JP3054756B2 - 測定装置 - Google Patents
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- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
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- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
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- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
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- G01N21/648—Specially adapted constructive features of fluorimeters using evanescent coupling or surface plasmon coupling for the excitation of fluorescence
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- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N21/03—Cuvette constructions
- G01N2021/0346—Capillary cells; Microcells
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体、液体等の流
体、特に血液等の分析を行う測定装置に関するものであ
る。
体、特に血液等の分析を行う測定装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ＡＴ−Ｂ３８３ ６８４に記載されてい
るタイプの測定装置は、互いに面平行な境界面を備えた
透明な支持部材が、その一方の面に、放射源からの励起
放射光を受けるセンサ層を備えている。放射源からの光
は、開口を通じてそのセンサ層に達し、その結果得られ
る測定放射光が前記励起放射の方向に対してほぼ直交す
る方向で検出器に送られる。この検出器は、前記支持部
材の側方境界面上に位置している。支持部材内での光線
の案内は、該支持部材の前記両境界面に於ける、測定放
射光の全反射によって行われる。前記センサ層が設けら
れた側の境界面上には、分析の為に通過されるサンプル
のための入口と出口とを備えたサンプルチャンバが設け
られている。前記サンプル、即ち、測定対象物によっ
て、前記センサ層の発光指示物質の光特性が変化し、そ
の結果、前記測定対象物の濃度に応じた測定放射光の変
化が前記検出器によって検出される。
るタイプの測定装置は、互いに面平行な境界面を備えた
透明な支持部材が、その一方の面に、放射源からの励起
放射光を受けるセンサ層を備えている。放射源からの光
は、開口を通じてそのセンサ層に達し、その結果得られ
る測定放射光が前記励起放射の方向に対してほぼ直交す
る方向で検出器に送られる。この検出器は、前記支持部
材の側方境界面上に位置している。支持部材内での光線
の案内は、該支持部材の前記両境界面に於ける、測定放
射光の全反射によって行われる。前記センサ層が設けら
れた側の境界面上には、分析の為に通過されるサンプル
のための入口と出口とを備えたサンプルチャンバが設け
られている。前記サンプル、即ち、測定対象物によっ
て、前記センサ層の発光指示物質の光特性が変化し、そ
の結果、前記測定対象物の濃度に応じた測定放射光の変
化が前記検出器によって検出される。
【０００３】ＥＰ−Ｂ１ ０ ３５４ ８９５は、複数
のサンプルを同時に分析するための一方向式測定素子を
開示しており、これは、センサユニツトと、このセンサ
ユニットに接続されたサンプリングユニットとを有して
いる。前記センサユニットは、複数のセンサが配設され
た一つのサンプル通路を有している。前記複数のセンサ
の励起と、測定放射光の検出とは、各センサに対して設
けられた光ガイド部材によって行われ、光信号は、詳細
には図示されていない励起測定ユニットによって評価さ
れる。
のサンプルを同時に分析するための一方向式測定素子を
開示しており、これは、センサユニツトと、このセンサ
ユニットに接続されたサンプリングユニットとを有して
いる。前記センサユニットは、複数のセンサが配設され
た一つのサンプル通路を有している。前記複数のセンサ
の励起と、測定放射光の検出とは、各センサに対して設
けられた光ガイド部材によって行われ、光信号は、詳細
には図示されていない励起測定ユニットによって評価さ
れる。
【０００４】ＵＳ−Ａ ４，９６８，６３２には、迅速
にサンプルを分析するための装置と方法とが開示されて
いる。透明で互いに対向する壁をそなえたサンプルチャ
ンバの内部に、指示物質層内に組み込まれた発光指示物
質が設けられている。複数の光源から発せられる励起放
射光は、前記測定チャンバの透明な壁の一つを通じて前
記サンプル、例えば、前記指示物質層に反応するガス、
に達する。前記指示物質層の領域には、多数のフィルタ
が設けられ、これらのフィルタは、それぞれ、前記測定
放射光の内の特定の光成分をフィルタ除去するととも
に、各フィルタは、前記測定放射光を検出するための光
ダイオードを備えている。測定される量は、個々のスペ
クトルに於ける特性変化から得られる。
にサンプルを分析するための装置と方法とが開示されて
いる。透明で互いに対向する壁をそなえたサンプルチャ
ンバの内部に、指示物質層内に組み込まれた発光指示物
質が設けられている。複数の光源から発せられる励起放
射光は、前記測定チャンバの透明な壁の一つを通じて前
記サンプル、例えば、前記指示物質層に反応するガス、
に達する。前記指示物質層の領域には、多数のフィルタ
が設けられ、これらのフィルタは、それぞれ、前記測定
放射光の内の特定の光成分をフィルタ除去するととも
に、各フィルタは、前記測定放射光を検出するための光
ダイオードを備えている。測定される量は、個々のスペ
クトルに於ける特性変化から得られる。
【０００５】一つのサンプル中の複数の物質の濃度を同
時に測定するためのセンサ素子は、ＵＳ−Ａ ５，０３
９，４９０にも記載されている。多層センサ素子は、複
数の光感応部材と、互いに並置された複数の発光源とを
有し、これらは、透明な接続層によってカバーされてい
る。この接続層は、指示物質層によってカバーされ、更
に、この指示物質層を、前記サンプルに接触するカバー
層によってカバーすることも出来る。この幾分複雑なセ
ンサ素子においては、励起光の光感応部材内への逆拡散
を避ける為に、複数のフィルタ又は光格子が必要であ
る。個々の光感応部材に対してそれぞれ異なった指示物
質を使用することによって、複数種のサンプル成分を同
時に測定することが可能である。
時に測定するためのセンサ素子は、ＵＳ−Ａ ５，０３
９，４９０にも記載されている。多層センサ素子は、複
数の光感応部材と、互いに並置された複数の発光源とを
有し、これらは、透明な接続層によってカバーされてい
る。この接続層は、指示物質層によってカバーされ、更
に、この指示物質層を、前記サンプルに接触するカバー
層によってカバーすることも出来る。この幾分複雑なセ
ンサ素子においては、励起光の光感応部材内への逆拡散
を避ける為に、複数のフィルタ又は光格子が必要であ
る。個々の光感応部材に対してそれぞれ異なった指示物
質を使用することによって、複数種のサンプル成分を同
時に測定することが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＡＴ−Ｂ３８
３ ６８４には、サンプル通路に設けられた複数のセン
サ素子の開示はされておらず、同時に複数成分を測定す
ることはできない。
３ ６８４には、サンプル通路に設けられた複数のセン
サ素子の開示はされておらず、同時に複数成分を測定す
ることはできない。
【０００７】ＥＰ−Ｂ１ ０ ３５４ ８９５には複数
のセンサ素子が一つのサンプル通路に沿って設けられた
測定装置が開示されているが、ここのセンサ素子より放
射される測定光を分離する手段は何ら開示されていな
い。従って、同時に測定光がセンサ素子より放射された
場合、一つの放射光は他の放射光に影響し、測定値が正
確でなくなる。
のセンサ素子が一つのサンプル通路に沿って設けられた
測定装置が開示されているが、ここのセンサ素子より放
射される測定光を分離する手段は何ら開示されていな
い。従って、同時に測定光がセンサ素子より放射された
場合、一つの放射光は他の放射光に影響し、測定値が正
確でなくなる。
【０００８】ＵＳ−Ａ ４，９６８，６３２開示の技術
は検出器に対応したものではない単光源より励起光をサ
ンプル通路に供給し、測定放射光を複数のフィルターを
通して測定を行うものである。フィルター間の分離手段
は記載されていない。この文献には複数のセンサ素子を
設ける技術も開示されていない。仮に複数個のセンサ素
子を各フィルターに対応して設けたとしても、近似する
波長の測定光が放射される場合には同種のフィルターが
必要となり、フィルター間の分離手段がないと測定放射
光は隣接するフィルターに侵入し、相互に影響して測定
値が正確でなくなる。
は検出器に対応したものではない単光源より励起光をサ
ンプル通路に供給し、測定放射光を複数のフィルターを
通して測定を行うものである。フィルター間の分離手段
は記載されていない。この文献には複数のセンサ素子を
設ける技術も開示されていない。仮に複数個のセンサ素
子を各フィルターに対応して設けたとしても、近似する
波長の測定光が放射される場合には同種のフィルターが
必要となり、フィルター間の分離手段がないと測定放射
光は隣接するフィルターに侵入し、相互に影響して測定
値が正確でなくなる。
【０００９】ＵＳ−Ａ ５，０３９，４９０に記載の幾
分複雑なセンサ素子においては、上述のように個々の光
感応部材に対してそれぞれ異なった指示物質を使用する
ことによって、複数種のサンプル成分を同時に測定する
ことが可能であるが、励起光の光感応部材内への逆拡散
を避ける為に、複数のフィルタ又は光格子が必要である
という課題が存在する。
分複雑なセンサ素子においては、上述のように個々の光
感応部材に対してそれぞれ異なった指示物質を使用する
ことによって、複数種のサンプル成分を同時に測定する
ことが可能であるが、励起光の光感応部材内への逆拡散
を避ける為に、複数のフィルタ又は光格子が必要である
という課題が存在する。
【００１０】上述した従来装置に鑑み、本発明の第１の
課題は、構造が単純で製造コストが低く、しかも、その
支持部材に複数のフィルタや光格子を設けることなく、
複数種のサンプル成分を同時に測定することが可能な測
定装置を提供することにある。本発明の第２の課題は、
前記測定装置の支持部材を一体構造体として構成するこ
とにある。
課題は、構造が単純で製造コストが低く、しかも、その
支持部材に複数のフィルタや光格子を設けることなく、
複数種のサンプル成分を同時に測定することが可能な測
定装置を提供することにある。本発明の第２の課題は、
前記測定装置の支持部材を一体構造体として構成するこ
とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、励起放射光及
び測定放射光に対して透過性（透明）の支持部材を有す
る測定装置に関し、前記支持部材は、その第１境界面上
に指示物質を有する発光−光センサ素子（以下単に「セ
ンサ素子」と称する。）を備えるとともに、その第２境
界面を介して放射光源からの励起放射光を支持部材の内
部へ捕捉し、前記センサ素子の指示物質からの測定放射
光を支持部材の内部から第３境界面を介して評価ユニッ
トに接続された検出器に供給する。前記励起放射光の方
向と前記測定放射光の方向、即ち検出器の検出方向は直
交方向に設定されており、前記支持部材の屈折率（ｎ
１）は周囲環境の屈折率よりも大きい。
び測定放射光に対して透過性（透明）の支持部材を有す
る測定装置に関し、前記支持部材は、その第１境界面上
に指示物質を有する発光−光センサ素子（以下単に「セ
ンサ素子」と称する。）を備えるとともに、その第２境
界面を介して放射光源からの励起放射光を支持部材の内
部へ捕捉し、前記センサ素子の指示物質からの測定放射
光を支持部材の内部から第３境界面を介して評価ユニッ
トに接続された検出器に供給する。前記励起放射光の方
向と前記測定放射光の方向、即ち検出器の検出方向は直
交方向に設定されており、前記支持部材の屈折率（ｎ
１）は周囲環境の屈折率よりも大きい。
【００１２】本発明に依る測定装置においては、上述し
た構成のものにおいて、前記第１境界面上にサンプル通
路が設けられており、この共通のサンプル通路に複数の
好ましくはそれぞれ種類の異なる指示物質を有するセン
サ素子が設けられるとともに、これら個々のセンサ素子
の指示物質より放射される測定放射光の光路を互いに光
学的に分離する光学的手段、又は評価ユニットに設けら
れて測定放射光において各発光−光センサの指示物質よ
り放射される測定放射光を電子的に分離する電子的分離
手段が設けられている。
た構成のものにおいて、前記第１境界面上にサンプル通
路が設けられており、この共通のサンプル通路に複数の
好ましくはそれぞれ種類の異なる指示物質を有するセン
サ素子が設けられるとともに、これら個々のセンサ素子
の指示物質より放射される測定放射光の光路を互いに光
学的に分離する光学的手段、又は評価ユニットに設けら
れて測定放射光において各発光−光センサの指示物質よ
り放射される測定放射光を電子的に分離する電子的分離
手段が設けられている。
【００１３】この点に関して、後に詳述するように、測
定放射光からの励起放射光の分離を別々の光路によって
行うだけでなく、個々のセンサ素子の指示物質によって
発せられる測定放射光を、光学的又は電子的に分離する
ことができる。その結果、支持部材に複数の光学フィル
タやグレーティング構造を設ける必要が無くなる。
定放射光からの励起放射光の分離を別々の光路によって
行うだけでなく、個々のセンサ素子の指示物質によって
発せられる測定放射光を、光学的又は電子的に分離する
ことができる。その結果、支持部材に複数の光学フィル
タやグレーティング構造を設ける必要が無くなる。
【００１４】本発明の第１態様において、各前記センサ
素子の指示物質から発せられる測定放射光の光路を光学
的に分離するために、前記支持部材は、前記サンプル通
路に沿って、このサンプル通路に対して直角な方向にお
いて延出する前記測定放射光に対して不透過性の複数の
狭部、凹部、層、又は領域を有し、各前記センサ素子の
指示物質に対応して前記評価ユニットの一つの検出器が
割り当てられている。即ち、前記光学的分離手段は測定
放射光に対して不透明な複数の狭部、凹部、層、又は領
域の１種以上である。前記複数の狭部を光分離手段とし
て設けた前記支持部材は、実質的に前記複数のセンサ素
子をその基部上に搭載した櫛状構造体として構成可能で
あり、この櫛状構造体は、各センサ素子の領域において
実質的に角柱状の突出部を有し、前記突出部の前面に検
出器が設けられている。
素子の指示物質から発せられる測定放射光の光路を光学
的に分離するために、前記支持部材は、前記サンプル通
路に沿って、このサンプル通路に対して直角な方向にお
いて延出する前記測定放射光に対して不透過性の複数の
狭部、凹部、層、又は領域を有し、各前記センサ素子の
指示物質に対応して前記評価ユニットの一つの検出器が
割り当てられている。即ち、前記光学的分離手段は測定
放射光に対して不透明な複数の狭部、凹部、層、又は領
域の１種以上である。前記複数の狭部を光分離手段とし
て設けた前記支持部材は、実質的に前記複数のセンサ素
子をその基部上に搭載した櫛状構造体として構成可能で
あり、この櫛状構造体は、各センサ素子の領域において
実質的に角柱状の突出部を有し、前記突出部の前面に検
出器が設けられている。
【００１５】本発明の別の態様に依れば、前記支持部材
は、各前記センサ素子の指示物質より放射される測定放
射光の光路に、単数又は複数の光電子スイッチング素子
を有し、これらスイッチング素子は、一つのセンサ素子
の指示物質と前記評価ユニットの前記検出器との間にお
いて、一度に一つの光路のみを開放するように構成され
ている。特に好適な実施例に依れば、各前記センサ素子
の指示物質は、それぞれ専用の放射光源を備えるととも
に、すべてのセンサ素子の指示物質に対して一つの共通
の検出器が割り当てられている。この例においては前記
光学的分離手段は光電子スイッチング素子である。
は、各前記センサ素子の指示物質より放射される測定放
射光の光路に、単数又は複数の光電子スイッチング素子
を有し、これらスイッチング素子は、一つのセンサ素子
の指示物質と前記評価ユニットの前記検出器との間にお
いて、一度に一つの光路のみを開放するように構成され
ている。特に好適な実施例に依れば、各前記センサ素子
の指示物質は、それぞれ専用の放射光源を備えるととも
に、すべてのセンサ素子の指示物質に対して一つの共通
の検出器が割り当てられている。この例においては前記
光学的分離手段は光電子スイッチング素子である。
【００１６】前記複数の専用の放射光源は、励起放射光
を時間的に順次の放射（多重化）を許容する電子制御ユ
ニットに接続され、複数のセンサ素子の指示物質間の時
間的にシフトされた励起によって各センサ素子の指示物
質より放射される測定放射光の電子的な分離が達成され
るように構成することができる。この例においては、前
記電子的分離手段は電子制御ユニットである。
を時間的に順次の放射（多重化）を許容する電子制御ユ
ニットに接続され、複数のセンサ素子の指示物質間の時
間的にシフトされた励起によって各センサ素子の指示物
質より放射される測定放射光の電子的な分離が達成され
るように構成することができる。この例においては、前
記電子的分離手段は電子制御ユニットである。
【００１７】また前記複数の専用の放射光源を、励起放
射光を周期的に変調する別の周期的変調装置に接続する
とともに、前記検出器を前記測定放射光の周期的変調検
出のための周期的変調検出装置に接続し、各センサ素子
の指示物質より放射される測定放射光を、前記励起放射
光と測定放射光との間の位相角又は復調を測定すること
によって電子的に分離するように構成することも可能で
ある。従って、減衰時間又はその変化も、前記復調、即
ち励起放射光に対する測定放射光の振幅の減少から求め
ることができる。この例においては、前記電子的分離手
段は励起放射光の周期的変調装置及び測定放射光の周期
的変調検出装置である。
射光を周期的に変調する別の周期的変調装置に接続する
とともに、前記検出器を前記測定放射光の周期的変調検
出のための周期的変調検出装置に接続し、各センサ素子
の指示物質より放射される測定放射光を、前記励起放射
光と測定放射光との間の位相角又は復調を測定すること
によって電子的に分離するように構成することも可能で
ある。従って、減衰時間又はその変化も、前記復調、即
ち励起放射光に対する測定放射光の振幅の減少から求め
ることができる。この例においては、前記電子的分離手
段は励起放射光の周期的変調装置及び測定放射光の周期
的変調検出装置である。
【００１８】本発明の更に別の実施例において、すべて
のセンサ素子の指示物質を、一つの共通のパルス発生源
と一つの共通の検出器とに光学的に接続するとともに、
各センサ素子の指示物質より放射される測定放射光を電
子的に分離するべく、前記検出器を測定放射光を時間的
に分析して順次検出するための装置に接続することが提
案される。この場合、前記電子的分離手段は前記複数の
発光−光センサ素子の指示物質のすべてが光学的に接続
された一つの共通のパルス発生源と前記検出器が接続さ
れている測定放射光を時間的に分析して順次検出するた
めの装置を含む。
のセンサ素子の指示物質を、一つの共通のパルス発生源
と一つの共通の検出器とに光学的に接続するとともに、
各センサ素子の指示物質より放射される測定放射光を電
子的に分離するべく、前記検出器を測定放射光を時間的
に分析して順次検出するための装置に接続することが提
案される。この場合、前記電子的分離手段は前記複数の
発光−光センサ素子の指示物質のすべてが光学的に接続
された一つの共通のパルス発生源と前記検出器が接続さ
れている測定放射光を時間的に分析して順次検出するた
めの装置を含む。
【００１９】電子的な分離は、又、個々のセンサ素子の
指示物質の減衰時間を数学的に分割する別のユニットに
よって行ってもよい。この単純な実施例において、複数
のセンサ素子の指示物質のために一つの放射光源と一つ
の共通の検出器とを使用することができる。
指示物質の減衰時間を数学的に分割する別のユニットに
よって行ってもよい。この単純な実施例において、複数
のセンサ素子の指示物質のために一つの放射光源と一つ
の共通の検出器とを使用することができる。
【００２０】パルス励起及びその後の減衰時間の測定
は、各センサ素子の指示物質にそれぞれ別個の放射光源
が割り当てられる場合においても有効である。
は、各センサ素子の指示物質にそれぞれ別個の放射光源
が割り当てられる場合においても有効である。
【００２１】前記評価ユニットに設けられる電気的分離
手段は、これら個々のセンサ素子の指示物質の減衰時間
関数を数学的に分割するためのサブユニットを備えてい
ることも好ましい態様であり、かかる場合には、すべて
のセンサ素子の指示物質が一つの共通の検出器に光学的
に接続される構成に於て、これらすべてのセンサ素子の
指示物質の減衰時間プロファイルを同時に検出すること
ができる。この構成の場合、個々のセンサ素子の減衰時
間の平均時間定数が互いにどの程度異なっているかによ
って、センサ素子の数は限定される。減衰時間の平均時
間定数がファクターにして少なくとも２の差異がある場
合に良好な測定結果が得られる。
手段は、これら個々のセンサ素子の指示物質の減衰時間
関数を数学的に分割するためのサブユニットを備えてい
ることも好ましい態様であり、かかる場合には、すべて
のセンサ素子の指示物質が一つの共通の検出器に光学的
に接続される構成に於て、これらすべてのセンサ素子の
指示物質の減衰時間プロファイルを同時に検出すること
ができる。この構成の場合、個々のセンサ素子の減衰時
間の平均時間定数が互いにどの程度異なっているかによ
って、センサ素子の数は限定される。減衰時間の平均時
間定数がファクターにして少なくとも２の差異がある場
合に良好な測定結果が得られる。
【００２２】本発明においては、前記支持部材は、全反
射によって前記複数のセンサ素子の指示物質と単数又は
複数の検出器との間で光を案内するのに適している。し
かし、前記支持部材内での全反射によって、光源とセン
サ素子の指示物質との間において励起放射光が案内され
る構成も可能である。
射によって前記複数のセンサ素子の指示物質と単数又は
複数の検出器との間で光を案内するのに適している。し
かし、前記支持部材内での全反射によって、光源とセン
サ素子の指示物質との間において励起放射光が案内され
る構成も可能である。
【００２３】すべての構成において、複数のセンサ素子
とサンプル通路とを備えた前記支持部材は、挿入された
時に、その第２並びに第３の境界面が測定装置内に位置
する放射光源と検出器とのための接触面として使用され
るコスト的に有利な一体構造として構成できる。
とサンプル通路とを備えた前記支持部材は、挿入された
時に、その第２並びに第３の境界面が測定装置内に位置
する放射光源と検出器とのための接触面として使用され
るコスト的に有利な一体構造として構成できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１〜図８に示される本発明に係
る測定装置のすべての実施例構成において共通して、測
定装置は使用される励起及び測定放射光に対して透過性
の支持部材１を有し、その第１境界面１１には指示物質
を有する複数の発光−光センサ素子２、２’が配設され
ている。励起放射光は、第２境界面１２を通して照射さ
れ、測定放射光は第３境界面１３を通って放出される。
従って、前記境界面１２に対向して単数又は複数の光源
３が配置され、前記第３境界面１３に対向して単数又は
複数の検出器４、４’が配置される。前記検出器４、
４’の信号は評価ユニット５に供給される。前記励起放
射光の方向は、検出の方向に対して直交する方向であ
り、図ではほぼ垂直である。但し、この角度は６０〜１
２０度の許容範囲で変化可能である。好ましくは、別々
のパラメータを測定するための別々の指示物質を有する
すべてのセンサ素子２は、一つの共通のサンプル通路６
に沿って連なるように設けられている。この毛管状のサ
ンプル通路６とそのハウジング７とは、その概略のみが
点線にて図示されている。前記サンプル通路６の断面形
状は、正方形、長方形、あるいは、ほぼ半円形状等とす
ることができ、このサンプル通路６はそれぞれのセンサ
素子２、２’の一部を含む領域において拡大された通路
空間を形成している。
る測定装置のすべての実施例構成において共通して、測
定装置は使用される励起及び測定放射光に対して透過性
の支持部材１を有し、その第１境界面１１には指示物質
を有する複数の発光−光センサ素子２、２’が配設され
ている。励起放射光は、第２境界面１２を通して照射さ
れ、測定放射光は第３境界面１３を通って放出される。
従って、前記境界面１２に対向して単数又は複数の光源
３が配置され、前記第３境界面１３に対向して単数又は
複数の検出器４、４’が配置される。前記検出器４、
４’の信号は評価ユニット５に供給される。前記励起放
射光の方向は、検出の方向に対して直交する方向であ
り、図ではほぼ垂直である。但し、この角度は６０〜１
２０度の許容範囲で変化可能である。好ましくは、別々
のパラメータを測定するための別々の指示物質を有する
すべてのセンサ素子２は、一つの共通のサンプル通路６
に沿って連なるように設けられている。この毛管状のサ
ンプル通路６とそのハウジング７とは、その概略のみが
点線にて図示されている。前記サンプル通路６の断面形
状は、正方形、長方形、あるいは、ほぼ半円形状等とす
ることができ、このサンプル通路６はそれぞれのセンサ
素子２、２’の一部を含む領域において拡大された通路
空間を形成している。
【００２５】前記個々のセンサ素子２から放出される測
定放射光の光路を互いに光学的に分離するために、図１
の実施例構成に於いては、前記支持部材１に狭部又は凹
部８が形成されている。又、この支持部材１は、周囲環
境よりも大きな屈折率ｎ１を有する。この実施例におい
て、前記複数のセンサ素子２の指示物質は、それぞれ、
別々の、例えばＬＥＤ等からなる放射光源によって同時
に励起される。又、一つの光源でも複数のセンサ素子２
の様々な指示物質を十分に励起することが可能な場合に
は、一つの放射光源を使用することも可能である（図
２）。図１の支持部材１は櫛状の構造体であり、そのベ
ース面に、前記共通サンプル通路６に沿って複数のセン
サ素子２が設けられている。そして、前記櫛状構造体の
前面側の複数の指状、あるいは、角柱状突出部のそれぞ
れに検出器４が設けられている。
定放射光の光路を互いに光学的に分離するために、図１
の実施例構成に於いては、前記支持部材１に狭部又は凹
部８が形成されている。又、この支持部材１は、周囲環
境よりも大きな屈折率ｎ１を有する。この実施例におい
て、前記複数のセンサ素子２の指示物質は、それぞれ、
別々の、例えばＬＥＤ等からなる放射光源によって同時
に励起される。又、一つの光源でも複数のセンサ素子２
の様々な指示物質を十分に励起することが可能な場合に
は、一つの放射光源を使用することも可能である（図
２）。図１の支持部材１は櫛状の構造体であり、そのベ
ース面に、前記共通サンプル通路６に沿って複数のセン
サ素子２が設けられている。そして、前記櫛状構造体の
前面側の複数の指状、あるいは、角柱状突出部のそれぞ
れに検出器４が設けられている。
【００２６】図２は別の構成を示したものであり、図２
の構成と図１の構成との違いは、前記支持部材１が、測
定放射光に対して不透過性の複数の層９又は反射コーテ
ィングによって、それぞれ一つのセンサ素子２を備えた
複数の領域に分割されていることにある。これによっ
て、測定放射光が対応する検出器４以外の検出器に達す
ることが防止されることにより、光路が光学的に分離さ
れる。
の構成と図１の構成との違いは、前記支持部材１が、測
定放射光に対して不透過性の複数の層９又は反射コーテ
ィングによって、それぞれ一つのセンサ素子２を備えた
複数の領域に分割されていることにある。これによっ
て、測定放射光が対応する検出器４以外の検出器に達す
ることが防止されることにより、光路が光学的に分離さ
れる。
【００２７】図３〜図５は、更に別の構成を示し、これ
らの構成に於いて、その支持部材１は非常に単純な形状
構造、例えば長方平行六面体形状、を有している。そし
て、その長方形の第１境界面１１の一つに、複数のセン
サ素子２が配設され、その別の第２並びに第３境界面１
２、１３は、それぞれ、励起放射光と測定放射光の伝達
に使用される。この支持部材１に対して、前記サンプル
通路６が例えば溝として刻設されている第２の同様のコ
ンポーネント又はハウジング７を接着剤又はその他の適
当な手段によって固着することができる。
らの構成に於いて、その支持部材１は非常に単純な形状
構造、例えば長方平行六面体形状、を有している。そし
て、その長方形の第１境界面１１の一つに、複数のセン
サ素子２が配設され、その別の第２並びに第３境界面１
２、１３は、それぞれ、励起放射光と測定放射光の伝達
に使用される。この支持部材１に対して、前記サンプル
通路６が例えば溝として刻設されている第２の同様のコ
ンポーネント又はハウジング７を接着剤又はその他の適
当な手段によって固着することができる。
【００２８】図３の別構成は、各センサ素子２に対して
個々の放射光源と、前記前面に設けられた一つの共通の
検出器４とを備えている。この構成の場合、測定放射光
の電子的な分離を行うために、いわゆる多重化法を使用
して、電子制御ユニット１６を使用して時間的に順次の
様式により励起が行われる。従って、このような状況に
於ける同時測定とは、サンプルのサンプル通路への一度
の導入における複数のパラメータの測定を意味してい
る。
個々の放射光源と、前記前面に設けられた一つの共通の
検出器４とを備えている。この構成の場合、測定放射光
の電子的な分離を行うために、いわゆる多重化法を使用
して、電子制御ユニット１６を使用して時間的に順次の
様式により励起が行われる。従って、このような状況に
於ける同時測定とは、サンプルのサンプル通路への一度
の導入における複数のパラメータの測定を意味してい
る。
【００２９】図４の構成に於いて、前記支持部材１の側
面（第２境界面）１２に対向して複数の放射光源が設け
られ、個々のセンサ素子２の指示物質の励起は、その励
起波のかすかな部分か、もしくは、これらセンサスポッ
トの領域の屈折率を適当に調節することによって行われ
る。この構成において、測定放射光の電子的な分離を行
うために、励起放射光は、周期的変調装置１７によって
周期的に変調され、周期的変調検出装置１８によってこ
の周期的に変調された測定放射光を検出する。これらの
装置１７、１８は、信号リード線２３に接続され、これ
によって、励起放射光と測定放射光との間の位相角又は
復調を、前記評価ユニットにて測定することが可能とな
る。
面（第２境界面）１２に対向して複数の放射光源が設け
られ、個々のセンサ素子２の指示物質の励起は、その励
起波のかすかな部分か、もしくは、これらセンサスポッ
トの領域の屈折率を適当に調節することによって行われ
る。この構成において、測定放射光の電子的な分離を行
うために、励起放射光は、周期的変調装置１７によって
周期的に変調され、周期的変調検出装置１８によってこ
の周期的に変調された測定放射光を検出する。これらの
装置１７、１８は、信号リード線２３に接続され、これ
によって、励起放射光と測定放射光との間の位相角又は
復調を、前記評価ユニットにて測定することが可能とな
る。
【００３０】図５は、本発明の更に別の変形構成を示
し、ここでは、全部のセンサ素子２の指示物質に対して
一つの共通のパルス放射光源３と一つの共通の検出器４
とが設けられている。測定放射光の電子的な分離を行う
ために、全部のセンサ素子２の指示物質が同時にパルス
励起された後、時間的にシフトされた複数の測定点又は
測定窓において検出が行われる。この変形構成におい
て、それぞれのセンサ素子２の指示物質の減衰時間の平
均時間定数にはかなりの差が必要である。前記検出器４
の下流側に、それぞれのセンサ素子２の指示物質の減衰
時間関数を数学的に分割するための分割用サブユニット
１９を設けてもよい。
し、ここでは、全部のセンサ素子２の指示物質に対して
一つの共通のパルス放射光源３と一つの共通の検出器４
とが設けられている。測定放射光の電子的な分離を行う
ために、全部のセンサ素子２の指示物質が同時にパルス
励起された後、時間的にシフトされた複数の測定点又は
測定窓において検出が行われる。この変形構成におい
て、それぞれのセンサ素子２の指示物質の減衰時間の平
均時間定数にはかなりの差が必要である。前記検出器４
の下流側に、それぞれのセンサ素子２の指示物質の減衰
時間関数を数学的に分割するための分割用サブユニット
１９を設けてもよい。
【００３１】図６の変形構成に於いて、前記支持部材１
は、各センサ素子２の指示物質より放射される測定放射
光の光路中に光電子スイッチング素子１４を備えてい
る。このスイッチング素子１４を使用することにより、
一つのセンサ素子２の指示物質と検出器４との間におい
て一時に一つの光路が開放され、光路が光学的に分離さ
れる。
は、各センサ素子２の指示物質より放射される測定放射
光の光路中に光電子スイッチング素子１４を備えてい
る。このスイッチング素子１４を使用することにより、
一つのセンサ素子２の指示物質と検出器４との間におい
て一時に一つの光路が開放され、光路が光学的に分離さ
れる。
【００３２】図３〜図５の実施例の更に別の変形構成が
図７に示されている。ここで、支持部材１内部には、セ
ンサ素子２の指示物質の領域の一部に、該支持部材１自
体の前記屈折率ｎ１よりも大きな屈折率ｎ２を有する区
切り領域１５を備えている。このより大きな屈折率ｎ２
を有する領域１５を介して、励起放射光を、直接的に、
あるいは、全反射によって供給することができる。セン
サ素子２の指示物質から空間において全方向に放出され
る放射発光のうち支持部材１の区切り領域１５以外の領
域に達した測定放射光の一部は、ここから、直接に、あ
るいは、区切り領域１５に接する面以外の面による全反
射によって、前記２つの前面（第３境界面）１３の一方
へと伝達され、検出器４によって検出される。
図７に示されている。ここで、支持部材１内部には、セ
ンサ素子２の指示物質の領域の一部に、該支持部材１自
体の前記屈折率ｎ１よりも大きな屈折率ｎ２を有する区
切り領域１５を備えている。このより大きな屈折率ｎ２
を有する領域１５を介して、励起放射光を、直接的に、
あるいは、全反射によって供給することができる。セン
サ素子２の指示物質から空間において全方向に放出され
る放射発光のうち支持部材１の区切り領域１５以外の領
域に達した測定放射光の一部は、ここから、直接に、あ
るいは、区切り領域１５に接する面以外の面による全反
射によって、前記２つの前面（第３境界面）１３の一方
へと伝達され、検出器４によって検出される。
【００３３】本発明の更に非常にコンパクトな変形構成
が図８に示されている。この構成に於いて、二つずつの
センサ素子２、２’がペアとして組み合わされ、各セン
サ素子ペアの指示物質に対して、それぞれ独立した放射
光源３が設けられている。このように、コンパクトな構
成で、合計８個ものセンサ素子の指示物質を、４つのＬ
ＥＤによって励起することができる。各センサ素子ペア
の第１のセンサ素子２の指示物質に対して、第１光路２
０を介して第１の検出器４が設けられ、第２のセンサ素
子２’の指示物質に対して、第２光路２１を介して第２
の検出器４’が設けられている。隣接する光路をブロッ
クするために、光に対して不透過性の凹部８又は不透明
層が使用されている。異なったペアのセンサ素子２、
２’の指示物質より放射された測定放射光の電子的の分
離は、それぞれのセンサ素子ペアの指示物質の時間的に
順次の励起、もしくは、励起と検出との変調によって行
うことができる。
が図８に示されている。この構成に於いて、二つずつの
センサ素子２、２’がペアとして組み合わされ、各セン
サ素子ペアの指示物質に対して、それぞれ独立した放射
光源３が設けられている。このように、コンパクトな構
成で、合計８個ものセンサ素子の指示物質を、４つのＬ
ＥＤによって励起することができる。各センサ素子ペア
の第１のセンサ素子２の指示物質に対して、第１光路２
０を介して第１の検出器４が設けられ、第２のセンサ素
子２’の指示物質に対して、第２光路２１を介して第２
の検出器４’が設けられている。隣接する光路をブロッ
クするために、光に対して不透過性の凹部８又は不透明
層が使用されている。異なったペアのセンサ素子２、
２’の指示物質より放射された測定放射光の電子的の分
離は、それぞれのセンサ素子ペアの指示物質の時間的に
順次の励起、もしくは、励起と検出との変調によって行
うことができる。
【図１】各センサ素子の指示物質に対してそれぞれ独立
した検出器を備えた、本発明の測定装置の概略図（凹部
（挟部）を設けた例）
した検出器を備えた、本発明の測定装置の概略図（凹部
（挟部）を設けた例）
【図２】各センサ素子の指示物質に対してそれぞれ独立
した検出器を備えた、本発明の測定装置の概略図（層を
設けた例）
した検出器を備えた、本発明の測定装置の概略図（層を
設けた例）
【図３】支持部材は同じであるが、励起及び検出装置が
異なる本発明の測定装置を示した図
異なる本発明の測定装置を示した図
【図４】支持部材は同じであるが、励起及び検出装置が
異なる本発明の測定装置を示した図
異なる本発明の測定装置を示した図
【図５】支持部材は同じであるが、励起及び検出装置が
異なる本発明の測定装置を示した図
異なる本発明の測定装置を示した図
【図６】光学的分離手段として光電子スイッチング素子
を使用した測定装置を示した例示図
を使用した測定装置を示した例示図
【図７】支持部材自体よりも高い屈折率を有する区切り
領域を有する装置の例を示した図
領域を有する装置の例を示した図
【図８】センサ素子２個をペアとし、各ペアの指示物質
に対して１個の放射光源を設けた装置の例示図
に対して１個の放射光源を設けた装置の例示図
１ 支持部材 ２、２’ 発光−光センサ素子 ３ 放射光源 ４、４’ 検出器 ５ 評価ユニット ６ サンプル通路 ８ 挟部（凹部） ９ 層 １０ 突出部 １１ 第１境界面 １２ 第２境界面 １３ 第３境界面 １４ 光電子スイッチング素子 １５ 区切り領域 １６ 電子制御ユニット １７ 周期的変調装置 １８ 周期的変調検出装置 １９ 分割用サブユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 595078219 ＳＴＥＴＴＥＭＥＲＳＴＲＡＳＳＥ 28， 8207 ＳＣＨＡＦＦＨＡＵＳＥ Ｎ， ＳＷＩＴＺＥＲＬＡＮＤ (72)発明者 ヘルフリート・カルプフ オーストリア アー‐8043 グラーツ シュヴァルツバウアーヴェーク 25 (72)発明者 ヨハン・ハーラー オーストリア アー‐8010 グラーツ ヴァルテンドルファー・ハウプトシュト ラーセ 101ツェー (56)参考文献 特開 平２−193027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−261036（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−77745（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/62 - 21/83 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (14)
- 【請求項１】 励起放射光及び測定放射光に対して透過
性の支持部材を有する測定装置において、前記支持部材
は、指示物質を有する発光−光センサ素子を備える第１
境界面、放射光源に対向し、前記放射光源より放射され
る前記励起放射光を捕捉して前記発光−光センサ素子の
指示物質に供給する第２境界面、及び前記発光−光セン
サ素子の指示物質より放射される測定放射光を検出器を
介して評価ユニットに供給する第３境界面の少なくとも
３つの境界面を有し、前記励起放射光の方向は前記検出
器の検出方向に対して直交方向に設定されており、かつ
前記支持部材の屈折率（ｎ１）は周囲環境の屈折率より
も大きいものである測定装置であって、 前記支持部材に設けられて複数の前記発光−光センサ素
子のそれぞれの指示物質より放射される複数の前記測定
放射光の光路を光学的に分離する光学的分離手段、又は
前記評価ユニットに設けられて複数の前記発光−光セン
サ素子のそれぞれの指示物質より放射される複数の前記
測定放射光を電子的に分離する電子的分離手段を有し、 前記第１境界面上に設けられたサンプル通路、及び前記
サンプル通路に設けられた同一種類もしくは異なった種
類の前記指示物質を有する複数の前記発光−光センサ素
子が備えられている測定装置。 - 【請求項２】 前記光学的分離手段は、各前記発光−光
センサ素子の指示物質に対応して前記評価ユニットの一
つの検出器が割り当てられるように、前記サンプル通路
に沿って、前記サンプル通路に対して直角な方向におい
て延出する前記測定放射光に対して不透過性の複数の狭
部、凹部、層、領域の１種以上である請求項１に記載の
測定装置。 - 【請求項３】 前記複数の狭部を光学的分離手段として
設けた前記支持部材は、前記複数の発光−光センサ素子
がその基部上に設けられた櫛状構造体として形成され、
前記櫛状構造体は、個々の発光−光センサ素子の領域に
おいて角柱状の突出部を有し、前記突出部の前面に前記
検出器が設けられている請求項２に記載の測定装置。 - 【請求項４】 前記光学的分離手段は、各前記発光−光
センサ素子の指示物質より放射される測定放射光の光路
に、一つの前記発光−光センサ素子の指示物質と前記評
価ユニットの前記検出器との間に、一度に一つの光路の
みを開放するように構成された光電子スイッチング素子
である請求項１に記載の測定装置。 - 【請求項５】 各前記発光−光センサ素子の指示物質に
は、それぞれ専用の前記放射光源が備えられており、す
べての前記発光−光センサ素子の指示物質に対して一つ
の共通の検出器が割り当てられている請求項１に記載の
測定装置。 - 【請求項６】 前記電子的分離手段が、時間的に順次の
励起放射光の放射を許容する電子制御ユニットを有し、
前記複数の専用の放射光源は前記電子制御ユニットに接
続され、各前記発光−光センサ素子の指示物質より放射
される測定放射光の分離が、前記複数の発光−光センサ
素子の指示物質間の時間的にシフトされた励起によって
達成される請求項５に記載の測定装置。 - 【請求項７】 前記電子的分離手段が、前記複数の専用
の放射光源に接続されて励起放射光を周期的に変調する
周期的変調装置と、前記検出器に接続された前記測定放
射光の周期的な変調を検出するための周期的変調検出装
置とを有し、各前記発光−光センサ素子の指示物質より
放射される測定放射光の分離が前記励起放射光と測定放
射光との間の位相角又は復調を測定することによって達
成される請求項５に記載の測定装置。 - 【請求項８】 前記電子的分離手段が、前記複数の専用
の放射光源に接続されて前記複数の発光−光センサ素子
の指示物質をパルス励起させるための装置と、前記検出
器と接続されて前記測定放射光を時間的に分析して順次
検出するための装置とを有している請求項５に記載の測
定装置。 - 【請求項９】 前記周囲環境の屈折率よりも大きい屈折
率（ｎ１）を有する前記支持部材内部に、前記支持部材
自体の前記屈折率（ｎ１）よりも大きな屈折率（ｎ２）
を有する区切り領域が、各前記発光−光センサ素子の指
示物質の一部の領域に備えられ、前記屈折率（ｎ２）を
有する前記区切り領域を介して励起放射光が各前記発光
−光センサ素子の指示物質に供給され、前記屈折率（ｎ
１）を有する前記支持部材の残りの領域を介して測定放
射光が前記検出器へ伝送される請求項５〜８のいずれか
に記載の測定装置。 - 【請求項１０】 前記電子的分離手段が、前記複数の発
光−光センサ素子の指示物質のすべてが光学的に接続さ
れた一つの共通のパルス発生源と、各前記発光−光セン
サ素子の指示物質より放射される測定放射光を分離する
べく、前記検出器に接続されて前記測定放射光を時間的
に順次検出するための装置とを有し、前記複数の発光−
光センサ素子の指示物質のすべてが一つの共通の検出器
に光学的に接続されている請求項１に記載の測定装置。 - 【請求項１１】 前記複数の発光−光センサ素子の指示
物質のすべてが一つの共通の検出器に光学的に接続され
ており、 前記電子的分離手段が、前記検出器に設けられこれらす
べての前記発光−光センサ素子の指示物質の減衰時間プ
ロファイルを同時に検出するための装置と、各前記発光
−光センサ素子の指示物質の減衰時間関数を数学的に分
割するための分割用サブユニットとを有している請求項
１に記載の測定装置。 - 【請求項１２】 前記複数の発光−光センサ素子が複数
のペアをなすように組み合わされ、前記発光−光センサ
素子の各前記ペアの指示物質に対して、それぞれ独立し
た放射光源が設けられ、前記評価ユニットは２つの検出
器に接続され、前記支持部材には、各前記ペアの第１の
発光−光センサ素子の指示物質に対しては第１光路を介
して第１の検出器が、また第２の発光−光センサ素子の
指示物質に対しては第２光路を介して第２の検出器が設
けられ、 異なった各前記ペアの発光−光センサ素子の指示物質よ
り放射される測定放射光の電子的な分離を行う前記電子
的分離手段が、各前記ペアの発光−光センサ素子の指示
物質を時間的に順次励起する装置を有している請求項１
に記載の測定装置。 - 【請求項１３】 前記支持部材は、全反射によって前記
複数の発光−光センサ素子の指示物質と単一の又は複数
の検出器との間で光を案内するように構成されている請
求項２〜１２のいずれかに記載の測定装置。 - 【請求項１４】 前記複数の発光−光センサ素子と前記
サンプル通路とを備えた前記支持部材は一体構造として
構成されており、前記支持部材の挿入時に、その第２境
界面と第３境界面が測定装置内に位置する放射光源と検
出器とのための接触面として使用される請求項１〜１３
のいずれかに記載の測定装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0038396A AT403745B (de) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | Messanordnung mit einem für anregungs- und messstrahlung transparentem trägerelement |
| AT383/96 | 1996-02-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09325116A JPH09325116A (ja) | 1997-12-16 |
| JP3054756B2 true JP3054756B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=3489146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9044501A Expired - Lifetime JP3054756B2 (ja) | 1996-02-29 | 1997-02-28 | 測定装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5779978A (ja) |
| EP (2) | EP0793090B1 (ja) |
| JP (1) | JP3054756B2 (ja) |
| AT (1) | AT403745B (ja) |
| DE (2) | DE59704487D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6251691B1 (en) * | 1996-04-25 | 2001-06-26 | Bioarray Solutions, Llc | Light-controlled electrokinetic assembly of particles near surfaces |
| AU5371098A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-22 | Optical Analytic Inc. | Perimeter light detection apparatus for enhanced collection of radiation |
| DE19725050C2 (de) * | 1997-06-13 | 1999-06-24 | Fraunhofer Ges Forschung | Anordnung zur Detektion biochemischer oder chemischer Substanzen mittels Fluoreszenzlichtanregung und Verfahren zu deren Herstellung |
| AU2924399A (en) | 1998-02-05 | 1999-08-23 | Novartis Ag | Method and device for measuring luminescence |
| DE69939259D1 (de) * | 1998-05-16 | 2008-09-18 | Applera Corp | Gerät zur überwachung der polymerase-ketten reaktion von dna |
| US6818437B1 (en) | 1998-05-16 | 2004-11-16 | Applera Corporation | Instrument for monitoring polymerase chain reaction of DNA |
| US7498164B2 (en) | 1998-05-16 | 2009-03-03 | Applied Biosystems, Llc | Instrument for monitoring nucleic acid sequence amplification reaction |
| EP1080365A1 (de) * | 1998-05-20 | 2001-03-07 | Graffinity Pharmaceuticals Aktiengesellschaft | Spr-sensor zur gleichzeitigen erfassung einer vielzahl von in fluider form vorliegenden proben |
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