JP2511057B2 - スペクトル分析方法及び装置 - Google Patents
スペクトル分析方法及び装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は分光計に関し、特に、起こりうる誤差を補正
することができるように分光計を使用する方法及びその
ような方法を実施するための装置に関する。
することができるように分光計を使用する方法及びその
ような方法を実施するための装置に関する。
回折格子のような反射構造が、条件によっては、狭い
波長範囲にある光の大半を吸収できることは知られてい
る。最大吸収ノッチが起こる波長は格子の溝のピッチ、
深さ及び形状により決定されると共に、格子表面に存在
する被覆膜によっても影響を受ける。すなわち、たとえ
ば、格子の表面に配位子と結合することができる生物学
的に鋭敏な材料又はその他の材料が存在する場合、表面
の第１の領域を基準領域（すなわち、λ３の吸収波長を
有する）として残し、別の領域を配位子を含有する液体
サンプルで処理すると、配位子と格子表面の鋭敏な材料
との結合により形成される錯体は、試験領域の吸収波長
をλ３からλ４へシフトさせる。
波長範囲にある光の大半を吸収できることは知られてい
る。最大吸収ノッチが起こる波長は格子の溝のピッチ、
深さ及び形状により決定されると共に、格子表面に存在
する被覆膜によっても影響を受ける。すなわち、たとえ
ば、格子の表面に配位子と結合することができる生物学
的に鋭敏な材料又はその他の材料が存在する場合、表面
の第１の領域を基準領域（すなわち、λ３の吸収波長を
有する）として残し、別の領域を配位子を含有する液体
サンプルで処理すると、配位子と格子表面の鋭敏な材料
との結合により形成される錯体は、試験領域の吸収波長
をλ３からλ４へシフトさせる。
原則として、これは、試験すべき反射構造を多色光の
ビームである傾斜角をもって照明する過程と、反射光の
スペクトルを（たとえば、反射光を多素子線形感光アレ
イに入射させることにより）分析する過程と、基準測定
値と比較して、反射構造により吸収される光の波長のシ
フトが起こったか否かを判定する過程とを含む手順によ
り、サンプルを配位子の有無に関して試験する方法を提
供する。
ビームである傾斜角をもって照明する過程と、反射光の
スペクトルを（たとえば、反射光を多素子線形感光アレ
イに入射させることにより）分析する過程と、基準測定
値と比較して、反射構造により吸収される光の波長のシ
フトが起こったか否かを判定する過程とを含む手順によ
り、サンプルを配位子の有無に関して試験する方法を提
供する。
しかしながら、反射構造により吸収される波長は反射
構造の性質により（たとえば、反射構造が回折格子であ
る場合は、格子の溝の間隔及び深さにより）決定される
ばかりでなく、反射構造に対する光の入射角によっても
決定される。入射角は反射構造のビームに対する相対運
動によって変動すると考えられ、そのために誤差が生じ
るおそれがある。
構造の性質により（たとえば、反射構造が回折格子であ
る場合は、格子の溝の間隔及び深さにより）決定される
ばかりでなく、反射構造に対する光の入射角によっても
決定される。入射角は反射構造のビームに対する相対運
動によって変動すると考えられ、そのために誤差が生じ
るおそれがある。
最も広い意味では、本発明は、反射構造を多色光のビ
ームである傾斜角をもって照明する過程と、反射光のス
ペクトルを分析する過程とから成る反射構造から反射さ
れる光のスペクトルを分析する方法において、反射構造
と多色光のビームとが成す角度の変動が分析結果に及ぼ
す影響を最小とするようにその方法を実施することを特
徴とする方法を提供する。
ームである傾斜角をもって照明する過程と、反射光のス
ペクトルを分析する過程とから成る反射構造から反射さ
れる光のスペクトルを分析する方法において、反射構造
と多色光のビームとが成す角度の変動が分析結果に及ぼ
す影響を最小とするようにその方法を実施することを特
徴とする方法を提供する。
本発明は、（ｉ）多色光のビームを発生することがで
きる光源と；（ii）使用中に、多色光のビームを反射構
造にある傾斜角をもって供給する手段と；（iii）使用
中に、反射光のスペクトルを分析する分析手段と；（i
v）使用中に、反射構造と多色光のビームとが成す角度
の変動が分析手段の出力に及ぼす影響を最小にする手段
とを具備する装置をさらに提供する。
きる光源と；（ii）使用中に、多色光のビームを反射構
造にある傾斜角をもって供給する手段と；（iii）使用
中に、反射光のスペクトルを分析する分析手段と；（i
v）使用中に、反射構造と多色光のビームとが成す角度
の変動が分析手段の出力に及ぼす影響を最小にする手段
とを具備する装置をさらに提供する。
多色光のビームは回折制限平行ビームであり且つ偏光
されるのが好ましい。
されるのが好ましい。
本発明の一実施例によれば、反射構造と多色光のビー
ムとが成す角度の変動が分析手段の出力に及ぼす影響
は、多色光のビームに少なくとも１つの既知のスペクト
ル特性を与えることにより最小限に抑えられる。あるい
は、それぞれ、少なくとも１つの既知のスペクトル特性
を有する１本又は複数本の光の基準ビームを供給しても
良い。既知のスペクトル特性は使用される装置の校正を
可能にするようなものである。
ムとが成す角度の変動が分析手段の出力に及ぼす影響
は、多色光のビームに少なくとも１つの既知のスペクト
ル特性を与えることにより最小限に抑えられる。あるい
は、それぞれ、少なくとも１つの既知のスペクトル特性
を有する１本又は複数本の光の基準ビームを供給しても
良い。既知のスペクトル特性は使用される装置の校正を
可能にするようなものである。
たとえば、試験領域及び基準領域を含む反射格子の表
面プラズモン共鳴により影響を受けないように、第１の
光ビームの偏光平面に対して垂直に偏光された回折格子
平行ビームを発生する光源を採用しても良い。第２の光
源は、反射格子に入射するスペクトルに既知の校正特徴
を導入するために使用される。これは光源自体の特性で
あっても良く、また、光源と波長選択素子との組合せか
ら得られても良い。ダイオードアレイに形成される校正
特徴の像は、システムを試験領域と基準領域の双方で波
長校正するのに十分な情報を提供する。
面プラズモン共鳴により影響を受けないように、第１の
光ビームの偏光平面に対して垂直に偏光された回折格子
平行ビームを発生する光源を採用しても良い。第２の光
源は、反射格子に入射するスペクトルに既知の校正特徴
を導入するために使用される。これは光源自体の特性で
あっても良く、また、光源と波長選択素子との組合せか
ら得られても良い。ダイオードアレイに形成される校正
特徴の像は、システムを試験領域と基準領域の双方で波
長校正するのに十分な情報を提供する。
第２の光源からのスペクトルがλ１からλ２の範囲で
いくつかの校正特徴を有する場合、感光素子ごとの波長
に関してスケーリング因子を設定することができる。
いくつかの校正特徴を有する場合、感光素子ごとの波長
に関してスケーリング因子を設定することができる。
校正用の第２の光源を使用することにより、装置の機
械的許容差に対する制限をかなり緩和することができ
る。
械的許容差に対する制限をかなり緩和することができ
る。
光源は発光ダイオード（LED）、レーザー光源又は白
熱電球であれば良い。
熱電球であれば良い。
LEDを使用する場合は、第２の発光ダイオードからの
光がネオジムが添加されたイットリウムアルミニウムガ
ーネット（NdYAG）等の希土類が添加された結晶又は干
渉フィルタを通過するように構成するのが好ましく、こ
れにより、700から850nmの良好なノッチパターンが発生
される。
光がネオジムが添加されたイットリウムアルミニウムガ
ーネット（NdYAG）等の希土類が添加された結晶又は干
渉フィルタを通過するように構成するのが好ましく、こ
れにより、700から850nmの良好なノッチパターンが発生
される。
NdYAGを使用する場合、発光ダイオード範囲中央の波
長をほぼ775nmとする700nmから850nmの範囲の連続する
波長帯域にある光を発するのが好ましい。
長をほぼ775nmとする700nmから850nmの範囲の連続する
波長帯域にある光を発するのが好ましい。
本発明の別の実施例によれば、反射構造と多色光ビー
ムとが成す角度の変動が分析手段の出力に及ぼす影響
は、分析に先立って反射光を適切に構成され且つ配置さ
れた分散光学素子、たとえばブレーズされた回折格子に
入射させることにより最小限に抑えられる。分散光学素
子は、反射構造の角度向きの変動を厳密に補償するよう
に構成され且つ配置されるのが理想的である。実際に
は、分散光学素子は、特定の波長で補償が正確となるよ
うに構成され且つ配置される。このようにすれば、隣接
する波長で変動の影響は最小になる。
ムとが成す角度の変動が分析手段の出力に及ぼす影響
は、分析に先立って反射光を適切に構成され且つ配置さ
れた分散光学素子、たとえばブレーズされた回折格子に
入射させることにより最小限に抑えられる。分散光学素
子は、反射構造の角度向きの変動を厳密に補償するよう
に構成され且つ配置されるのが理想的である。実際に
は、分散光学素子は、特定の波長で補償が正確となるよ
うに構成され且つ配置される。このようにすれば、隣接
する波長で変動の影響は最小になる。
反射構造は、ポリカーボネート基板の表面に複数の溝
から成る回折格子パターンが型押し又はその他の方法に
より形成され、それらの溝が金、銀、アルミニウム等の
薄く軽量の反射被膜により被覆されている回折格子であ
るのが好ましい。溝の線間隔と深さは、表面に700から8
50nmの範囲の吸収波長を与えるように選択される。
から成る回折格子パターンが型押し又はその他の方法に
より形成され、それらの溝が金、銀、アルミニウム等の
薄く軽量の反射被膜により被覆されている回折格子であ
るのが好ましい。溝の線間隔と深さは、表面に700から8
50nmの範囲の吸収波長を与えるように選択される。
反射構造の上面には、配位子（たとえば抗原又は抗
体）と結合することができる材料の薄い層が形成されて
いても良く、これにより、試験すべきサンプルを問題の
配位子の有無又はその他に関して検出することが可能に
なる。反射構造の表面の１つの領域は基準領域として残
されても良い。この場合、サンプルは表面の別の領域に
塗布される。
体）と結合することができる材料の薄い層が形成されて
いても良く、これにより、試験すべきサンプルを問題の
配位子の有無又はその他に関して検出することが可能に
なる。反射構造の表面の１つの領域は基準領域として残
されても良い。この場合、サンプルは表面の別の領域に
塗布される。
サンプル中に配位子が存在する場合、配位子は反射構
造上に存在する対応する材料と結合することになる。サ
ンプル中に配位子が存在しなければ、試験領域は基準領
域と同じ特性を有し、基準領域から試験領域に変わった
ときも、吸収ノッチの位置が著しく変化することはない
はずである。
造上に存在する対応する材料と結合することになる。サ
ンプル中に配位子が存在しなければ、試験領域は基準領
域と同じ特性を有し、基準領域から試験領域に変わった
ときも、吸収ノッチの位置が著しく変化することはない
はずである。
これに対し、サンプル中に配位子が存在する場合に
は、サンプル中の配位子の一部は反射構造上の対応する
結合材料に付着し、その結果、試験領域の表面パラメー
タが基準領域に対して変化するために吸収ノッチの位置
のシフトが起こるので、このシフトを検出すれば良い。
は、サンプル中の配位子の一部は反射構造上の対応する
結合材料に付着し、その結果、試験領域の表面パラメー
タが基準領域に対して変化するために吸収ノッチの位置
のシフトが起こるので、このシフトを検出すれば良い。
前述のように、反射光のスペクトルは、反射光を多素
子線形感光アレイに集束することにより試験されれば良
く、反射光のそれぞれの成分の波長はアレイに沿ったそ
の位置を決定する。そのような場合、装置は、照度レベ
ルを決定するために感光アレイを走査し且つ問合せる電
気回路手段と、走査のスタート位置からの素子の数をカ
ウントする手段と、最終像におけるノッチの絶対位置又
は反射格子の基準位置と試験位置とに関するノッチ位置
のシフトを記録及び／又は表示する手段とをさらに具備
するのが好ましい。
子線形感光アレイに集束することにより試験されれば良
く、反射光のそれぞれの成分の波長はアレイに沿ったそ
の位置を決定する。そのような場合、装置は、照度レベ
ルを決定するために感光アレイを走査し且つ問合せる電
気回路手段と、走査のスタート位置からの素子の数をカ
ウントする手段と、最終像におけるノッチの絶対位置又
は反射格子の基準位置と試験位置とに関するノッチ位置
のシフトを記録及び／又は表示する手段とをさらに具備
するのが好ましい。
通常、ビームスプリッタを使用して、２つの光源を１
本の光路に組合せている。
本の光路に組合せている。
以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図において、約775nmを中心として約100nmの帯域
幅を有する発光ダイオード10は、偏光装置12を介して、
ピンホール開口16を照明する第１のレンズ14に光を供給
する。ピンホール開口16は、長手方向が後述する回折格
子の格子線と平行であるスリットであっても良い。
幅を有する発光ダイオード10は、偏光装置12を介して、
ピンホール開口16を照明する第１のレンズ14に光を供給
する。ピンホール開口16は、長手方向が後述する回折格
子の格子線と平行であるスリットであっても良い。
レンズ18は、開口20との組合せにより、22で示される
直径3mmの回折制限平行ビームを発生する。
直径3mmの回折制限平行ビームを発生する。
このビームは反射回折格子24に向けられる。反射回折
格子24は、ある種の生化学生成物が存在するところでは
反射回折格子24の表面パラメータを変化させるような生
物学的に活性の被覆膜をその表面に有する。このよう
に、反射回折格子24の表面は、単クローン抗体等の特定
の抗体の層を支持しているか、又は特定の抗原の層を支
持していれば良い。格子の表面に抗体材料がある場合
は、格子の表面の一部に塗布される液体サンプルの中に
対応する抗原が存在すると、抗原はサンプルが塗布され
ている格子の表面にある抗体と結合する結果になり、そ
れにより、その領域における格子表面の表面特性が変化
する。
格子24は、ある種の生化学生成物が存在するところでは
反射回折格子24の表面パラメータを変化させるような生
物学的に活性の被覆膜をその表面に有する。このよう
に、反射回折格子24の表面は、単クローン抗体等の特定
の抗体の層を支持しているか、又は特定の抗原の層を支
持していれば良い。格子の表面に抗体材料がある場合
は、格子の表面の一部に塗布される液体サンプルの中に
対応する抗原が存在すると、抗原はサンプルが塗布され
ている格子の表面にある抗体と結合する結果になり、そ
れにより、その領域における格子表面の表面特性が変化
する。
図示されてはいないが、反射回折格子24を、まず、基
準領域（すなわち、未処理領域）を回折制限平行ビーム
22にさらし、続いて処理領域をビームにさらすように移
動させる手段が設けられる。
準領域（すなわち、未処理領域）を回折制限平行ビーム
22にさらし、続いて処理領域をビームにさらすように移
動させる手段が設けられる。
被覆された反射回折格子24により反射された光は、ブ
レーズされた回折格子26と、フォトダイオード30の線形
アレイ上に像を形成する第３のレンズ28とにより分析さ
れる。
レーズされた回折格子26と、フォトダイオード30の線形
アレイ上に像を形成する第３のレンズ28とにより分析さ
れる。
通常、アレイは、それぞれ約25マイクメートル×2.5m
mの大きさの素子を256個有する。
mの大きさの素子を256個有する。
1mmにつき800本の線を有するブレーズされた回折格子
と、焦点距離が75mmであるレンズ28とを使用すると、フ
ォトダイオード30のアレイの256個の素子全体について1
00nmの波長範囲を得ることができる。
と、焦点距離が75mmであるレンズ28とを使用すると、フ
ォトダイオード30のアレイの256個の素子全体について1
00nmの波長範囲を得ることができる。
約800nmを中心として、100nmを越える周波帯にわたる
光がブレーズされた回折格子30に入射すれば、全てのフ
ォトダイオードが照明されることになる。
光がブレーズされた回折格子30に入射すれば、全てのフ
ォトダイオードが照明されることになる。
装置は、まず、反射回折格子24の基準領域に関して、
次に、処理領域に関して、サンプルを塗布し、その結
果、抗体と抗原との結合が起こったと思われる後の吸収
の有無とその位置を決定し、それにより、結合及びその
結果として起こる反射回折格子24の表面上の材料の堆積
が原因となって発生するシフトの範囲を決定することを
目的とする。
次に、処理領域に関して、サンプルを塗布し、その結
果、抗体と抗原との結合が起こったと思われる後の吸収
の有無とその位置を決定し、それにより、結合及びその
結果として起こる反射回折格子24の表面上の材料の堆積
が原因となって発生するシフトの範囲を決定することを
目的とする。
図示されてはいないが、アレイのスタート位置に関す
るスペクトル最小値の位置を決定することにより、校正
後に、ノッチの正確な波長の決定を可能にするために、
フォトダイオードに入射する光の有無を示す電気信号を
取出し、カウント及び曲線のあてはめ等により処理する
ことができるように、フォトダイオード30のアレイと関
連する走査検出回路が設けられる。
るスペクトル最小値の位置を決定することにより、校正
後に、ノッチの正確な波長の決定を可能にするために、
フォトダイオードに入射する光の有無を示す電気信号を
取出し、カウント及び曲線のあてはめ等により処理する
ことができるように、フォトダイオード30のアレイと関
連する走査検出回路が設けられる。
フォトダイオード30のアレイ中のノッチ（存在する場
合）の正確な位置は、反射回折格子24の表面のパラメー
タにより決定されるのみならず、回折制限平行ビーム22
の反射回折格子24への入射角によっても決定される。ビ
ームを、まず、回折格子の基準領域に入射させ、次に回
折格子の処理領域に入射させるように、ビーム又は回折
格子のいずれか一方を他方に対して移動させることが必
要であるので、処理領域が所定位置にあるときの反射回
折格子24の向きと、基準領域が所定位置にあるときの反
射回折格子の向きとが異なってしまう可能性は大いにあ
ることがわかるであろう。
合）の正確な位置は、反射回折格子24の表面のパラメー
タにより決定されるのみならず、回折制限平行ビーム22
の反射回折格子24への入射角によっても決定される。ビ
ームを、まず、回折格子の基準領域に入射させ、次に回
折格子の処理領域に入射させるように、ビーム又は回折
格子のいずれか一方を他方に対して移動させることが必
要であるので、処理領域が所定位置にあるときの反射回
折格子24の向きと、基準領域が所定位置にあるときの反
射回折格子の向きとが異なってしまう可能性は大いにあ
ることがわかるであろう。
この問題を解決するために、反射回折格子24における
向きの変化が比較的小さいならば、その変化を補償する
ようにブレーズされた回折格子26のパラメーラを設定し
ても良い。この場合、通常の状況の下では、反射回折格
子24の基準領域と処理領域との間で起こる唯一のシフト
は、抗体と抗原との結合に起因して処理領域に材料が堆
積することによるものであるので、フォトダイオード30
のアレイから絶対読取りを得るために、第１図に示され
るような装置を校正することができる。
向きの変化が比較的小さいならば、その変化を補償する
ようにブレーズされた回折格子26のパラメーラを設定し
ても良い。この場合、通常の状況の下では、反射回折格
子24の基準領域と処理領域との間で起こる唯一のシフト
は、抗体と抗原との結合に起因して処理領域に材料が堆
積することによるものであるので、フォトダイオード30
のアレイから絶対読取りを得るために、第１図に示され
るような装置を校正することができる。
多色光のビームと反射回折格子24との角度の変化が分
光計の出力に及ぼす影響をできる限り少なくするために
必要とされるブレーズされた回折格子26のパラメータは
次のように計算されれば良い（第７図を参照）。
光計の出力に及ぼす影響をできる限り少なくするために
必要とされるブレーズされた回折格子26のパラメータは
次のように計算されれば良い（第７図を参照）。
波長λの光が垂線に対して角度βを成して反射回折格
子24に入射するものと考える。この光は反射回折格子24
から反射されて、ブレーズされた回折格子26に角度αで
入射する。ブレーズされた回折格子26から反射された光
は、ブレーズされた回折格子26の垂線に対して角度θを
成して第２のレンズ28に向かう。次に、光は第３のレン
ズ28により、フォトダイオードアレイ30上のレンズの28
の主軸から距離ｘの１点に集束される。第７図に示され
る光学系の特徴を表わすために使用されるパラメータは
次の通りである： D0 ：反射回折格子24の周期数 Ｄ ：ブレーズされた回折格子26の周期数 θ :ブレーズされた回折格子26の垂線と、この格子か
ら反射される光とが成す角度 θ０：ブレーズされた回折格子26の垂線と、第３のレン
ズ28の主軸とが成す、θと同じ方向で測定した角度 ｆ ：第３のレンズ28の焦点距離 Ｃ ：反射回折格子24に対するSPRの効果を表わし、た
とえば、粒子の薄層の結合などにより反射回折格子24の
性質が変化された場合に変化する定数 γ :入射光ビームと、ブレーズされた回折格子26の平
面とが成す角度 λがSPRを励起するような値であれば、 λ／D0‐sinβ＝Ｃ 式１ ブレーズされた回折格子26の一次分散作用は、 Ｄ（sinθ＋sinα）＝λ 式２ により表わされる。フォトダイオード30のアレイは第３
のレンズ28の焦点面にあるので、 ｘ＝f tan（θ‐θ０） 式３ 反射回折格子24に対する入射光ビームの方向と、ブレー
ズされた回折格子26の向きは共に一定であり、従って、
第７図の三角形XYZから、 γ＋２β＋π/2−α＝π α＝２β＋γ−π/2 式４ であることがわかる。変化の影響を最小限に抑えるため
には、 dx/dβ＝dx/dθ・ｄθ/dβ＝０ 式５ となるように格子のパラメータを設定しなければならな
い。式３をθで微分すると、 dx/dθ＝f sec2（θ‐θ０） 式６ 式１及び２は、 Ｄ（sinθ＋sinα）＝D0（Ｃ＋sinβ） sinθ＝D0/D（Ｃ＋sinβ）−sinα 式７ であることを示唆する。式４及び７は、 sinθ＝D0/D（Ｃ＋sinβ）− sin（２β‐γ‐π12） 式８ であることを示唆する。式８をβで微分すると、 cosθｄθ/dβ＝D0/Dcosβ− 2cos（２β＋γ‐π/2） 式９ 式5,6及び９は、 dx/dβ＝f sec2（θ‐θ０）・secθ（D0／ Dcosβ‐2cos（２β＋γ‐π/2） 式10 であることを示唆する。すなわち、D0/Dcosβ‐2cos
（２β＋γ‐π/2）＝０であれば、dx/dβ＝０となり、
これは、 D0/2Dcosβ＝cosα 式11 に相当する。
子24に入射するものと考える。この光は反射回折格子24
から反射されて、ブレーズされた回折格子26に角度αで
入射する。ブレーズされた回折格子26から反射された光
は、ブレーズされた回折格子26の垂線に対して角度θを
成して第２のレンズ28に向かう。次に、光は第３のレン
ズ28により、フォトダイオードアレイ30上のレンズの28
の主軸から距離ｘの１点に集束される。第７図に示され
る光学系の特徴を表わすために使用されるパラメータは
次の通りである： D0 ：反射回折格子24の周期数 Ｄ ：ブレーズされた回折格子26の周期数 θ :ブレーズされた回折格子26の垂線と、この格子か
ら反射される光とが成す角度 θ０：ブレーズされた回折格子26の垂線と、第３のレン
ズ28の主軸とが成す、θと同じ方向で測定した角度 ｆ ：第３のレンズ28の焦点距離 Ｃ ：反射回折格子24に対するSPRの効果を表わし、た
とえば、粒子の薄層の結合などにより反射回折格子24の
性質が変化された場合に変化する定数 γ :入射光ビームと、ブレーズされた回折格子26の平
面とが成す角度 λがSPRを励起するような値であれば、 λ／D0‐sinβ＝Ｃ 式１ ブレーズされた回折格子26の一次分散作用は、 Ｄ（sinθ＋sinα）＝λ 式２ により表わされる。フォトダイオード30のアレイは第３
のレンズ28の焦点面にあるので、 ｘ＝f tan（θ‐θ０） 式３ 反射回折格子24に対する入射光ビームの方向と、ブレー
ズされた回折格子26の向きは共に一定であり、従って、
第７図の三角形XYZから、 γ＋２β＋π/2−α＝π α＝２β＋γ−π/2 式４ であることがわかる。変化の影響を最小限に抑えるため
には、 dx/dβ＝dx/dθ・ｄθ/dβ＝０ 式５ となるように格子のパラメータを設定しなければならな
い。式３をθで微分すると、 dx/dθ＝f sec2（θ‐θ０） 式６ 式１及び２は、 Ｄ（sinθ＋sinα）＝D0（Ｃ＋sinβ） sinθ＝D0/D（Ｃ＋sinβ）−sinα 式７ であることを示唆する。式４及び７は、 sinθ＝D0/D（Ｃ＋sinβ）− sin（２β‐γ‐π12） 式８ であることを示唆する。式８をβで微分すると、 cosθｄθ/dβ＝D0/Dcosβ− 2cos（２β＋γ‐π/2） 式９ 式5,6及び９は、 dx/dβ＝f sec2（θ‐θ０）・secθ（D0／ Dcosβ‐2cos（２β＋γ‐π/2） 式10 であることを示唆する。すなわち、D0/Dcosβ‐2cos
（２β＋γ‐π/2）＝０であれば、dx/dβ＝０となり、
これは、 D0/2Dcosβ＝cosα 式11 に相当する。
このように、ブレーズされた回折格子26は、多色光の
ビームと反射回折格子24とが成す角度の変化の影響をで
きる限り少なくするために、Ｄ及びαの値が式11を満た
すように構成され且つ配置されなければならない。
ビームと反射回折格子24とが成す角度の変化の影響をで
きる限り少なくするために、Ｄ及びαの値が式11を満た
すように構成され且つ配置されなければならない。
第２図には、別の好ましい構成が示されている。この
場合、第２の発光ダイオード32がNdYAG等の希土類が添
加された結晶フィルタ34と共に設けられる。このフィル
タは、関心周波帯の中で良好なリッチパターンを形成す
るように明確に規定された吸収特性を有し、パターンの
ノッチの波長は一定であり、また、ノッチの存在は反射
回折格子24の表面の吸収特性とは無関係であるので、結
晶フィルタ34により発生されるノッチパターンを計器の
校正のために使用することができる。
場合、第２の発光ダイオード32がNdYAG等の希土類が添
加された結晶フィルタ34と共に設けられる。このフィル
タは、関心周波帯の中で良好なリッチパターンを形成す
るように明確に規定された吸収特性を有し、パターンの
ノッチの波長は一定であり、また、ノッチの存在は反射
回折格子24の表面の吸収特性とは無関係であるので、結
晶フィルタ34により発生されるノッチパターンを計器の
校正のために使用することができる。
校正ノッチを監視するために反射回折格子24の表面を
表面プラズモンモードで使用する必要がないので、結晶
フィルタ34からの光は、反射回折格子24の表面により分
析用のブレーズされた回折格子26に向かって単純に反射
されるように、発光ダイオード10からの光の偏光面に対
して直角に偏向されれば良い。
表面プラズモンモードで使用する必要がないので、結晶
フィルタ34からの光は、反射回折格子24の表面により分
析用のブレーズされた回折格子26に向かって単純に反射
されるように、発光ダイオード10からの光の偏光面に対
して直角に偏向されれば良い。
結晶フィルタ34が関心周波帯の中で２つの明確に規定
されたノッチを発生するならば、２つの既知の波長で発
生するノッチによって、任意の波長に関してアレイに沿
った絶対位置を決定できるばかりでなく、フォトダイオ
ード間隔ごとの波長変化を決定することもできるので、
フォトダイオードアレイ30の完全な校正を実施すること
が可能である。
されたノッチを発生するならば、２つの既知の波長で発
生するノッチによって、任意の波長に関してアレイに沿
った絶対位置を決定できるばかりでなく、フォトダイオ
ード間隔ごとの波長変化を決定することもできるので、
フォトダイオードアレイ30の完全な校正を実施すること
が可能である。
第２図に示される装置は、通常、校正用の発光ダイオ
ード32が動作されている間に反射回折格子24の基準領域
が所定位置にあり、次に、試験領域が所定位置に配置さ
れた後に再び発光ダイオード32が動作されるように動作
する。いずれの場合も、校正後、発光ダイオード32をオ
フし、反射回折格子24の表面からの光の分析を実行可能
とするように、発光ダイオード10をオンすることができ
る。
ード32が動作されている間に反射回折格子24の基準領域
が所定位置にあり、次に、試験領域が所定位置に配置さ
れた後に再び発光ダイオード32が動作されるように動作
する。いずれの場合も、校正後、発光ダイオード32をオ
フし、反射回折格子24の表面からの光の分析を実行可能
とするように、発光ダイオード10をオンすることができ
る。
さらに別の好ましい実施例が第３図に示されている
が、この場合は、LED10の代わりに、白熱電球46が使用
され、第２の光源は、白熱電球42及び44と、波長フィル
タ38及び40と、ビームスプリッタ36とから構成される。
波長フィルタ38及び40は、関心周波帯の中で良好なノッ
チパターンを発生する異なる、明確に規定された吸収特
性を有する。上述の実施例の場合と同様に、波長フィル
タ38及び40により発生されるパターンは一定であり、反
射回折格子24のパラメータとは無関係であるので、この
第２の光源を使用して装置を校正することができる。
が、この場合は、LED10の代わりに、白熱電球46が使用
され、第２の光源は、白熱電球42及び44と、波長フィル
タ38及び40と、ビームスプリッタ36とから構成される。
波長フィルタ38及び40は、関心周波帯の中で良好なノッ
チパターンを発生する異なる、明確に規定された吸収特
性を有する。上述の実施例の場合と同様に、波長フィル
タ38及び40により発生されるパターンは一定であり、反
射回折格子24のパラメータとは無関係であるので、この
第２の光源を使用して装置を校正することができる。
校正方法は、白熱電球44及び波長フィルタ40により発
生される校正ノッチと、白熱電球42及び波長フィルタ38
により発生される校正ノッチとが、それぞれ、互いに無
関係に発生されても良いことを除いて、第２図に示され
る実施例に関して説明した通りである。すなわち、たと
えば、動作中に、白熱電球42と波長フィルタ38を使用し
てフォトダイオード30のアレイにより検出される既知の
波長の第１の校正ノッチを発生し、次に、白熱電球44と
波長フィルタ40を使用してフォトダイオード30のアレイ
により検出されるべき既知の波長の第２の校正ノッチを
発生することは可能であろう。これら２つの既知の波長
のフォトダイオード30のアレイ上の位置が決定されてい
れば、反射回折格子24上で表面プラズモン共鳴（SPR）
を励起するために白熱電球46が点灯されたときに、吸収
光の波長の絶対値を決定することができる。
生される校正ノッチと、白熱電球42及び波長フィルタ38
により発生される校正ノッチとが、それぞれ、互いに無
関係に発生されても良いことを除いて、第２図に示され
る実施例に関して説明した通りである。すなわち、たと
えば、動作中に、白熱電球42と波長フィルタ38を使用し
てフォトダイオード30のアレイにより検出される既知の
波長の第１の校正ノッチを発生し、次に、白熱電球44と
波長フィルタ40を使用してフォトダイオード30のアレイ
により検出されるべき既知の波長の第２の校正ノッチを
発生することは可能であろう。これら２つの既知の波長
のフォトダイオード30のアレイ上の位置が決定されてい
れば、反射回折格子24上で表面プラズモン共鳴（SPR）
を励起するために白熱電球46が点灯されたときに、吸収
光の波長の絶対値を決定することができる。
しかしながら、校正ノッチを監視するために反射回折
格子24上でSPRを励起する必要はないので、白熱電球42
及び44からの光を白熱電球46からの光に対して直角に偏
光しても良い。これは、校正ノッチパターンが反射回折
格子24におけるSPRにより発生する吸収によって複雑に
ならないという点で有利である。
格子24上でSPRを励起する必要はないので、白熱電球42
及び44からの光を白熱電球46からの光に対して直角に偏
光しても良い。これは、校正ノッチパターンが反射回折
格子24におけるSPRにより発生する吸収によって複雑に
ならないという点で有利である。
第４図（ａ）及び第４図（ｂ）は、白熱電球42及び44
がそれぞれ動作されており且つ試験用格子の基準領域が
所定位置にあるときのフォトダイオードアレイの出力を
示す。曲線あてはめアルゴリズムを使用すると、フィル
タノッチ最小値は、それぞれ、81,81ピクセルと、225,7
1ピクセルで現われることがわかる。
がそれぞれ動作されており且つ試験用格子の基準領域が
所定位置にあるときのフォトダイオードアレイの出力を
示す。曲線あてはめアルゴリズムを使用すると、フィル
タノッチ最小値は、それぞれ、81,81ピクセルと、225,7
1ピクセルで現われることがわかる。
第４図（ｃ）は、白熱電球46が動作されたときの試験
用格子の基準領域のプラズモン共鳴スペクトルを示す。
SPRは9,37ピクセルで起こる。校正ノッチフィルタ最小
値が767nm及び830nmの波長であると仮定すれば、この校
正により、共鳴最小値は735.29nmにあることがわかる。
用格子の基準領域のプラズモン共鳴スペクトルを示す。
SPRは9,37ピクセルで起こる。校正ノッチフィルタ最小
値が767nm及び830nmの波長であると仮定すれば、この校
正により、共鳴最小値は735.29nmにあることがわかる。
第５図（ａ）及び第５図（ｂ）は、第２の発光ダイオ
ード32が動作され、試験用格子の試験領域が所定位置に
あり且つ抗体／抗原の相互作用が起こったときのフォト
ダイオードアレイの出力を示す。この場合、フィルタノ
ッチ最小値は81,74ピクセルと、225,72ピクセルでそれ
ぞれ現れることがわかる。
ード32が動作され、試験用格子の試験領域が所定位置に
あり且つ抗体／抗原の相互作用が起こったときのフォト
ダイオードアレイの出力を示す。この場合、フィルタノ
ッチ最小値は81,74ピクセルと、225,72ピクセルでそれ
ぞれ現れることがわかる。
第５図（ｃ）は、関連するプラズモン共鳴スペクトル
を示すが、最小値は739.69nmの共鳴最小値に相当する1
9,33ピクセルにあることがわかる。すなわち、試験領域
における抗体と抗原との結合を示す4.40nmのプラズモン
共鳴シフトが起こったことになる。
を示すが、最小値は739.69nmの共鳴最小値に相当する1
9,33ピクセルにあることがわかる。すなわち、試験領域
における抗体と抗原との結合を示す4.40nmのプラズモン
共鳴シフトが起こったことになる。
本発明の一実施例によれば、 １）少なくともλ１からλ２までの連続する波長スペク
トルを有する偏光のビームを発生する光源と、 ２）試験すべき反射回折格子に入射する、直径の小さい
回折制限平行ビームを発生する第１のレンズ手段と、 ３）反射回折格子により反射された光を受取るブレーズ
された回折格子と、 ４）ブレーズされた回折格子により反射される光のそれ
ぞれの成分の波長が直線フォトダイオードアレイに沿っ
たその位置を決定し、且つアレイの長さが２つの波長λ
１及びλ２により決定される位置の範囲を十分に包含す
るように反射光を多素子直線フォトダイオードアレイに
集束する第２のレンズ手段と； ５）反射回折格子の異なる領域を反射面として作用させ
るために、光ビームと反射回折格子との間に相対運動を
成立させる手段と、 を具備し、反射回折格子の吸収波長λ３はλ１からλ２
の範囲内にあるため、波長λ３の光はブレーズされた回
折格子に入射する光には含まれておらず、従って、直線
フォトダイオードアレイに入射する光のスペクトルにも
含まれていない、１つ又は複数のフォトダイオードには
光が入射されず、直線フォトダイオードアレイのそれぞ
れの素子の信号出力を決定することにより、どの素子に
光が入射されていないかを検出し、校正により、反射回
折格子の表面で吸収された光の波長を決定する手段が設
けられる、反射回折格子の表面における材料の薄い被覆
膜の有無を検出する装置が提供される。
トルを有する偏光のビームを発生する光源と、 ２）試験すべき反射回折格子に入射する、直径の小さい
回折制限平行ビームを発生する第１のレンズ手段と、 ３）反射回折格子により反射された光を受取るブレーズ
された回折格子と、 ４）ブレーズされた回折格子により反射される光のそれ
ぞれの成分の波長が直線フォトダイオードアレイに沿っ
たその位置を決定し、且つアレイの長さが２つの波長λ
１及びλ２により決定される位置の範囲を十分に包含す
るように反射光を多素子直線フォトダイオードアレイに
集束する第２のレンズ手段と； ５）反射回折格子の異なる領域を反射面として作用させ
るために、光ビームと反射回折格子との間に相対運動を
成立させる手段と、 を具備し、反射回折格子の吸収波長λ３はλ１からλ２
の範囲内にあるため、波長λ３の光はブレーズされた回
折格子に入射する光には含まれておらず、従って、直線
フォトダイオードアレイに入射する光のスペクトルにも
含まれていない、１つ又は複数のフォトダイオードには
光が入射されず、直線フォトダイオードアレイのそれぞ
れの素子の信号出力を決定することにより、どの素子に
光が入射されていないかを検出し、校正により、反射回
折格子の表面で吸収された光の波長を決定する手段が設
けられる、反射回折格子の表面における材料の薄い被覆
膜の有無を検出する装置が提供される。
次に記載する実施例は本発明の方法と、その試験的使
用の結果とを示す。
用の結果とを示す。
例１ 校正ノッチの作用 メタライズ回折格子の製造 射出成形によりポリカーボネート回折格子（ピッチ＝63
3nm、深さ＝30nm）を製造した。格子の凹凸面に厚さ10n
mのクロム層を真空蒸着により形成した。この層は、格
子構造への金の層の接着を助長する機能を有するが、表
面ピラズモン共鳴の発生には全く無関係である。次に、
クロム層の上面に同様に真空蒸着技術により厚さ90nmの
金の膜を形成した。
3nm、深さ＝30nm）を製造した。格子の凹凸面に厚さ10n
mのクロム層を真空蒸着により形成した。この層は、格
子構造への金の層の接着を助長する機能を有するが、表
面ピラズモン共鳴の発生には全く無関係である。次に、
クロム層の上面に同様に真空蒸着技術により厚さ90nmの
金の膜を形成した。
SPR吸収の位置の測定 メタライズ回折格子を第３図に示すような構成要素から
成る装置の中に配置した。49枚の格子のそれぞれについ
て８つのゾーンを次の方法に従って順次読取った： 格子を校正用の波長フィルタ38（最小の光の強さは76
7nm）を通した光で照明した。
成る装置の中に配置した。49枚の格子のそれぞれについ
て８つのゾーンを次の方法に従って順次読取った： 格子を校正用の波長フィルタ38（最小の光の強さは76
7nm）を通した光で照明した。
格子を校正用の波長フィルタ40（最小の光の強さは83
0nm）を通した光で照明した。
0nm）を通した光で照明した。
SPR吸収の位置の測定を可能にするため、格子を白色
光で照明した。
光で照明した。
いずれの場合も、反射光の強さが最低になる位置をフォ
トダイオードアレイ上のピクセル位置として記録した。
反射光の強さが最低になる点の正確な位置を曲線あては
めアルゴリズムを使用して計算した。
トダイオードアレイ上のピクセル位置として記録した。
反射光の強さが最低になる点の正確な位置を曲線あては
めアルゴリズムを使用して計算した。
校正ノッチピクセル位置により、検査すべき格子の特定
のゾーンへの光の実際の入射角に関して、フォトダイオ
ードアレイを校正することができ、従って、装置内にお
ける格子のアライメントミスによるSPR吸収の位置のば
らつきを補償することができた。
のゾーンへの光の実際の入射角に関して、フォトダイオ
ードアレイを校正することができ、従って、装置内にお
ける格子のアライメントミスによるSPR吸収の位置のば
らつきを補償することができた。
結果 49枚の格子に関するこのような測定から得られたデータ
を第１表に示す。修正前と修正後のSPR吸収の位置の変
動係数（すなわち、それぞれ、ピクセル位置と波長値）
からわかるように、SPR吸収の位置の測定における誤差
は大幅に減少している。
を第１表に示す。修正前と修正後のSPR吸収の位置の変
動係数（すなわち、それぞれ、ピクセル位置と波長値）
からわかるように、SPR吸収の位置の測定における誤差
は大幅に減少している。
例２ 校正ノッチを使用する試験におけるインフルエン
ザビールスの検出 試薬の準備 メタライズ回折格子を前述のように製造した。インフル
エンザビールスの血球凝集反応に対するマウスの単クロ
ーン抗体を通常通りに形成し、腹水から親和性クロマト
グラフィーにより精製した。マウスの多クローン抗IgG
抗体はロンドンのシグマ化学会社（Sigma Chemical Com
pany,London）より入手した。標準的な方法（たとえ
ば、E.H.Lennette,N.J.Schmidt共編「Diagnostic Proce
dures for Viral,Rickettsial and Chlamydial Infecti
ons」第５版、American Public Health Association
（ワシントンDC）、1979年刊を参照）を使用して、イン
フルエンザＡ型ビールスを鶏卵に培養した。
ザビールスの検出 試薬の準備 メタライズ回折格子を前述のように製造した。インフル
エンザビールスの血球凝集反応に対するマウスの単クロ
ーン抗体を通常通りに形成し、腹水から親和性クロマト
グラフィーにより精製した。マウスの多クローン抗IgG
抗体はロンドンのシグマ化学会社（Sigma Chemical Com
pany,London）より入手した。標準的な方法（たとえ
ば、E.H.Lennette,N.J.Schmidt共編「Diagnostic Proce
dures for Viral,Rickettsial and Chlamydial Infecti
ons」第５版、American Public Health Association
（ワシントンDC）、1979年刊を参照）を使用して、イン
フルエンザＡ型ビールスを鶏卵に培養した。
試験を実施する方法 メタライズ回折格子を校正ノッチを含む分光計装置であ
らかじめ読取り、その後、抗インフルエンザ抗体又は抗
IgG抗体のいずれかの抗体を吸着によりメタライズ回折
格子に固着させた。抗体はリン酸塩緩衝塩水（PBS）
（0.9％のNaClを含有する50mMのPO2-/4pH7.4）の中で10
0μg/mlの最終濃度とされた。250μｌのこの溶液（抗イ
ンフルエンザ又は抗IgG抗体）を回折格子に一様に塗布
し、37℃で30分間温置した後、回折格子をPBS（６回）
と、0.05％W/Vの洗浄剤Tween20を含有するPBS（PBST）
（３回）と、カゼイン加水分解物（0.1％W/V）を含有す
るPBS（３回）とにより洗浄した。余分の液体を格子か
ら除去し、格子（抗インフルエンザ又は抗IgG抗体で被
覆されている）にピペットで希釈ビールスを与え、その
後、37℃で30分間温置した。２回の温置中は、溶液が乾
燥することのないように注意した。
らかじめ読取り、その後、抗インフルエンザ抗体又は抗
IgG抗体のいずれかの抗体を吸着によりメタライズ回折
格子に固着させた。抗体はリン酸塩緩衝塩水（PBS）
（0.9％のNaClを含有する50mMのPO2-/4pH7.4）の中で10
0μg/mlの最終濃度とされた。250μｌのこの溶液（抗イ
ンフルエンザ又は抗IgG抗体）を回折格子に一様に塗布
し、37℃で30分間温置した後、回折格子をPBS（６回）
と、0.05％W/Vの洗浄剤Tween20を含有するPBS（PBST）
（３回）と、カゼイン加水分解物（0.1％W/V）を含有す
るPBS（３回）とにより洗浄した。余分の液体を格子か
ら除去し、格子（抗インフルエンザ又は抗IgG抗体で被
覆されている）にピペットで希釈ビールスを与え、その
後、37℃で30分間温置した。２回の温置中は、溶液が乾
燥することのないように注意した。
２回目の温置中に、格子をPBST（６回）と、PBS（６
回）と、脱イオン蒸留水（６回）とにより洗浄した。次
に、格子をティッシュに排水させながら半ば直立した位
置で乾燥させ、37℃で20分間放置した。前述のように、
格子を最初の読取りと同じ順序で読取った。これによ
り、格子への抗体の吸着と、ビールスと抗インフルエン
ザ抗体との特定の相互作用とに起因するSPR吸収の位置
のシフトを測定し、抗IgG抗体で被覆された格子により
測定されるような回折格子へのビールスの不特定結合か
ら識別することができる。
回）と、脱イオン蒸留水（６回）とにより洗浄した。次
に、格子をティッシュに排水させながら半ば直立した位
置で乾燥させ、37℃で20分間放置した。前述のように、
格子を最初の読取りと同じ順序で読取った。これによ
り、格子への抗体の吸着と、ビールスと抗インフルエン
ザ抗体との特定の相互作用とに起因するSPR吸収の位置
のシフトを測定し、抗IgG抗体で被覆された格子により
測定されるような回折格子へのビールスの不特定結合か
ら識別することができる。
結果 それぞれの点を３つのスライドの平均として計算して
いる第６図に示す結果は、試験条片におけるインフルエ
ンザビールスと抗インフルエンザ抗体との結合について
SPR吸収の位置のシフトが存在し、このシフトは、ビー
ルスと抗IgG抗体被覆格子との不特定結合によるSPR吸収
のシフトよりはるかに大きいことを明瞭に表わしてい
る。
いる第６図に示す結果は、試験条片におけるインフルエ
ンザビールスと抗インフルエンザ抗体との結合について
SPR吸収の位置のシフトが存在し、このシフトは、ビー
ルスと抗IgG抗体被覆格子との不特定結合によるSPR吸収
のシフトよりはるかに大きいことを明瞭に表わしてい
る。
第１図は、本発明による装置の一実施例を示す図、 第２図は、本発明による装置の第２の実施例を示す図、 第３図は、本発明による装置の第３の実施例を示す図、 第4a図、第4b図及び第4c図は、試験用格子の基準領域が
第３図の装置を使用して検査される場合のフォトダイオ
ードアレイの出力を示す図、 第5a図、第5b図及び第5c図は、試験用格子の試験領域が
第３図の装置を使用して検査される場合のフォトダイオ
ードアレイの出力を示す図、 第６図は、本発明による装置を使用して実施された試験
の結果を示すグラフ、及び 第７図は、反射回折格子における入射角の変化の影響を
できる限り小さくするように、ブレーズされた回折格子
をどのように構成し且つ配置すれば良いかを判定するた
めに使用される座標系を示す図である。 10……発光ダイオード、12……偏光装置、18……レン
ズ、22……回折制限平行ビーム、24……反射回折格子、
26……ブレーズされた回折格子、28……第３のレンズ、
30……フォトダイオード、32……第２の発光ダイオー
ド、34……希土類が添加された結晶フィルタ、36……ビ
ームスプリッタ、38,40……波長フィルタ、42,44,46…
…白熱電球。
第３図の装置を使用して検査される場合のフォトダイオ
ードアレイの出力を示す図、 第5a図、第5b図及び第5c図は、試験用格子の試験領域が
第３図の装置を使用して検査される場合のフォトダイオ
ードアレイの出力を示す図、 第６図は、本発明による装置を使用して実施された試験
の結果を示すグラフ、及び 第７図は、反射回折格子における入射角の変化の影響を
できる限り小さくするように、ブレーズされた回折格子
をどのように構成し且つ配置すれば良いかを判定するた
めに使用される座標系を示す図である。 10……発光ダイオード、12……偏光装置、18……レン
ズ、22……回折制限平行ビーム、24……反射回折格子、
26……ブレーズされた回折格子、28……第３のレンズ、
30……フォトダイオード、32……第２の発光ダイオー
ド、34……希土類が添加された結晶フィルタ、36……ビ
ームスプリッタ、38,40……波長フィルタ、42,44,46…
…白熱電球。
Claims (12)
- 【請求項１】生物学的活性物質が直接的又は間接的に結
合し又は吸着している反射回折格子から反射される光の
スペクトルを分析する方法であって、該反射回折格子を
傾斜角をもって多色光のビームにより照射しそして反射
された光のスペクトルを分析することを含んで成り、こ
こで前記反射回折格子と前記多色光のビームとの間の角
度のいかなる変化の効果も、前記反射回折格子を照射す
るために使用される光の１もしくは複数の参照ビーム又
は前記多色光ビームのいずれかに少なくとも１つの既知
のスペクトル特性を付与することにより最小にし、そし
て前記反射光は分析に先立ってブレーズされた回折格子
により受理され、この回折格子は、 （ここで、D0は反射回折格子の周期数であり、 Ｄはブレーズされた回折格子の周期数であり、 βは前記回折格子への入射光の垂直に対する角度であ
り、そして αはブレーズされた回折格子への入射光の垂直に対する
角度である） となるように構成されそして配置されている、ことを特
徴とする方法。 - 【請求項２】前記の又はそれぞれの既知スペクトル特性
が700〜850nmの範囲の良好な吸収ノッチパターンであ
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記吸収ノッチパターンを提供するための
手段が希土類がドープされた結晶である、請求項２に記
載の方法。 - 【請求項４】前記の又は各参照ビームが偏光されて、前
記反射回折格子が該参照ビームのスペクトルに影響を与
えない、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項５】反射回折格子から反射された光のスペクト
ルを分析するための前記手段が多素子線形感光性アレイ
を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項６】生物学的活性物質が直接的又は間接的に結
合し又は吸着している反射回折格子から反射された光の
スペクトルを分析する方法に使用するための装置であっ
て、 （ｉ）多色光のビームを生成することができる光源、 （ii）生物学的活性物質が直接的又は間接的に結合又は
吸着している反射回折格子、 （iii）使用に際し、前記反射回折格子に傾斜角をもっ
て多色光のビームを提供するための手段、 （iv）使用に際し、反射された光のスペクトルを分析す
るための手段、 （ｖ）少なくとも１つの既知スペクトル特性をそれぞれ
が有する光の１又は複数の参照ビームを生成せしめるこ
とができるか、あるいは、少なくとも１つの既知スペク
トル特性を、前記多色光の前記ビーム付与することがで
きる１又は複数の光源、並びに （vi）使用に際して （ここで、D0は反射回折格子の周期数であり、 Ｄはブレーズされた回折格子の周期数であり、 βは前記反射回折格子への入射光の垂直に対する角度で
あり、そして αは前記ブレーズされた回折格子への入射光の垂直に対
する角度である） となるように構成されており又はそのように配置するこ
とができる、ブレーズされた回折格子、 を有する装置。 - 【請求項７】前記の又はそれぞれの既知スペクトル特性
として、700〜850nmの範囲の良好な吸収ノッチパターン
を提供するための手段を含む、請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】前記吸収ノッチパターンを提供するための
手段が希土類がドープされた結晶である、請求項７に記
載の装置。 - 【請求項９】多色光のビームを提供するための前記手段
が、回折制限平行ビームを提供するための手段を有す
る、請求項６〜８のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項１０】前記分析手段が、多素子線形感光アレイ
を有する、請求項６〜９のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項１１】前記多素子線形感光アレイに沿った素子
位置における照度のレベルを測定するために前記多素子
線形感光アレイを走査し且つ問合せる手段を具備する特
許請求の範囲第10項記載の装置。 - 【請求項１２】１）少なくともλ１からλ２までの連続
する波長スペクトルを有する偏光されたビームを発生す
る光源と； ２）試験すべき反射回折格子に入射する直径の小さい回
折制限平行ビームを発生する第１のレンズ手段と； ３）反射回折格子により反射された光を受容するように
されたブレーズされた回折格子と； ４）ブレーズされた回折格子により反射される光のそれ
ぞれの成分の波長が線形フォトダイオードアレイに沿っ
たその位置を決定し、且つアレイの長さが２つの波長λ
１及びλ２により決定される位置の範囲を十分に包含す
るように反射光を多素子線形フォトダイオードアレイに
集束する第２のレンズ手段と； ５）反射回折格子の異なる領域を反射面として作用させ
るために、光ビームと反射回折格子との間に相対運動を
成立させる手段と； を具備し、反射回折格子の吸収波長λ３はλ１からλ２
の範囲内にあるため、波長λ３の光はブレーズされた回
折格子に入射する光には含まれておらず、従って、直線
フォトダイオードアレイに入射する光のスペクトルにも
含まれておらず、１つ又は複数のフォトダイオードは光
を受容せず、線形フォトダイオードアレイのそれぞれの
素子の信号出力を決定することにより、どの素子に光が
入射されていないかを検出し、校正により、反射回折格
子の表面で吸収された光の波長を決定する手段が設けら
れる、反射回折格子の表面における材料の薄い被覆膜の
有無を検出する装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8618159 | 1986-07-25 | ||
| GB868618159A GB8618159D0 (en) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | Spectrometer based instruments |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6381226A JPS6381226A (ja) | 1988-04-12 |
| JP2511057B2 true JP2511057B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=10601663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62184701A Expired - Lifetime JP2511057B2 (ja) | 1986-07-25 | 1987-07-25 | スペクトル分析方法及び装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4828387A (ja) |
| EP (1) | EP0255302B1 (ja) |
| JP (1) | JP2511057B2 (ja) |
| AT (1) | ATE106555T1 (ja) |
| AU (1) | AU598007B2 (ja) |
| CA (1) | CA1301470C (ja) |
| DE (1) | DE3789923T2 (ja) |
| ES (1) | ES2053545T3 (ja) |
| GB (1) | GB8618159D0 (ja) |
| IL (1) | IL83280A (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2021193589A1 (ja) * | 2020-03-23 | 2021-09-30 | 積水化学工業株式会社 | 検査方法、検査キット及び検査システム |
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- 1987-07-22 IL IL83280A patent/IL83280A/xx not_active IP Right Cessation
- 1987-07-24 DE DE3789923T patent/DE3789923T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-24 ES ES87306569T patent/ES2053545T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-24 CA CA000542948A patent/CA1301470C/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-24 EP EP87306569A patent/EP0255302B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-24 AT AT87306569T patent/ATE106555T1/de not_active IP Right Cessation
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