JP2833778B2 - 生物学的センサー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生物学的、生化学的及び化学的検定に用いる
ためのセンサーに関し、特に抗体とそれに対応する抗原
との相反作用をモニターするために用いるイムノセンサ
ーに関する。

抗体が表面に固定している場合に、抗原を含む溶液が
この表面に接触して、抗原と抗体の結合が可能になる
と、表面の性質は変化する。特に、表面の光学的性質の
変化は適当な装置によってモニターすることができる。

表面プラスモン共鳴（SPR）の現象を利用して、抗原
と抗体との間の反応が進行する際の表面屈折率の微少な
変化を検出することができる。表面プラスモン共鳴は金
属境界に存在する自由電子のプラズマの振動である。こ
のような振動は金属表面に隣接する物質の屈折率によっ
て影響され、このことがセンサー・メカニズムの基礎を
なしている。表面プラスモン共鳴はＰ−極性化光線が高
い誘電率を有する、例えばガラスのような、媒体の境界
で全体的に内側反射する際に発生する微細な波を利用し
て達成される。この方法を述べた論文は、リーベルグ
（Lieberg）、ニランダー（Nylander）及びランドスト
ローム（Lund−strom）によって「ガス検出とバイオセ
ンシングのための表面プラスモン共鳴（Surface plasmo
nresonance for gas detection and biosensing）」な
る標題の下に、Sensors and Actuators 4巻、299頁に発
表されている。この論文に述べられた装置の線図を添付
図面の第１図に示す。光線１はレーザー源（図示せず）
からガラス体３の内面２に供給される。検出器（図示せ
ず）が内側反射光線４をモニターする。ガラス体３の外
面２には金属（例えば金または銀）の薄膜５を付着さ
せ、薄膜５にはさらに抗体を含む有機物質の薄膜６を付
着させる。抗原を含むサンプル７を抗体含有膜６に接触
させると、抗原と抗体の間の反応が生ずる。結合が生じ
た場合には、抗体分子の大きさが増大したために層６の
屈折率が変化し、この変化をここで説明するような表面
プラスモン共鳴法を用いて、検出測定することができ
る。

表面プラスモン共鳴は第１図の配置において、入射光
線１の角度を変え、内側反射光線４の強度をモニターす
ることによって実験的に観察することができる。ある一
定の入射角度では、光線モーメントの平行要素が金属膜
の反対表面８における表面プラスモンの拡散に一致す
る。金属膜５の厚さを適切に選択した場合には、面２に
おけるガラス／金属界面と面８における金属／抗体界面
との間に電磁的結合が存在し、これによって表面プラス
モン共鳴が生じ、特定入射角度では反射光線４の減衰が
生ずる。共鳴が生ずる入射角度は金属膜５（すなわち抗
体層６）に対する物質の屈折率によって影響を受けるの
で、共鳴に対応する入射角度が抗体と抗原の間の反応状
態の直接の尺度になる。抗体／抗原反応の開始時の反応
が実質的に線状である場合の反射傾斜曲線の中間点で入
射角度を選択し、この入射角度を固定維持し、反射光線
４の強度の経時的変化を観察することによって高感度が
得られる。

第１図を参照して述べたような公知の系はガラス体３
としてプリズムを用いる。この配置の線図は第２図に示
す、これは表面プラスモン共鳴を実証するための簡単な
実験的構成である。参照番号８で示すプリズムは金属薄
膜５をその下面に有している。レーザー源（図示せず）
からの光線１はプリズムに入射し、プリズムに入る前に
点９において屈折する。内側に反射した光線４はプリズ
ムから出るときにも同様に反射する（点10において）。

プリズムに伴う問題の１つは、光源を動かすことによ
ってまたはプリズムを回転させることによってまたはこ
れらの両方によって入射角が変化するときに、入射光線
が入る表面２上の点が移動することである。金属膜５と
抗体含有被膜６とに生ずる不可避な変化のために、共鳴
を生ずる入射角がこの移動が生ずるときに変化し、この
ことが測定に変動要素をもたらし、抗体層６の最初の非
結合状態と結合状態との比較を不正確なものにする。

本発明では、公知の装置の本質的な屈折オプチックス
の代りに反射オプチックスを用いることによってこの問
題を解消または軽減する。ここで用いる反射オプチック
スとは、例えば鏡のような少なくとも１つの反射要素を
介して表面プラスモン共鳴を発生させる透明なブロック
に光源からの光線を照射することを意味する。

表面プラスモン共鳴を生じさせるために必要な条件を
形成するために、内側反射が生ずる面を形成する通常は
ガラスのような、光線を通過させる透明物質ブロックを
用意することがさらに必要である。しかしここで説明す
るように、このブロックが不可避に生ずる屈折は無視す
ることができる（この屈折が僅少であるために）または
反射光学で補償することができるためにこのブロックは
如何なる形状をもとりうる。１例として、ブロックはそ
の１面に第１図に示すように金属と抗体膜とを塗布する
ことができる、例えば顕微鏡スライドに用いるような、
薄いガラス板の形状をとりうる。流入光線を反対面に照
射すると、光線は物質を通過し、界面で屈折する。入射
角が適切であるならば、上述したように、金属／ガラス
界面において表面プラスモン共鳴を生ずるように内側反
射が行われ、放出光線は光線が最初に入った面と同じ面
からガラスプレートを出て、出口点において再び屈折が
行われる。ガラスプレートが充分に薄い場合には、これ
らの２回の屈折は装置の作動に不利な影響を与えない。
しかし、プレートが充分に薄くない場合には、またはブ
ロックが他の形状−例えば第２図に示すようなプリズム
形−である場合には、ガラス／空気界面の屈折が特に入
射光線に関連して上記のような問題を起しうる。本発明
で提案するように、反射光学を利用する場合には、入射
角が傾斜に関して有用な範囲内のどのような角度であっ
ても、光線が常に特定の点において金属／ガラス界面に
入射するようにオプチックスを調整することによって、
この屈折を補償することができる。上述したように、平
板またはプリブムを含めたガラスの妥当な形状に関して
オプチックスを調整することができ、同じ理由から本出
願の対応ヨーロッパ特許出願第0305109号に述べた装置
に用いた半円筒状及び半球状ブロックに関連して、また
は1989年１月20日付けの、本出願の対応ヨーロッパ特許
出願第89300544.7号に述べた光学的導波管（例えばファ
イバーオプチックス）に関連してもオプチックスを調整
することができる。

表面プラスモン共鳴を得るために用いる輻射線は本明
細書を通して光線であると述べるが、他の周波数の電磁
線を用いても表面プラスモン共鳴効果が原則として得ら
れる。しかし、実際には問題となる輻射線は光学的範囲
内に含まれるまたは光学的範囲に近似すると思われるの
で、光線なる用語もこれに応じて解釈すべきである。

反射要素はガラス／金属界面の入射点に光線を集束さ
せるような光線であることが好ましい。従って、妥当な
幅の「立体」入力ビーム（ａ“solid"input beam）で
は、入力光線は実際にはある範囲の角度にわたってガラ
ス／金属界面に入射する数本の光線である。装置は、こ
の角度範囲が表面プラスモン共鳴に対応する傾斜角度を
なすような装置である。対応する内側反射光線も同様に
実際には数本の光線であり、この反射光線は広域検出器
または全放出光線を回収するように配置した一定角度の
間隔をおいた検出器列によってモニターすることができ
る。このように、検出器は全傾斜からの情報を数ミリ秒
内に記号化することができる。

上述のような、また本出願の同時係属ヨーロッパ特許
出願第0305109号と第89300544.7号に述べたような「立
体」ビーム（ａ“solid"beam）の使用は、ガラス／金属
界面に入射する光線が実際にはある範囲の角度をなすこ
とを意味し、このような光線が表面プラスモン共鳴を生
ずるために必要な入射角を中心にして集中するならば、
検出器によって全傾斜を同時に「観察する」ことができ
る。

これに伴う１つの問題は、このような装置からの出力
光線の全てを同時に観察するためには、広い検出領域を
有する検出器を備えなければならないことである。さら
に、光線の情報は立体的な規模で分散しているので、検
出器がある形式のＸ−Ｙ位置情報ならびに簡単な強度測
定とを組合せることが必要である。このような検出器は
「広域」検出器または多重検出器列として存在するが、
非常に高価である。

本発明の好ましい実施態様では、単独の狭い光線を用
い、ガラス／金属界面にその入射角を生ずるような手段
を備えて、表面プラスモン共鳴から生ずる傾斜を観察す
るために適したような入射角範囲を走査する。このよう
な運動の中心角を例えば表面プラスモン共鳴が生ずるよ
うな角度であるように選択するならば、全傾斜を迅速に
走査することができる。走査を行うには、走査手段を用
いて光源からの出力光線が集束手段に供給される前に小
アークを中心として前後にこれを走査する。または光源
からの出力光線の連続360゜スイープ（sweep）を−ある
程度灯台からの回転光線のようにして−実施し、このス
イープの小アーク以外の全てを遮へいして、小アークを
集束手段に供給するように、走査手段を操作することが
できる。走査手段は瞬間的な走査角度がどのような角度
であっても走査光線が実質的に同じ個所からガラス／金
属界面に確実に入射するように操作可能である。

走査手段は例えば50Hzの周波数で後方と前方に振動す
る平面鏡の形式をとることができる。または、走査手段
は鏡を例えば50r.p.s.で連続回転させて、上記の360゜
スイープ光線を生ずるような手段であってもよい。鏡は
適当なモーターと機械的な速結手段によって運動可能で
ある。適当な例は同期モーター、DCサーボモーター等で
ある。モーターに付随する巡回がストロボパルスを発す
るため、出力光線−すなわちガラス／金属界面において
内側に反射する光線−を監視する検出器は如何なる瞬間
にも供給光線がガラス／金属界面に入射する特定の入射
角を確認することができる。供給光線のSPR反射傾斜に
関する情報が空間ベースでは得られないが、入力光線の
走査と検出器からの情報出力とを周期化して抗原と抗体
の間の反応が進行する際の傾斜の「図」を確立すること
によって時間ベースでは得られる。

比較的狭い光線のみを用いているので、小さい活性領
域を有する検出器のみが必要であり、このような検出器
は非常に安価である。出力光線は入力光線の走査と共に
移動するので、出力光線がガラス／金属界面をを出る角
度がどのような角度であっても、検出器によって確実に
遮断されるような路に出力光線をもたらす手段を備える
ことが出力側で必要である。これは適当な出力オプチッ
クスによって容易に実現する。これに代る実施態様で
は、検出器は入射角に拘らず出力光線を遮断するように
配置する広域検出器の形状をとる。検出器は強度読取り
を可能にすることのみを必要とし、光線のＸ−Ｙ位置の
表示を必要としないので、検出器を例えば非晶質ケイ素
装置として非常に安価に形成することができる。

入力光線の走査に用いる鏡は同時に多重テストの実施
を可能にするために、光線に他の面においても走査させ
るように利用することもできる。上述したような、SPR
傾斜を中心に光線を動かす走査は本質的に単一面効果で
あり、光線はガラス／金属界面の固定した単一点から入
射する。入射点を動かすことによって、光線の動きはテ
スト（複数の場合も）の進行と非常に迅速に比較される
ので、多重テストは実際に同時に実施される。

１実施態様では、鏡に走査面に対して直角の面で走査
を付加的に行わさせて、実際に第２走査運動を生じさせ
る。単一の固定入射点を生ずる代りに、鏡の第２走査運
動が行われるラインに沿って入射点が移動することによ
って入射ラインが生ずる。多重の鏡配置を利用すること
によって、第１ラインに平行な、他のラインが走査され
て、領域の二次元ラスター走査が実際に行われる。この
場合に必要なことの全ては走査するラインまたは領域の
全域で金属層と抗体層とを分割して、このような各分割
領域における別のテストの実施を可能にすることであ
る。このことは使用する特定のサンプル供給装置に依存
して、一定標本内または多数の個別標本内の多数の異な
る分析物の効果的な同時テストを可能にする。個別の分
割領域はそれぞれ同じ抗体を有することも異なる抗体を
有することもできるが、１つ以上の領域は全く抗体を含
まず、「基準領域」として作用する。

走査装置は被検ラインまたは領域の全域で入射点を連
続走査するような装置であり、この場合に装置による巡
回はある時点での入射点が何処にあるか（従って、どの
領域がテスト中であるか）を時間ベースで確認し、これ
を検出器の出力に関連づけるように設計される。この代
りに、各被検領域上に入射点を充分な時間停止させて、
次の被検領域に移る前にその領域で生ずる傾斜の全ての
走査を可能にするように走査を実施することができる。

表面プラスモン共鳴が生ずるガラス／金属界面の単一
スポットのできるだけ近くに光線を確実に入射させるた
めに、反射要素を光線がガラスブロックに入るときの他
の不規則性、特に屈折を補償するようにさらに形成する
こともできる。コンピューター制御下での正確な切削機
械化工を用いて、非常に複雑な形状を有する反射面を得
ることもできる。例えばダイヤモンドで加工したアルミ
ニウムを反射面として用いることができる。実際には、
光線がガラス／金属界面で集束するという必要条件のた
めに、反射面は一般に放物形に近い形状の凹面である。
しかし、二次元の正確な形状はガラスブロックの性質と
形状によっても決定され、この形状は適当なコンピュー
タープログラミングによって導出される。

望ましい場合には、特徴的な調整を電磁線に与えるこ
とができるので、同期検出を利用して、好ましい反射線
に関する検出器シグナルを検出器に影響を与える外来放
射線またはその他のノイズ発生源に関する好ましくない
シグナルから確実に区別することができる。単一広域検
出器を用いる場合に、このような調整が特に好ましい。

金属膜に塗布した層は免疫検定に用いる抗体層として
ここに述べるが、生ずる現象に基づいて屈折率が変化す
るような敏感な層を用いて、生物学、生化学及び化学の
分野に広範囲な用途を有する敏感の検出器を形成しうる
ことは明らかである。この敏感な層を含む物質はサンプ
ル内の特定の存在に特異的であることも非特異的である
こともできる（サンプル内の幾つかの種の存在と相互作
用することができる）。特異的物質の例はサンプル内の
問題の分析物と特異的に結合する上記抗体、サンプル液
体中の補体と結合するDNA/RNAプローブまたはレクチ
ン、糖蛋白質もしくは酵素基質のような認識分子を含
み、これらの分子は全て二分子認識対中の他方の相手を
識別しこれと結合することができる。

非特異的物質の例は例えば両親媒性分子を捕捉するこ
とのできる単層のリン脂質型分子としての疎水性物質ま
たは多糖類を捕捉する親水性物質を含む。実際に、金属
膜自体の表面が効果的な非特異性結合物質を形成しうる
ことが判明している。金または銀の表面は他の被覆を必
要とすることなく、蛋白質またはDNAもしくはRNAのよう
なポリヌクレオチドと結合する、この場合に別の敏感な
層を効果的に省略して、金属膜の表面を被検サンプル内
の存在の捕捉に直接に用いることができる。

金属膜材料は一般に、通常蒸着によって付着させる金
または銀である。金属膜は流入光線の入射点における微
細な運動を考慮に入れるために、できるだけ均質である
必要がある。組織化された金属膜が最良の共鳴を与える
ことが想定され、金属膜の性能を改良するために、特に
このようなガラス体が不連続な島を形成する自然の傾向
を制御するためにガラス体を前処理する種々な方法があ
る： 1.溶融硝酸塩中または他の溶融塩中への浸漬。これは組
織化され、島形成の焦点として作用しうるように、イオ
ンを表面に導入する効果を有する。

2.核形成部位を導入するための低温または高温ガラスの
イオン衝突、易動性イオンの除去が蒸着膜が連続的にな
る厚さを減ずることが実証されている。

3.薄い蒸着膜（０〜100Å厚さ）上への無電解めっきま
たは電気めっき。無電解めっき膜は蒸着膜より厚い厚さ
まで残り、後の被覆のためにより安定な核を形成するこ
とができる。

4.無電解めっき膜上への蒸着。無電解めっき膜は島構造
を形成し、蒸着膜よりも大きい間隔を有する大きい島を
形成する強い傾向を有する。このことは所定波長の光線
を調整する場合に有利である。被覆の性能は次の方法に
よって改良することができる： 1.塗布中のガラス表面温度を制御する。高温支持体を用
いると、島の大きさと島の間隔が増大し、この逆も可能
である。

2.蒸気流のイオン含量を制御するための磁場または静電
場または電子放出装置の存在下での蒸着。支持体の帯電
状態が島構造に影響することは判明している。

3.蒸発した蒸気流のガラス面に対する入射角の制御。蒸
発原子の易動性とそれらの島形成力はガラス面に対する
原子の運動量が増大するときに大きくなる。

本発明をより良く理解するために、本発明の幾つかの
実施態様を例としてのみ、添付図面を参照して説明す
る： 第３図では、装置はハウジング12に取付けた、ガラス
または石英のような透明な物質のガラススライド11を含
む。電磁線源13は電磁線の平行入力ビーム14を生ずる。
電磁線の周波数は表面プラスモン波を発生させるような
周波数であり、実際には可視領域内かまたはこれの近く
である。適当な電磁線源にはヘリウムネオンレーザーま
たは赤外線ダイオードレーザーがあるが、適当なフィル
ターとコリメーターとを備えた通常の光源をも用いるこ
とができる。

回転可能な鏡15を用いて、ビーム16、17によって示さ
れる限界位置の間でビームを後方及び前方に走査し、ビ
ーム16、17の光線パターンは装置内でトレースする。実
線で示した位置の鏡によっては、限界ビーム16が生じ、
点線で示した位置の鏡によっては、限界ビーム17が生ず
る。鏡は限界位置16、17の間をビームに連続走査させる
ように、電圧を加えたモーター（図示せず）によって移
動する。鏡15は周期モーターまたはDCサーボモーター等
によって典型的には50Hzの回転速度で駆動されて、ミリ
秒範囲の走査期間を生ずる。鏡15からのビームは全体的
に凹面の反射面から反射して、スライド11の上面の点19
に入射する。この上面は金属膜層によって形成され、そ
の上部には第１図に説明したように配置された、抗体層
または他の感受性層が存在する。複合金属膜／抗体層は
参照数字20で示す。点19で内側反射する輻射線はスライ
ドから出て、他の全体的に凹面の反射面21によって反射
されて輻射線感受性検出器22に入り、検出器22はハウジ
ング内の印刷回路板23上に設けた関連回路図による分析
のための電気出力シグナルを与える。

反射面18、21はハウジング12の例えばアルミニウムの
ような材料を機械加工することによって形成する。ハウ
ジングを適当な材料から製造しない場合には、反射面1
8、21は当然ハウジングに取付けた分離要素として形成
することができる。アルミニウムダイヤモンド切削加工
は高度な反射面を生じ、この形状はコンピューター制御
下でこれに要求されるどのような光学的特性をも与える
ように調整されることができる。

層20は点19を中心とする比較的小さい活性領域及び吸
収性材料の円形ディスク24に形成された中心孔内に限定
される。ディスク24の上部には、非吸収性材料製の他の
２つのディスク25、26が存在する。上部ディスク26の中
心開口が被検サンプル挿入孔27を定義する。ディスク25
の中心開口は孔27内の液体を毛管作用によって層20上方
の活性帯へ移動させるような大きさである。ディスク24
の厚さは活性帯の深さを開口28から毛管作用によって出
るサンプル液体の半径方向外方への移動を促進させるよ
うに定めるような厚さである。吸収性ディスク24は活性
帯から流出したサンプルを吸収する。

スライド11、ディスク24及びディスク25、26から成る
全装置は使い捨て可能であるので、各テストに層20を含
めて新しい装置を用いることができる。

装置を使用するには、層20内の抗体分子と結合しうる
抗原を含む被検サンプルを孔27に挿入して、毛管作用に
よって開口28を通過させる。液体サンプルは開口28から
出て、吸収性ディスク24に向ってあらゆる方向へ迅速に
流出し始め、このようにして層20に達する。従って、テ
ストの経過中層20に隣接するサンプルは絶えず新しくさ
れ、このことは最大の感度を保証する。

サンプルが層20を流過する際に、層20内の抗体と結合
しうるサンプル内の抗原は抗体と結合するため、反応の
進行につれて層20の屈折率が変化する。屈折率のこの変
化は光源13からの光線ビームを点19に向かせることによ
って、テスト中絶えずモニターされる。条件が適切であ
り、特に点19での入射角が適切であるならば、光線ビー
ムの照射はプラスモン波を発生させ、入力ビームからエ
ネルギーを抽出して、特定入射角での出力ビームの強度
を減衰させる。鏡15をテストの進行につれて後方及び前
方に振動させて、ビームに上述のように限界位置16、17
の間を走査させる。これらの限界位置は出力ビームの減
衰によって生ずる傾斜をカバーするような位置である。
鏡モーターを制御する回路はストロボシグナルを発し
て、検出器22に光線が点19に入射する瞬間的な入射角を
確認させるので、正確な反射傾斜図が得られる。

限界ビーム16、17を設定するために選択した初期の反
射傾斜は中性溶液または緩衝剤溶液をセルに通した場
合、または反応が生ずる前の被検サンプルがセルを通過
した場合に生ずる傾斜から控除される。後者の方法に関
連して、サンプルが層20に隣接する活性帯を流過し始め
る時に、屈折率が抗体／抗原反応によって直ちに変化を
開始するのではないことに注意すべきである。従って、
流過する未反応サンプルに関する最初の読取りを行う充
分な時間があり、この読取りをフィードバック回路によ
って利用して、限界ビーム16、17の入射角の間の中心入
射角を適切に選択できるように鏡15を調整することがで
きる。この中心角度は実際の傾斜角度であるように選択
することができる、またはこの角度は反射傾斜に至るま
での中間の角度でありうる。

第３図は薄いガラススライド11から られる表面プラ
スモン共鳴を発生させるために必要な内側反射を示す
が、他の配置も可能であり、他のサンプル供給方法も可
能である。２種類の代替配置を第４図と第５図に示す。

第４図では、透明ブロックが平頭プリズム29の形状で
あり、複合層20がプリズムの底面30に貼布されている。
ガラススライド31を任意に加えて、上述のような使い捨
てアセンブリを形成する。スライドを用いる場合には、
スライドを、光学的結合液を用いて、プリズムの底面30
に貼布する。プリズムの傾斜入力面32に入射する光線は
屈折し、適当な手段を用いないかぎり、流入光線の角度
が走査中に変化するにつれて移動する入射点19を生ず
る。上述したように、このような手段は入射角に拘らず
光線が常にガラス／金属界面の単一スポットから確実に
入射するように、反射面18の形状を適切に調整しうる形
態をとりうる。

同様な説明が出力面33における反射ビームの屈折にも
適用される。この場合に、点19における入射角に拘ら
ず、出力ビームを検出器22の入力に対応する点にもたら
すことが望ましい。これが行われない場合には、移動す
るビームが検出器に達する時間までに走査する不可避に
広い領域をカバーするために広域検出器または検出器列
（両方とも高価である）が必要である。これも反射面19
の形状を適切に調整することによって達成される。

第５図は透明ブロックが長方形ブロック34の形状をと
り、内側反射が行われる面36の反対の面35を通って光線
は出入りする。前記と同様に使い捨てスライドを用いる
ことができるが、これは第５図に図示していない、複合
層20はブロックに直接貼布される。

面35のガラス／空気界面で屈折が生ずるが、これは反
射面18と19の形状を調整することによって、上述した方
法で補償される。第５図の配置は実際には第３図の配置
の変型であるが、第３図のガラススライド11は非常に厚
いので、屈折による誤差を強調させる。ガラススライド
が非常に薄い場合には、屈折による誤差が無視できるほ
ど小さいが、そうでない場合には、上述したような補償
を常に行うことができる。

次に第６図を参照すると、第６図は第３図の配置と同
様な配置を示すが、この場合には出力反射面21と小さい
光線検出器22との代りに、非晶質ケイ素装置のような広
域光線検出器37を用いる。検出器は都合の良い位置に配
置することができ、出力ビームの全運動を包含しうる大
きさである輻射線感受性領域を有する。この場合も、検
出器からの出力は鏡15の走査と同期化されるので、回路
は検出器が検出するものを処何なる瞬間にも確認するこ
とができる。この理由から、ビームの情報は時間ベース
であり、位置ベースではないので、検出器37にＹ−Ｙ位
置検出要素を備えることは不必要である。

本発明の教示は本出願に対応するヨーロッパ特許出願
第0305109号及び第89300544.7号に述べた装置にも適用
可能であり、これらの両特許出願はこの参照によってこ
こに関係する。後者の特許出願に述べた配置に関連し
て、本発明の「入力」反射面（参照番号18）を用いて流
入光線を光学的導波管（ファイバーオプチック）の入力
面に集束させることができる。

今までは鏡15が実質的に単一面で−第３、４、５及び
６図における紙面でビーム14を走査することが想定され
てきた。紙面の内外にビームを前方及び後方に、但しよ
り緩慢な速度で走査する手段を備えることもできるの
で、点19は第３、４及び５図の平面に対して直角に延長
するラインに沿って移動することができる。これによっ
て、単一ビームが各々明確な感受性層を上部に有する複
数の個別活性領域を連続的に走査することが可能にな
る。ビームはこのように形成された活性領域を連続的に
走査することができ、適当な同期化シグナルが検出器が
何を検出したかを知らせる、または鏡は一連の不連続段
階で各活性領域上に読取りを行いうる時間だけ短時間停
止しうるように（この方向においてのみ）走査する。こ
のようにして、単独サンプル内または数個の個別サンプ
ル内の幾つかの分析物を同じ抗体に関して同時にテスト
することができる。または、各活性領域が異なる抗体を
有するか、または幾つかの活性領域が「基準」活性領域
であることも可能である。

他の実施態様（図示せず）では、スライド11の上面に
活性領域の二次元配列を形成し、入射点19に活性領域を
ライン毎にラスター走査させる手段を備える。従って、
例えば10×８列での80活性領域からこの方法でサンプリ
ングすることができる。このような走査は単一鏡によっ
て、またはより可能には、二次元走査を生ずるような鏡
系によって実施することができる。前述したように、走
査は連続的であるか、またはビームを読取りを行うため
に充分な時間各活性領域上に短時間停止させることがで
きる。

１個以上の活性領域をカバーしうる走査が傾斜を中心
として入射角を変化させるために用いる走査とは別に行
われ、異なる面で移動する同じ鏡が用いられることは注
目すべきである。多重活性領域をカバーする走査を、屈
析または反射オプチックスによって比較的広い入力ビー
ムを表面プラスモン共鳴が生ずる点19に集束させる上記
特許出願第8720854号及び第8801807号に述べられたよう
な装置にも適用できることも注目すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は表面プラスモン共鳴効果を実証するた
めの公知の実験装置の線図であり； 第３図は本発明によるセンサーの１実施態様の概略側面
図であり； 第４図と第５図はプリズムと長方形スラブとの光学的配
置を示す線図であり； 第６図は異なる実施態様を示す第３図と同様な図であ
る。 （符号の説明） １……光線、２……ガラス体の内面、外面 ３……ガラス体、４……内側反射光線 ５……薄膜（金属膜）、６……抗体含有膜 ７……サンプル、８……薄膜表面 ９……入射光線の屈折点、10……透過光線の屈折点 11……透明ブロック（ガラススライド） 12……ハウジング、13……輻射線源 14……平行入力ビーム、15……回転可能な鏡 16、17……限界ビーム、18……反射面 19……ビームの入射点、20……複合金属膜／抗体層 21……凹面の反射面、22……検出器 23……回路板、24……吸収性ディスク 25、26……非吸収性ディスク 27……サンプル挿入孔、28……開口 29……透明ブロック（平頭プリズム） 30……プリズム底面、31……ガラススライド 32……入射面、33……出力面 34……透明ブロック（長方形ブロック） 35……光線入力面、36……光線反射面 37……広域光線検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/61 G01N 33/50 - 33/98

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁線が通過しうる透明な物質ブロック；
   前記ブロックの第１表面の少なくとも１部分に付着させ
   た金属材料層；金属材料層上に付着させた感受性物質
   層；感受性層にこの層と反応するように被分析サンプル
   を導入する手段；電磁線ビームを発生する電磁線源；前
   記ビームを前記表面の前記部分上の一つの点または線に
   おいて内側に反射されるように前記透明な物質ブロック
   に前記ビームを向ける、概ね凹面の反射面を有する反射
   要素であって、反射要素に供給されるビームの入射位置
   及び／または角度に拘わらず、ビームが常に該点または
   該線に集束するような形状である、前記の反射要素；及
   び内側反射ビームを受容するように配置した検出器手段
   から成るセンサーであって； 前記ビームの入射角が表面プラスモン共鳴を発生させる
   ような入射角であり；モニター手段によって検出される
   前記共鳴の特徴がサンプルと感受性層との間の反応に依
   存する 生物学的、生化学的または化学的検定に用いるセンサ
   ー。
2. 【請求項２】反射要素がさらに、ビームが透明ブロック
   に入る際の屈折影響を補償するような形状である請求項
   １記載のセンサー。
3. 【請求項３】反射要素に供給されるビームが電磁線の立
   体ビームであり；流入ビームがファン形状になり、かつ
   流入ビームが第１表面において表面プラスモン共鳴を発
   生させるような入射角を含む角度範囲にわたって入射す
   るように、反射要素が前記表面にビームを集束させる形
   状である請求項１または２に記載のセンサー。
4. 【請求項４】前記電磁線源と前記反射要素との間に配置
   した走査手段をさらに含み、前記走査手段が前記反射要
   素に供給されるビームの入射角を連続的に変えうるよう
   に操作可能であり； 反射要素が、流入ビームの角度に拘わらず、前記ビーム
   を前記第１表面の単一点に集束させるような形状である
   ので、前記表面から入射するビームが表面プラスモン共
   鳴を発生させるような入射角を中心として前記走査と共
   に変化する入射角を有する請求項１または２に記載のセ
   ンサー。