JP4662623B2 - ルミネッセンスを測定する方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、層導波路の導波層の表面に接して定置された、分析対象物のルミネッセンスを励起かつ測定する方法に関し、その場合に、該ルミネッセンスは、非エバネッセント方法で該分析対象物の体積中に生成され、該導波路は、好ましくは該ルミネッセンスの放射線に対する少なくとも一つの出力結合エレメントを経由して、層導波路の導波層を貫通した、該ルミネッセンス放射線を該導波層の表面のすぐ近くから光学的測定装置へと導き、次いで、ルミネッセンス光を、例えば光電子工学的に測定する方法に関する。本発明は、該方法を実施するための測定装置、及びセンサー架台にも関する。
【０００２】
親和力センサー技術においては、生化学的検出エレメントは、導波路表面に、直接にか、又は接着促進剤の層を介してかのいずれかで固定化されるが、その目的は、物質の複雑な混合物からなることがある、サンプル中の分析対象物を特異的に検出し、分析対象物の分子を、エバネッセント場の貫通深度の領域内で、導波路の表面に結合することである。分析対象物を検出するには、溶液中のサンプルを、導波路表面に固定化された検出エレメントと、ストップアンドフロー又はスルーフローの方式で接触させる。
【０００３】
平面導波路は、特に生化学的分析の分野で、エバネッセント的に励起された放射線を生成かつ検出する目的で、最近開発された。エバネッセント場では、非常に低濃度であってさえ、その測定が物質の定性的又は定量的測定を許すルミネッセンス、例えば蛍光を、分析対象サンプルに接触するように生成させる。空間に等方的に出現する、エバネッセント的に励起された放射線は、例えば光ダイオード、光電子増倍管又はＣＣＤカメラのような、適切な測定装置を用いて、光電子工学的に測定される。この方法は、例えば国際公開特許第９５／３３１９７号公報に開示されている。それは、エバネッセント的に励起された放射線の、結合して導波路に戻された画分を、回折光エレメント、例えば回折格子を経由して結合し、測定することも可能である。この方法は、例えば国際公開特許第９５／３３１９８号公報に記載されている。多数の測定を同時又は逐次的に実施する目的で、アレイ（array）が知られるようになったが、これには、励起光を利用して別個に駆動される、少なくとも二つの導波路が、センサー架台に配置されている（例えば国際公開特許第９６／３５９４０号公報を参照されたい）。
【０００４】
既知の測定方法は、光の適切な入力結合を、したがってまた感度を達成するために、入力結合エレメントに関する励起光の位置決め精度を強く必要としている。そのため、調整部品の使用が不可欠であり、これが、技術的設計を複雑にさせ、それは、特に、アレイを構成する場合に明白である。
【０００５】
加えて、例えば回折格子のような、位置決めを入力結合エレメントの定数に合わせるためには、基本的にコヒーレントである光の利用に限られる。
【０００６】
例えば多モード毛細管、例えば多モードガラス繊維又は多モードガラス小板のような、古典的な、非常に多モードの導波路については、励起光における結合に対する位置決めの必要性の問題は、例えばSensors and Actuators B 38-39 (1997), pp. 300-304に記載されたような、いわゆる「ルミネッセンス対濃度の原理」を適用することによって克服することができる。しかし、ここでは、低い屈折率を有する環境中に置かれた、（より高い屈折率の追加の層なしに）基板それ自体を含む光導波路が用いられ、その導波路の場合は、幾何学的形状が、全反射を許す。基板表面、例えば指示薬となる染料が埋め込まれた重合体膜に与えられた、放射源からのルミネッセンス光を、大きい立体角度で集め、次いで、導波路の末端面に位置する検出器へと、ガラス基板内を案内することが記載されている。そのような指示薬染料は、典型的には、高い、例えはミリモル級の濃度で用いられる。多モード導波路として用いられるそのような厚いガラス基板は、非常に低い検出濃度を測定するには適さない。
【０００７】
ここで、透明な基板と高い屈折率の導波層とを含む光層導波路の場合でさえ、「ルミネッセンスコレクター」の原理を適用することができ、そのため、励起光の入力結合に付随する問題は、励起放射線を、励起光と入力結合するエレメントを用いることなしに、分析対象サンプルの体積に少なくとも部分的には直接指向させて、例えば反射光としてか、又は透過の配置にルミネッセンスを生成したときに、完全に回避されることが意外にも見出された。導波層の表面のすぐ近くの分析対象サンプル中に生成されたルミネッセンス放射線は、意外にも、測定できる程度にまで導波層内へと結合し、例えば光ファイバー若しくは平面導波路の末端面でか、又は平面導波路の場合は出力結合エレメントを介して、光電子工学的に検出することができる。それ以上の分析対象物の体積中で生成されたルミネッセンスは、意外にも、実質的には導波層内へと結合せず、その結果、分析対象物中で生成された干渉性のルミネッセンス放射線が排除され、高い空間的選別度、高い効率、及び高い感度を有する、実質的にバックグラウンドのない測定が許される。
【０００８】
例えばガラス、石英又はポリカーボネートのようなプラスチックのような透明な基板で構成される、非常に屈折率に富む導波層より低い屈折率を有して、ある範囲内、例えば少なくとも１．８の屈折率の表面に適用された、層構造が、本発明の範囲内の層導波路として用いられる。導波層の厚さは、好ましくは、特定の波長の光のただ一つ、又は僅か数個（例えば三以下）の離散モードのみを案内できるにすぎないように選ぶ。簡潔さのため、以下、層導波路を導波路として示す。
【０００９】
意外にも、光放射によって励起されたルミネッセンスばかりでなく、例えば化学ルミネッセンス、摩擦ルミネッセンス、生物ルミネッセンス又はエレクトロルミネッセンスのような機序によって生成されるルミネッセンスも、層導波路を援用して光電子工学的に測定することができ、そのようなルミネッセンス放射線の非常に鋭敏な決定のための新たな方法を利用可能にすることが見出された。
【００１０】
導波路表面に接触させて位置させた分析対象サンプルの直接照射は、例えば下記の利点を与える：
慣用の表面蛍光の励起に対応する配置を援用しての、非常に鋭敏な検出；
導波層内を案内される励起放射線のエバネッセント場によって、ルミネッセンスを生成するのではなく、導波路の導波層の表面のすぐ近くで生成される、ルミネッセンス放射線を測定するため、コヒーレント又は非コヒーレント放射線を用いること；
体積測定によるルミネッセンスと、光学的にすぐ近くで生成されるルミネッセンス放射線との間の区別が、例えば血液、血清又は反応混合物のような、濁った分析対象サンプルでの測定を許すこと；
励起光の位置決め精度に対する要求度が低いこと；
同時測定のための少なくとも二つの別個の導波領域（センサー場）を有するセンサー架台を用いることの、技術的支出が少ないこと；
励起の場から空間的に完全に分離された検出位置による、実質的にバックグラウンドのない検出；
例えば微量滴定プレート方式のような、標準的な大きさに適合するアレイ方式の実行が、技術的に簡単であること；
必要条件が光力学的な調整装置にあるため、センサーシステムのコンパクトでさえある形態の生産が、経済的で、費用効果に優れていること；
費用効果に優れた、自由に選べる、商業的な光源を用いることで、適切ならば、フィルターによって波長域が設定されること；
４５０nm未満の波長の励起光を用い、ＵＶ光を用いてさえ励起が可能であること；
サンプル保持のためのnl〜μl域での開いたカットアウトを有するセンサー架台の使用；
層導波路の使用；並びに
励起放射線のエネルギー密度が低いため、分析対象サンプルの穏やかな処理を伴うこと。
【００１１】
本発明の第１の目的は、光層導波路の導波層に接して定置される分析対象サンプルにルミネッセンスを励起かつ測定する方法であって、分析対象サンプルの体積中での非エバネッセント励起によって、ルミネッセンスを生成し、導波層の表面のすぐ近くで生成したルミネッセンス放射線を、測定装置に導き、該導波層を貫通した後に測定することとして定義される。
【００１２】
導波層の表面のすぐ近く（以下、光学的にすぐ近くとして示す）とは、例えば、導波層の表面からルミネッセンス光のせいぜいほぼ１波長、好ましくはせいぜい半波長、特に好ましくはせいぜい４分の１波長の距離を意味する。
【００１３】
ルミネッセンス、例えば蛍光は、様々な方法で励起することができる。サンプルホルダーの領域に電極を配置し、それを援用して、電場の印加によってルミネッセンスを励起することが可能である。化学ルミネッセンスは、適切な化学物質を組合せることによって、分析対象サンプル中に生成させることができる。ルミネッセンスの励起は、好ましくは、適切な波長の光を援用して、分析対象サンプルの直接的な（入力結合エレメントなしに）非エバネッセント照射によって光学的に実施する。波長域は、例えば短波長ＵＶから近ＩＲまで、好ましくは２００〜２，０００nm、より好ましくは２５０〜１，４００nm、特に好ましくは２５０〜１，０００nmに達することができる。ＵＶ光、及び入力結合エレメントを有する平面導波路の使用を援用したエバネッセントルミネッセンス励起は、限られた程度にのみ可能であるにすぎないが、それは、ＵＶ放射線に結合するための３００nm未満の格子周期は、多大な出費でのみ生成できるにすぎず、その上、ＵＶ放射線は、導波路内で非常に強く減衰させられるからである。本発明による方法は、意外にも、一方では、ＵＶ光の使用と、他方では、分子の特徴的なルミネッセンスの使用とを許し、後者を、分析対象サンプルのＵＶ照射によって測定して、適切ならば、例えば発蛍光団標識のような、発光団標識を用いる必要性がないという結果を招く。
【００１４】
コヒーレント及び非コヒーレント放射線の双方を、したがってまた望みのいかなる光源、例えば多色のそれも用いることが可能である。放射線は、レンズを援用して集束させることができるか、又は鏡及び／若しくはフィルターを用いて、より狭い波長域を設定することができる。偏光させた放射線を用いることも可能である。適切な放射線源は、例えば、発光ダイオード、又は白熱灯、若しくはハロゲン若しくは水銀蒸気灯のようなフィラメント灯からのレーザー、ダイオードレーザー及び白色光である。
【００１５】
光層導波路は、多数が既知であり、いくつかは、商業的に入手可能である。本発明による方法には、これらは、異なる幾何学的形状、例えば光ファイバー、円筒体又は平面的導波路を有することができる。低い屈折率の基板材料は、有機ガラス（例えばポリカーボネート）又は無機ガラス（ガラス、石英、ＳｉＯ₂）から選ぶことができ、より高い屈折率の導波層は、プラスチック、又はＴａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、ＨｆＯ₂、ＺｒＯ₂若しくはＮｂ₂Ｏ₅のような金属酸化物から選ぶことができる。好ましいのは、非常に薄い導波層と、高い屈折率とを有する導波路であって、数個のみ（例えば１〜３）にすぎないモードが伝導される。
【００１６】
導波層の厚さは、約５０〜２，０００nm、好ましくは８０〜４００nm、非常に特別には１００〜２００nmであることができる。層の厚さの最適の選択は、検出しようとするルミネッセンスの波長の関数である。５０nmまでの波長、特に好ましくは５０nmから波長の４分の１までである。同時に、導波層は、できるだけ高い屈折率、すなわち好ましくは１．８以上、特に好ましくは２．０以上、非常に特に好ましくは２．２以上の屈折率を有するのが好ましい。これらのパラメータ値の結果、導波路のすぐ表面の光学的近傍は、特に強く、また導波路表面からの距離とともに特に深く落ち込み、これが、導波路内へのルミネッセンスの、非常に効果的で、空間的に非常に特異的な（すなわち基本的には表面から数１００nmまでに限定された）結合へと導く。
【００１７】
平面導波路は、ルミネッセンス放射線のための少なくとも一つの出力結合エレメント、例えばプリズム、又は好ましくは回折エレメントを備えている。
【００１８】
回折エレメントは、光の放射線のための出力結合エレメントであると理解される。異なる方法で製造することができる、回折格子が頻用される。写真平版エッチングの手法を援用して、回折格子を製造することが広まっている。更に、そのような回折格子は、透明な基板及び／又は導波層中に配置することができ、成形の際か、又はその後に刻印することができる。そのような回折格子を、焼摩法（レーザー照射）を用いて製造することもできる。その他の製造方法は、ホログラフィーによる記録、又はイオン衝撃によるイオン組込みである。変調移転度、畝対溝の比、及び出力結合効率最適化のためのルミネッセンス放射線の波長に対する格子周期のような格子パラメータの適応は、既知である。導波層の厚さは、１００〜２００nmであることができる。変調移転度は、５〜１００nm、好ましくは５〜６０nmであることができる。導波層の厚さに対する変調移転度の比は、好ましくは０．５未満である。回折エレメント（回折格子）の周期は、例えば２００〜１，０００nmであることができる。
【００１９】
平面導波路は、既知であり、商業的に入手可能である。励起されたルミネッセンス放射線を結合して出力するための、一つ又はそれ以上の相対する回折エレメントを有することができる。回折エレメントは、好ましくは、単一放射帯域のルミネッセンスを検出する目的で、一回折の設計のものである。異なる波長のルミネッセンスを検出しようとするならば、回折エレメントは、好ましくは、多回折の設計のものである。導波路のエバネッセント場でのいわゆる実効屈折率の変化を検出する測定配置で用いるための多回折格子カプラーも、同様に既知であり、例えば国際公開特許第９５／１４２２５号公報に記載されている。
【００２０】
回折エレメントの個々のラインは、直線的であるか、又は屈曲していることができ、存在する唯一の回折エレメントの場合は、環状の設計のものであることもできる。二つの回折エレメントが存在するならば、それらは、同じ格子定数を有するか、又は例えば、放射されたルミネッセンス光を唯一の検出器に指向させるよう、異なる格子定数を順に有することができる。
【００２１】
本発明による方法を実施しようとするときは、分析対象サンプルの一部又は全体積を照射することが可能である。照射は、導波路表面に対して斜角に、好ましくは直角に実施することができる。光ファイバー又は平面導波路の使用に応じて、測定装置は、異なる設計のものであること、及び異なって配置することができる。
【００２２】
光ガラス繊維を用いる場合、この方法は、分析対象物を、閉じられたセル又はフローセルとして設計できる測定用セル、例えばキュベットに入れるようにして、実施することができる。一つ又はそれ以上のガラス繊維を、測定用ヘッドとして設計された締切りに接続することができる。そうして、ガラス繊維の末端面に案内されたルミネッセンス放射線を、光電子工学的に測定することができる。分析対象サンプルの照射は、キュベット越しに、適切ならば光学的な窓を経由して実施することができる。分析対象サンプルの一部又は全体積を照射することができる。照射は、ガラス繊維に対して斜角に、好ましくは、直角に実施することができる。
【００２３】
平面導波路を用いる場合は、放射線源、検出エレメント及びサンプルホルダーの配置は、主として、導波路の平面性によって決定される。
【００２４】
平面導波路の場合、分析対象物を保持するために与えられたエレメント、例えば、窪みの形態のサンプルコンテナを、一般的には、導波層上に、導波路に接触させて組み込む。この場合、サンプルコンテナは、０．１nl〜１００μl、好ましくは１０nl〜１０μlの体積を有することができる。サンプルコンテナは、頂部が開いているか、又は閉じていることができ、フローセルは、第二の指定された実施態様のケースに含まれる。サンプルコンテナが適用された平面導波路は、以下、センサー架台と表示される。
【００２５】
好ましくは回折格子として設計された、光結合エレメントは、サンプルコンテナの内外に配置することができる。これによって、導波層と接触させ、その中にサンプルコンテナを形成した第二の層の特性に異なる要件が生じる。光結合エレメントをサンプルコンテナの内部に位置させるならば、光結合エレメントとしての回折格子の位置及び整合に関する光学的特性、及びそれらの配置には、それ以上の特別な要件は存在しない。センサー架台上の隣接するセンサー場間にあり得る、光学的混線を軽減するために、この場合は、第二の層を、好ましくは、検出しようとするルミネッセンス波長で吸収性にする。
【００２６】
光結合エレメントをサンプルコンテナの外部に位置させ、それによって、第二層で完全に被覆するならば、導波路表面と接触した安定的な出力結合状態を確保するという利点を有する何らかのもの、すなわち第二層は、ルミネッセンスの波長の場合、少なくとも検出しようとする波長に対して、少なくとも案内されたルミネッセンス光のエバネッセント場の貫通深度まで、すなわち少なくとも１波長まで、好ましくは少なくとも１０μmまで透明でなければならない。この配置で、サンプルコンテナの境界は、好都合には、単数又は複数の回折エレメントから、１μmないし１cmまで、好ましくは５μmないし５mmまでの距離に位置させる。波長表面に接触する第二層は、好ましくは、できるだけ低い表面粗さ、例えば２nmＲＭＳ未満のそれをこの領域に有し、隙間なく導波路表面に接触させて、案内されたルミネッセンス光の散乱損失が増大するのを回避する。
【００２７】
結合エレメントとしての回折格子の場合、格子線の配向は、好ましくは、サンプルコンテナの境界の道筋と、基本的に同じ方向である。閉じられた、例えば環状又は長円形の回折エレメントの場合、サンプルコンテナは、好ましくは、それらの中心に位置する。二つ又はそれ以上の中断された回折エレメントの場合、サンプルコンテナは、好ましくは、対面する回折エレメントの中間に位置する。
【００２８】
センサー架台は、回折エレメントによる唯一の導波路を含むよう設計できるか、又は回折エレメントによる少なくとも二つの導波路の一次元若しくは二次元的配置を含むことができて、回折エレメントによる任意の数の導波路を、直列及び／又は並列的に、１列又は行あたり、例えば１００個若しくはそれ以上まで、好都合には、２〜５０個を配置することが可能である。これらの配置は、例えば矩形又は円形であることができる。特に、サンプルコンテナが、頂部が開いているならば、センサー架台の外部寸法、及びサンプルコンテナの配置は、好都合には、既知の、かつおそらくは標準化された微量滴定架台の形状に対応することができて、一センサー架台上のサンプルコンテナの数は、好ましくは、微量滴定プレートに対する慣用の規格としての９６の整数倍である。
【００２９】
因みに、サンプルコンテナは、回折エレメントによる少なくとも二つの導波路（アレイ）の一次元又は二次元的配置を用いるときに与えることができ、調べようとする分析対象サンプルは、導波層の測定域（センサー場）に直接加えることができる。この目的のために、例えばマイクロピペット又はインクジェットプリンターを用いた印加を実施して、既知の方法を用いることが可能である。
【００３０】
開放的サンプルコンテナを有するセンサー架台の製造は、それ自体は既知である方法を用いて、例えば、光重合性の層を用い、可能性としては接着促進性中間層を介して、これを導波層に塗布して、写真平版法によって実施することができるが、該中間層は、回折エレメントがサンプルコンテナの外部に位置するならば、少なくとも検出しようとするルミネッセンス波長の場合に、透明でなければならない。もう一つの可能性は、真空蒸着法をマスクとともに適用することにあり、これを援用して、多数の材料、主として、例えばＳｉＯ₂又はＡｌ₂Ｏ₃のような酸化物を塗布することができる。更に一つの可能性は、例えばエッチング法のような焼摩法を、マスク及び／又はレーザー照射を援用して適用することにある。これらの方法は、組合せることもできる。
【００３１】
ルミネッセンスを出力結合するための回折エレメントを備え、連続的導波層として形成された、二つ以上のセンサーエレメントの一次元又は二次元的配置のセンサー架台の場合、少なくとも検出しようとするルミネッセンス波長の場合に吸収性である、層を塗布することによって、隣接するセンサーエレメント間の導波を中断することが好都合であり得る。吸収層の塗布は、例えば展着又は捺染によって実施することができる。更に、真空コーティング法を用いてか、又はサンプルコンテナを含み、導波路表面と接触する層に、炭素若しくは黒化した材料を充填した、例えば中間カットアウトのような吸光性材料を用いることによって、実施することができる。それによって、励起及び／又はルミネッセンス光の混線による干渉が抑えられる。
【００３２】
個々のセンサーエレメントは、混線による干渉を避けるために、該センサーエレメントを囲む導波層の中断によって分離することもできる。中断は、エレメントの周囲の狭い領域内の導波層を、例えばエッチング法、又はレーザーによる照射を用いて、単に機械的に除去することによって達成することができる。更に、導波層の中断は、導波層の貼付の際にマスクを用いて、既に達成されていることもできる。
【００３３】
回折エレメントがサンプルコンテナの外部に位置するならば、ルミネッセンス放射線に、及び適切ならば、少なくとも案内されるルミネッセンス光のエバネッセント場の貫通深度、好ましくは少なくとも１０μmまでの領域の、励起放射線にも透明である材料で構成され、おそらくは、上記のとおり、センサー場、及び付随する回折エレメントの領域外の吸光領域を有する被覆層を、予め組み立て、次いで、場合により、透明性又は吸収特性に対する同じ要件が、回折エレメントに関する位置の関数として有効である、接着促進剤を援用して、それらを導波層に接続することも可能である。
【００３４】
平面導波路を有する、本発明による方法を実施する際は、分析対象サンプルを外部から、すなわち出力結合エレメントの上流又はそれらの間から、導波路に対して傾斜した角度にか、又は好ましくは直角に、（ａ）導波層の方向の分析対象サンプル越しにその上から、かつ導波路越しにか、或いは（ｂ）好ましくは、基板材料の方向から導波路越しにその下から照射することが可能である。この場合、検出ユニットに当たる散乱光の増加が、光学的な励起の幾何学の形状によって避けられるならば、照射の方向に対抗するセンサー架台の側面にある鏡を用いて、サンプルを通過する励起光の二重の通路を生成することが好都合であり得る。センサー架台のサンプルコンテナが頂部が閉じられており、そして基板材料の方向から励起光を照射する場合、例えば、カットアウトの上面を鏡面被覆することが可能である。分析対象サンプル越しにその上から、励起光を照射する場合は、基板材料の側面を、サンプルコンテナ、及び回折エレメントの間の領域で鏡面被覆することができる。
【００３５】
センサーエレメントの一次元又は二次元アレイの同時照射は、例えば、大部域にわたってか（二次元アレイの同時照射について）、又は長円形にか、若しくはスリットの形状で（一次元アレイの同時照射について）拡大した光ビームを用いて実施することができる。しかし、これには、様々なセンサーエレメントにおける異なる照射強度の生成、すなわち例えばレーザー又はレーザーダイオードを用いる場合、基本的にはそれらのガウスビーム像に帰することができ、生成されたルミネッセンスシグナルの評価の際に考慮に入れなければならないものが付随する。様々なセンサーエレメントに対する、より均一な照射強度は、例えば、ダムマン格子又はミクロレンズアレイを用いて、好ましくはレーザー又はレーザーダイオードから、単一の励起光ビームを再現することによって達成することができる。個々の励起ビームの非常に均一な強度は、単一光源から個々の励起ビームの一次元又は二次元アレイを生成するためのダムマン格子を用いて、達成することができる。センサーエレメントの数的に非常に大きいアレイ、例えば１００個又はそれ以上のセンサーエレメントを同時に照らそうとするならば、個々のビームの強さは、コンパクトで、そのため（励起強度に関しては）一般に比較的低出力の励起光源を用いたとすれば、非常に僅かになり、これは、好ましくは方法の達成できる検出限度を劣化させかねない。これは、一方では、より高出力の、しかし一般的にはより大型でもある励起光源を用いることによって対処することができる。同時に、測定用の配置を小型化することが望ましいならば、小型化したレーザーダイオードのアレイを励起光源として用いることが好ましい。例えば、上記の約６００nmのスペクトル域の、現在商業的に入手できるようなエッジ発光性レーザーダイオードのアレイが適切である。特に非常に高密度のセンサーアレイとともに用いるために、非常に特定的に好ましいのは、例えばMINAST-News 2/1997, pp. 13 & 14に記載されたような、いわゆる表面発光性のヴァーチカルキャヴィティー表面発光レーザーダイオード（ＶＣＳＥＬ）である。これらのレーザーダイオードアレイは、本発明に従って用いるのに非常に好都合な、多数の特性が際立っている：
【００３６】
−放射されるレーザー光へのレーザー電流の非常に高い変換効率、及びそれに伴う比較的低い熱発生。これは、特に冷却エレメントを追加的に用いる場合に、架台での高い装填密度を許し、それに応じて少ない要求が冷却エレメントに課される；
【００３７】
−より低いマイクロメートル領域での発光レーザー間隙の非常に小さい寸法。これは、基板上のレーザーキャヴィティーの垂直の配置、及びおそらくは高い装填密度とともに、測定配置を極端な程度にまで小型化することを許す；
【００３８】
−単一ウェーハ上に生成されるＶＣＳＥＬの発光強度における非常に僅かな変動、及び制御電子工学を適切に設計するとして、選択的駆動の可能性；
【００３９】
−小さい出口開口を用いる場合の、発光コーンの非常に小さい隙間角、及び低い駆動電流を用いるとして、ミリワットの強さまでの単モードの発光；並びに
【００４０】
−単一ウェーハ上での多数のＶＣＳＥＬの同時製造による、個々のＶＣＳＥＬあたりの低い製造原価。
【００４１】
分析対象物の体積中に励起され、少なくとも部分的には導波路内へと結合されるルミネッセンス放射線の、導波路の近傍に生成される画分は、導波路に案内され、光結合エレメントで結合して出力される。次いで、出力結合されたルミネッセンス光は、光電子工学的検出エレメントへと仕向け、測定することができる。
【００４２】
導波層の厚さに対する依存に加え、案内されたモードのエバネッセント場の強さも、それらの偏光（横方向電気的、すなわちＴＥ又は横方向磁気的、すなわちＴＭ）、すなわち、導波路の近傍で生成されたルミネッセンスの（貫通の際の）結合の、類似の物理的法則に従う、やはりこの機序に有効であるものに依存するため、感度の上昇の目的には（すなわちより深い検出限界を達成する目的には）、偏光選択的な方式で、回折エレメントで出力結合されたルミネッセンスを検出するのが好都合であり得る。これは、同じ波長であるが、異なる偏光（ＴＥ又はＴＭ）のルミネッセンス光の出力結合は、明確に異なる角度で実施されるという事実によって促進される。特に、スペクトル上広域のルミネッセンス、すなわち広いコーンの下で出力結合されたルミネッセンスを出力結合する場合は、追加的に偏光選択された光学的成分を、回折出力結合エレメントと光電子工学的検出ユニットとの間の出力結合されたルミネッセンスのビーム経路で用いるのが好都合であり得る。
【００４３】
測定用配置の設計、及び光源、励起放射線とルミネッセンス放射線とを案内かつ識別するための光学的エレメント、並びにルミネッセンス放射線を決定するための検出ユニットに関するこれ以上の詳細は、国際公開特許第９５／３３１９７号及び第９５／３３１９８号公報に詳細に記載されている。
【００４４】
サンプル液がその中で回折結合エレメントと接触する、測定セルを用いる際は、励起光を結合して入力する条件が、入力結合エレメントへの分子吸着又は結合を通じて変化し得るという問題が生じる。加えて、導波路内に部分的に結合されないが、ゼロオーダーとして回折されずに溶液に進入する、励起光の画分による、未結合の発光性又は蛍光性分子の励起は、サンプルのバックグラウンドルミネッセンス又はバックグラウンド蛍光の深さで励起し、光結合エレメントを経由して、導波路内に部分的に結合し、分析対象物の決定の精度及び感度を損なうことがある。
【００４５】
シリコーンゴムから製造され、入力結合及び出力結合性回折格子とともに光導波路に適用されるフローセルが、Analytical Chemistry, Vol. 62, No. 18 (1990), pp, 2012-2017に記載されている。入力結合及び出力結合エレメントは、サンプルフローのチャンネルの領域に位置する。この配置は、吸光及び屈折率の変動を、導波路表面の特定の検出エレメントとの選択的相互作用なしに測定するのに用いられる。表面での吸着現象は、分析対象物、吸収依存性測定の場合の染料溶液、又は屈折率の関数として測定する場合の異なる屈折率の液体については斟酌されない。これらの非常に敏感でない測定の場合、導波路内で案内されるモードに対する効果的な屈折率の予測されるはずの変化は、単分子層の吸着の場合でさえ、供給された溶液の屈折率の強い変動との比較によって、エバネッセント場で生成されるルミネッセンスを決定するはるかに鋭敏な方法の場合に予測されるはずの干渉との対比によって、無視することができる。屈折率の関数であり、入力結合又は出力結合する角度の変化に基づく測定方法の場合は、サンプルと結合エレメントとの間の接触は、当然、測定用シグナルを発生させるためには必要でさえある。入力結合及び出力結合エレメントがサンプルフローチャンネルの内側に位置するという、この配列のため、サンプルセルは、材料の光学的特性に対するそれ以上のいかなる要求もなしに、液体の脱出に対して密閉する任務のみを有するにすぎない。
【００４６】
ここで、サンプルを保持するために与えられた層が、出力結合エレメントを少なくとも案内されたルミネッセンス放射線の領域で覆い、表面を有する領域ではこの放射線に対して透明であるとき、センサー架台による該問題は、克服するのが可能であることが意外にも見出された。
【００４７】
本発明の更なる主題は、透明な基板及び導波層を含む、平面光学的層導波路で構成されるセンサー架台であって、該導波路は、励起放射線を結合して出力するための少なくとも一つの出力結合エレメントを有し、その導波層には、更に、緊密に密閉する層が定置され、それは、少なくとも励起放射線の下位領域で、頂部が開いているカットアウト、又は頂部が閉じられ、少なくとも導波路内を案内されるルミネッセンス光のエバネッセント場の貫通の深さに相当する、分析対象サンプルのための流入チャンネル及び流出チャンネルを介して接続されたカットアウトを有し、該層は、少なくとも導波路内を案内されるルミネッセンス光のエバネッセント場の貫通の深さの少なくとも一つの担持表面では、このルミネッセンス光に対して透明である材料からなり、単数又は複数の出力結合エレメントは、少なくともルミネッセンス放射線の出力結合域では、層の材料によって完全に被覆されている。
【００４８】
カットアウトの深さは、好ましくは、少なくとも１μm、特に好ましくは、少なくとも１０μmである。
【００４９】
上に述べた、一次元及び二次元的配置を包含する説明及び好適性は、導波路にも適用できる。
【００５０】
カットアウトを形成する層は、少なくとも担持表面上のルミネッセンスの波長域では、電磁放射線に対して透明である。この材料は、例えばガラス又は石英のような無機材料、又は例えばポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート又は光重合体のような、透明な有機重合体（有機ガラス）であることができる。この層は、好ましくは、エラストマーから形成される。特に適するのは、例えばポリジメチルシロキサンのようなポリシロキサンであって、軟らかく、柔軟であり、それとともにしばしば自己接着性材料である。層のための材料は、既知であり、一部は商業的に入手できる。
【００５１】
少なくとも一つのカットアウトを有する層は、慣用の成形法、例えば注型及びプレス加工法を用いてか、又は研削、打抜き及びフライス削りによって、予め適切に形成された半完成の製品から製造することができる。この層は、光重合性物質からなることもでき、平版法を用いて、導波層に直接貼付することができる。更に、この層は、Ｓｉ又はＳｉＯ₂のような基本的に無機材料からなることができ、エッチング法を用いて、サンプルコンテナを製造するが、これらの材料は、ルミネッセンス光との接触表面の領域で透明であり、ルミネッセンス光は、少なくとも案内されるルミネッセンス光のエバネッセント場の貫通の深さまで、少なくともルミネッセンス波長の場合、好ましくは、少なくとも１μmの深さまで、非常に特定的に好ましくは、少なくとも１０μmの深さまで案内されなければならない。
【００５２】
非常に滑らかな表面（ナノメートルの範囲又はそれ以下の表面粗さ）によれば、自己接着は、硬い材料の場合、接着を通じて緊密な密閉へと導くことができる。エラストマーは、概して自己接着性である。光散乱を抑えるには、可能な僅かな表面粗さも非常に望ましい。これらの場合、この層は、好ましくは、別個の実体として製造し、緊密に密閉する接触とともに、導波路に貼付し、その表面に、おそらくは追加的な薄い（すなわち＜１００nmの）接着促進層の上に、固定化した検出エレメントを定置することができる。
【００５３】
この層は、少なくとも分析対象サンプルのルミネッセンス波長に対しては、透明であり、ルミネッセンスを発することはなく、さもなければ、第一のもの（格間）は、導波路表面に接触させ、分析対象物のルミネッセンス波長で透明であるが、相接する被覆層は、好ましくは、放射線を吸収するよう設計されている、二重の層として存在することができる。この場合、導波路表面に接する第一層の厚さは、少なくとも案内されるルミネッセンス光のエバネッセント場の検出器深度、すなわちほぼ１波長を含む。この第一層は、好ましくは０．８μm〜１０mm、より好ましくは０．０１〜１０mmの厚さである。
【００５４】
好都合な改良では、光学的出力結合エレメントまで案内しようとするルミネッセンス光の伝搬路に沿った、導波層上での屈折率の跳躍は、担持層で最小化される。これは、担持表面上のカットアウトの境界を、導波層に垂直な方式で湾曲させることによって実施することができる。カットアウトの境界での、導波路の表面に垂直な、湾曲させた移行は、直角が回避されることを意味する。湾曲は、例えば、円、放物線又は双曲線の曲線の一部であることができる。層のための軟らかく柔軟な材料の場合、湾曲は、導波路に圧着する過程で自動的に形成される。しかし、湾曲は、成形工程によって実施することもできる。屈折率の跳躍は、カットアウトを、ルミネッセンス光の伝搬の方向に、できれば連続的に先細にするならば、やはり最小化することができる。もう一つの可能性は、カットアウトを形成する層の材料を、分析対象サンプルの屈折率に近いか、又は等しい屈折率を有するように選ぶことにある。
【００５５】
センサー架台が、多数のセンサーエレメント及びサンプルコンテナを有するならば、放射線の散乱、及び／又はカットアウト沿いの隣接するセンサーエレメント間の光学的混線を抑える目的で、吸光性材料、例えば染料、顔料、カーボンブラック、金属酸化物又は金属を与えるのが好都合であり得る。これらの材料は、追加のカットアウトに加えることができるが、このカットアウトは、導波層の表面の、センサーエレメントに属する、光学的出力結合エレメントの領域外で、サンプルコンテナの辺縁沿いにそれに与えられる。単に展開又は蒸着法を用いて形成することができる、扁平な外形が好都合である。例えば、スペクトル領域内でエバネッセント的に励起された放射線を吸収する減衰材料を、この層と、そのカットアウト又は各カットアウトの両面の導波路との間で与えるようにか、或いはこの減衰材料を浸漬として二次元的に加えるか、又は減衰材料を充填することができる減衰カットアウトを与えるように、センサー架台を成形することができる。二つ以上の回折エレメントを有する連続的な導波層が存在するならば、吸収性材料を用いてエレメントを分離することも、同様に好都合である。センサーエレメントが、エレメントの周囲の導波路の狭い領域を除去することによって遮断されるように、センサー架台の外形を与えることもできる。
【００５６】
本発明によるセンサー架台は、様々な実施態様で与えることができるが、開いたカットアウトを有する実施態様（実施態様Ａ）と、閉じたカットアウトを有するそれ（実施態様Ｂ、フローセル）との間で区別する。
【００５７】
実施態様Ａ
開いたカットアウトは、望みのいかなる形状を有することもできる；導波路との接触表面は、例えば、正方形、矩形、円形又は長円形であることができる。本発明による装置の形状は、例えば、既知の微量滴定プレートの形状に対応することができる。カットアウトの幾何学的配置は、それ自体は任意であるが、二次元的配置が好ましい。実施態様Ｂについて例示かつ説明された装置及び好適性は、本質的には、実施態様Ａに対しても用いることができる。
【００５８】
実施態様Ｂ
励起されたルミネッセンス放射線を生成するための、導波路の近傍で励起され、導波路内に結合された、導波路からの励起された放射線のルミネッセンスを結合して出力するための少なくとも一つの出力結合エレメントを有する、本発明によるセンサー架台では、フローセルとして構成された層が、その出力結合エレメント又は各出力結合エレメントも被覆するのが好都合である。適切な開発では、カットアウトは、各出力結合エレメントがサンプル材料を含まないように、各出力結合エレメントの完全にか、またはその間に配置されることが規定される。これは、サンプル材料に影響されない、定常的な結合条件が、導波路内を案内されるルミネッセンス放射線の出力結合の際に行き渡るという利点を有する。
【００５９】
開発中に規定されるのは、複数のカットアウトであって、センサー架台の異なるセンサー場に割り当てられた領域間の導波の遮断へと導く。センサー場に属する光結合エレメントとは別に、カットアウト間の放射線画分の混線を抑えるために、センサー場に相補的であるカットアウトの中間領域のこの部分で、例えば紫外線から赤外線のスペクトル領域まで吸収される材料の規定を作るのが、この目的のために好都合である。これは、例えば、フローセルと導波路との間に与えられる、吸収層によって実施することができる。もう一つの例示的実施態様では、放射線吸収性液体で満たすことができる、減衰カットアウトをこの目的でフローセルに導入し、それらは、カットアウトと同じ表面の側に向けて開いている。
【００６０】
更に、定型的分析操作に用いるため、導波路に接する層は、導波路に貼付したとき、少なくとも一つのカットアウトを緊密に密閉する柔軟な材料からなるのが好都合である。その結果、カットアウトをその頂部で閉じた場合に、フローセルを導波路上に取り付けることによって、サンプル材料を、フローセルからの漏洩なしに伝導することが、シールのようなそれ以上の助けなしに可能である。
【００６１】
本発明の更に一つの主題は、分析対象サンプル中に励起放射線によって生成される、ルミネッセンスを測定する装置であって、
（ａ）透明な基板及び導波層を有する光学的層導波路；
（ｂ）導波層に接して定置される分析対象サンプル；
（ｃ）電気的エネルギー源の電極が、分析対象サンプルと直接接触するか、或いは光学的エネルギー源の励起放射線が、傾斜した角度若しくは直角に分析対象サンプルに直接にか、又は分析対象サンプルと接触して化学ルミネッセンスを励起する化学物質を収容する貯留槽に向けられるように配置された、電気的又は光学的エネルギー源；及び
（ｄ）電場又は励起放射線の作用によって生成されたルミネッセンス放射線を測定するための光電子工学的検出ユニット
を含む装置である。
【００６２】
導波路（ａ）は、好ましくは、平面導波路であって、ルミネッセンス放射線を結合して出力するための、少なくとも一つの出力結合エレメント、好ましくは回折エレメント、及び対応するセンサー架台を有する。
【００６３】
エネルギー源（ｃ）は、好ましくは光源であり、場合により、集束レンズ、光ファイバー、又はその双方であるが、それらの励起放射線は、分析対象サンプル及び導波路を上から経由するか、又は導波路及び分析対象サンプルを下から経由するかのいずれかで、いずれの場合も単数若しくは複数の出力結合エレメントの外部で、傾斜した角度若しくは直角に案内される。
【００６４】
それとは別に、上記に示した好適性及び実施態様は、本発明による装置に該当する。励起及びルミネッセンス光の、光導波路、集束用光学的エレメント、フィルター並びに案内はもとより、励起放射線に対する検出ユニットに関するこれ以上の詳細は、国際公開特許第９５／３３１９７号及び第９５／３３１９８号公報に記載されている。
【００６５】
本発明による方法及び装置は、一般的には、導波路の光学的近傍で生成されるルミネッセンス光、例えば、化学的、電気的、又は好ましくは光学的に生成されるルミネッセンス放射線を決定するのに適する。光学的励起は、特に、親和力センサーの技術に適用され、標的分子の対応する検出エレメントでの結合が、適切な発蛍光団を用い、親和力パートナーの一方を固定化することによって検出される。この場合、固定化された親和力パートナーは、隔離される方式で、かつ全細胞までの、より大きい機能的構造に埋め込んで、配置することができる。そのような分析の例は、ヒトの診断、動物の診断、及び植物の診断、生化学的分析、工程制御のための反応混合物の調査、並びに環境的分析である。分析対象サンプルは、好ましくは液体であり、測定は、濁った溶液中でさえ、困難なしに可能である。分析対象サンプルは、例えば、卵黄、血液、血清、血漿、内臓（例えばリンパ系）からの液体、若しくは植物抽出物、土壌抽出物、水のサンプル、又は生化学的過程の合成醸造水であることができる。本方法は、例えば、抗体及び抗原、受容体若しくはそれらのリガンド、オリゴヌクレオチド、ＤＮＡ鎖若しくはＲＮＡ鎖、ＤＮＡ類似体若しくはＲＮＡ類似体、酵素、酵素基質、酵素の補助因子若しくは阻害剤、レクチン、又は炭水化物の定性的又は（較正後の）定量的決定を可能にする。本方法は、製薬学又は農芸化学的活性物質の検索及び開発の際の親和力スクリーニング、組合せ化学における分析、遺伝型／表現型決定、並びにタンパク質及びＤＮＡ鎖若しくはＲＮＡ鎖の突然変異解析に適する。
【００６６】
下記の実施例は、本発明をより詳しく説明する。
【００６７】
【実施例】
分析対象サンプル３の体積での励起法の有効性を、ＤＮＡハイブリダイズアッセーを援用して試験する。導波路は、基板材料７としての CorningガラスＣ７０５９、及び導波層８（層の厚さ：１５０nm）としてのＴａ₂Ｏ₅からなり、約１０nmの変調移転度、及び３２０nmの格子周期を有する二つの出力結合回折格子５を含む。分析対象サンプルのためのカットアウトは、回折格子の中央に５mmの距離で定置する。オリゴヌクレオチドの検出エレメントを固定化するために、導波表面を液相（ｏ−キシレン）中の３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランでシラン化する。下記のオリゴヌクレオチドを、検出エレメントとして、機能化シラン層に、１０％の代表的な占有密度で共有結合によって固定化する：
アミノ−（Ｃ６架橋基）−５′−ＣＡＣＡＡＴＴＣＣＡＣＡＣＡＡ−３′オリゴヌクレオチドの共有結合は、オリゴヌクレオチドの遊離アミノ基、及びシラン層のエポキシド基を介して実施する。固定化は、pH８．７の重炭酸緩衝液１００mM中に０．１mMのオリゴヌクレオチドというオリゴヌクレオチド濃度で実施する。
【００６８】
検出エレメントと相補的であり、緩衝液を介して連続流中で３分間し込んだオリゴヌクレオチドによるハイブリダイゼーションを、特異的結合アッセーで検出するのに用いる。検出に用いたオリゴヌクレオチドも、同様に、５′末端を蛍光性染料のＣｙ５で標識化する。検出に用いたオリゴヌクレオチドの配列は、下記のとおりである：Ｃｙ５−５′−ＧＴＴＧＴＧＴＧＧＡＡＴＴＧＴＧ−３′。
【００６９】
相補的オリゴヌクレオチドは、０．５〜５００pMの増加する量で適用し、センサー表面は、それぞれの適用の前に、ＮａＯＨ（１０mM）で再生する。
【００７０】
６３３nmの波長を有するレーザー光に対する分析対象サンプルの励起表面は、０．５mm²であり、励起光の強さは、２．４mWである。サンプルコンテナは、基板側から、基板の標準に対して約４５°の角度で照らす。照明の方向も、同様に、蛍光出力結合光６の方向に対して約４５°の角度（実質的に垂直な出力結合に連動させて）を、結合用回折格子５で形成し、こうして、励起及び放射の相対する方向、並びに励起及び放射の部位が空間内で互いに隔離されるという事実のために、測定のバックグラウンドシグナルを非常に低レベルに（それに応じて低ノイズに）保つ。
【００７１】
光学的応答シグナルを決定するために、バックグラウンドノイズに対する正味シグナル（最大センサーシグナルから緩衝液中のバックグラウンドシグナルを減じた）の比は、濃度の関数として示す。測定結果を下の表に示す。
【００７２】
【表１】

【００７３】
これらの３回順次に実施した、濃度依存性測定系列からの、シグナル：ノイズ値の標準偏差は４%以下である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 微量滴定プレートとして設計された、４センサー場を有するセンサー架台（１）を示す図である。ここで、２は、４個の出力結合用回折格子４の間で中心的に定置された、分析対象サンプル３を保持するためのカットアウトである。センサー場は、吸光性材料で構成される構造１６を援用して、光学的に分離される。
【図２】 本発明による測定装置を示す図である。ここで、１は、微量滴定プレートとして設計され、そのセンサー場が、ルミネッセンス放射線５、６のための出力結合用回折格子４の間に位置する、センサー架台を示す。分析対象サンプル３は、基板７及び導波層８越しに励起光ビーム９で照明される。すぐ近くで導波路８を貫通し、導波路内を伝搬するルミネッセンス放射線５は、離散ビーム６として、出力結合回折格子４及びダイクロイックミラーフィルター１０を経由して結像光学的装置１１へと、そこから検出装置１２（ＣＣＤカメラ又は光電子増倍管）へと案内される。励起光ビーム９は、ダイクロイックミラー１０の反射表面を経由して分析対象サンプル３に供給される。励起光ビーム９は、励起光源（レーザー）１３を起源とする。サンプルコンテナは、被覆層１４内のカットアウトとして設計され、被覆層１４は、結合用回折格子４の中間的に近くに与えられた、光学的に透明な中間層１５の外で、隣り合うカットアウト間の光学的混線を避けるために、吸光性材料からなる。吸光性の被覆層１４に加えて、吸光性材料（例えばクロム）で構成される構造１６は、導波路８内を伝搬するルミネッセンス光５からの光学的混線を防ぐために、やはり導波層に直接、センサー架台に直接貼付し、隣り合う分析対象物カットアウト間の、微量滴定プレート１として設計することが可能である。

Claims (13)

1. 光学的層導波路の導波層に接して定置された、分析対象サンプル中のルミネッセンスを励起かつ測定する方法において、導波層の表面のすぐ近くで生成したルミネッセンス放射線を、測定装置に導き、該導波層を貫通した後に測定する方法であって、
   ルミネッセンスが、非エバネッセント励起によって分析対象サンプルの体積中に生成されることを特徴とし、
   非エバネッセント励起が、
   （ａ）電場の印加によって励起されるルミネッセンスの援用による電極、
   （ｂ）化学物質を組合せることによる化学ルミネッセンス、及び
   （ｃ）光の直接的な非エバネッセント照射
   の方法のうちの一つによって生成される、方法。
2. ルミネッセンス放射線が、電気的、化学的又は放射線の光励起によって生成する、請求項１記載の方法。
3. ルミネッセンス光のための出力結合エレメントを有する平面導波路を層導波路として用いる、請求項１記載の方法。
4. ルミネッセンス光のための回折出力結合エレメントを有する少なくとも二つの導波路の一次元又は二次元的配置を有するセンサー架台を用いる、請求項１記載の方法。
5. センサー架台が、案内されたルミネッセンス光の領域に分析対象サンプルを保持するためのカットアウトを有する第二層で被覆されている、請求項４記載の方法。
6. 層導波路が、ルミネッセンス放射線を結合して出力するための、一つ以上の回折エレメントを有し、分析対象サンプルを、複数の出力結合エレメントの上流又は間に配置する、請求項３記載の方法。
7. 放射線の光学的励起の励起放射線を、平面導波路の導波層の反対側から分析対象サンプルに向ける、請求項２記載の方法。
8. 励起放射線によって分析対象サンプル中に生成したルミネッセンスを測定し、ルミネッセンスが非エバネッセント励起によって分析対象サンプル中に生成される装置であって、
   （ａ）透明な基板及び導波層を有する光学的層導波路；
   （ｂ）導波層に接して定置される分析対象サンプル；
   （ｃ）分析対象サンプルと直接接触するように配置された電極を含む電気的エネルギー源、及び、傾斜した角度若しくは直角に分析対象サンプルに直接に向けられるか、又は分析対象サンプルと接触して化学ルミネッセンスを励起する化学物質を収容する貯留槽に向けられる励起放射線を生成する光学的エネルギー源、を含む群から選択されるエネルギー源であって、分析対象サンプル中での非エバネッセント励起によるルミネッセンスの発生のためのエネルギー源；及び
   （ｄ）電場又は励起放射線の作用によって生成されたルミネッセンス放射線を測定するための光電子工学的検出ユニット
   を含む装置。
9. 導波路（ａ）が、ルミネッセンス放射線を結合して出力するための少なくとも一つの出力結合エレメントを有する平面導波路である、請求項８記載の装置。
10. ルミネッセンスが、非エバネッセント励起によって分析対象サンプルの体積中に生成され、非エバネッセント励起が、電場の印加によって励起されるルミネッセンスの援用による電極により生成される、請求項８又は９記載の装置。
11. ルミネッセンスが、非エバネッセント励起によって分析対象サンプルの体積中に生成され、非エバネッセント励起が、化学物質を組合せることによる化学ルミネッセンスにより生成される、請求項８又は９記載の装置。
12. ルミネッセンスが、非エバネッセント励起によって分析対象サンプルの体積中に生成され、非エバネッセント励起が、光の直接的な非エバネッセント照射により生成される、請求項８又は９記載の装置。
13. 平面光学的層導波路で構成されるセンサー架台であって、平面光学的層導波路が透明な基板及び導波層を含み、
    該導波路は、励起放射線を結合して出力するための少なくとも一つの出力結合エレメントを有し、
    その導波層には、更に、カットアウトを有する光学的に透明な緊密に密閉する層が定置され、励起放射線によってルミネッセンス光を生成する分析対象サンプルを保持するためのカットアウトが、その導波層及び出力結合エレメントに接し、
    センサー架台が、少なくとも励起放射線の一部の領域の中に、頂部が開いているカットアウト、又は頂部が閉じられ、分析対象サンプルのための流入チャンネル及び流出チャンネルを介して接続されたカットアウトを有し、その深さが少なくとも導波路内を案内されるルミネッセンス光のエバネッセント場の貫通の深さに相当し、
    該光学的に透明な緊密に密閉する層は、少なくとも導波路内を案内されるルミネッセンス光のエバネッセント場の貫通の深さ及び少なくともカットアウトとの接触表面では、このルミネッセンス光に対して透明である材料からなり、
    単数又は複数の出力結合エレメントは、少なくともルミネッセンス放射線の出力結合域では、該光学的に透明な緊密に密閉する層の材料によって完全に被覆されているセンサー架台。

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