JPH04501462A - 光学バイオセンサ装置 - Google Patents

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】 ゛″バイオセンサ １発明は、生物学的、生化学的、化学的な分析で使用するための、特に成る特定 の分子、たとえば、抗原を検出するための、偏光内面反射の原理を利用している 光学式多検体バイオセンサ装置に関する。このバイオセンサ装置で用いられる検 出法は全内面反射でのエバネッセント波現象、たとえば、表面プラズモン共鳴（ ＳＰＲＩ　、臨界角屈折率測定、全内面反射蛍光（ＴＩＲＦ）、全内面反射燐光 、全内面反射光散乱およびエバネッセント波エリプソメトリに基づいたものであ ってもよい、さらに、検出法はブルースター角反射光測淀法にうな形式のもので ある。

内面反射ベースの技術の主たる利点は、特定の物質についての感度領域はエバネ ッセント波の拡大長、すなわち、電磁波の検知面側から液体媒質内へ進入する深 さに限られるということにある。したがって、非滞留サンプル分子から特別の滞 留検体分子につながる応答性についての影響は最低限に留まることになる。さら に、完全反射した光線についてのエバネッセント波の進入深さはこの光線の入射 角に依存する。内面反射概念についての包括的な論拠は、Ｍｉｒａｂｅｌｌａ　 ａｎｄ　Ｈａｒｒｉｃｋ、　１ｎｔｅｒｎａｌ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　５ｐｅ ｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、　Ｈａｒｒｉｃｋ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｃｏｒｐｏｒ ａｔｉｏｎ、　Ｎ、Ｙ、　１９８５に記載されている。

一次エバネッセント波あるいはこの一次エバネッセント波によって励起される二 次エバネッセント波のいずれかによって誘起される光学応答性は、検知面での検 知層との成る特定の物質相互作用の結果として、反射時の反射率あるいは入射光 波の偏光状態の変化として、あるいは、蛍光または燐光または放射光散乱として 測定され得る。

特定物質に関する光学応答性は、最小反射角が検知面での滞留物質の屈折率、表 面濃度に関係するという点で、表面ブラズモ共鳴、ブルースター角反射光測定お よび臨界角屈折率測定に応用できるＰ偏光の入射角の関数としての反射強度とし て測定され得る。

表面プラズモ共鳴を使用する検出に関しは、以下により詳しく論じる。

回転光学手段および入射角変化のための回転プリズムに基づく内部多段角ブルー スター角反射測定は、シリカ・プリズム／溶液境界面上の蛋白質の吸着を特徴付 けるように情報を提供するように言われてきた。

５ｃｈａａｆ、’　ｐ、　ｅＬ　ａｌ、　Ｌａｎｇｍｕｉｒ、　３．１１３１− １１３５（１９８７）を参照されたい。

これまで、臨界角屈折率測定法は、プロセス流における溶液の濃度または密度を 測定するのに主として用いられてきた。

エバネッセント波エリプソメトリを使用する検出する際に、特定物質に関する光 学応答性は、反射時の楕円上に偏光された光の偏光状態における変化として測定 される。このとき、この偏光状態は検知面での滞留サンプルの屈折率、厚みおよ び表面濃度に関係している。回転光学手段、入射角変化についての回転プリズム および位相変調エリプソメータを使用する形の多段角工バネッセント波エリプソ メトリは、プリズム／液体境界面付近のポリマー（ポリスチレン）濃度分布を研 究するために使用されてきた。　Ｋｉｍ、　Ｍ、Ｗ、、　Ｍａｃｒｏｍ。

１ｅｃｕｌｅｓ、　２２．　（１９８９１２６８２−２６８５を参照されたい。

さらに、単一の入射角での固定光学手段の形をした全内面反射エリプソメトリは 、免疫反応の定量化について示唆されてきた。ＥＰ−ＡＩ−００６７９２１ｆ１ ９８１）、ＥＰ−ＡＩ−０２７８５７７ｆ１９８８）を参照されたい。

入射角依存ＴＩＲＦを介してエバネッセント波励起蛍光を使用する検出によれば 、検知層内の天然の蛍光または蛍光ラベル付きサンプル分子のいずれかから放射 された放射線の強度および波長が測定される。全内面反射蛍光発光は既に１９７ ４年に免疫学的検定法について示唆されている。ここでは、別体の抗原塗布石英 スライドを、Ｋｒｏｎｉｃｋ、　Ｍ、Ｍ、ｅｔ　ａｌ、、　Ｊ、Ｉｍｍｕｎｏｌ 、　Ｍｅｔｈ、、８゜（１９７５）　２３５−２４０のテフロンＯリング・シー ル・プレキシガラス・セルを用いて、指数一致溶液の液滴な経て石英プリズムに 光学的に接触させられる。今日、全内面反射蛍光発光は結合プリズムの片側にあ る固体面との高分子の反応を検査する技術として確立されている。Ｌｏｋ、　Ｂ 、に、　ｅｔ　ａｌ、、Ｊ、Ｃｏ１１ｏｉｄ　Ｉｎｔｅｒｆ、　Ｓｃｉ、、９１ ゜（１９８３１８７−１０３を参照されたい。さらに、プリズム面での吸着蛋白 質濃度分布を研究するのに、可変角全内面反射蛍光発光が用いられてきた。Ｒｅ １ｃｈｅｒｔ、　Ｗ、Ｍ、　ｅｔ　ａｌ、、Ａｐｐｌｉｅｄ　５ｐｅｃｔｒｏｓ ｃｏｐｙ、Ｌ　（１９８７）　５０３−５０８を参照されたい。

入射角依存エバネッセント波進入深さによる、エバネッセント波励起散乱光を用 いる検出では、特定物質との反応による検知層内散乱放射線の強さが測定される 。散乱全内面反射率（ＳＴＩＲＩは免疫学検定法で利用することが示唆されてき たが、ここでは、好ましい具体例として、溶液相免疫活性成分のためのラベルと してコロイド・ゴールドが用いられる。ＥＰ−Ａ２−０２５４４３０　（１９８ ７）を参照されたい。

表面プラズモ共鳴（ＳＰＲＩの使用に関して、幾分簡略化して言えば、ＳＰＲは 、薄い自由電子金属フィルムに近い層の屈折率の変化が金属フィルムから反射し てきたＰ偏光の強さの変化によって検出される技術と言うことができる（たとえ ば、Ｒａｅｔｈｅｒ　Ｈ，、Ｐｈｙｓｉｃｓ　ｏｆ　Ｔｈ１ｎ　Ｆｉｌｍｓ、　 Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ、　Ｎ、Ｙ、、　旦（１９７７）　１４５を参照 されたい）。

生化学分析におけるＳＰＲ技術の可能性を指摘する第１の刊行物、Ｌｉｅｄｂｅ ｒｇ　Ｂ　ｅｔ　ａｌ、、　５ｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ａｃｔｕａｔｏｒｓ、　 ４　（１９８３１２９９では、まず、ＩｇＧの単層を銀面に吸着させ、次に前記 単層に抗ＩｇＧの層を吸着させ、共鳴角における変化に関する影響を研究する。

　ＥＰ２０２０２１は表面プラズモ共鳴が生じる角度（以後、共鳴角と呼ぶ）を 決定するための可動光学手段を用いるバイオセンサを記載している。この可動光 学手段は、ｆｉ）共鳴角の読み取り値を採取しようとするときに、手作業を必要 とするため、また、（ｉｉｌ可動光学系の懸架機構における技術的製造公差が共 鳴角の測定値に生じるエラーの原因となるため、市販タイプの機器には適してい ない。ＥＰ　２５７９５５が、共鳴角を決定するために機械的に走査される別の 光学系を記載している。　ＧＢ　２１９７０６８が、被検知面を照射する発散光 線を使用する光学センサを記載している。この被検査面は１つ以上のバイオ分子 と選択的に反応するレセプタまたはリガンドを持つ金属フィルムである。この光 学系は固定してあり、可動光学系の上記の欠陥を除くことができる。サンプル溶 液の作用を受ける感光面を照射するのに１つの光源が使用されており、参照溶液 の作用を受ける別の感光面を照射するのに別の光源が用いられている。

これらの光源および感光面は、反射発散光線が光検出器マトリックスに当たるよ うに配置される。２つの光源のそれぞれの交互の活性度によって、各感光面から 得られる共鳴角は良好な精度で測定され得、２つの感光面のうちのそれぞれにお ける２つの共鳴角間の差は感光層に滞留した特定バイオ分子の量の測定値となる 。この装置の欠点は、２つの個別の光源（１つは参照溶液用、１つはサンプル溶 液用）を用いることにある。この場合、共鳴角が光源のスペクトル特性に大きく 依存するという事実に鑑みて測定結果が不確実になる傾向があるからである。こ の公知の光学センサのもう１つの欠点は、光学系のプリズムのすぐ傍に位置する ということと共に、適当な屈折率を有する浸漬オイルを経て光を感光面に送らな ければならないということである。光結合オイルの使用には、透明プレート上に 被覆した感光金属層からなるセンサ・ユニットを異なった特定バイオ分子につい て親和力を有する検知面を持つ新しいセンサ・ユニットと交換しようとするとき にかなり不便である。この交換作業では必然的にオイル汚れが生じ、新しい検知 面を分析する前にプリズムを清掃しなければならない。したがって、機器の操作 は幾分きたない仕事となる。分析機器の実際の構造に関しては、前記のＧＢ特許 明細書には開示されていない。

ＥＰ　２２６４７０が、２つのガラス・プレートとその間に置いたゲルとからな る微量化学分析用の装置を記載している。この装置は一度だけ使用される使い捨 て式である。２つのガラス・プレートの一方は、サンプル液を塗布するプラット フォームとして役立つ。毛管作用で、サンプル液はプレート間に形成されている 毛管セル内へ吸い込まれることになる。このタイプの成る装置（３ｘ　１．５　 ｃｍ　）では、取り扱いのためにビンセット等を必要とする。液体サンプルの体 積を決定するのが難しく、したがって、この装置は定量分析には不適である。

ＥＰ−ＡＩ−０３０５１０９（本願の優先権主張臼の後に公告された）が、弯曲 した透明ブロックを通しかつ指数一致流体を経て感光面を照明するのに合焦（扇 形）ビームを使用するＳＰＲセンサ装置を記載している。ビームは透明ブロック の表面の接線に対して直角の方向で透明ブロックに入射する。

Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ、　Ｅ、、　０ｐｔｉｃｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ ｎｓ、　２６゜Ｔ１９７８）　４１−４４によって公にされているように、反射 率の変化に対する作業速度の低下ならびに可動機械部に基づ＜　ＳＰＲ手順に関 係した共鳴角決定精度の低さについての問題は、扇形ビーム（成る角度範囲にわ たってセンサ面へ入射するいくつかのビームに均等である）と、角度的に隔たっ た検出器のアレイによる反射ビーム（成る角度範囲にわっている）の集光とを利 用することによって解決される。

さらに、ＥＰ−ＡＩ−０３０５１０９に記載されている透明ブロックは、くさび 形のビームを生じる半円筒形の形を採ることができ、検知面上の小照明面積の線 を与えることができる。半円筒形レンズは、ただ１つのサンプルについて同時に いくつかのテストを実施するのに使用できるという利点を有する。この目的のた めに、検知面は一連の感光領域の形を採り、各感光領域は異なった抗体を含み、 各別々の感光領域が検出器アレイのうちの対応した検出器によってモニタされる ０個別の表面積のＳＰＨのために合焦線に沿った光線の同一角度範囲を作るのに 用いられる円筒形合焦原理は、Ｒ，Ｅ。

ｅｔ　ａｌ、　０ｐｔｉｃｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　３０　（１９７ ９）　１４５−１４９およびＳｗａｌｅｎ、　ＪＤ　ｅｔ　ａｌ、　Ａｍ、　Ｊ 、　Ｐｈｙｓ、　４８　（１９８０）６６９−６７２によって公開されている。

さらに、ＥＰ−ＡＩ−０３０５１０９の合焦レンズは、検出器アレイにおける迷 光反射回数を減らす目的で、検出器に入射するほぼ平行なビーム、あるいは、検 知面から反射してきた扇形に広がった光に匹敵する少なくとも発散性の減ったビ ームを生じる。この装置の欠点は、主として、次の点にある。検知のために感光 層に関して小照明面積を使用して市販金属フィルムおよび抗体被覆の必然的な変 化による影響を減らすのである。事実、滞留サンプル分子の表面濃度は物質移動 状態に大きく依存する。したがって、小検知領域は、検知面およびそのサンプル 表面濃度の局部的変化に非常に敏感となり、ＳＰＲ応答性の精度が比べるものが ないくらいに低くなる。センサ表面の反射の際に結合光学から生じる迷光により 、前記の光学系を用いて、検出器アレイを半円筒形の出射面に接近して設置する かあるいはその表面に取り付けるかもしくは付着するのに便利な条件の下でのみ アレイ中の対応した検出器によって個別の感光領域からのビームを同時にモニタ することが可能となる。このことは、検出器アレイ上の個々の感光領域の分解能 の制限、高価なオプトエレクトリック構造、複雑な生産プロセス（検出器整合、 集光角スパンの最適化など）に通じる。光学オイルあるいはグリースを使用して 半球体とセンサ基体（ガラス支持プレートまたはスライド）の間の光学的な結合 を良好なものとしなければならない。

センサ表面の変化に対処するための任意の技術的な解決策として使い捨て半円筒 形を使用するという方法は、その光学的な品質を適切に維持するためのコストが 高く、また、光源に対して光学的に整合させることが重要であるという点で非実 用的である。

内面反射手順を使用するという点に関しては、今までに発行されたたいていの刊 行物が一時に成る特定の物質について一回毎に決定を行う実験室用装置を記載し ている。しかしながら、このような装置は実用的な営業用の機器としては不適で ある。サンプル、液体の取り扱いのための構造が複雑で繁雑すぎるし、分析手順 が非常に時間を要し、さらに、正確な結果を得るためには非常に熟練した操作者 が必要である。

本発明によれば、少なくとも１つの特別な検知面のだめの新しい分析装置は、複 数の特定の反応を同時に検出することができ、円筒形合焦全内面反射および内部 ブルースター角反射率測定に基づいた検出技術に適用できる。

こうして、本発明の一実施例においては、固定光学系を用いることによって新し い分析装置用の交換可能な検知面についての内部多段角ブルースター角反射率測 定法を用いる手段が設けられる。

本発明の別の実施例によれば、固定光学系を用いることによって新しい分析装置 のために、交換可能な検知面について多段角工バネッセント・エリプソメトりを 用いる手段が設けられる。

本発明の別の実施例では、固定光学系を用いることによって交換可能な検知面に ついて可変角全内面反射蛍光発光を行うことのできる新しい分析装置が提供され る。

本発明のまた別の実施例では、固定光学系を用いることによって交換可能な検知 面について可変角散乱全内面反射率（ＳＴＩＲ）測定を行うことのできる新しい 分析装置が提供される。

好ましい実施例によれば、本発明のバイオセンサ装置は、フローセル形状寸法に 対して最適化された検知面での成る特定の反応による検出された反射測定の放射 光または散乱光についてアナモルフィック・レンズ系を利用する新しい平均値手 順を使用する。これにょれば、本来の精度ならびに非常に敏感な結果を得ること ができる。

さらに、好ましい実施例においては、本発明は、機器に半自動交換可能な別個の センサ・ユニットを導入することによって、高価なプリズムあるいは導波管に塗 布した固定検知面に多少とも関連した欠点を排除するバイオセンサ分析装置を提 供する。このセンサ・ユニットは、少なくとも２つの検知面を有し、それを官能 価付与するための方法と共に、本発明者等の、ｒＳｅｎｓｏｒ　ｕｎｉｔ　ａｎ ｄ　ｉｔｓ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ　ｓｙｓｔｅｍｓＪなる名称の 審査中のＰＣＴ出願の対象である。このＰＣＴ出願の内容は参考資料として本明 細書で援用する。

さらに、本発明のバイオセンサ装置は、その好ましい実施例では、自動化した一 体の液体取り扱いブロックおよびマイクロプロセッサ制御式の弁（好ましくは、 膜弁）を包含し、検知ユニットでの相互作用のための種々のリガンド、高分子お よび反応体の特殊な添加シーケンスを含む複雑な液体取り扱い作業を実施するこ とができる。

本発明のバイオセンサ装置は、バイオ分子を特徴付ける分野に関する新しい用途 、たとえば、本発明者等の、ｒＡ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉ ｚｉｎｇ　ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓＪなる名称のＰＣＴ出願（スウェーデ ン国特許出願第８９０２０４３−２号に基づく）ならびに前記の本発明者等の、 ｒｓｅｎｓｏｒ　ｕｎｉｔ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｂｉｏｓｅｎｓｏ ｒ　ｓｙｓｔｅｍｓＪなる名称のＰＣＴ出願に開示されているような用途を実施 することができる。先に述べたＰＣＴ出願の開示内容も参考資料として本明細書 で援用する。本発明によって可能となった新しい用途としては、−同時あるいは 逐次に成るサンプル内の少なくとも１つのバイオ分子の定性的ならびに定量的な 種決定。

−高分子および種々のリガンドについての表面露出構造要素間の相互作用の検出 による高分子の定性的ならびに定量的な構造情報。

一高分子の機能的／構造的情報。

一分子の相互作用についての運動情報。

−センサ・ユニット上の少なくとも１つの検知面の特殊官能価付与。

−センサ・ユニット上の少な（とも１つの検知面の特殊官能価付与の再生あるい は変更。

上記によれば、本発明の光学バイオセンサ装置は、通過するサンプル液に露出す るように並んだ状態で配置した少なくとも１つ、好ましくは、多数の検知面を包 含する。これらの検知面は単一の光源に基づく上述の光学技術によって分析され 、すべての検知面に対して一組の同一波長を使用することにより、このバイオセ ンナ装置が営業的に有用となるほど高い分析性能の較正、参照、評価プロセスを 得ることが可能となる。

本バイオセンサ装置は、また、サンプル液で検知面すべてを同時にあるいは順次 に掃引できるようにしてある、測定は制御した温度状態で行われることになる。

測定の実施中、すべての検知面での温度は同じにし１、測定作業中に一定に保つ ようになっている。

センサ・ユニットの検知面は、所望のバイオ分子との選択的な相互作用のために 容易かつ簡単に個別に官能価付与されることになる。すなわち、これら検知面に ついて種々の親和力を与えるのは容易である。

上述の好ましい実施例によれば、自動化したマイクロプロセッサ制御式サンプル 挿入、案内弁を用いて液体取り扱い用のブロック・ユニットを設けることによっ て、サンプル領域の精密で再現性のある拡散ならびにサンプル溶液、試薬溶液ま たは参照溶液の量および流量を正確に決定することができる。

恒久的な剛性のある平らな構造に適した一体型導管式液体取り扱い装置の利点は Ｒｕｚｉｃｋａ［Ｒｕｚｉｃｋａ、　Ｊ、、　Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　Ｃｈｅｍ ｉｓｔｒｙ、　５５．１０４１Ａ（１９８９１］によって述べられている。それ 故、このような構造の剛性ならび−にサンプル注入を統合制御することが可能で あるということにより、サンプル領域の拡散の反復性が保証される。さらに、微 小導管の小さな寸法により、マイクロリットル・レベルまでサンプル試薬の消費 量を減らすことができる。さらにまた、積層した平行な層内の導管として形成し 、直角の流路と相互接続する溝を自由自在に組み合わせることにより、多数の高 度に制御される溶液取り扱い作業を統合する手段を得ることができる。しかしな がら、このようなフローインジェクション分析装置の小型化の可能性についての 技術的限界はサブマイクロリットル単位の検出器体積に適した検出器を入手でき るかということにあった０本発明は、その成る特別の実施例において、６０ナノ リツトル以下の検出器体積を可能とする多重分析装置を包含扱いブロック・ユニ ットは、測定作業を実施しようとするときに、センサ・ユニットに押し付けられ て１つ以上のフローセルを形成する１つ以上の部分を有する導管または流路を含 み、これらのフローセルは直列に接続することができるようにも、それぞれが個 別に対応した溶液を受け入れるようにも配置することができる。フローセルはた だ１つの検知面を含むものであってもよいし、あるいは、複数の検知面を含むも のであってもよい、後者の場合、これらの検知面はフローセルの長手流れ方向に 一列に位置する。液体取り扱いのためのブロック・ユニットは、センサ・ユニッ ト上の検知面が官能価付与されつつあるときと、分析が実施されるときに用いら れる。

さらに、本発明による光学バイオセンサ装置は、なんら可動部分のない固定光学 手段を提供する。それによって、光学系は、工場での製造途中で、既に一定の「 一度だけの」標準設定を行い、この設定を装置の次の使用時に変更する必要がな いようにすることができる。この一定設定に鑑みて、塵除は兼遮光用ハウジング の内部にこの光学系を装着することができる。さらに、交換可能なセンサ・ユニ ットに光を結合するのにきたないオイルを使用する必要がまったくない。代わり に、センサ・ユニットに光源からの光をつなげるために交換可能な光学インター フェースを使用することができる。このような光学インターフェースは、本発明 者等の、ｒＯｐｔｉｃａｌ　１ｎｔｅｒｆａｃｅ　ｍｅａｎｓＪなる名称のＰＣ Ｔ出願に開示されており、このＰＣＴ出願の開示内容を本明細書で参考資料とし て援用する。

上述したように、測定精度は、以下に詳しく説明するように光学的、電子的平均 値手順を確立することによってまたさらに高めることができる。これは、平均値 の確立で個々の検知面に接着した特殊なバイオ分子の定量すなわち相対量を精密 に決定することができるからである。

上述の特徴により、本発明の光学バイオセンサベえす分析装置は、極めて低い濃 度（ナノモラー、さらには、ピコモラーにすらなる濃度）についそ迅速かつ自動 的に高精度の測定を行うことができる。たとえば、ＳＰＲ式バイオセンサ装置に おいては、共鳴角を広い角度範囲にわたって測定することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明をより詳しく説明する。

第１図は本発明による光学バイオセンサ装置の概略展開図である。

第１Ａ図は第１図の部分横断面図であり、弁を開いた状態で示す図である。

第１Ｂ図は弁を閉じた状態で示す同様の図である。

第２図はバイオセンサ装置の中央部分の斜視図である。

第３図はセンサ・ユニットの横断面図である。

第４図は照射されたセンサ・ユニットの頂面図である。

第５図はセンサ・ユニットのためのキャリヤ・プレートの斜視図である。

第６図は光学インターフェースの平面図である。

第７図はセンサ・ユニットに機械的に結合した光学インターフェースの断面図で ある。

第８図はアナモルフィック・レンズ系の屈折特性の概略斜視図であり、光のすし の幅に沿って見た場合の、検知面に滞留したバイオ分子の塊の光学平均値の生成 を示しており、これが感光面上の反射点と無関係に成る特定の角度で反射してき た平面Ｐ内の光線を検出器要素の横列上に結像させることによって達成される状 態を示すと共に、個々の検知面からの光線をどのようにして平面Ｓ内で検出器要 素の縦列上に結像するかを示す図である。

第９図は、コリメート処理された入射光線のＳ平面での概略平面図であり、光線 の長さ方向で見た、検知面に滞留したバイオ分子の塊の電子的平均値の生成を示 す図である。

第１０図はフローセルの概略斜視図であり、その中の流れ状態を示すと共に、滞 留したバイオ分子の塊の積分した光学的平均値の生成を示す図である。

第１１図は、その上部において、光源の経線断面と、結合プリズム、アナモルフ ィック結像装置、第１、第２のレンズ手段を示し、その下部において、同じ構成 要素の矢状図である。

第１２図は液体取り扱い用のブロック・ユニットに関係するキャリヤおよびセン サ・ユニットの斜視図である。

第１３図は液体取り扱い用の第１図ブロック・ユニットにおけるベース・プレー トの下面の平面図である。

第１４Ａ図および第１４Ｂ図は、共に、液体取り扱い用ブロック・ユニットの別 の実施例によるペース・プレートの平面図である。

第１５図は第１４Ａ図および第１４Ｂ図による液体取り扱い用ブロック・ユニッ トの機能を概略的に示す図である。

第１６図は光のすじ５に関して長平方向すなわち平行モードでのフローセルの別 の実施例を示す図である。

第１図は本発明による光学バイオセンサ装置の主要構成要素を展開図の形で示し ている。このバイオセンサ装置は、光源ｌと、プリズム４に向かって横方向に延 びる発散ビーム３を送る第ルンズ手段２とを包含し、ビームはプリズムの底面に 合焦して光のすじ５を形成する。感光面から反射してきた光線はアナモルフィッ ク・レンズ系６を経て二次元光検出器装置７上に結像する。光検出器で発生した 電気信号はコンピュータの形を採る評価装置８で処理される。プリズムおよび光 学インターフェース９によって、すじ５からの光はセンサ・ユニット１０に送ら れる。このセンサ・ユニットはそれぞれの流路１４Ａ−１４Ｄ　（１４Ａのみを 図示している）のうちの多数の平行な上に開いた部分１１Ａ−１１Ｄと接触して 位置している。これらの流路は液体取り扱い用のブロック・ユニット１５の一部 をなす。このブロック・ユニットは概略的に示す入口接続手段１６．９６ならび に出口接続手段１０１．９２を備える。

第２図は全体的に１８で示す分析装置の斜視図であり、この分析装置が本発明に よる光学バイオセンサ装置の心臓部である。この分析装置は液体取り扱い用ブロ ック・ユニット１５を固定位置に取り付けた支持体１９を包含し、さらに、光源 １、第ルンズ手段２、プリズム４、結像光学ユニット６および光検出器装置７を 固定位置で収容したハウジング２０を包含する。

ハウジングの底部にある孔２１は光学インターフェース９で覆われるようになっ ており、この光学インターフェースは２つのガイド・ビン２２．２３によって所 望位置に保持されている。ハウジング２０は、それぞれ、ハウジング、支持体に 枢着した関節アーム２４．２５の系によって支持体にヒンジ止めしである。液体 取り扱い用ブロック・ユニット１５はそのキャリヤ・プレート内にセンサ・ユニ ットのための多数のホルダ手段２６を支持している。第１２図に詳しく示すよう に、ホルダ手段は液体取り扱い用ブロック・ユニットの頂面に置いたＬ字形の角 度ゲージであり、前記ブロック・ユニット上でセンサ・ユニットを滑らせるのを 可能とするガイド手段を形成している。第２図には示してないが、手段はプリズ ム４を取り囲んでいる。

このサーモスタット手段は熱交換器ブロック内の液体用流路からなり、この熱交 換器ブロックは孔２１まわりの金属フレームを一定温度に維持する。液体取り扱 い用ブロック・ユニットと支持体の間には同様のサーモスタット手段２７が設置 してあり、これは前記ブロック・ユニットの流路系統内の液体を上述したと同じ 一定温度に保つ、光検出器装置はハウジング２０の端面の１つで固定位置に装着 したプリント回路カード２８上に設置しである。ガイド・ビン２２．２３が液体 取り扱い用ブロック・ユニットに設けた開口２９．３０内に収容されている。ア ーム２４．２５間に延びる横方向梁部材３１は、２つの位置、すなわち、分析位 置と装填位置との間で前後にハウジング２０を回転させる突出ペグ３２を支持し ている。これらのことは後に一層詳しく説明する。支持体に取り付けた電動機３ ３がディスク３４を偏心支持する出力軸を有し、ベグ３２はディスク３４の周縁 と接触している。電動機を付勢して偏心装着されたディスク３４を所定の角度に わたって回転させることによって、ハウジングはなんら手動操作なしに上記の分 析位置、装填位置の内外へ自動的に揺動する。概略的に示す扁平ケーブルがプリ ント回路カード２８から評価装置８まで延びている。

第３図はセンサ・ユニットを横断面で示している。

本発明者等の、ｒＳｅｎｓｏｒ　ｕｎｉｔ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｂ ｉｏｓｅｎｓｏｒ　ｓｙｓｔｅｍｓＪなる名称の現在継続中のスウェーデン国特 許出願では、このセンサ・ユニットを一層詳しく説明している。センサ・ユニッ トは、ガラス、プラスチックその他の透明な材料で作った透明プレート３６を包 含する。プレートの片面には、たとえばスパッタリングで形成した金属フィルム ３７が設けである。金属フィルムには誘電体フィルム３８が取り付けである。本 発明の好ましい実施例では、この誘電体フィルムは金属フィルムに結合したデキ ストラン層である。生物工学で公知の結合技術によって、リガンドがデキストラ ン・フィルムに結合され、これはサンプル溶液内に存在する特殊なバイオ分子と 相互作用するようになっている。リガンドを取り付けるために、センサ・ユニッ トは、金属フィルムおよびデキストラン層と一緒に、全流路１４Ａ−１４Ｄの上 向き開放部分１１Ａ・−１１Ｄと密封接触させる。成る特異リガンドＬ１を流路 の１つ１４Ａへ、別の特異リガンドＬ２を第２の流路］、　４　Ｂへ、第３の特 異リガンドＬ３を第３の流路１４Ｃへというように圧送を行うことによって、対 応する数の検知面が、それぞれがそれ自体の特異バイオ分子についての個別の親 和力をもって単一の金属フィルム上に作り出され得る。これらのリガンドは、た とえば、抗デキストランからなる１つの活性部分と検出しようとしている抗体に 対する抗原からなる別の部分とを有する二官能価あるいは多官能価分子であって もよい。この官能価付与方法のおかげで、本発明の光学バイオセンサ装置はこれ から行おうとしているバイオ分子の検出にとって有用となるようにユーザーが個 別に作成することができる。この官能価付与は、とりわけ、定性分析を可能とす る。官能価付与されたセンサ・ユニットは分析装置に導入されるか、あるいは、 その場で官能価付与されて、分析が実施される。分析作業が終わったとき、リガ ンドとデキストラン・フィルム３８の間の結合を破壊する溶液で検知面を「洗浄 」してセンサ・ユニットを再生する。

第４図は第３図のセンサ・ユニットの頂面図である。センサ・ユニットは上向き 開放の部分１１Ａ−１１Ｄの頂部に載せてあり、光源】のレンズ系２から到達し た光のすじ５が金属フィルム３７の反対側を照射している。デキストラン・フィ ルム３８の活性に関する先の説明かられかるように、感知面３９Ａ−３９Ｄは、 それぞれ、上向き開放部分１１Ａ−１１Ｄの長さに対応して形成される（センサ ・ユニットが分析相、検出相の両方で同じ向きに液体取り扱い用ブロック・ユニ ットに取り付けである場合）。光のすじ５は検知面３９Ａ−３９Ｄ上を横方向に 延び、少なくとも部分１１Ａ−１１Ｄの長さに等しい幅を有する。

第４図において、金属面３７は拡大スケールで示しである。実際には、この金属 面は約１０Ｘ　１０ｍｍのオーダーの面積であり、透明プレートの寸法は幾分大 きく、たとえば、１１×１１ｍＩＩ＋となっている。このような構造では、ビン セットその他のつまみ手段なしでは取り扱いが難しい。つまみ工具を使用するこ のような作業は高精度の測定を妨げる傾向があるために望ましくない。本発明に 従って代わりに提案するものは、人差し指と親指で容易につまむことのできるキ ャリヤ・プレート上に各センサ・ユニットを取り付けるということである。キャ リヤ・プレートの平面図が第５図に示しである。このキャリヤ・プレートはグリ ップ部４３を持った細長いプラスチック・シート４２からなる。キャリヤ・プレ ートを貫いて開口４４が形成してあり、これはフランジ４５を有し、このフラン ジ上にセンサ・ユニットが截ることになる。フランジ表面から側方へ突出するク ラスプ４６がフランジとの間にセンサ・ユニットを保持するのに役立つ。シート ４２は２つの案内孔４７．４８を有し、これを貫いてガイド・ビン２２．２３が 装置の分析位置に延びている。装置が装填位置にあるとき、ガイド・ビンは案内 孔４７．４８ならびに開口２９．３０から引っ込められ、キャリヤ・プレートを 液体取り扱い用ブロック・ユニット上の位置または抜き出し位置へ自由に滑らせ ることができる。

シート４２は制御ストリング４９も有し、これは、（ｉ）液体取り扱い用ブロッ ク・ユニット内ヘセンサ・ユニットを導入し易くするためと、（ｉｉ）キャリヤ ・プレートをテーブル等の上に不注意に落とした場合にセンサ・ユニットに損傷 、たとえば、擦り傷を与えるのと防ぐためのものである。キャリヤ・プレートと センサ・ユニットは、頂壁、底壁、２つの側壁および１つの端壁からなるハウジ ング内に収容することが望ましい。頂壁、底壁の内面にはハウジングの長手方向 に延びる対になった対向する隆起を設ける。これらの隆起はＡヤリャ・プレート と頂、底壁の間に間隙を保のに役立つ。

第６図は本発明による光学インターフェース・プレートの平面図である。このプ レートは金属フレーム上に留めてあり、このフレームは２つの突出する舌片５５ ．５６を有する。これらの舌片はそれぞれ１つの孔を備え、これらの孔５３．５ ４は舌片の厚さ方向にそれを貫いており、ガイド・ビン２２．２３を受け入れる ようになっている。フレームは２つのフランジ５１．５２を有し、これらのフラ ンジに対してガラスまたはプラスチックの透明プレート５７が取り付けである。

透明プレート５７は、その片面に、多数の平行に並んだ隆起５８を備える。透明 プレートの反対面には、対応する数の平行に長平方向に延びる隆起５９が設けて あり、これらの隆起５９は最初に述べたプレート面の隆起と対向して位置してい る。これらの隆起は透明な弾性材料で作ってあり、流路の上向き開放部分１１Ａ −ＬＩＤ間の距離に相当する距離互いに隔たっている。第７図から一層明瞭にわ かるように、隆起５８．５９は各側に長平方向に延びる段部６０を有し、横断面 で一連の階段の形状となっており、各段付き構造の最上方段または頂部プラット フォームはセンサ・ユニットの透明プレート３６およびプリズム４に対して弾力 的に押し付けられ得る。この段付き構造の故に、空気ポケットがプリズムおよび センサ・ユニットのプレート３６に隣接したインターフェース間に生じるのを防 ぐことができる。第７図は分析装置１８の分析位置にあるプリズム４、光学イン ターフェース・プレートおよびセンサ・ユニットを示している。隆起５８．５９ は、それらの間の距離が流路１４Ａ−１４Ｄの上向き開放部分１１Ａ−１１Ｄ間 の距離に対応するように隔たっている。

光学インターフェース・プレート上の隆起５８．５９、ガイド・ピン２２．２３ 用の孔５３．５４、センサ・ユニットのキャリヤ・プレート４２上の孔４７．４ ８および液体取り扱い用ブロック・ユニットの上向き開放部分１１Ａ−１１Ｄの 固定装着についてのこの配置により、下方隆起５９が対応する上向き開放部分１ １Ａ−ＬＩＤのすぐ上に位置する光源として確実に役立つ。隣接する隆起５９か らの散乱光は個別の検知面についての共鳴角決定を妨げることはない。

こうして、多数の流路部分を互いに隣接してパックすることができる。−例を挙 げるならば、約１０ｍｍの幅内に２０個までの上向き開放部分を一緒にパックし 、しかも測定動作を妨げる散乱光を生じさせることがない。

第８図〜第１１図は本発明による分析装置の光学系を示している。アナモルフィ ック・レンズ系６の基本原理が第８図に示しである。くさび形すなわち発散する 幅の広い光線が、図示の感光面、たとえば、検知面３９に、６２〜７８度の入射 角で入射する。中間の入射角（６２度と７８度の間）を持つすべての光線はこの 光線内に存在する。ここでは、１つの入射平面Ｐのみを考える。たとえば、６２ 度の角度で入射した光線は、すべて、白矢印で示してあり、感光面で反射し、ア ナモルフィック・レンズ系によってただ１つの光検出器６１Ａにのみ結像する。

同様に、７８度の角度で入射した、黒矢印で示す光線のすべてはアナモルフィッ ク・レンズ系によって光検出器装置７のただ１つの光検出器６１Ｇ上に結像する 。６２度と７８度の間の入射角を有する光線も同様にそれぞれの光検出器（同じ 光検出器縦列で光検出器６１Ａ、６１Ｇの間に位置する）に入射することになる 。

光源１（たとえば、発光ダイオード）は、はぼ単色の特性を有しく±３０ｎｍ） 　、さらに、インコヒーレントであり、約６５０〜約８５０ｎｍの大きさの中心 波長を有するタイプの光を発する。この光は第ルンズ手段２を通って、くさび状 の発散する細長いビームとなり、これが第１１図に概略的に示す平面偏光子６３ を通り、次に、プリズム４の底面に向う。この底面において、金属フィルム３７ の下面に光のすしが形成され、これは円筒形レンズ６４によって調節できる幅を 有する。

この光学結像系はアナモルフィック・レンズ系６を包含し、その機能については 先に説明した。また、光検出器縦列に沿った共鳴角範囲の倍率を調節するレンズ ６６も包含する。

入射平面Ｐに平行な異なった入射平面を有する光線が、同様にして、二次元光検 出器装置の他の縦列に属する個々の光検出器上に結像する。したがって、成る横 列のすべての光検出器が成る特定の入射角に対応する。これと逆に、Ｓ平面、す なわち、発散ビームの入射平面Ｐと異なる平面で反射した光から得られる反射光 の場合には状態は異なる。このような光は検出器画素６１Ｄ上の実像要素として 感光面上の一点に結像する。したがって、導管部分の横方向に見て、それぞれの 光検出器縦列に検知面のそれぞれの部分が対応することになる。流路の幅、個別 の光検出器の表面寸法およびそれらの間のスペースに依存して、成る特定数の光 検出器縦列が当該流路部分の全幅を結像するために必要となる０本発明の好まし い実施例において、フローセル幅の大きな部分の縮小スケール像が光検出器のた だ１つの縦列に生じる。

アナモルフィック・レンズ系のこの導入説明に続いて、検知面、たとえば、検知 面３９Ｄ（第９図参照）についての質量取り込み量を説明する。流路の側壁のと ころでは流量はゼロであり、流路の中心に向かって流量は増大する。流れ分布は ７０のところに概略的に示しであるが、ここで、矢印の長さは生じている流量の 対応する。流路幅は約３００μｍであると仮定する。

測定結果がサンプル液の流れていない外側の流路領域によって壊されないように 、アナモルフィック・レンズ系は、はんの狭い部分の像、たとえば、検知面の幅 の５０％以上の大きさの像をただ１つの縦列の光検出器上に作るように配置しで ある。たとえば、全幅が３００μｍである感光面の１５０μｍ中央部分が９０Ｌ Ｌｍの幅を有する縦列画素６１Ｄ上に結像する。これは、検知面のこの中央部内 での質量取り込み量の平均値を電気的に生成する。流路の横方向で見た滞留バイ オ分子の量の平均値のこのような生成なしには、営業用分析機器で要求されるよ うな任意一定のバイオ分子サンプル濃度の応答曲線について高度の再現性を得る ことは不可能であろう。ただし、おそら（は、（ｉ）サンプル液の流れ分布（流 路の横方向の拡散層の厚さ変動）、ｆｉｉｌ流路の位置に相対的な光学ユニット ２．６のための機器の分析位置、ｆｉｉｉ）　リガンド密度ならびに検知面上の 誘電体フィルム内のりガント・アクセス性に関する均質性の高度の再現性および 制御について非現実的な高さの要求をする場合はこの限りでない。

第１０図は検知面下力の流路部分で優勢な流れ状態を示している。サンプル液の 流量分布は異なった長さの矢印で示しである。流路の９０度転換部分では、大量 のバイオ分子が検知面に滞留する可能性がある。参照符号７５は滞留したバイオ 分子の量の分布状態を示している。このように滞留した量は入口の下流に向かっ て減じる。ここで明らかなように、共鳴角を矢印７６で示すただ１つの断面に基 づいて決定しようとする場合、それは成る特定の値を得るにすぎず、矢印７７で 示す断面に基づいて共鳴角を決定した場合には、そこについての別の値を得たに すぎない、共鳴角の確実な平均値を確実に得るために、本発明によれば、光のす じ５の幅を上向き開放流路部分の長さと一致させている。こうすれば、共鳴角の 平均値を決定するときに、滞留バイオ分子の量からのすべての分布を含めること になる。光線の経路を横切る方向で見た光学的に発生した平均値はこうして得ら れる。

流路の長平方向で見た滞留バイオ分子量の平均値をこのように生成しなければ、 営業用分析機器で要求されるような分析目的の集中関心範囲内でバイオ分子の任 意所与のサンプル濃度の応答曲線の再現性を得るのは不可能であろう。ただし、 おそらくは、（ｉ）流路の長平方向におけるサンプル液の流れ分布（流れ方向に おける拡散層の厚み変動）　、ｆｉｉ）流れ方向におけるサンプル分散、（ｉｉ ｉ）　リガンド密度および検知面上の誘電体フィルム内のりガント・アクセス性 に関する均質性、１ｉｖｌ流路に沿った合焦光すじの位置の高度の再現性および 制御についての非現実的なほど高い要求のあるときにはこの限りではない。これ らの平均値の生成により、センサ・プレートの厚さの変化によって生じた光のす しの位置の変化によって生じることになるような再現性の劣化を排除することが できる。応答性対濃度の曲線における最大分析感度および検出のための最小サン プル濃度が光のすしの幅のために得られ、したがって、平均値生成でフローセル 内へ開く立ち上がり導管での検知面をカバーできるが、検出可能な最大サンプル 濃度は低下する。

光のすじ５の幅は、第１１図に示す円筒形レンズ６４によって調節可能である。

あるいは、光源１およびレンズ手段２は光軸に沿って相互に動かされ、固定され る。第１１図は経線断面（図の最上部）と来状断面（図の最下部）の両方の形で アナモルフィック光学系を示している。

液体取り扱い用ブロック・ユニットを以下に説明する。

第１図は上向き開放部分１１Ａに属する流路１４Ａを示している。それぞれの上 向き開放部分１１Ｂ−１１Ｄに属する流路１４Ｂ−１４Ｄは簡略化のために図示 していない。密封弾性材料、たとえば、シリコーンゴムの第１層８０は、上向き 開放部分１１Ａ−ＬＩＤに対応するように貫通する多数のカット部またはスリッ トを有する。この第１層はベース・プレート８２と一体の台部８１上に鋳造され る。このプレートは、好ましくは、プラスチック、金属、セラミックまたはシリ コンで作った中実部材である。弾性材料、たとえば、シリコーンゴムで作った第 ２層８３（第１Ａ図）がベース・プレート８２の下面に、たとえば、鋳造によっ て、取り付けである。この層８３は鋳造によって形成した一系統の流路を備えて いる。第３層８４（好ましくは、層８３と同じ材料）が、固体材料、好ましくは 、ベース・プレート８２と同じ材料で作った支持プレート８５上に鋳造しである 。

ここでわかるように、分析装置の分析位置において、センサ・ユニット１０を光 学インターフェース９によって層８０に押し付けたとき、層８０の上向き開放部 分１１Ａ−１１Ｄはセンサ・ユニット１０に対して液密状態でシールされ、４つ のフローセルを形成することになる。簡略化のために、これらのフローセルもＩ ＩＡ−１１Ｄで示しである。

次に、フローセルＩＩＡを通して液体サンプルを流す原理を説明する。まず、ポ ンプ（図示せず）によって、サンプル液を入口チューブ１６に圧送し、開いてい る弁８８を経て入口流路３７に通し、次に、一定の体積部を有する一次流路８９ に通し、最終的に、閉じた弁９０に到達する。ここで、サンプル液は接続チュー ブ９２を経て廃液廃棄手段９３と連通ずる廃液流路９１に送られる。

次に、廃液流路９１の上流端にある弁（図示せず）を閉じる。同時に、弁８８を 閉じる。こうして、−次体積部のサンプル液をフローセルＩＩＡに圧送される準 備が整ったことになる。これは溶離液９４の助けによって行われる。溶離液はポ ンプ９５によって入口チューブ９６を通して今や弁９０と一緒に開いている弁（ 簡略化のために第１図には示してない）で終わる溶離液導管９７に圧送される。

溶離液の圧送を続けるにつれて、先行の溶離液が一次体積部のサンプル液に向か って進み、このサンプル液を台部８１にある立ち上がりダクト９８を通して上方 に進め、そこからフローセルＩＩＡに進め、次いで、台部にある立ち上がりダク ト９９を下がり、排出ダクトｌＯＯおよび出口チューブ１０１を通って排出する 。この出口チューブから、次に、まず、サンプル液が、そして、溶離液が第２の 廃液廃棄手段１０２に通る。所定体積部を持ったサンプル液がフローセルＩＩＡ に沿って流れているとき、センサ・ユニット上のサンプル液に加えられる化学作 用が光学的に分析される。

弁８８．９０および図示していない他の弁は構造上同じであり、したがって、弁 ８８のみを以下に説明する。この弁は支持プレート８５にある流路すなわち貫通 孔１０４と対向するダイアフラム１０３を包含する。このダイアフラムは層８４ の一体部分である。層８３に形成した弁座１０５はその層の一体部分であり、突 起１０５の形をしている。弁に通じる流路１０４の部分には、たとえば、グリセ ロールの短い液柱１０６が満たしである。圧縮空気供給管路１０７および電磁作 動式圧縮空気弁１０８（概略的にのみ示す）を経て、流路１０４は圧縮空気源１ ０９と連通し゛ている。圧縮空気弁１０８は評価装ｆｆ１８　（ここでは、コン ピュータの形で具体化している）からの電気信号に応答して作用する。第１Ａ図 は弁８８を開いた状態で示しているが、第１Ｂ図は同じ弁を閉じた状態で示しで ある。液柱１０６がない場合、圧縮空気は層８４を貫いて進入し、望ましくない 気泡の形で流路系に流れることになる。

第１３図は液体取り扱い用ブロック・ユニットにおける流路系の具体例を示す。

破！ＪｉｔｌｌＡ−１１Ｄは、それぞれ、立ち上がりチューブ接続部を有する４ つのフローセルを示している。小さい円形のリングは弁を示しており、それぞれ の弁は上述の構造を有する。溶離液導管９７が図示の位置に弁１１０，１１１． １１２を有する。廃液ダクト９１は弁１１３を有する。立ち上がりチューブ９８ Ａ−９８Ｄのすぐ上流側には弁１１４Ａ−１１４Ｄがある。第１３図には、簡略 化のために、共通の符号１１４でだけ示しである。

立ち上がりチューブ９９Ａ−９９Ｄのすぐ下流側には弁１１５Ａ−１１５Ｄがあ る。ここで再び、これらの弁は共通の符号１１５でのみ示しである。１１６で示 す第２の廃液ダクトが図示位置に弁１１７Ａ−１１７Ｄを有する。これらも共通 の符号１１７で示しである。さらに、出口チューブ１００は弁１１７に対応する 一群の弁１１８Ａ−１１８Ｄを有する。２種の溶離液が混合室（図示せず）のた めの接続チューブ１２１に通じる導管１１９．１２０を通してシステム内へ導入 することができる。混合室の出口は溶離液導管９７と連通している。−次体積部 ８９が満たされた後、サンプル液は溶離液の助けによってフローセル１１Ａ−１ １Ｄの任意の１つに送られ得る。弁１１７．１１８は適当な組み合わせで開閉さ れる。たとえば、サンプル液をフローセルＩＩｃに流そうとする場合には、弁ｌ ｌ４Ａ、１１４Ｂ％　１１４Ｄは閉じた状態に保ち、弁１１０を閉じ、弁１１７ Ａ。

１１７Ｂを開き、１１７Ｃを閉じ、１１１．１１８Ａ、１１８Ｂを閉じ、弁１１ ８Ｇ、１１８０を開き、弁１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｄも閉じなければならな い。

第１３図による液体取り扱い用ブロック・ユニットの特別に有利な特徴は、フロ ーセルＩＩＡ−１１Ｄを互いに直列に接続できるということである。この場合、 同じサンプル液はフローセルを続けて流れることになる。このように直列に配置 したフローセルの数は弁がどのようにセットされているかに応じて２．３または ４となる。たとえば、４つすべてのフローセルが直列に接続している場合、溶離 液が一次体積部８９からサンプル液を追い出すときに閉じた位置に維持されるの は次の弁である。すなわち、弁１１０．１１１．１１３．１１７Ａ、１１７Ｃ， １１８Ｂ、１１８Ｄ。

８８である。一方、開いた状態に保たれる弁は、１１４Ａ−１１４Ｄ、１１５Ａ −１１５Ｄ、１１２．９０．１１８Ａ、１１８Ｃ％　１１７Ｂ％　１１７Ｄであ る。サンプル液および溶離液はダクト１１６を経て廃液廃棄手段に流れる。

液体取り扱い用ブロック・ユニットの別の実施例が第１４Ａ図、第１４Ｂ図、第 １５図に示しである。この実施例は、液体サンプルの二次体積部が加えられ、流 路系が二重になっているという点で第１３図のものと異なる。二次体積部（正確 に定めた体積部）は、好ましくは、−次体積部と異なっており、所望に応じて一 次体積部と直列に結合し得る。こうして、互いに異なっているが既知である２種 のサンプル液体積部を分析することができるようになる。二重流路系は、分析実 施時に時間を節約することができる。一方の流路系のサンプル液を分析のために フローセルに圧送しながら、同時に、他方の流路系を清掃し、新しいサンプル液 で満たすことができる。その結果、第１流路系のサンプル液の分析が終了したと き、第２流路系のサンプル液を直ちに分析に利用できる。

第１４．１５図の小リングは弁２０１．２０２．２０３．２０４．２０５．２０ ６．２０７．２０８Ａ、２０８Ｂ、２０９Ａ−２０９Ｃ１２１ＯＡ、２１０Ｂ、 ２１１．２１２Ａ、２１２Ｂ。

２１４．２１５を示している。さらに、立ち上がりダクトが設けてあり、これら のダクトは、たとえば、その下端まわりに可撓性チューブ接続部および平らなシ ールを有するブロック（図示せず）を経てポンプ９６、サンプル液のためのポン プ（図示せず）、サンプル液廃液廃棄手段９３．２つの流路系からの廃液廃棄手 段および図の右に１０１で示すサンプル液プラス溶離液のための廃液廃棄手段に 接続するようになっている。

第１５図で同じ参照符号を有する弁は、すべて、１つの共通の圧縮空気弁によっ て制御される。たとえば、弁２０８が加圧されたとき、弁２０８Ａ、２０８Ｂ、 ２０８Ｃ１２０８Ｄはすべて同時に加圧される。

サンプル液を第１５図の最下方の流路系に圧送しようとシテイル場合、弁２０９ Ｂ、２１４．２０９Ｄ、２１３は閉じた状態に保たれ、その結果、サンプル液は 開いた弁２０８Ｄを通って一次体積部１２２へ、そこから１２３で示す二次体積 部へ流れることができる。この二次体積部も満たそうとしている場合には、弁２ １３は閉じた状態に保たれ、弁２１２Ａ、２１２Ｂは開いた状態に、弁２０９Ｃ は閉じた状態に、弁２０８Ｃは開いた状態に保たれ、サンプル液は最下方流路系 の廃液廃棄ダクト１２４を経て排出される。−次、二次体積部のサンプル液を分 析しようとするときには、弁２０８を閉ざし、弁２０９．２１２を開き、弁２１ ３を閉ざす、こうして、溶離液が下方の溶離液流路１２５を通して圧送され、− 次、二次体積部のサンプル液を所望のフローセルＩＩＡ−１１Ｄを通して押圧す ることになる。弁２０１−２０７は所望のフローセルにサンプル液を送るための 切り換え機構として作用する。次いで、サンプル液および溶離液は両流路系に共 通の排出ダクト１２６を通して放出されることになる。

それ相応に、最上方流路系は、溶離液流路１２７、廃液導管１２８、−次体積部 １３２、二次体積部１３３を有する。

弁２０８Ｂ、２０８Ｄ、弁２０９Ｂ、２０９Ｄ、弁２１４．２１５は、所望の流 路系を選択する手段、すなわち、サンプル液を最下方流路系１３５または最上方 流路系１３６に圧送させる手段として役立つ。サンプル液は共通の入口流路１２ ９を通して圧送される。

サンプルの繰り越しを避けるために、流路１２９のＴ字部を洗浄するとよい。流 路系１３６を洗浄したとき、少量の洗浄液を短時間弁２１５を開くことによって 廃液廃棄流路１３０を通して解放する。流路系１３５を洗浄するときは、短時間 弁２１４を開くことによって少量の洗浄液を廃液廃棄流路１３１を通して解放す る。

第１４Ａ、１４Ｂ、１５図には図示していないが、液体取り扱い用ブロック・ユ ニットに第１３図の弁１１５．１８に対応する弁を設け、フローセルを互いに直 列に接続できるようにしてもよい。

答弁、すなわち、弁２０８Ａ、２０８Ｂ、２０８Ｃ１２０８Ｄのそれぞれがそれ 自体の個別の圧縮空気弁によって作動させるように弁機能を分離することによっ て、所望のフローセルを通して、−次体積部または二次体積部のいずれか、ある いは、−次プラス二次体積部を圧送する可能性が与えられる。

第１４Ａ、１４Ｂ図かられかるように、サンプル液の入口流路１２９および溶離 液の入口流路１２５．１２７は、すべて、かなりの長さを持つ。これは、一種の 熱交換器として役立つ、流路部分の下方に設置したサーモスタット手段２７（第 ２図）の助けによって、温度をこれらの溶液に等しい一定の値に保っためである 。サーモスタット手段２７およびハウジング２内のサーモスタット手段は、共に 、液体作動式であり、これらの液体は、好ましくは、厳しい温度管理下に維持さ れている１つの共通の液体浴から送られてくる。

本発明の上記の実施例では、複数のフローセル（２０まで）は並んで配置してあ り、フローセルおよび検知面上を横方向に延びる光のすじによって同時に照射さ れる。

本発明によれば、たった１つのフローセルを使用し、その長平方向を光のすしと 平行とし、多数の相互に隔たった検知面をこのフローセル内に配置し、光のすじ で同時に照射し、それぞれ上述のように官能価付与を行うようにすることもでき る。第１図に示すものと類似した流路を有する装置で官能価付与を行った後、検 知面４０Ａ−４０Ｄを第１６図に示すような向きとする。この図かられかるよう に、次に分析相で用いる液体取り扱い用ブロック・ユニット４０は先に示した４ つのフローセルの代わりにたった１つのフローセル１４１を持っているだけであ る。このような構成の主要な利点は、フローセルが直列に接続してあり、直列せ るを通る迷路タイプの経路に沿ってサンプル液が移動するときに形成されるイン ターフェースに比べて、サンプル液と溶離液との間に短い既知のインターフェー スを得ることができることにある。この場合、インターフェースは各１８０度の 転換部で細長（なる傾向がある。

液体取り扱い用ブロック・ユニットについての上記の説明から明らかなように、 −次体積部の数を増大させ、これら余分な体積部に所望に応じて任意の寸法を与 えることができる。

並置状態にある複数のフローセルを有するタイプの液体取り扱い用ブロック・ユ ニットにおける流路系のさらに別の実施例によれば、すべてのフローセルは、そ れぞれ、同時にそれ自体の液体の供給を受ける。こうして、液体は分析装置にお いて同時に分析することができる。これらの液体は種々のサンプル液であっても よいし、同じタイプのサンプル液であってもよい。

また、多数のサンプル液プラス１つまたはそれ以上の参照液であってもよい。複 数種類の液体を並列分析するこの方法によれば、分析に要する時間を短縮できる 。本発明のまた別の変形例として、（ｉｌ互いに隣り合って並んで位置するフロ ーセルの各々に複数の検知面を設けることや、（ｉｉ）すべてのフローセルにそ れぞれ１種の液体を同時に供給したりすることがある。この場合、分析に要する 時間はまたさらに短縮され、多数の物質を同時に定性分析する可能性を持つ。

別の実施例によれば、層８０はシリコンのプレートであり得る。このプレートを 貫いてスリットを設け、このスリットを上向き開放流路部分１１Ａ−１１Ｄに対 応させてもよい。これらのスリットは精密機械の分野で公知の技術によってエツ チングすることができる。

流路の横断面積およびポンプの排出量（たとえば、単位時間あたりμＩ１．）を 知っていれば、時間制御圧送作業を実施することができ、それによって、所望に 応じて選んだ液体体積を検知面に沿って圧送することができる。今、第１５図を 参照して、−次体積部１２２が５μβ、二次体積部１２３が４５μ２と仮定する 。弁２１３を開き、弁２１２Ａ、２１２Ｂを閉じ、あるいは、弁２１１を開き、 弁２１ＯＡ、２１０Ｂを閉じた場合、分析しようとしている所望液゛体体積に相 当する所定の時間が経過した後、１つの検知面に沿って５μ２から５０ｕＩ２の 任意所望体積を送ることができる。

空気圧作動式弁の代わりにソレノイド作動式弁を使用してもよい。このようなソ レノイド作動式弁は、本発明によれば、ソレノイド・アーマチャに取り付けた超 弾性合金のワイヤからなるものであってもよい、このワイヤは支持プレートにあ る孔を貫き、層８４と接触する。ソレノイド付勢時、ワイヤの端は第１Ｂ図に示 すと同様の方法で弁のグイアフラム８４を弁座１０５に向かって押しあげること になる。普通は、支持プレート８８にある弁孔は０．５＋ｎｍの直径を持ち、そ の結果、超弾性合金ワイヤは０．４ｍｍの程度の直径を持たなければならない、 この場合、超弾性という用語は、ワイヤを鋭い角度で曲げることができ、それで も剛性は保たれることを意味する。

第１２図は液体取り扱い用ブロック・ユニットの台部８１まわりの部分を示して いる。ここでわかるように、台部の各側に多数のＬ字形アングル片１ｏｔ−ｉ０ ５が設けてあり、シート８０上の所定位置にキャリヤ・プレート４２を保持する ことができるようになっている。

ここで明らかなように、分析装置１８が装填位置にあり、ハウジングが持ち上げ られ、ガイド・ピンが開口２９．３０から引っ込められているとき、キャリヤ・ プレートはＬ字形アングル片１００−１０５の間に滑り込むことができる０次に 、電動機が回転し、そのヘッドを下降させると、ハウジング２０の孔２１内のプ リズム４は光学インターフェースに押し付けられ、また、ハウジングの重量によ り液密状態でセンサ・ユニット１０を層８０に押し付けることになる。センサ・ ユニット１０の金属フィルム３７および金属フィルム３７の誘電体フィルム３８ が層８ｏに対して密封押圧されると、フローセルは前記の上向き開放流路部分１ １Ａ−１１Ｄなどによって形成されることになる。

分析装置の初期較正のために、それぞれ既知の屈折率を有する塩溶液を各検知面 を通して次々に圧送する。各検知面に対応する光検出器縦列のうちの光検出器か らの電気信号は、各塩溶液のそれぞれについて個別にメモリに記憶される。各光 検出器からの応答値の曲線の当てはめによって、分析装置のすべての光検出器部 材を較正され、塩濃度と測定屈折率との間に直線関係を定めることができる。次 に、サンプル液を参照流路として作用する流路１４を通して圧送する。その検知 面は、較正を実施したこの特定の時点ではバイオ分子についてはなんの親和力も 持っていない。サンプル液の共鳴角に対応する光検出器横列から得た電気信号は メモリの別の記憶場所に記憶される。この較正の目的は、サンプル液の屈折率を 決定することにある。

屈折率に対応する記憶済みの信号は、次に、サンプル液を流路な通して付勢した 検知面に圧送してサンプル液内の目標ぽいお分子の存在による屈折率の差を決定 したときに得られた信号で補正する。同じ参照流路を分析作業の温度モニタにも 使用できる。不自然な温度変化が検出された場合、ポンプを停止し、分析は中断 する。

ＳＰＲ応答性を向上させるべく適当な屈折率の誘電材料（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｕｍ）で層８０の流路間の密封領域の少なくとも１つをコーティングすることに よって、層８０のところの温度をモニタすることができる。たいていの誘起材料 の屈折率は温度に敏感であり、誘電材料はその屈折率に依存する既知の温度を持 つはずである。金属フィルム３７の、誘電材料の液体シール領域と光学的に密着 するように押圧されたフィルム領域と反対側の領域で反射した光線は、検出器要 素の対応した縦列、たとえば、流路に対応する検出器要素の縦列間に設置した縦 列上にアナモルフィック・レンズ系６によって結像する。流路間の密封領域で測 定された共鳴角を表わす電気信号は誘電体層のところの実際の温度を表わすこと になる。補正信号と実際の値との測定差から判断することによって、サーモスタ ット装置は選定された温度設定点に向かって制御され得る。測定信号は、また、 上記の方法の代案あるいは補足案として、フローセル内に設置されていないサー モスタット手段による温度外乱によって生じるベースライン・ドリフトを補正す るのに使用することもできる。

第１図と第８図において表面プラズモン共鳴検出について概略的に説明した光学 バイオセンサ装置は、第１、第２のレンズ手段６２．６５が種々の検出原理につ いてほぼ類似しているという点で、臨界角屈折率測定法、多段角工バネッセント 波エリプソメトリ−およびブルースター角反射測定法を用いての検出にも適用で きる。しかしながら、この光学バイオセンサ装置においてエリプソメトリ−を使 用するためには特殊な光学構成要素の追加が必要であることに注意されたい。

さらに、第１図および第８図に記載した光学バイオセンサ装置は、可変角全内面 反射蛍光発光、可変角全内面反射燐光発光、可変角全内面反射光散乱を用いるよ うに配置することができる。一層詳しくは、インライン蛍光発光あるいは燐光発 光の検出のために第２レンズ１６５を位置決めしてもよいし、あるいは、第１図 に示すように、直角蛍光発光または燐光発光あるいは直角光散乱の検出のために 第２レンズ１６５と光検出器１６１を使用することもできる。

本発明の上記実施例は発明概念の範囲内で多くのやり方によって修正、変更する ことができる。

ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、１６ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．或る特定のバイオ分子、たとえば、抗原を検出するために内面反射対入射角 の決定を行う光学バイオセンサ装置であって、 −透明プレート（３６）の形をしており、このプレート（３６）の片面の少なく とも一部に誘電体フィルムが接着してあるか、あるいは、一次的に金属フィルム （３７）で被覆してからそこに誘電体フィルム（３８）が接着してあり、この誘 電体フィルムが測定を実施するときにバイオ分子に対して親和力を有するセンサ ・ユニット（１０）と、 −透明プレート（３６）およびそれに被覆した前記フィルムとのインターフェー スに向かって光線を送る、第１レンズ手段（６２、６４）を備えた光源（１）で あって、サンプル液が透明プレート上の誘電体フィルムと接触した時に前記フィ ルムの検知面に少なくとも１つのエバネッセント波を生じさせることができる光 源（１）と、−透明プレート（３６）の感光面から反射してきた光を光検出器装 置上に結像する第２レンズ手段（６５）を備えた光学結像手段あるいは−エバネ ッセント波刺激蛍光発光（ＴＩＲＦ）、燐光発光を介してサンプルから発する光 または検知面での散乱から生じる光を光検出器装置上に結像する第２レンズおよ び光学フィルタ手段（１６５）を備えた光学結像手段と、 −最小反射率についての角度、偏光状態、集光した光の強さの少なくともいずれ か１つを決定する評価ユニット（８）と を包含する光学バイオセンサ装置において、−少なくとも１つ、好ましくは並ん だ状態で配置した２つ以上の検知面（３９Ａ−３９Ｄ）をセンサ・ユニット上に 構成し、 測定を実施しようとしているときに、細長いフローセルを形成する検知面（３９ Ａ−３９Ｄ；４０Ａ−４０Ｄ）を、分析しようとしているサンプル液のための少 なくとも１つの流路（１４Ａ−１４Ｄ）の開放部分（１１Ａ−１１Ｄ）上に押し 付け、このサンプル液が、エバネッセント波がサンプルに影響する最小反射率に ついての角度状態、偏光状態、集光した光の強さのうちの少なくともいずれか１ つに影響し、 −第１レンズ手段（６２）がすべての検知面上を横方向に延びる光のすじを形成 するようにくさび状に合焦する発散光線を形成し、 −光検出器〔６１）が二次元マトリックスまたは個別の光検出器であり、 −光学結像手段の第２レンズ手段（６５）が、光検出器の縦列（６１Ａ−６１Ｇ ）のそれぞれの検知面からの反射光線を結像するアナモルフィック・レンズ系で あり、その結果、各検知面に対して或る特定の組の光検出器縦列が対応し、−光 学結像手段の第２レンズ手段（１６５）がアナモルフィックであり得るレンズ系 であり、サンプルから蛍光発光あるいは燐光発光によって発した光線あるいは検 知面のところでの散乱から生じる光を対応する縦列の光検出器（６１あ−６１Ｇ ）上に結像し、各検知面を或る特定の組の光検出器縦列に対応させるようになっ ており、−評価ユニット（８）が、各検知面について、最小反射率に合った角度 、偏光の状態、集光した光の強さのうち少なくともいずれか１つを決定するよう に配置してある ことを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ２．請求の範囲第１項記載の光学バイオセンサ装置において、 −少なくとも１つの流路（１４Ａ−１４Ｄ）の開放部分（１１Ａ−１１Ｄ）が固 定位置に配置してある支持体（１９）と、 −光源、光学結像手段、光検出器装置および結合プリズム（４）を固定位置に配 置したハウジング（２０）と、 −結合プリズムの下方でハウジングに設けてあり、光学インターフェース（９） によって覆われている孔（２１）であり、この光学インターフニースが入射光、 反射光、散乱光、サンプル放射光のいずれかを前記センサ・ユニットおよび光学 結像手段に結合するようになっている孔（２１）と、−センサ・ユニットを孔の 下方で取り外し自在に取り付けるホルダ手段（１００−１０４）とを包含し、 −ハウジングが、光学インターフニース・プレートをセンサ・ユニットの反対面 に押し付けるようにセンサ・ユニットの頂面に設置するようになっている ことを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ３．請求の範囲第２項記数の光学バイオセンサ装置において、ハウジング（２０ ）がそれおよび支持体の各側面から突出する関節アーム（２４−２５）の系統に よって支持体（１９）にヒンジ止めしてあることを特徴とする光学バイオセンサ 装置。 ４．請求の範囲第２項または第３項記載の光学バイオセンサ装置において、各検 知面および流路のそれぞれをサーモスタット式に制御するためにハウジング内で 少なくとも１つの流路のところにサーモスタット手段（２７）を設けたことを特 徴とする光学バイオセンサ装置。 ５．請求の範囲第１項から第４項のうちいずれか１つに記載の光学バイオセンサ 装置において、少なくとも２つの検知面（３９Ａ−３９Ｄ）がセンサ・ユニット （１０）上に並んで配置してあることを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ６．請求の範囲第１項から第５項のいずれか１つに記載の光学バイオセンサ装置 において、センサ・ユニットのプレート（３６）がガラス製であることを特徴と する光学バイオセンサ装置。 ７．請求の範囲第１項から第６項のいずれか１つに記載の光学バイオセンサ装置 において、誘電体フィルム（３８）がデキストラン層を包含することを特徴とす る光学バイオセンサ装置。 ８．請求の範囲第１項から第７項のいずれか１つに記載の光学バイオセンサ装置 において、複数の流路（１４Ａ−１４Ｄ）が平行に並べて配置してあり、各流路 が上向き開放部分を有し、これら上向き開放部分が、測定実施段階でセンサ・ユ ニットによって一緒に覆われ、前記測定実施段階で、各検知面が各対応する上向 き開放部分上方に位置することを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ９．請求の範囲第８項記載の光学バイオセンサ装置において、並んで位置する上 向き開放流路部分が弾性材料またはシリコンで作った第１層（８０）を貫いて延 びるスリット（１１Ａ−１１Ｄ）であることを特徴とする光学バイオセンサ装置 。 １０．請求の範囲第１項記載の光学バイオセンサ装置において、第１層がゴム材 料、好ましくは、シリコーンゴムで作ってあることを特徴とする光学バイオセン サ装置。 １１．請求の範囲第８項から第１０項のいずれか１つに記載の光学バイオセンサ 装置において、流路（１４Ａ−１４Ｄ）がプラスチック、好ましくは、ポリスチ レン、金属あるいはセラミックのような固体材料で作った液体取り扱い用ブロッ ク・ユニット（１５）に形成してあることを特徴とするディスプレイ制御装置。 １２．請求の範囲第１項から第１１項のいずれか１つに記載の光学バイオセンサ 装置において、流路（１４Ａ−１４Ｄ）が互いに直列につなげることを特徴とす る光学バイオセンサ装置。 １３．請求の範囲第１１項また第１２項記載の光学バイオセンサ装置において、 液体取り扱い用ブロック・ユニットが、 −上面に第２弾性層（８４）を支持している平らな支持プレート（８５）と、 −第２弾性層の頂部に位置するベース・プレート（８２）と を包含し、このペース・ブレート（８２）が、−その下面に設けた第３弾性層（ ８３）と、上向き開放流路部分（１１Ａ−１１Ｄ）の数に対応しており、ペース ・プレート（８２）を貫いて延びており、それぞれの上向き開放流路部分の一端 と連通している第１数の立ち上がりダクト（９８）と、 −上向き開放流路部分の数に対応しており、それぞれの上向き開放流路部分の反 対端と連通している第２数の立ち上がりダクト（９９）と、−第３弾性層に形成 した或るパターンの流路とを包含し、このパターンが、 正確に決定した体積を有するサンプル液用の少なくとも１つの一次体積部（８９ ；１２２）と、−サンプル液用の少なくとも１つの入口流路（８７；１２９）と 、 −浴離液用の少なくとも１つの入口流路（９７；１２５、１２７）と、 −前記サンプル液および溶離液に共通の出口流路（１００；１２６）と、 支持プレート上に収容してあり、流路系の流路と所望の連通を行う弁手段（１０ ３）と を包含することを特徴とする光学バイオセンサ装置。 １４．請求の範囲第１３項記載の光学バイオセンサ装置において、流路系がサン プル液用の二次体積部（１２３）を包含し、この二次体積部が、好ましくは一次 体積部とは異なる正確に決定した体積を有することを特徴とする光学バイオセン サ装置。 １５．請求の範囲第１４項記載の光学バイオセンサ装置において、流路系が二重 となっており、一方の流路系が他方の流路系が分析されている間サンプル液で満 たされるようになっていることを特徴とする光学バイオセンサ装置。 １６．請求の範囲第１３項または第１４項記載の光学バイオセンサ装置において 、弁が支持プレート（８８）にある貫通孔（１０４）、これら貫通孔の上方にあ る第２の弾性層（８４）ならびにペース・プレート（８２）の第３弾性層（８３ ）から突出する突起（１０５）の形をした弁座によって形成された空気圧弁であ ることを特徴とする光学バイオセンサ装置。 １７．請求の範囲第１３項または第１４項記載の光学バイオセンサ装置において 、弁がアーマチャに取り付けたワイヤを有する電磁弁であり、このワイヤが超弾 性材料で作ってあり、支持プレートにある孔を貫いて延びていて第２弾性層に作 用することを特徴とする光学バイオセンサ装置。 １８．請求の範囲第１項から第１７項のうちいずれか１つに記載の光学バイオセ ンサ装置において、上向き開放流路部分（１１Ａ−１１Ｄ）が約８００ｕｌの長 さ、約３００ｕｌの幅、約３０ｕｌの高さを有することを特徴とする光学バイオ センサ装置。 １９．請求の範囲第２項記載の光学バイオセンサ装置において、 −センサ・ユニットのためのキャリヤ・プレート（４２）と、 −このキャリヤ・プレートに設けてあり、センサユニットを緊密に収容する開口 （４４）であり、その下端にあるフランジ手段（４５）上にセンサ・ユニットが 載るようになっている開口と、−親指と人差し指でつまめるようにキャリヤ・プ レートに設けたグリッブ部（４３）と を包含することを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ２０．請求の範囲第１９項記載の光学バイオセンサ装置において、センサ・ユニ ットを装着した各キャリヤ・プレート毎に設けた別個の保管ハウジングを有し、 このハウジングが頂壁、底壁、２つの側壁、端壁を包含することを特徴とする光 学バイオセンサ装置。 ２１．請求の範囲第１項から第２０項のうちいずれか１つに記載の光学バイオセ ンサ装置において、アナモルフィックの第２レンズ系（６）が、−光検出器の縦 列内の横列に対応する実像要素の形で、光のすじの長手方向における表面要素か らの反射光線を結像し、各縦列が光のすじの方向における検知面のそれぞれの部 分に対応しており、−光のすじの長手方向に対して横方向の表面要素からの反射 光線を光検出器の縦列に沿って配置した画素上に結像し、入射平面内に位置し、 光のすじの長手方向に対して横方向に整合した相互に平行な入射光が或る縦列内 のただ１つの光検出器に向かって合焦させられ、入射光の各入射角がそれぞれ縦 列内の光検出器（６１Ａ−６１Ｇ）に対応し、すなわち、或る縦列の各光検出器 が或る特定の入射角に対応するようにした ことを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ２２．請求の範囲第１項から第２２項のうちのいずれか１つに記載の光学バイオ センサ装置において、前記内面反射率対入射角の決定が表面プラズモン共鳴に基 づいていることを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ２３．請求の範囲第２１項または第２２項に記載の光学バイオセンサ装置におい て、発散光線が６２度と７８度の間の入射角で金属フィルム（３７）の反対面に 入射することを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ２４．請求の範囲第１項から第２０項のうちのいずれか１つに記載の光学バイオ センサ装置において、−アナモルフィックであり得る第２レンズ系（１６５）が 、サンプルが発した光線または光のすじの長手方向において表面要素から散乱し た光線を光検出器の縦列に集光させるように配置してあり、各縦列が光のすじの 方向において検知面のそれぞれ対応する部分に対応するようになっており、−光 のすじの長手方向に対して横方向に表面要素からの光線を光検出器の縦列に沿っ て配置した画素上に集光させ、入射平面内に位置し、光のすじの長手方向に対し て横方向に整合した互いに平行な入射光が或る縦列内のただ１つの光検出器に向 かって合焦し、入射光の各入射角が或る縦列内の各光検出器（６１Ａ−６１Ｇ） に対応しており、すなわち、或る縦列内の各光検出器が或る特定の入射角に対応 するようにしてある ことを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ２５．請求の範囲第１項から第２４項のうちのいずれか１つに記載の光学バイオ センサ装置において、検知面を照射する光のすじの幅が光のすじの長手方向に対 して横方向の検知面の寸法にほぼ等しく、その結果、誘電体フィルムに対して滞 留しているバイオ分子の塊の積分平均値を光学的に生成して再現性のある定量分 析あるいは特定の意図したバイオ分子の相対量の再現性ある分析を可能としたこ とを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ２６．請求の範囲第２５項記載の光学バイオセンサ装置において、光のすじの長 手方向に見た検知面の範囲がただ１つの光検出器上に縮小寸法で結像され、その 結果、光のすじの長手方向で見て誘電体フィルムに対して滞留しているバイオ分 子の塊の積分平均値を電子的に生成することを特徴とする光学バイオセンサ装置 。 ２７．請求の範囲第２６項記載の光学バイオセンサ装置において、アナモルフィ ック・レンズ系が、前記範囲が約３００ｕｌの程度であり、１つの光検出器が約 ９０×９０ｕｍの寸法を有するときに、０．５６に等しい線形倍率でＳ平面にお ける像要素の寸法縮小を行うように配置してあることを特徴とする光学バイオセ ンサ装置。 ２８．請求の範囲第１項から第２７項のうちいずれか１つに記載の光学バイオセ ンサ装置において、光源（１）の第１レンズ手段（６２）が検知面を照射する光 のすじの幅を変えることのできるレンズ部材（６４）を包含することを特徴とす る光学バイオセンサ装置。 ２９．請求の範囲第２項記載の光学バイオセンサ装置において、結合プリズム（ ４）がハウジングの底壁にある孔上に置いた截頭直線半円筒体の形をしているこ とを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ３０．請求の範囲第２３項記載の光学バイオセンサ装置において、光源（１）が ほぼ単色でありかつインコヒーレントな光を発するものであり、たとえば、干渉 フィルタと組み合わせた発光ダイオードであることを特徴とする光学バイオセン サ装置。 ３１．請求の範囲第２５項記載の光学バイオセンサ装置において、光源（１）が ほぼ単色でありかつインコヒーレントな光を発するものであり、たとえば、半導 体ダイオード・レーザ、ダイレーザあるいは気体レーザを使用するものであるこ とを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ３２．請求の範囲第２項記載の光学バイオセンサ装置において、ハウジング（２ ０）、光学センサ（１０）および支持体（１９）の位置を互いに対して設定する ための位置決め手段（２２、２３、２９、３０）を包含することを特徴とする光 学バイオセンサ装置。 ３３．請求の範囲第２項記載の光学バイオセンサ装置において、光学インターフ ェース・プレート（９）が、たとえばガラス製の透明プレート（５７）を包含し 、この透明プレート（５７）が片面に長手方向に平行に延びる隆起（５８）を支 持しており、これらの隆起が反対面において長手方向に平行に延びる隆起（５９ ）と整合しており、これらの隆起が（ｉ）弾性透明材料で作ってあり、（ｉｉ） 検知面（３９Ａ−３９Ｄ）間の距離に対応する距離互いに隔たっており、（ｉｉ ｉ）センサ・ユニットに結合した発散光線の全横断面を持つに少なくとも充分な 長さとなっており、（ｉｖ）センサ・ユニットの検知面と正反対側の透明プレー トに押し付けられてセンサ・ユニット（１０）内に光を送るようになっているこ とを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ３４．請求の範囲第２３項記載の光学バイオセンサ装置において、各隆起（５８ 、５９）が各側に多数の長手方向に延びる段付き部（６０）を有し、一連の階段 の形の横断面形状を有する構造を構成しており、最上方の段部が、密閉空気ポケ ットを形成することなく、センサ・ユニットおよびプリズム（４）に対して弾力 的に押し付け得るようになっていることを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ３５．請求の範囲第２４項記載の光学バイオセンサ装置において、滞留した特定 のバイオ分子の塊を計算するときにこの計算がサンプルから発した光あるいは検 知面から散乱した光を、各検知面の幅のほんの部分的な帯の形で含み、この部分 的な帯が検知面のほぼ全長に沿って延びており、その中央に位置しており、この 演算が各検知面の対応する部分帯に対応する縦列にある光検出器から得た電気信 号の評価によって達成されることを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ３６．請求の範囲第２６項または第２７項記載の光学バイオセンサ装置において 、評価ユニットが、滞留した特定のバイオ分子の塊を計算するときにこの計算が 各検知面の幅の好ましくは約５０％の狭い帯のみからの反射光を含み、この狭い 帯が検知面のほぼ全長に沿って延びており、その中央に位置しており、この演算 が各検知面の対応する部分帯に対応する縦列にある光検出器から得た電気信号の 評価によって達成されることを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ３７．請求の範囲第３６項記載の光学バイオセンサ装置において、評価ユニット が各フローセルについての最小反射率、共鳴角および変位量を含む決定のための 表面プラズモン共鳴曲線についてのパラメータを計算するように配置してあり、 この計算が共鳴角、すなわち、最小反射率に対応する縦列検出器部材から得た応 答値の曲線当てはめによって行われることを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ３８．請求の範囲第２項記載の光学バイオセンサ装置において、結合プリズム（ ４）がハウジングの底壁に設けた孔の上に置いた平面プリズムの形をしており、 この平面プリズムの屈折特性が、すべての感光領域上に横方向に延びる光のすじ を形成するようにくさび状に合焦される発散光線を形成するための第１レンズ手 段（６２）を設計するときに考慮されることを特徴とする光学バイオセンサ装置 。 ３９．請求の範囲第１項から第３８項のうちのいずれか１つに記載の光学バイオ センサ装置において、検知面に設置した上向き開放流路部分がウォールジェット ・セルの形を有し、この円形の検知面の中央に向かってジェット流が送られるこ とを特徴とする光学バイオセンサ装置。 ４０．請求の範囲第１項記載の光学バイオセンサ装置を較正する方法であって、 −検知層に親和力を持たない塩溶液あるいは適当な有機溶液またはこれら両方の ような較正溶液で屈折率が既知である較正溶液をフローセルを通して次々に圧送 し、 −較正溶液のそれぞれについて、検知面のそれぞれに相当する光検出器横列の検 出器からの電気信号をメモリに記憶し、誘電体フィルムにおける共鳴角と屈折率 の間の既知の関係を得、 −各光検出器部材からの応答性を較正することを特徴とする方法。 ４１．請求の範囲第４０記載の方法において、−いかなるバイオ分子にも親和力 を持たないが、金属フィルム上に設置した個別の検知面にサンプル溶液を流し、 −個別の非親和力検知面に対応する光検出器横列から得た電気信号をメモリの別 の記憶場所に格納し、 −記憶した信号をサンプル液を親和力を持つ検知面に沿って流したときに得た信 号で補正し、検知面が親和力を持っている特定のバイオ分子の存在による屈折串 間の差異を決定する ことを特徴とする方法。 ４２．請求の範囲第１項記載の光学バイオセンサ装置を用いてＳＰＲ分析手順に おけるベースライン・ドリフトを補正する方法であって、 −サンプル液について所定の温度設定点を定め、−サンプル液の実際の温度を表 わす電気信号を生成するために、検知面がこの特定のバイオ分子について親和力 を持たず、液体流取り扱いユニットを通して運ばれてきた液体を通すフローセル において測定した共鳴角を表わす電気信号を用い、−サンプル液からの信号をサ ーモスタット手段がフローセル内に設置されていないという事実によって生じた 温度外乱について補正し、−補正した信号と実際の値の測定差から判断して、サ ーモスタット手段を温度設定点に向かって制御する ことを特徴とする方法。 ４３．請求の範囲第１項の光学バイオセンサ装置を用いてＳＰＲ分析手順によっ てサーモスタット装置の調整のために流路で温度の実際のフィードバック値を測 定する方法であって、 ーサンプル溶液の実際の温度を表わす電気信号を生成するために、流路に隣接し た、あるいは、流路間のシール領域（８０）の少なくとも１つと接触している検 知面を有するフローセルで測定した共鳴角を表わす電気信号を用い、シール領域 が適当な材料で適当な屈折率特性を有する誘電体で被覆してあってそこからＳＰ Ｒ応答性を得、前記誘電体がその屈折率に依存した既知の温度を有し、金属フィ ルム（３７）の、前記誘電体の液体シール領域と光学的に密着するように抑圧さ れたフィルム領域の反対側の領域で反射した光線をアナモルフィック・レンズ系 （６）によって対応する縦列の検出器要素上に結像し、 −補正した信号と実際の値との測定差から判断して、サーモスタット手段を温度 設定点に向かって制御する ことを特徴とする方法。