JPH01308946A - 表面プラズモン共鳴を使用して試験媒体中に存在する低濃度の生化学的成分を検出する方法及び装置 - Google Patents

表面プラズモン共鳴を使用して試験媒体中に存在する低濃度の生化学的成分を検出する方法及び装置

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JPH01308946A
JPH01308946A JP63088022A JP8802288A JPH01308946A JP H01308946 A JPH01308946 A JP H01308946A JP 63088022 A JP63088022 A JP 63088022A JP 8802288 A JP8802288 A JP 8802288A JP H01308946 A JPH01308946 A JP H01308946A
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Veen Jacobus J F Van
ヤコブス・ヨハネス・フレデリク・バン・ベーン
Johan W Konig
ヨハン・ウイレム・ケニグ
Kuile Willem M Ter
ウイレム・マウリツ・テル・クイレ
Dijk Cornelis Van
コルネリス・バン・デイーク
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、外部プリズムを持った補助壁（ｓｕｂｗａｌ
ｌ）としての金属層を有する試験セル内の試験媒体中に
存在する低濃度の少なくとも１種の（生）化学的成分を
表面プラズモン共鳴効果（ｓｕｒｆａｃｅｐｌａｓ＋ｎ
ｏｎ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｅｆｆｅｃｔ）を使用して
検出する方法であって、入射面内に偏光された光線を前
記プリズムを介して入射させ（ｃｏｕｐｌｅ　ｉｎ）　
、減衰した全反射の後出射させ（ｃｏｕｐｌｅ　ｏｕｔ
）、そしてその強度を測定し、前記成分により引き起こ
される前記金属層の付近の試験媒体の誘電定数の変化の
影響下に共鳴曲線の入射角位置を決定する方法に関する
。
本発明は、試験媒体中に存在する低濃度の少なくとも１
種の（生）化学的成分を表面プラズモン共鳴効果を使用
して検出する装置であって、外部プリズムを持った補助
壁としての金属層を有する試験媒体のだめの試験セルと
、前記金属層における表面グラズモン波を励起するため
に入射面内に偏光された光線を前記プリズムを介して入
射させるための単色光源と、出射された光線の減衰した
全反射により生じる強度を測定するための少なくとも１
つの検出器を備え、前記成分により引き起こされる前記
金属層の付近の試験媒体の誘電定数の変化の影響下に共
鳴曲線の入射角位置が変化するようになっている装置に
も関する。
“センサ及びアクチュエータ”第４巻（１９８３）、２
９９−３０４頁（“５ｅｓｏｒｓ　ａｎｄ　ａｃｔｕａ
ｔｏｒｓ”。
４　（１９８３）、　ｐａｇｅｓ　２２９−３０４）に
おいて、シー・ナイランダー等（Ｃ，Ｎｙｌａｎｄｅｒ
　ｅＬａｌ）により“ガス検出及びバイオセンシングの
だめの表面プラズモン共鳴”（“５ｕｒｆａｃｅ　ｐｌ
ａｓｍｏｎ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｇａｓｄｅ
ｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｂｉｏｓａｎｓｉｎｇ”）と
題する論文から、いわゆる表面プラズモン共鳴効果がガ
ス検出に使用されることは知られている。これによれば
、ガス媒体の誘電定数の小さな変動を測定することがで
きる。これらの変動は、例えば、媒体の組成の変化の結
果である。
前記論文に記載の方法及び装置の場合には、試験セルの
補助壁を形成する薄い金属層における表面プラズモン波
は入射面内に偏光された光線によって励起することがで
きる。プリズム上の金属層又はフィルムの厚さは非常に
薄くしなければならない。励起は特定の入射角で起こり
、これは種々の入射角で減衰した全反射光の強度を測定
することによって測定することができる。試験媒体中の
成分の変化又は試験媒体中の検査中の成分の含有率の変
化は誘電定数の変化を生じさせ、その結果として共鳴曲
線は他の共鳴入射角にシフトする。これは、反射光の強
度を一定の角度で測定して、定量的検出に使用すること
ができる。最も鋭敏な検出方法は共鳴曲線の縁における
強度を測定することである。その理由は、その場合には
表面プラズモン共鳴曲線のシフトは最も大きな信号変化
を引き起こすからである。
上記の公知の方法及び装置に伴う問題は低い選択性であ
りそして１回に１つの成分しか測定できないということ
である。
本発明の目的は、試験溶液又は媒体中の非常に低濃度の
（生）化学的成分（複数）を選択的に同時に検出するこ
とができる方法及び装置を提供することである。
本発明に従えば、これは、共鳴曲線の入射角位置に影響
を与えるために調節可能なセレクタを金属層に施し、そ
れによって、選択的な結合（ｐｒｅｆｅｒｅｎＬｉａｌ
　ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）、従って１つの成分の金属
層における濃度が他の成分よりも高くなることが生じる
ので、試験媒体中の１種又は１種より多くの成分の濃度
又は濃度変化を１つ又はそれより多くの差分測定（ｄｉ
ｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）に
よって同時に決定することができるような、本明細書の
最初に述べた方法で達成される。
同時に、本発明に従えば、これは、共鳴曲線の入射角位
置に影響を与えるために試験セルが金属層に調節可能な
セレクタを含み、それによって、選択的な結合、従って
１つの成分の金属層における濃度が他の成分よりも高く
なることが生じるので、試験媒体中の１種又は１種より
多くの成分の濃度又は濃度変化を１つ又はそれより多く
の差分測定によって同時に決定することができるような
、本明細書の最初に述べた装置により達成される。
可変電極電位の助けにより共鳴曲線の入射角位置に影響
を与え、それにより順々に成る成分を決定することは、
定期刊行の′″表面科学”　（“５ｕｒｆａｃｅ　５ｃ
ｉｅｎｃｅ”）、第１０１巻、１９８０．４９９−５０
６頁、ノースオランダ・パブリッシング・カンパニー（
Ｎｏｒｔｈ−Ｈｏｌｌａｎｄ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　
Ｃｏ、、）、アムステルダム、からのジエー・ジー・ゴ
ートン・アイアイ等（Ｊ、　Ｇ、　Ｇｏｒｄｏｎ　ＩＩ
　ｅｔ　ａｌ）の“電気化学的界面のプローブとしての
表面プラズモン″゛（５ｕｒｆａｃｅ　ｐｌａｓｍｏｎ
　ａｓ　ａ　ｐｒｏｂｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｌｅｃＬｒ
ａｌｃｈｅｍｉｃａｌ　１ｎｔｅｒｆａｃｅ”）と題す
る論文から知られている。この電気化学的電位依存の結
果として、界面付近の自由電子の濃度、従って光学的誘
電定数が実際に影響を受ける。しかしながら、それによ
り実現される感度は本発明の感度よりはるかに悪い。選
択性、従って、試験媒体中の１種又は複数の成分の濃度
又は濃度変化を同時に決定するための差分測定の可能性
はこの論文には述べられていない。同時に、この公知の
装置においては、ステップモータ及び回転テーブルを介
した入射光線の入射角を変化させるｔ；めの通常の厄介
な方法を使用している。
本発明を、添付図面を参照して幾つかの態様に基づいて
更に詳細に説明する。異なる図における同じ要素は同じ
参照番号で示されている。
表面プラズモン共鳴は化学成分の検査の分野で最近知ら
れた光学的技術である。正しい条件下では、薄い金属層
の反射率は金属層の一側の媒体の変動に対して感受性で
ある。表面プラズモン波は自由電子プラズマの密度波と
みなすことができる。
これに関して重要なグラズモン波のタイプは非放射性表
面プラズモン波である。このような表面プラズモン波は
入射面内で偏光されている入射単色光によってのみ励起
することができる。これに関しては第１図を参照された
い。ｌは金属層を示し、２はプリズムを示し、３は試験
媒体又は試験溶液を示す。［ｏは入射した光線を示しモ
してＩｒは反射の後出射した光線を示す。
このプリズムを介して入射された光の特定の入射角で表
面プラズモンは共鳴励起される。これは、第２図に示さ
れる如く、入射角が変わるとき光反射の非常に鋭い最小
値として減衰した全反射光の強度を測定すると観察され
る。ここでは、媒体中の検査されるべき成分（１種又は
１種より多くの）の含有率の変化は、誘電定数の変化（
ε１からε２への）を生じさせ、その結果として全体の
共鳴曲線は他の共鳴入射角にシフトする（第２図）。こ
の位置の変化は励起波長のオーダーの金属層からの非常
に短い距離における誘電定数の変化に対してのみ起こる
。
媒体の誘電定数の小さな変動はこの方法によって測定す
ることができるけれども、選択性は低いか又は存在すら
しない。金属層における調節可能なセレクタを使用する
ことによって、検査中の成分の刺激された（選択的な）
結合がこの調節可能なセレクタの存在下に得られそして
選択性は対応して増加することができる。このような調
節可能なセレクタは、例えば、可変電位又は（生）化学
的アフィニティーリガンド、例えば抗体、ＤＮＡ−グロ
ーブ、クラウンエーテル等である。その場合には選択的
結合（ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ａｓｓｏｃｉａｔｉ
ｏｎ）は選択的吸着又は選択的結合（ｐｒｅｆｅｒｅｎ
ｔｉａｌ　ｂｉｎｄｉｎｇ）である。
金属層と試験溶液との間に測定されるべき成分に関係し
た可変電位差を加えることによって、複数の成分を金属
表面に順々に吸着させることができる。吸着は普通は電
位に依存するので、この結果として成る選択性が得られ
る。表面プラズモン共鳴は金属−溶液界面で起こるので
、測定の感度も又、吸着中に起こる濃度の局部的増加の
結果として相当増加する。
前記電気化学的に刺激された吸着のために、試験媒体が
伝導性であることが必要である。この目的で、検査され
るべき成分又は吸着質を溶解する電解質溶液を使用する
ことができる。
第３図は、可変電位調節装置を持った表面プラズモン共
鳴測定装置を略図で示す。クレツチマン配置（Ｋｒｅｔ
ｓｃｈｍａｎｎ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を使用
して＼表面プラズモン波は金属層ｌの表面で励起される
。
プリズム２に接合しＩ；金属層は導電体、例えば金で被
覆された黄銅リング（示されていない）及び密封リング
を介して試験セル６にカップリングされる。この試験セ
ルは試験媒体３を含む。参照電位Ｕ　ｒｅｆは内部塩橋
を持った参照電極９（例えば、Ａｇ／Ａｇｃｌ又は５Ｃ
Ｅ）によって形成される。
作用電極（ｗｏｒｋｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）とし
て機能する金属層と参照電極との間に可変電位差が加え
られる。
作用電極ｌと白金カウンター電極ｌＯとの間に電流の通
過が生じる。
更に、１２は偏光されたレーザ、１３はニュートラルフ
ィルタを示し、１４はクレツチマン配置で試験セルが取
り付けられている回転テーブル１５を回転させるための
ステップモータを示す。上記３つの電極は、関数発生器
２１によりフィードされるポテン／オスタット１６に接
続されている。
反射光はレンズ１７を通過しそして検出器１８に入射す
る。両者は回転テーブルの回転スピンドルに取り付けら
れている。検出器１８の出力信号は放射計１９にフィー
ドされる。
連続的金属層の代わりに、種々の電位が加えられる金属
層ストリップｌのアレー又は群を使用することによって
選択性は更に改良されうる。これに関しては４ｃ図を参
照されたい。入射されるべき光線は光源２２のアレーで
発生されそして反射光は線形７オトダイオードアレー又
はＣＣＤアレー２３により検出される。第４ｂ図は種々
の電位Ｕｌ乃至Ｕｎが加えられる多数の接続部に接続さ
れｔ；金属層ストリップのアレーの平面図を示す。この
方法では、試験媒体中に存在する１種又は１種より多く
の成分の濃度又は濃度変化を、電位走査の必要なく、差
分測定により選択的に同時に測定することができる。
更に、これは、吸着可能な成分の濃度変化の結果ではな
い試験媒体自体又は溶媒（溶離剤）の誘電定数の変化が
排除されるという利点を持っている。これは、いかなる
成分の吸着も起こらないことが予想される電位を（参照
として）選ぶことによって達成することができる。それ
にもかかわらず溶媒又は試験溶液中に変化が生じるなら
ば、前記参照電位での信号変化は、測定されるべき成分
の信号変化に等しいであろう。
第５図においては、第３図のステップモータ１４及び回
転テーブル１５が省かれている有利な装置が示されてい
る。しかしながら、１つの光源１２、例えばＡｌＧａＡ
ｓ半導体レーザ及び試験セル６の相互に固定された位置
に基づいて、例えば６０°乃至７０°の光の可変入射角
の範囲が得られる。レーザ１２は平行光線のビームを放
射し、この平行光線のビームは、プリズム２を介して透
明な偏光のないスライド５に入射され、このスライド５
は、浸漬オイルフィルム４を介してプリズム２にカップ
リングされているガラス又はプラスチックから成る。ス
ライド５は、試験媒体３の側に多数の隔離された平行な
溝を備えており、その曲率はお互いに寸法差がなく　（
ｐｒｅｃｉｓｅ）そして同一でありそしてその長手方向
は光線のビームの方向に対して横断方向である。金属層
１例えば金が、スライド５の溝の表面に設けられている
。光線は、溝における位置に依存して、異なった入射角
の下に上記金属層に入る。全反射の後出射された光線は
、円柱レンズを介して光検出器、例えばＣＣＤの列にフ
ォーカシングされる。共鳴入射角の位置は、調節可能な
電位に依存して１種又は１種より多くの成分についての
差分測定により決定される。
第６図は、差分測定を介して、共鳴入射角、従って試験
媒体中の複数の成分を可変電位の助けにより決定するこ
とができる方式を示す。電位領域Ｏａ　ｓ　ａ　ｂ　ｓ
　ｂ　ｃ及びｃｄを順々に電位軸上に設定することがで
き、これらの領域は共鳴入射角、θｒｅＳ　　　ｓ　θ
ｒｅｓ　　、θｒ８Ｓ　　　　及びｒｅｆ　　　　　Ａ
　　　　　Ａ＋Ｂ θｒ　ｅ　Ｓ　ｐ、、Ｂ＋。　、従って、参照成分（例
えば試験媒体）、成分Ａ、Ａ＋Ｂ、及びＡ十Ｂ＋Ｃにそ
れぞれ対応する。
第７ａ因、第７ｂ図、第７ｃ図は、金属層における調節
可能なセレクタと協働して、複数の成分（又は種々の試
料中の１つの成分の濃度）を測定することができる幾つ
かの態様を示す。
第７ａ図は、隣接した溝（の群）中の相互に隔離された
金属層に異なる電位ＵＬＵ２及びＵ３が加えられ、この
電位はそれぞれ、参照成分、成分Ａ及び成分Ａ＋Ｂと対
応する。該成分Ａ、Ｂ及びＣは差分測定によって決定さ
れうる。
第７ｂ図は、隣接した溝の金属層における異なる電位Ｕ
ＬＵ２及びＵ３によって、種々の試料の媒体中の成分［
Ａ］の種々の濃度を参照成分に対して決定することがで
きることを示す。
第７ｃ図は、セレクターとして調節可能な電位の代わり
に、例えば、抗体（Ａｇ）、ＤＮＡグローブ、（リポ）
多糖の如き（生）化学的な選択的アフィニティーリガン
ドのアレーをセレクターとして使用することができるこ
とを示す。それによって、例えば抗体（Ａｂ）と抗！（
Ａｇ）間の相互作用又は選択的な結合を検査することが
できる。
この場合には、順々に抗体（１種又は１種より多（）Ａ
ｂｌ、Ａ、ｂ２及びＡｂ３（例えば、ポリオウィルス、
結核菌、はしか）を隣接溝の金属層に固定的に吸着させ
、次いで試験媒体中の抗ｊｉ［Ａｇ１、Ａｇ２及びＡｇ
３を選択的結合を介して検査することができる。
１つの組み合わせＡｂ、Ａｇのための第７ｄ図において
は、共鳴入射角の位置は、順々にそれぞれアフィニティ
ーリガンドなし、Ａ　ｂ−Ａｂ　＋Ａｇについて示され
る。この相互作用は逆の方法でも検査されうろこと、即
ち、抗体の代わりに、抗原を金属層に固定的に吸着ささ
せる方法で検査することができることは明らかである。
相同なりＮＡの存在を検査するためにＤＮＡプローブ又
はＲＮＡプローブをセレクターとして使用することも可
能である。
第８ａ図、第８ｂ図及び第８Ｃ図は、第７ａ図、第７ｂ
図及び第７ｃ図に関する前記溝の更なる変更を示す。今
度は、谷溝は遮断された（相互に隔離された）溝部分の
列から成り、その長手方向はやはり第５図の場合の如く
光線のビームに対して横断方向である。しかしながら、
電位Ｕｌ、　Ｕ２、Ｕ３・・・・・の接続は第７図とは
異なっている。セレクターは、今度は各々隣接した溝部
分から成る金属ストリップに加えられる。この系によっ
て２つの利点が得られる。第１に、複数の曲率（ＣＢｖ
ａｔｕｒｅｓ）、即ち、複数の（遮断された）ｆＲを照
射することによって、出射された光において干渉パター
ンが生じる。このパターンは金属表面における誘電定数
の変化による共鳴角のシフトの決定を助けるための内部
校正（ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）と
して使用することができる。第２に、遮断された溝のこ
の系によって、複数の成分濃度又は濃度変化をＣＣＤ−
（マトリックス）カメラを使用することによって同時に
又は迅速に決定することが可能である。
第９図は表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）による抗Ｗ／抗
体の測定結果を示す。３つの曲線は、ａ）参照（ＰＢＳ
緩衝液）溶液、ｂ）固定的に吸着された抗体（ヒトＩｇ
Ｇ）及びＣ）抗原（抗１ｇＧ）と選択的な結合している
この抗体と接触している金フィルムにおけるＳＰＲ反射
を表す。
第１Ｏ図は連続的７０−検出器として構成されている本
発明に従う測定装置の例を示す。検査下の成分を取り込
んでいる試験媒体を導管３０及び３１を介して供給及び
除去する。試験セル又は試験容量６はやはり作用電極と
して機能する金属層ｌにより一側に結合されている。こ
の金属層は、やはり浸漬オイル４を介してプリズム２に
カップリングされているガラス又はプラスチックから成
るスライド５にデポジットされている。７はシールリン
グを示し、８は金属層の黄銅接続接点を示す。９及びｌ
Ｏはやはり参照電極及びカウンター電極を示す。１つの
態様においては、このような装置はウオールジェット検
出器（ｗａｌｌ−ｊｅｔ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ）として設
置することができる。
多数の測定の結果をここで検討する。測定は、最適厚さ
の金属層又はフィルム、即ち、その表面プラズモン共鳴
曲線ができる限り狭くて深いフィルムによって行う。金
ではこの厚さは約４５０人であり、銀では約４００人で
ある。水性溶液について記録されたプラズモン共鳴曲線
は深さがより少なく、幅が広くそしてより犬なる共鳴角
を持っている。銀の場合に幾分狭い共鳴ピークにもかか
わらず、金は銀よりも不活性であるので表面プラズモン
共鳴測定のための電極材料として金を使用するのがを利
である。特に高い電極電位ではそうである。ＳＰＲ曲線
の電位依存性は測定値から明白である。その理由は、電
位の変化が金属−試験媒体界面での電子密度の分布及び
イオン二重層（ｉｏｎａｇｅｎｉｃ　ｄｏｕｂｌｅ　１
ａｙｅｒ）の構造に影響を与えるということである。
金属層として金フィルム及び銀フィルムを使用する異な
った塩溶液での測定は前記電位依存性効果を示す。
金フィルムへのヨウ素の吸着：Ｑ、ＩＭＫ、ＳＣ２中の
ヨウ化カリウムの種々の溶液で測定を行った。第１１ａ
図では、０−　　Ｉ　Ｍ　Ｋ　！　Ｓ　Ｏを中の１０−
’ＭＫＩの溶液（曲線ａ）及びＫｌなしの０、ＩＭＫ、
ＳＯ，（曲線ｂ）について共鳴の角度を電位の関数とし
てプロットしている。すべての一連の測定において、ヨ
ウ化物なしの溶液の場合よりもヨウ化物溶液でＵ　ｓｃ
ｅに対するθｒｅｓの大きい変化が観察される。この変
化は、ヨウ化物の濃度が増加するにつれてより大きくな
る。第１１ｂ図は１つの電位に対して上記の同じ溶液の
２つの共鳴曲線を示す。
測定で決定されたヨウ化物の最小濃度は約２０ｐｐｂで
ある。更なる測定結果及び計算に基づくと、本発明に従
う方法は上記したよりもさらに鋭敏であるといえる。ヨ
ウ化物測定と同じ条件下に、ｔｏ−’ＭＫＣ＋又はＫＢ
ｒの溶液について信号の変化は測定されなかった。これ
はこの方法の格段の選択性を証明する。
略述した方法及び装置は、前述の如く、ハライド類、特
にヨウ化物の測定に使用することができるが、有機化合
物の如き他の物質にも使用することができる。
小さな検出器容量（＜ｌμａ）を持った連続的フロー検
出器として測定装置を構成することによって応答時間を
短縮することができる。同時に、これは検出器の（クロ
マドグフィック）ピークの幅が広くなることを制限する
。換言すれば、担体媒体中に注入される試料又は成分の
検出器における希釈率は最小になる。結果として、これ
は高速液体クロマトグラフィー及びフローインジエクン
ヨン分析のための優れた技術である。
本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。
１、外部プリズムを持った補助壁としての金属層を有す
る試験セル内の試験媒体中１士存在する低濃度の少なく
とも１種の（生）化学的成分を表面プラズモン共鳴効果
を使用して検出する方法であって、入射面内に偏光され
た光線を前記プリズムを介して入射させそして減衰した
全反射の後出射させ、そしてその強度を測定し、前記成
分により引き起こされる前記金属層の付近の試験媒体の
誘電定数の変化の影響下に共鳴曲線の入射角位置を決定
する方法において、共鳴曲線の入射角位置に影響を与え
るために調節可能なセレクタを前記金属層に施し、それ
によって、選択的な結合、従って前記金属層において１
つの成分の濃度が他の成分の濃度よりも高くなることが
引き起こされるので、試験媒体中の１種又は１種より多
くの成分の濃度又は濃度変化を１つ又はそれより多くの
差分測定によって同時（こ決定することができることを
特徴とする方法。
２、調節可能なセレクターが、差分測定において他の成
分以上に１つの成分の電位依存性選択的吸着を起こさせ
る可変電位であることを特徴とする上記Ｉに記載の方法
。
３、補助壁の金属層ストリップのアレーに種々の調節可
能な電位を加えることと、このストリップに対応するい
くつかの光線を同時に入射させて、個々の金属層ストリ
ップにより反射されＩ；光線を測定し、その結果として
１つ又はそれより多くの差分測定を行うことができるこ
とを更に特徴とする上記ｌに記載の方法。
４、平行光線の単一ビームを一定の入射角の下に入射さ
せ、金属層／試験媒体界面が複数の平行な溝を備えてお
り、この溝の長手方向は、異なりた角度で出射される光
線の扇形が生じるような光線のビームの方向に対して横
断方向であり、出射された光線の強度を光検出器のアレ
ーにより測定することを特徴とする上記２に記載の方法
。
５、前記調節可能なセレクターが、前記金属層にアレー
状に固定的に吸着されている複数の異なる（生）化学的
アフィニティーリガンドであり、それにより、差分測定
において、他の成分以上に１つの成分の７フイニテイ一
リガンド依存性選択的結合が起こることを特徴とする上
記ｌに記載の方法。
６、試験媒体中に存在する低濃度の少なくとも１種の（
生）化学的成分を表面プラズモン共鳴効果を使用して検
出する装置であって、外部プリズムを持った補助壁とし
ての金属層を有する試験媒体のための試験セルと、前記
金属層における表面プラズモン波を励起するために入射
面内に偏光されｔ；光線を前記プリズムを介して入射さ
せるための単色光源と、出射された光線の減衰した全反
射により生じる強度を測定するための少なくとも１つの
検出器を備え、前記成分により引き起こされる前記金属
層の付近の試験媒体の誘電定数の変化の影響下に共鳴曲
線の入射角位置が変化するようになっている装置におい
て、共鳴曲線の入射角位置に影響を与えるために試験セ
ルが金属層に調節可能なセレクタを含み、それによって
選択的な結合、従って１つの成分の金属層における濃度
が他の成分よりも高くなることを引き起こすので、試験
媒体中の１種又は１種より多くの成分の濃度又は濃度変
化を１つ又はそれより多くの差分測定によって同時に決
定することができることを特徴とする装置。
７、調節可能なセレクターが、参照電極と、カウンター
電極に対する作用電極として構成された前記金属層との
間に加えられる可変電位であることを特徴とする上記６
に記載の装置。
８、前記金属層が金属層ストリップのアレーとして構成
されており、種々の電位が参照電極に対して個々の金属
層ストリップに加えられることと、前記光源と検出器が
それぞれ対応する光源アレーとフォトダイオードアレー
として構成されており、複数の光線が同時に入射されそ
して反射の後出射されることを特徴とする上記７に記載
の装置。
９、前記金属層における調節可能なセレクターが、該金
属層に固定的に吸着されている（生）化学的選択性アフ
ィニティーリガンドのアレーにより形成されていること
を特徴とする上記６に記載の装置。
１０、（生）化学的選択性アフィニティーリガンドのア
レーが、試験媒体中の種々の抗原又は抗体をそれぞれ決
定することができるような多数の異なる抗体又は抗原で
あることを特徴とする上記９に記載の装置。
＋１．（生）化学的選択性アフィニティーリガンドのア
レーが、試験媒体中の相同なりＮＡを決定することがで
きるような多数の異なるＤＮＡプローブ又はＲＮ、Ａプ
ローブであることを特徴とする上記９に記載の装置。
１２、前記光源が平行な光線のビームを前記プリズムに
放射し、該ビームは一定の角度の下に入射されることと
、試験セルにおいて金属層／試験媒体界面が複数の平行
な溝を備えて構成され、この溝の長手方向は、異なった
角度で出射される光線の扇形が生じるような光線のビー
ムの方向に対して横断方向であることと、出射される光
線の強度を測定するための検出器のアレーが設けられて
いることを特徴とする上記７又は９に記載の装置。
１３、異なった角度の下に出射される光線の扇形の角度
範囲が６０°乃至７０’であることを特徴とする上記１
２に記載の装置。
１４．２つ又はそれより多くの溝の同時照射により、出
射される光線が特徴的な干渉パターンを構成し、該パタ
ーンはプラズモン共鳴曲線のンフトを決定するのを助け
る内部校正として使用することができることを特徴とす
る上記１２又は１３に記載の装置。
【図面の簡単な説明】
第１図はクレッチマン配置にある公知の表面プラズモン
波励起を示す。 第２図は誘電定数の２つの値について、反射された強度
を光線の入射角の関数として表す表面プラズモン共鳴（
Ｓ　Ｐ　Ｒ）曲線を示す。 第３図は公知の測定装置の線図を示す。 第４ａ図は、金属層と光源／検出器がアレー状に配列さ
れている本発明に従う測定装置の斜視図を示す。 第４ｂ図は金属層及びそれらの接続部のアレーの平面図
を示す。 第５図は本発明に従う測定装置の１つの態様を示す。 第６図はセレクターとして調節可能な電位を用いた多数
の測定範囲の線図である。 第７ａ図乃至第７ｃ図は、それぞれ異なったセレクター
を持った金属層の態様を示し、第７ｄ図は第７ｃ図を説
明するグラフを示す。 第８ａ図乃至第８ｃ図は、それぞれ異なったセレクター
を持っｊ；金属層の別の態様を示す。 第９図はセレクターを有する場合と有していない場合の
１つの金属層の入射角に対する表面プラズモン共鳴（Ｓ
　Ｐ　Ｒ）のグラフを示す。 第１Ｏ図は連続フロー検出器としての測定装置の態様を
示す。 第１１ａ図及び第１１ｂ図は、それぞれ、２つの溶液の
電位に対する共鳴の角度のグラフと１つの電位での同じ
溶液の共鳴曲線のグラフとを示す。 図において、１・・・金属層、２・・・プリズム、３・
・・試験媒体又は試験溶液、■０・・・入射された光線
、Ｉｒ・・・出射された光線、４・・・浸漬オイルフィ
ルム、５・・・スライド、６・・・試験セル、９・・・
参照電極、１２・・・偏光されたレーザ、１３・・・ニ
ュートラルフィルタ、１４・・・ステップモータ、１５
・・・回転テーブル、１６・・・ポテンシオスタット、
１７・・・レンズ、１８・・・検出器、１９・・・放射
計、２２・・・光源、２３・・・線形７オトダイオード
又はＣＣＤのアレー、３０．３Ｉ・・・導管、である。 ＪＦｌ−一晶 −Ｆ１−−品Ｌ ］ 一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、外部プリズムを持った補助壁としての金属層を有す
    る試験セル内の試験媒体中に存在する低濃度の少なくと
    も１種の（生）化学的成分を表面プラズモン共鳴効果を
    使用して検出する方法であって、入射面内に偏光された
    光線を前記プリズムを介して入射させそして減衰した全
    反射の後出射させ、そしてその強度を測定し、前記成分
    により引き起こされる前記金属層の付近の試験媒体の誘
    電定数の変化の影響下に共鳴曲線の入射角位置を決定す
    るようにした方法において、共鳴曲線の入射角位置に影
    響を与えるために調節可能なセレクタを前記金属層に施
    し、それによって選択的な結合、従って前記金属層にお
    いて１つの成分の濃度が他の成分の濃度よりも高くなる
    ことを引き起こすので、試験媒体中の１種又は１種より
    多くの成分の濃度又は濃度変化を１つ又はそれより多く
    の差分測定によって同時に決定することができることを
    特徴とする方法。 ２、試験媒体中に存在する低濃度の少なくとも１種の（
    生）化学的成分を表面プラズモン共鳴効果を使用して検
    出する装置であって、外部プリズムを持った補助壁とし
    ての金属層を有する試験媒体のための試験セルと、前記
    金属層における表面プラズモン波を励起するために入射
    面内に偏光された光線を前記プリズムを介して入射させ
    るための単色光源と、出射された光線の減衰した全反射
    により生じる強度を測定するための少なくとも１つの検
    出器を備え、前記成分により引き起こされる前記金属層
    の付近の試験媒体の誘電定数の変化の影響下に共鳴曲線
    の入射角位置が変化するようになっている装置において
    、共鳴曲線の入射角位置に影響を与えるために試験セル
    が金属層に調節可能なセレクタを含み、それによって、
    選択的な結合、従って１つの成分の金属層における濃度
    が他の成分よりも高くなることを引き起こすので、試験
    媒体中の１種又は１種より多くの成分の濃度又は濃度変
    化を１つ又はそれより多くの差分測定によって同時に決
    定することができることを特徴とする装置。
JP63088022A 1987-04-10 1988-04-09 表面プラズモン共鳴を使用して試験媒体中に存在する低濃度の生化学的成分を検出する方法及び装置 Pending JPH01308946A (ja)

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