である。
善された光分布を示すグラフ図である。
【図６】（Ａ）は、図３のシステムに含まれる光学的質
問装置および光感知素子の部分、および励起光の径路を
示した図であり、また、（Ｂ）は、図６（Ａ）の質問装
置および光感知素子の部分、および信号回収光の径路を
示した図である。
問装置および光感知素子の部分、および励起光の径路を
示した図であり、また、（Ｂ）は、図６（Ａ）の質問装
置および光感知素子の部分、および信号回収光の径路を
示した図である。
【図７】（Ａ）は、図６（Ａ）の光学的質問装置に含ま
れる質問装置ウィンドウの実施形態を示す側面図であ
り、（Ｂ）は、図７（Ａ）の質問装置ウィンドウの正面
図である。
れる質問装置ウィンドウの実施形態を示す側面図であ
り、（Ｂ）は、図７（Ａ）の質問装置ウィンドウの正面
図である。
【図８】図６（Ａ）および６（Ｂ）の光感知素子に含ま
れるリフレクタ部分の幾何形状を示す図である。
れるリフレクタ部分の幾何形状を示す図である。
【図９】さまざまな角度の方向をもつ励起光線に対する
図８のリフレクタ部分の効果を示す光線軌跡を示す図で
ある。
図８のリフレクタ部分の効果を示す光線軌跡を示す図で
ある。
【図１０】図８のリフレクタ部分による作用を受けた光
線の角度分布を示すグラフ図である。
線の角度分布を示すグラフ図である。
【図１１】本発明の現在の好ましい実施形態による光感
知素子のリフレクタ部分およびレンズの特有の幾何形状
を認識する図である。
知素子のリフレクタ部分およびレンズの特有の幾何形状
を認識する図である。
【図１２】フルオロフォアとレーザー励起波長とのさま
ざまな組み合わせを使用したときの信号強度を表わした
グラフ図である。
ざまな組み合わせを使用したときの信号強度を表わした
グラフ図である。
【図１３】図６（Ａ）および６（Ｂ）の光感知素子を採
用した表面プラズモン共鳴センサーの改善された特性を
表わしたグラフ図である。
用した表面プラズモン共鳴センサーの改善された特性を
表わしたグラフ図である。
【図１４】図６（Ａ）および６（Ｂ）の光感知素子を含
んだ分析券を示す図である。
んだ分析券を示す図である。
【図１５】図１２の分析券を挿入可能な分析ユニットを
示す図である。
示す図である。
【図１６】円筒状の自己平行化型の導波路センサーによ
る浸水型の分析を実施するためのロボットプラットホー
ムを示す図である。
る浸水型の分析を実施するためのロボットプラットホー
ムを示す図である。
【図１７】６つの導波路から成るアレーをロボットプラ
ットホームに装備するためのキャリヤプレートを示す図
である。
ットホームに装備するためのキャリヤプレートを示す図
である。
【図１８】自動式導波路分析を実行するための６つのポ
ケットを有する試薬ホルダーを示す図である。
ケットを有する試薬ホルダーを示す図である。
【図１９】導波路アレーから外来光を除去するための非
接触型の入り組んだシールを示す図である。
接触型の入り組んだシールを示す図である。
【図２０】サンプルの導波路への接触を最大化し、導波
路表面への質量輸送を促進するための回転型サンプルス
テージを示す図である。
路表面への質量輸送を促進するための回転型サンプルス
テージを示す図である。
【図２１】流体が最も外の壁を昇るのを低減させること
で、より速い回転速度とより大きな質量輸送促進を可能
にする環状のサンプルカップを示す図である。
で、より速い回転速度とより大きな質量輸送促進を可能
にする環状のサンプルカップを示す図である。
【図２２】本発明の実施形態による多数素子型のセンサ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
２０…分析システム、２２…光感知素子（センサー）、
２４…レンズ部分、２６…リフレクタ部分、２８…ファ
イバー部分、３０…励起光、３２…信号回収光、３４…
光源モジュール（光源）、３６…駆動回路（光源駆動回
路）、３８…導波路（供給源ファイバー）、４０…光学
的質問装置（光学呼び掛けモジュール）、４２…光電流
増幅器（光電増幅器）、４４…マイクロコントローラ。
２４…レンズ部分、２６…リフレクタ部分、２８…ファ
イバー部分、３０…励起光、３２…信号回収光、３４…
光源モジュール（光源）、３６…駆動回路（光源駆動回
路）、３８…導波路（供給源ファイバー）、４０…光学
的質問装置（光学呼び掛けモジュール）、４２…光電流
増幅器（光電増幅器）、４４…マイクロコントローラ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年２月２８日（２００２．２．２
８）
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック・ダブリュ・サースキ アメリカ合衆国、ワシントン州 98021、 ボテル、サーティナインス・アベニュー・ エスイー−24133 Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA16 CA03 DA05 EA01 GA02 GA04 GA07 GB01 GB03 GB19 HA01 HA05 JA03 KA02 KA05 KA09 LA01 MA01 2G054 AA06 CE02 EA03 FA19 FA27 GA05 2G058 AA09 CC11 DA07 GA06
Claims (64)
- 【請求項１】 サンプル中の分析対象を検出するための
光学的分析装置であって、約６００ないし約７００ｎｍ
の範囲で動作する光源を有し、分析装置に対して所定の
範囲の角度に指向された光線を発生するように動作可能
な光源モジュールと、 この光源モジュールに光学的に結合され、かつ、光線再
指向部分と感知ファイバー部分とを有し、この光線再指
向部分が前記光源モジュールにより発生された光線を受
光し、これに対応してほぼ一定の角度で感知ファイバー
部分に向けて光線を供給して対応するエバネセント電界
を発生させるよう動作可能であり、前記感知ファイバー
部分が、サンプルと応答して射出された光を収集する、
光学センサーと、 この光学センサーに光学的に結合され、サンプルから射
出されて収集された光を受けるように動作可能な質問装
置とを具備する装置。 - 【請求項２】 前記光源は、ソリッドステートデバイス
を有する請求項１に記載した装置。 - 【請求項３】 前記光源は、レーザーダイオードを有す
る請求項１に記載した装置。 - 【請求項４】 前記レーザーダイオードは、６３３ｎ
ｍ、６３５ｎｍ、６３８ｎｍ、６４０ｎｍ、６４５ｎ
ｍ、６５０ｎｍ、６５５ｎｍ、６５８ｎｍ、６７０ｎ
ｍ、６７５ｎｍ、６８０ｎｍ、６８５ｎｍおよび６９０
ｎｍのうちの少なくとも１つの波長で動作する請求項３
に記載した装置。 - 【請求項５】 前記光源は、約６００〜約７００ｎｍの
範囲での吸光度を有するフルオロフォアを励起する請求
項１に記載した装置。 - 【請求項６】 前記フルオロフォアは、約６００〜約８
００ｎｍの範囲にある波長で発光する請求項５に記載し
た装置。 - 【請求項７】 前記質問装置は、ソリッドステートの光
検出器を有する請求項１に記載した装置。 - 【請求項８】 前記質問装置は、フォトダイオードを有
する請求項１に記載した装置。 - 【請求項９】 さらにフィルターを具備る請求項１に記
載した装置。 - 【請求項１０】 前記フィルターは、レーザー線減衰フ
ィルター膜、ロングパスダイクロイックフィルター、ス
ペクトル吸収フィルター、着色ガラスフィルター、着色
ポリマー、およびロングパスフィルターを提供するフィ
ルター膜とバルクフィルターとの組み合わせのうちの少
なくとも１つである請求項９に記載した装置。 - 【請求項１１】 前記フィルターは、光源波長での約９
９．９％の射出以上をブロックする請求項１０に記載し
た装置。 - 【請求項１２】 前記フィルターは、光源出力よりも約
２５ｎｍ以上長い波長において約５０％以上透過性を有
する請求項１０に記載した装置。 - 【請求項１３】 前記光源は、約６００ないし約７００
ｎｍの範囲での吸光度を有するフルオロフォアを励起す
る請求項１０に記載した装置。 - 【請求項１４】 前記フルオロフォアは、ＣＹ５、アレ
クサ・フリュオー６６０、アレクサ・フリュオー６８
０、およびアルミニウムフタロシアニンのうちの少なく
とも１つである請求項１４に記載した装置。 - 【請求項１５】 前記光源は、フルオロフォア当たり最
大の信号を発生するよう選択された波長においてフルオ
ロフォアを励起する請求項１０に記載した装置。 - 【請求項１６】 請求項１ないし１５のうちいずれか１
項に記載した装置を有する自動化されたシステム。 - 【請求項１７】 所定範囲の伝播角度を有する光を発生
するように動作可能な光源モジュールと、 この光源モジュールにより発生された光を受光するよう
に動作可能であり、また、光調節部分と分析感知部分と
を有するセンサーとを具備し、 前記光調節部分は、前記光源モジュールにより発生され
た光を受けて、実質的に一定の伝播角度の光を分析感知
部分に供給し、また、前記分析感知部分は、導波路を有
し、この導波路は、センサー分子のコーティングを有
し、実質的に一定の伝播角度を有する光は、前記導波路
を通って、センサー分子のコーティング内にエバネセン
ト電界を発生させる、自動化されたシステム。 - 【請求項１８】 前記光源モジュールは、約６００ない
し約７００ｎｍの範囲で動作する光源を有する請求項１
７に記載したシステム。 - 【請求項１９】 前記光源は、ソリッドステートデバイ
スを有する請求項１７に記載したシステム。 - 【請求項２０】 前記光源は、レーザーダイオードを有
する請求項１７に記載したシステム。 - 【請求項２１】 前記レーザーダイオードは、６３３ｎ
ｍ、６３５ｎｍ、６３８ｎｍ、６４０ｎｍ、６４５ｎ
ｍ、６５０ｎｍ、６５５ｎｍ、６５８ｎｍ、６７０ｎ
ｍ、６７５ｎｍ、６８０ｎｍ、６８５ｎｍおよび６９０
ｎｍのうちの少なくとも１つの波長で動作する請求項２
０に記載したシステム。 - 【請求項２２】 前記光源は、約６００〜約７００ｎｍ
の範囲での吸光度を有するフルオロフォアを励起する請
求項１７に記載したシステム。 - 【請求項２３】 前記フルオロフォアは、約６００〜約
８００ｎｍの範囲にある波長で発光する請求項２２に記
載したシステム。 - 【請求項２４】 質問装置がソリッドステートの光検出
器を有する請求項１７に記載したシステム。 - 【請求項２５】 質問装置がフォトダイオードを有する
請求項１７に記載したシステム。 - 【請求項２６】 さらにフィルターを具備する請求項１
７に記載したシステム。 - 【請求項２７】 前記フィルターは、レーザー線減衰フ
ィルター膜、ロングパスダイクロイックフィルター、ス
ペクトル吸収フィルター、着色ガラスフィルター、着色
ポリマー、およびロングパスフィルターを提供するフィ
ルター膜とバルクフィルターとの組み合わせのうちの少
なくとも１つである請求項２６に記載したシステム。 - 【請求項２８】 前記フィルターは、光源波長での射出
の約９９．９％以上をブロックする請求項２６に記載し
たシステム。 - 【請求項２９】 前記フィルターは、光源出力よりも約
２５ｎｍ以上長い波長において約５０％以上の透過性を
有する請求項２６に記載したシステム。 - 【請求項３０】 前記光源は、約６００ないし約７００
ｎｍの範囲の吸光度を有するフルオロフォアを励起する
請求項２６に記載したシステム。 - 【請求項３１】 前記フルオロフォアは、ＣＹ５、アレ
クサ・フリュオー６６０、アレクサ・フリュオー６８
０、およびアルミニウムフタロシアニンのうちの少なく
とも１つである請求項３０に記載したシステム。 - 【請求項３２】 前記光源は、フルオロフォア当たり最
大の信号を射出するよう選択された波長においてフルオ
ロフォアを励起する請求項２６に記載したシステム。 - 【請求項３３】 システムが浸水型のプロトコルを使用
して分析を実行する請求項１７に記載したシステム。 - 【請求項３４】 前記センサーは、溶液から溶液へと移
動する請求項１７に記載したシステム。 - 【請求項３５】 分析が蛍光免疫分析である請求項３３
に記載したシステム。 - 【請求項３６】 さらに、複数のセンサーを有する光学
モジュールを具備する請求項１７に記載したシステム。 - 【請求項３７】 前記複数のセンサーは、放射状に対称
に配置されている請求項３６に記載したシステム。 - 【請求項３８】 前記複数のセンサーは、直線的に配置
されている請求項３６に記載したシステム。 - 【請求項３９】 前記複数のセンサーは、キャリヤプレ
ートに装着されている請求項３６に記載したシステム。 - 【請求項４０】 前記複数のセンサーとキャリヤとは、
成型部分を有している請求項３９に記載したシステム。 - 【請求項４１】 前記光学モジュールは、複数の複数の
サンプルステーション間で移動するロボットステージに
装着されている請求項３６に記載したシステム。 - 【請求項４２】 前記ロボットステージは、複数のサン
プル間で移動する２軸方向ステージを有する請求項４１
に記載したシステム。 - 【請求項４３】 前記ロボットステージは、複数のサン
プル間で移動する３軸方向ステージを有する請求項４１
に記載したシステム。 - 【請求項４４】 各ステーションは、分析に要求される
溶液のためのコンテナを有している請求項４１に記載し
たシステム。 - 【請求項４５】 各ステーションは、すべてのセンサー
を１つの溶液に晒すためのコンテナを有している請求項
４１に記載したシステム。 - 【請求項４６】 各ステーションは、それぞれのセンサ
ーを異なる溶液に晒すための個々のコンテナを有してい
る請求項４１に記載したシステム。 - 【請求項４７】 各ステーションが、光封止シールを形
成するためのバッフルを有している請求項４１に記載し
たシステム。 - 【請求項４８】 質量輸送の促進により結合速度が増大
する請求項１７に記載したシステム。 - 【請求項４９】 質量輸送の促進が、センサーをセンサ
ーの長軸に対して直角方向に溶液中で振動させることに
より得られる請求項４８に記載したシステム。 - 【請求項５０】 質量輸送の促進が、溶液を回転させて
センサーの長軸に対して直角の流れを提供することによ
り得られる請求項４８に記載したシステム。 - 【請求項５１】 センサーを大容量のサンプル溶液に晒
すことにより希釈分析対象にとってサンプリング統計値
および明白な分析感度が向上する請求項１７に記載した
システム。 - 【請求項５２】 各サンプルステーションは、単一容積
のコンテナを有している請求項４１に記載したシステ
ム。 - 【請求項５３】 各サンプルステーションは、センサー
を通り過ぎるように溶液を回転させる外部ドライブによ
り回転するカップを有している請求項４１に記載したシ
ステム。 - 【請求項５４】 溶液が内部のスターラーにより回転さ
せられる請求項４１に記載したシステム。 - 【請求項５５】 各サンプルステーションは、環状の容
積を有する環状のコンテナを有している請求項４１に記
載したシステム。 - 【請求項５６】 各サンプルステーションは、センサー
を通り過ぎるように溶液を回転させる外部ドライブによ
り回転するカップを有している請求項５５に記載したシ
ステム。 - 【請求項５７】 各サンプルステーションは、多数のサ
ンプルを同時に分析するための多数のコンテナを有して
いる請求項４１に記載したシステム。 - 【請求項５８】 手動式および自動式の流体工学構成要
素の中から選択される方法により溶液がステーションか
ら除去することおよび加えることがなされる請求項４１
に記載したシステム。 - 【請求項５９】 請求項１に記載した装置を使用し、あ
る物質についてサンプルを分析する方法。 - 【請求項６０】 物質がヒト病原である請求項５９に記
載した方法。 - 【請求項６１】 サンプルが食品サンプルである請求項
５９に記載した方法。 - 【請求項６２】 請求項１７に記載したシステムを使用
し、ある物質についてサンプルを分析する方法。 - 【請求項６３】 物質がヒト病原である請求項６２に記
載した方法。 - 【請求項６４】 サンプルが食品サンプルである請求項
６２に記載した方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US26560501P | 2001-02-02 | 2001-02-02 | |
| US60/265605 | 2001-02-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002257732A true JP2002257732A (ja) | 2002-09-11 |
| JP3429282B2 JP3429282B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=23011138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001063210A Expired - Lifetime JP3429282B2 (ja) | 2001-02-02 | 2001-03-07 | 自動化されたシステム、及びサンプルの分析方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7276368B2 (ja) |
| JP (1) | JP3429282B2 (ja) |
| AU (1) | AU2002247080A1 (ja) |
| WO (1) | WO2002063349A2 (ja) |
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