KR920004531B1 - 피분석물 측정을 위한 광응답 반도체전극을 사용하는 장치 및 방법 - Google Patents

피분석물 측정을 위한 광응답 반도체전극을 사용하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
피분석물 측정을 위한 광음답 반도체전극을 사용하는 장치 및 방법
[도면의 간단한 설명]
제 1 도는 본 발명의 방법에 사용하기 위한 제 1 예의 전형적인 회로도.
제 2 도는 광응답표면으로부터의 광신호를 소정치에 자동적으로 유지하게 하는 제 2 예의 전형적인 회로도.
제 3 도는 시료 샘플링을 위해 다구획실을 갖는 광응답장치의 도식적 횡단면도.
제 4 도는 광응답장치와 함께 사용하기 위한 매니폴드의 부분 절개된 도식도.
제 5 도는 광응답장치 및 그와 관련된 시료(Sample)취급 시스템도.
제 6 도는 매체중의 염료의 상대농도 대 염료의 용액을 통한 광응답 표면의 광조사시의 전압응답 그래프.
제 7 도는 산화환원(redex)조성물을 변환시켜서 관찰된 전압그래프.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
특정 환경중의 물질의 존재 및/또는 그 양을 검출하는 것은 그 환경을 관찰하고 적절하게 처리하고저 하는 인간사회에 있어서 더욱더 중요하게 되고 있다. 액체매질중의 각종 물질을 측정하기 위한 장치를 개발해온 긴 역사에도 불구하고 감도, 효율, 경제성 및 사용용이성면에서 개선해야될 문제점이 아직도 많이 남아 있다. 여러가지 검지법중에서 최근에 응용되고 있는 장치는 전계효과 트랜지스터(FET)및 그 장치의 각종 개량이다. 유기분자를 측정하기 위해 FET를 사용하는 것에 관한 연구가 발표되었다. 예를 들면 스텐밸그(stenberg)등 제이 콜 인터페이스 앤드 사이(J.Coll.Interface and Sci)(1979) 72 : 255∼264 : 베르그벨드(Bergveld) 및 데로오이지(EeRooij). 메드.바이올.앵그.콤프트.(Med.Biol.Eng.Compt.)1979 17 : 647∼654페이지 ; 베르그밸드 등 아이이이이 트랜스 비엠아이(IEEE Trans BMI-23)(1976). 136-144페이지 ; 및 라우크스(Lauks) 및 제멜(Zeamel). 아이이이이 트랜스온 일렉트론 디바이스(IEEE Trans on Electron Devices), Vol.ED-26 No.12(1979.12월) 10959∼10964페이지를 참조할 것, 이들의 참고문헌은 용액중의 물질을 측정하기 위한 반도체장치, 특히 전계효과 트랜지스터를 지향하는 참고문헌의 단지 예시일뿐이다. FET장치는 또 상업성이 없고, 또 많은 경우에 융통성이 결여되어 있다. 화학검지기로서의 사용에 대해서 FET장치는 특히 노출게이트 영역을 얻는 것과 실험환경중에서 그것을 사용하여 조작하는데 있어 어려움을 겪고 있다.
전기신호에 응답하는 반도체장치 또는 기타장치는 다른 장치에 비해서 다수의 장점을 갖고 있다. 예를 들어 전기적으로 응답하는 장치는 비교적 작은 신호에 응답할 수 있고 또, 각종 기술에 의해서 신호를 변조시킬 수 있으며 또, 배경잡음을 감소시키든지 또는 실질적으로 제거할 수 있다. 또한 전기장치를 소형화할 수 있으므로 각종 유체내의 변화를 측정하기 위한 비교적 작은 장치를 개발할 수 있다.
[종래 기술의 설명]
흥미있는 참고문헌으로는 그로넷(Gronet) 및 루이스(Lewis) 내츄어(Nature) (1982) 300 : 733∼735페이지 ; 바아드(Bard) 및 파울크사(Faulkser), 1980. 이 렉트론케미칼 메소드 훤디멘틸스 앤드 어프리케이숀(Electron chemical Method Fundamentals and applications), 존 윌리 앤드 선스(John wiley and sons)뉴요크 ; 파렌 브루치(Fahrenbruch) 1983. 훤디멘탈스 오브 솔라-셀스-포토볼타익 에너지 콘버존(Fundamentals of Solar Cells-Photovoltaic Emergy Conversion). 아카데믹 프레스 (Academic Press)뉴요크 ; 포나슈(Fonash)1981. 솔라셀 디바이스 피직스(Solar Cell Device Physics). 아카데믹 프레스 뉴요크 ; 및 포토이펙스트 세이콘덕터 이렉트로라이트 서페이시스(Photoeffects at Semiconductor Electrolyte Surfaces. 편집자 노직(Nozik). 아메리칸 케미칼 소사이어티(American Chemical Society). 워싱톤.D.C., 1981이 있다. 또 미국특허 제4,293,310호 및 PCT 출원 제 WO83/02669의 각 명세서도 참조할 것.
[발명의 요약]
하나이상의 부위에 빛을 조사하여 각 부위의 환경에 따라 변화되어 나오는 전기신호를 측정하는 것을 수반하는 광응답 검출소자, 회로 및 방법이 제공된다. 광응답 표면상의 하나이상의 부위를 예정된 파장범위의 빛으로 조사하면 각각 분석할 수 있는 신호가 발생되며 발생된 각각의 신호는 조사된 부위에 관련된 매체용량과 관계된다. 광응답 표면은 매체를 통하여 이 광응답표면과 전기적 도전관계에 있는 하나이상의 대응전극과 상관하여 분극된다.
[특정 실시예의 설명]
본 발명에 의하면 매체의 각 인크리멘트(increment)부분을 동시 또는 실질적으로 동시에 측정할 수 있는 방법과 장치가 제공된다. 그 장치는 신호 해석 회로 및 전기전달매체를 통하여 적어도 하나의 대응전극에 전기적으로 연결된 전극으로서 역할하는 감광성 검출소자를 사용한다. 감광성 표면상의 복수의 부위는 소정의 파장범위의 빛에 의해서 개별 조사되고 그로인해서 그 개개의 부위에서의 신호는 개별 해석될 수 있다. 각각의 제부위에서의 검지 가능 신호는 각각의 부위에서의 조사레벨과 관계되며 또한 광응답 표면상의 부위에 유체매체가 인접되어 있으므로 인해 야기되는 감광성 검출소자 내의 전도대의 상태에 관계된다.
광응답 전극은 적어도 하나의 대응전극에 상관해서 분극된다. 그 2개의 전극은 전기 상통관계에 있고, 또 이 경우에 그 전기 상통관계를 제공하고 있는 매체는 분석해야할 매체와 같거나 또는 달라도 좋다. 역바이어스 또는 순바이어스로서 광응답전극을 분극시키는 회로가 사용되는데 그 회로에서 전류는 전기적으로 통하는 비금속매체, 통상은 극성 유체매체 예를들면 수성매체를 통하여 흘릴 수도 있고 흘리지 않을 수도 있다. 바람직하기로는 비금속 전기전달매체를 통하는 전류를 지지함으로서 특히 실리콘 반도체에서의 검출소자 표면의 물리적 안전성을 증가시키는 것이 좋다. 관심있는 매체의 인크리멘트 부분의 상태를 구하기 위하여 이 인크리멘트 부분에 근접한 부위에 광을 조사하여 그 발생신호를 표준과 비교하여 측정한다.
광응답전극 또는 검출소자 또는 검출전극은 반도체 또는 광도전체일 수 있다. 반도체로서는 규소, 비화가리움, 세렌가리움, 비화알미늄 카리움등과 같은 물질이 있다. 반도체는 P-형 또는 n-형이며, 적절하게는 붕소, 알미늄, 인, 비소, 안티몬등과 같은 도우판트를 사용해도 좋다. 도우핑의 정도는 다양하게 변화될 수 있으므로 광범위한 여러가지 상업적으로 구할 수 있는 도우핑된 웨이퍼들을 사용할 수 있다. 보통 도우판트의 농도는 소망하는 광응답을 주도록 경험적으로 변화되는데, 때때로 편의상의 문제로서 일반적으로는 약 1010∼1020원자/cc의 범위이고 통상은 실리콘에 대한 정격은 약 5∼20Ω·㎝이다.
광도전체로서는 크로로 가리움 프타로시아닌이 있다. 리케(Rieke) 및 암스트롱(Armstrong), 져어널 오브 더 아메리칸 케미칼 소사이어티(J.Am.Chem.Soc.)(1984)106 : 47-50페이지 참조.
매체의 인크리멘트 부분의 상태변화의 결과로 생긴 검출전극의 광응답의 변화를 측정하기 위하여 여러가지 전기회로를 사용할 수 있다. 이들의 전기회로는 주로 포토포텐실, 포토콘덕턴스, 포토캐패시턴스 또는 포토인덕턴스 또는 그들의 조합을 포함하는 포토트랜스덕턴스의 변화를 측정할 수 있다. 그 회로는 매체의 상태의 작은 변화를 검지하기 위해 최대의 감도를 제공하도록 선택된다. 이들의 측정을 일반적으로 광응답이라 칭하고 있다.
그 회로로부터의 관측신호는 직류, 교류 또는 교류에 미치는 직류영향의 변화결과일 수 있다.
웨이퍼를 사용할 경우에는 그들은 최대 칫수 약 0.1㎜를 갖는 칩칫수로부터 최대 칫수로 100㎜보편적으로 약 75㎜이하인 웨이퍼 칫수까지 변화되는 여러가지 크기 및 형상으로 구할 수 있다. 장치는 보통으로는 적어도 하나의 원활한 평면 또는 표면의 원활한 부분, 바람직하기로는 평활한 표면을 갖고 있으며 그것은 광조사 부위로서 역할하고 웨이퍼는 둥글거나 4각형, 긴것이나 또는 기타의 것이라도 좋다. 웨이퍼의 두께는 일반적으로는 약 1㎜이하, 통상은 약 2㎜미만이면 일반적으로는 약 0.05μ이상이고, 보통은 0.1㎜이상이다.
광조사 표면은 보통 상접되는 매트릭스를 갖고 있다. 그 매트릭스는 적어도 약 25Å, 더 보편적인 것은 적어도 약 50Å의 피막을 포함하며 피막은 그 기능에 따라 실질적으로 더 커도 좋고 보통은 1000Å이하, 보편적으로는 500Å이하이다. 대부분 소량의 산화물 또는 질화물의 보호피막 또는 기타 보호피막, 예를들면 산화규소 또는 질화규소 보호막으로 피복되어 있다.
다른 방법 또는 상기와의 조합된 방법으로서 표면을 광범위한 여러가지 유기실란, 특히 할로겐화물 또는 에스테르와 반응시켜 유기피막을 제공할 수 있다. 유기실란들은 1∼30개, 보편적으로는 약 1∼25개의 탄소원자를 갖는 유기기를 가질 수 있으며 이들은 지방족, 지환식, 방향족, 복소환식 또는 그들의 조합, 보통은 탄화수소일 수 있으며 이들은 지방족식으로 포화되어 있거나 불포화되어 있어도 좋고 이들은 1) 전하 예를 들면 카복실레이트, 포스페이트 또는 암모늄, 2) 쌍생이온 예를 들면 베타인 ; 또는 3) 쌍극자 예를 들면 3,4-디니트로페닐, 카본산 에스테르, 인산 트리에스테르등에 기인된 극성이라도 좋다.
탄화수소기 특히 포화 또는 불포화의 약 6∼24탄소원자를 갖는 지방족기를 사용할 경우에는 2중 층막을 제공하기 위하여 제 2층을 사용해도 좋다. 제 2 층을 조제하기 위해 안정된 2중 판막을 제공하는 임의의 지질(Lipids)을 사용해도 좋다. 다른 방법으로서는 안정된 층판막을 생성하는 지질을 양층에 사용하여 표면으로의 공유결합을 피해도 좋다. 상술한 기들을 예로들면 인지질, 스핀고미에린, 강그리오사이드, 코래스트릭화합물 아실 그리세롤, 왁스 등이 있다.
편의상 표면상에 조제하여 위치시켜도 좋은 중합지질의 2중층을 사용해도 좋다. 예를들면 웨그너(Wegner) 제 5 장 알.에이.웰치 파운데이숀 콘프온 케미컬 리서치 XXⅥ 신세틱 폴리머즈(R.A.Welch Foundation Conf. on Chemical Research XXⅥ Synthetic Polymers) 11월, 15∼17, 1982. 호우스톤 티엑스(Houston TX)를 참조할 것 그 내용을 참고문헌으로서 본 명세서에 포함되는 것으로 한다. 중합도는 실질적인 정도의 유동성 및 횡방향의 확산을 허용하도록 중합도는 100%미만, 보통은 약 20∼90%가 좋다. 원할 경우 제 1 층을 중합층의 아래에 사용해도 좋다.
기타 여러가지 물질을 표면과 함께 사용해도 좋으며 그 물질은 공유결합적으로 또는 비공유 결합적으로의 어느것으로 결합되어 있어도 좋고 또는 표면에 인접한 위치에서 기계적으로 보지 되어 있어도 좋다. 그 물질은 천연산물, 합성물 또는 그 조합이라도 좋다. 이들의 물질로서는 일반적으로 두께 약 0.0254∼1.27㎜(약 1∼50밀)의 다공질 필름이 있는데 그들은 보통 극성물질로서 예를들면 니트로셀루로즈 부분적으로 가수분해된 폴리초산비닐, 폴리아크릴레이트, 단백질, 다당류, 예를 들면 아가로스 등이 있다. 또한 여러가지 겔, 예를들면 한천, 폴리아크릴 아미드 등을 사용해도 좋다. 이들 층은 독자적 보전성을 갖고 있어도 좋고 또는 지지를 위하여 광응답 장치에 의존해 있어도 좋다. 그들은 직접 또는 중간층을 거쳐서 광응답 소자와 전체 또는 부분적으로 접촉하고 있다.
기타 여러가지 물질이 또한 광응답 전극에 합체되어 있어도 좋다. 그 물질은 후에 더 상세히 기재하겠다. 이들 중에서 대면하여 간격을 두고 배치된 별개층, 예를 들면 쉬트 또는 슬라이드가 있다. 특정 결합 물질간에 특정 상호작용, 특히 복합체를 제공하기 위하여 기타의 물질이 존재해도 좋다. 이들의 물질은 광응답 표면, 특히 보호피막 또는 대면해 있는 층에 직접 또는 간접으로 결합되어 있어도 좋다.
어떤 필름 또는 피막 또는 층들이라도 광응답 표면상에 조사되는 특정 파장의 광투과를 방해해서는 안된다. 또한 광응답 표면의 매트릭스는 이온의 결과로서 생기든지 또는 극성, 특히 대전된 물질, 예를들면 단백질, 지질, 노이라민산 또는 기타 대전된 당류등의 결합 또는 착제화의 결과로 생기는 극성 상호작용을 허용할 수 있어야 한다.
매트릭스는 원하는 광전달 강도를 가질 정도로 반도체 표면에 충분한 광전달을 할 수 있고 또한 그 표면부위에서 매체의 상태를 특정한 상태로 변조시킬 수만 있다면 어떤 두께로 해도 된다. 표면부위에 사용되는 매체는 통상적으로 이온 확산을 허용해야 한다. 그러므로 고체필름이 사용되는 범위까지는 매체가 전극간에 전기통신을 제공하기 위하여 검출전극 표면에 인접해 있는 이온 및 분자의 확산을 허용하도록 보통 다공질로서 액체매체중에 침지될 수 있어야 한다.
장치는 표면적 약 1㎟∼약 50㎠, 더 보편적으로는 약 25㎠의 단일 연속표면을 갖고 있어도 좋고 또는 어느 경우에는 동일회로에 독립신호(복수)를 제공하도록 상호 절연된 다수의 개별적 광응답 표면이라도 좋다. 그 개개의 유니트는 보통은 약 0.1∼5㎟또는 그 이상이고 어느 경우에는 큰 표면적을 사용함으로써 증강된 신호가 얻어질 수도 있으나 우선 편의상 이렇게 상한을 정한 것이다. 개개의 유니트는 전기통신을 허용하는 간막이 예를들면 표면까지의 거리의 일부만 편리하게는 표면까지의 거리의 25∼90%까지 뻗어있는 막, 프릿(frittd)벽 또는 간막이의 존재에 의해 상호 부분적으로 분리된 매체와 접촉할 수 있다. 그와 같은 간막이도 후술하는 바와 같이 큰 광응답 표면과 함께 사용할 수 있다.
광응답 표면은 여러가지 방법으로 물리적으로 분할되어 임의의 편리한 외연, 원형 4각형등이라도 좋은 구획실, 원형 또는 구불구불하거나 반듯해도 좋은 채널, 또는 그들의 조합된 것을 제공해도 좋다. 채널과 같은 연장된 구역은 상이한 각 시간에서 이동하는 용액의 검사를 가능하게 한다. 채널은 광응답 표면과 상접된 매트릭스 내에 홈을 형성시킴으로서 제공될 수 있고 또 구획실은 광응답 표면에 상접되는 매트릭스내에 凹부를 형성함으로써 제공될 수 있다. 측정되는 독립유니트의 수는 2 이상, 보통은 5 이상, 50이상, 그리고 2500와 같이 다수일 수도 있다.
다른 방법으로서는 광응답 표면을 구획실 및/또는 채널로 분할시켜주는 적당한 구조를 제공하는 고체필름, 층 또는 판을 상접시켜도 좋다.
상접되는 표면재는 보통 경질로서 투명, 불투명 또는 반투명일 수 있고 또한 금속, 세라믹, 유리등일 수도 있다. 조사광에 대해서 반투명 또는 불투명일 경우, 즉 그 불투명 표면재판이 광응답 표면에 상접되어 있는 경우 여러가지 부위에서의 빛의 투과를 위해 판에 구멍을 설비할 수 있다. 또 빛이 그 판을 통하여 특정 부위에 지향하도록 하기 위하여 광학섬유를 사용해도 좋다. 판은 단지 구조를 제공하는 불활성 물질로서 그 표면에 여러가지 물질을 구속시키도록 변형될 수 있다. 매체의 인크리멘트 부분의 상태 측정시에 여러물질들을 각각 집어넣어서 개별 측정되는 개개의 부위를 제공함으로서 다수의 결과들을 신속하게 측정할 수 있게 해준다.
광응답 표면의 광조사는 웨이퍼의 어느쪽에서라도 좋으나 관심있는 매체와 관련된 측의 반대측에서 광이 조사될 경우에는 웨이퍼를 매우 얇게 하여 관심있는 매체에 의해서 영향을 받는 도전밴드가 광조사에 의해서 영향받을 수 있게 해야 한다. 보통 이 경우에는 광응답 소자의 두께는 약 0.05μ∼2μ이다.
광응답 표면은 매체의 인크리멘트 부분중에 존재하는 여러가지 특성에 의해서 영향을 받을 수 있다. 한 특성은 명백히 흡광도로서 이 경우에 매체는 광흡수량을 변화시킨다. 따라서 조사 파장 범위내의 빛을 흡수하고 또한 광빔내에 존재하고 있는 물질의 농도의 변화량이 관측된 신호에 의해서 검지되어 측정될 수 있다. 이 경우에는 관심있는 매체의 인크리멘트 부분은 광응답 표면상의 광조사부위에 인접해 있거나 또는 그로부터 떨어져 있어도 좋다. 따라서 광속 또는 광도의 변화량을 검지하므로서 광빔중의 관심있는 흡수물질의 양을 측정하는데 사용할 수 있고 또한 관심있는 물질과는 상이한 물질에 관계되는 흡수성 물질의 양을 측정하는데 사용할 수 있다.
광속을 제공하는 다른 현상으로서는 형광 또는 화학발광이 있다. 그러므로 광도전성 표면의 광조사는 물리적원보다도 화학적원으로부터 유도된다. 형광은 형광물질(Fluorescer)을 포함하는 매체의 적당한 빛에 의한 여기조사의 결과일 수 있다. 이 적당한 빛은 형광시 광도전성 소자가 응답하는 광속으로 되거나 또는 에너지전이에 의해서 형광생성물을 제공하는 화학반응의 결과일 수 있다. 다른 방법으로서는 화학발광시킬 수도 있는데 이 경우 화학반응에 의해서 빛을 방사하는 생성물 예를들면 루시페라제(Luciferase) 및 루시페린(Luciferin) ; 디옥사시크로부탄(dioxacyclob utanes)의 분해등에 의해 얻은 생성물에 의해 발광시킬 수 있다. 여러가지 기술을 사용하여 형광물질 또는 화학발광의 결과로서 생기는 광속의 양을 매체의 인크리멘트 부분중에 존재하는 물질량에 관련시켜 변조시킬 수 있다.
광 변화이외에 또한 광응답 소자의 광응답에 영향을 미칠 수 있는 화학적 또는 물리적 기타 현상을 사용하여 인크리멘트 부분의 상태를 측정할 수 있다. 이들 현상으로서는 PH, 이온강도, 산화환원 전위등이 있다. 대부분의 경우에 이들 현상은 인크리멘트 부분이 광응답 표면상의 광조사부위에 있든지 또는 인접하고 있을 것을 필요로 한다.
광원은 편리한 소오스로서 특히 이온쌍 즉 자유전자 및 정공을 발생시킬 수 있는 적어도 대략 광응답 소자의 도전밴드 갭정도의 에너지이면 좋다. 광원은 일반적으로는 가시광선으로부터 적외선의 범위내에서 변화될 수 있고 실리콘에 대해서 이것은 약 1.1ev이다. 이것은 일반적으로는 약 0.1∼1μ, 더 보편적으로는 약 0.3∼1μ의 범위내의 파장범위를 제공한다. 기타의 반도체는 그에 상당하는 광원과 알맞게 정합시킬 수 있다. 광응답 표면상의 박층으로서 염료를 사용함으로써 더 낮은 에너지광을 산화환원 반응과 결합시켜 사용할 수 있다. 펄스조사를 위한 명암의 각 기간은 같아도 좋고 달라도 좋다. 일반적으로는 10-2∼10-6초의 범위이다. 특정 부위의 전체 조사시간은 임계적이 아닌 것으로 10-3∼1초의 범위면 좋다.
짧은 시간에 단속적인 빛을 제공하는 수단, 특히 사전에 정해진 주파수 예를들면 100HZ∼100KHZ, 보통은 100HZ∼50KHZ, 더 보편적으로는 1∼20KHZ의 빛을 조사기간 중 사이클시킬 수 있는 것이면 어떠한 광원이라도 사용될 수 있다. 예를들면 텅그스텐 램프로부터 적광색 또는 백광색을 얻을 수 있다. LED배열은 특히 관심의 대상이다. 다른 방법으로는 단일원 예를들면 가시영역내의 형광등을 사용할 수 있다. 셧터를 사용할 경우, 네마틱엑정, 회절격자, 광합섬유, 쵸퍼등도 응용할 수 있다.
보통은 개개의 부위에 관계된 각 신호간의 간단한 구별법을 제공하기 위하여 여러가지 부위를 상이한 시간으로 조사한다. 그러나, 각 신호의 구별을 가능하게 하는 수단, 예를들면 각 신호를 분리시킬 수 있는 위상전이, 주파수변경 또는 기타의 조합을 사용하는 경우에는 여러 다른 부위들을 동시 조사할 수도 있다.
상술한 바와 같이 이러한 응용은 하나 이상의 피분식 매체의 하나 이상의 인크리멘트 부분으로 지향시킬 수 있다. 이 경우 이 인크리멘트 부분 또는 분량은 매체의 전체특성 또는 매체의 특정 인크리멘트부분을 나타내며 또한 그 인크리멘트 부분들의 특성은 서로 상이할 뿐만 아니라 매체전체의 특성과 상이해도 좋다. 인크리멘트 부분들의 검사는 특정 인크리멘트 부분과 관련된 광응답성 표면상의 부위를 조사함으로써 행해진다. 특정 부위의 조사는 하나의 광원을 사용하여 특정부위를 조사하되 광원과 광응답성 표면을 상대적으로 이동시키거나 또는 복수광원의 채용 또는 이들의 조합에 의해서 사전에 정한 스케줄에 따라서 광응답성 표면의 상이한 부위들을 조사하여 달성된다. 이와 같이 하여 매체의 상이한 부분들을 조사하여 여러가지 특성에 대한 것으로 인크리멘트부분의 상태를 측정하고 또한 다량의 매체에서의 상태의 변화를 측정할 수 있다. 또 하나이상의 채널을 사용하여 채널에 연하여 인크리멘트 부분의 상태를 측정할 수 있으므로 채널에 연한 인크리멘트 부분들의 상태변화를 매체내에서 생기는 한 순간의 변화와 관련시킬수 있다. 연속류 또는 단속류의 기술을 사용하여 조사위치에 들어가기전에 검출가능한 반응을 제공하는 2 개의 매체를 혼합하여 줌으로서 채널에 연한 각 조사부위마다 정격상태(steady state)를 만들수 있다. 이와 같이하여 채널에 연한 상이한 부위들에서의 매체의 정격상태 특성을 관측함으로써 반응속도를 결정할 수 있다.
따라서 본 발명은 한 순간의 반응에 의한 변동을 실질적으로 동시모니터하는 것을 가능하게 한다. 따라서 하나이상의 광원 또는 광응답성 표면중의 어느것을 선택하여 움직일 수 있으므로 복수의 광원을 갖고서 사전에 정해진 스케줄에 따라서 표면을 조사하거나 또는 복수의 분리된 광응답성 표면을 동시조사 또는 동시가 아닌 조사를 선택적으로 할 수 있다.
검지할 수 있는 특성의 다양성, 사용할 수 있는 구조에서의 허용 가능한 변형 및 회로에서의 융통성 때문에 상이한 시스템과 상황에 맞도록 다양하게 본 발명을 적용할 수 있다. 대부분 광응답성 전기신호를 변조시켜주는 유체를 모니터(감시)하지만 본 발명은 적절한 상태에서의 고체 및 반고체를 모니터하는 것도 가능하다.
본 발명은 배수, 천연수, 화학처리 플랜트, 정유소, 발전소 등으로부터의 공업유동체, 공기 또는 기타유체 등의 각종의 흐름을 감시하는데 사용할 수 있다. 여기서 유체라함은 광응답성 전기신호에 영향을 주는 성분을 갖고 있는 것을 말하며 또는 그러한 응답을 제공하도록 다른 재료와 관련시켜 사용될 수 있는 그러한 성분을 말한다.
장치의 사용예로서 하나 또는 복수의 채널을 광응답성 표면과 투명 금속판과의 사이에 두어 이들 광응답성 표면 및 투명 금속판을 캐패시터의 판들로부터 작용하게 한다. 코트렐(Cottrell)집진장치로부터의 유출물은 다수의 채널을 통하여 다수의 상이한 원 또는 동일원으로부터 나온 것으로 각 채널을 독립적으로 거의 동시에 감시한다. 차지(Charge)가 시간의 흐름에 따라서 소산될 경우에 채널을 통하는 유속을 제어함으로써 챠지의 소산속도를 채널에 연한 다른 장소에서 신호를 모니터함으로써 측정할 수 있다. 이와 같이하여 채널의 하류방향에서의 광응답성 전기신호의 변화값으로 챠지의 소산속도를 측정하는데 사용할 수 있다.
다른 사용예에 의하면 다수의 채널들을 갖는 유출류 또는 강물의 생물학적 산소요구량 또는 화학적 산소 요구량의 변화를 감시할 수 있다. 여기서 그 흐름은 무수히 많은 개개의 채널로 분할될 수 있으며 각각의 채널에 여러가지 상이한 화학물질들을 도입시켜서 화학물질 또는 반응생성물이 광응답성 전기신호의 변조를 제공하도록 함으로써 감시할 수 있다. 흡광도, PH 또는 기타 물리적 현상에 변화가 있을 경우에는 채널에 연한 여러 상이한 부위들에서의 전기신호의 변화를 측정하여 그 화학적 또는 생물학적 산소요구량과 관련시킴으로써 그 변화율을 측정할 수 있다.
본 발명의 장치는 반응속도의 측정 예를들면 산소반응에 의해서 매체의 흡광도, PH 등의 변화가 생기는 경우의 산소반응속도의 측정에 사용할 수 있다. 이 장치는 이동류를 사용함으로써 실질적으로 즉석에서 속도를 측정할 수 있는 동적인 방법 또는 정적인 방법으로 행할수 있다. 이에 대신하여 비교적 정적인 용액을 단속적으로 조사하고 여러가지 시간에 읽음으로써 속도를 측정할 수도 있다.
본 발명을 적절히 적용시킴으로써 반고체 또는 고체매체에 대해서도 사용할 수 있다. 예를들면 생물학적 피전이체, 적합성 바이러스(Compatible viruses)또는 플래크(plaques)를 측정하고저 할 경우의 기타 상태를 검출하기 위하여 사용할 수 있다. 이 방법은 통상 영양한천 배지상에서 세포체(cellular lawn)의 생장 및 적합성 바이러스 또는 미지의 바이러스에 의한 감염을 포함한다. 용균이 생긴 경우에 작은 플래크 또는 투명 스폿이 형성된다. 사전에 결정된 PH 및 이온강도로 완충될 갤에 인접하여 광응답면을 배치하고 광응답면과 상대측으로부터 겔을 주사하여 빛의 투과율의 변화를 검출함으로써 플래크가 존재하고 있는 위치를 검출하고 그 위치를 기록할 수 있다.
이에 대한 대안으로 기질과 반응하여 색체를 띠게 하는 효소를 나타내주는 표식자(marker)에 의해서 세포를 종종 형질 변환시킨다. 예를들면 통상 β-갈락토시다재(galactosidase)를 사용한다. 왜냐하면 시판 입수 가능한 기질은 청색을 제공하기 때문이다. 전술한 바와 같이 영양한천 배지면상에 클론(clones)을 증식시킨 다음 청색의 존재에 대하여 자동적으로 클론을 스크린할 수 있다.
겔을 사용하는 제 3의 상황으로서 단백질을 겔전기 영동하는 것을 예시할 수 있다. 전기영동을 실시한 후에 검출가능한 생성물, 예를들면 산성생성물을 생성하는 효소에 결합된 관심있는 단백질을 어느 항체와 결합시키기 위하여 충분한 시간 인큐베이트시킨 후에 기질의 박층을 첨가하여 수성층과 광응답성 표면을 접촉시킬 수 있었다. 다시한번 반대쪽으로 빛을 주사하여 주므로서 특정 효과가 존재하는 결과로서 생기는 매체에 있어서의 PH의 변화를 검출하게 될 것이다.
제 4의 상황도 마찬가지로 PH경도(gradient)를 포함하는 겔내에서 단백질을 전기영동하는 것을 사용한다. 등전점전기(isoelectric focusing) 영동을 포함하는 이들의 기법에서는 PH경도가 인공적 수단에 의해서 설정되고 PH경도내의 이동속도, 또는 단백질 이동의 종점 위치가 분석된다. 빛으로 겔표면을 주사함으로써 상기 제 3 상황과 마찬가지로 여러가지 점에서의 겔의 PH 및 겔내에서의 단백질의 위치 양자가 측정될 수 있다.
단백질 대신에 1 중쇄 또는 2 중쇄 폴리뉴클레오시이드(stranded polynucle otide sequence)을 전기영동할 수 있다. DNA요소 예를들면 염색체, 바이러스 또는 플라스미드의 소화시에 개한적인 내부헥산 분해효소(endonuclease)를 사용할 경우, 그 배열의 길이가 특정의 다형체(poly morphism), 폴리스미드 또는 바이러스균주에 의해 유전형질에 관계될때 본 발명은 다형체, 플라스미드 또는 균주의 어느것이 존재하느냐를 신속하게 측정하기 위하여 사용할 수 있다. DNA시료(샘플)의 소화 및 변성후에 기지의 길이의 ssDNA표식자를 인접 밴드에 사용하여 2개의 혼합물을 전기영동할 수 있다. 그 다음 겔 중에서 분리된 DNA를 니트로셀루로스 필름에 옮겨 가열하여 고정시킬 수 있다. 다음에 고정된 DNA를 교잡(hybridiging)조건하에 라벨된 탐침으로 탐사할 수 있다. 그 다음 검출 가능한 신호를 발생시키기 위하여 적절한 배지를 사용하여 필름과 광응답성 표면을 접촉시킴으로써 시료로부터의 교잡된 2중쇄 DNA와 표식자로부터의 2 중쇄 DNA와의 상대관계를 위해 그 필름을 주사한다. 그 다음 필름의 길이에 연하여 상이한 시간에 필름을 통하여 빛을 쪼여서 신호에 의해서 측정된 2중쇄 DNA세그멘트들의 상대적 분리를 장치에 의해서 관찰한다. 그 세그멘트들의 공간적 관계는 특정 DNA분자가 존재하는지 또는 존재하지 않는지를 판단하는데 사용할 수 있다.
본 발명의 용도 중 특히 중요한 것은 배지의 특정 성분의 존재를 검출하는 것으로 이 경우 성분이라함은 화학물질로서 예를들면 약제, 홀몬, 단백질, 스테로이드, 수용체, 헥산 등과 같은 합성물 또는 천연물질일 수 있으며 또는 뉴크레오솜, 바이러스, 원핵성 및 진핵성의 양세포등과 같은 화학물질의 집합체일 수 있다. 이들의 측정은 생리적 체액 예를들면 혈액, 혈장, 타액, 뇌척수액, 염파액, 뇨등에서 행해진다.
측정할 수 있는 것으로는 배위자와 수용체와의 조합도 포함된다. 이 경우 배위자 및 수용체는 상호간에 특정 친화성을 갖고 있으므로 그들은 한쌍의 특정 결합원을 제공한다. 대부분의 경우를 위한 수용체로는 항체, 효소 또는 천연적으로 존재하는 수용체들이 있고 또 본 발명의 목적을 위한 것으로는 헥산을 포함할 수 있고 또 배위자로는 수용체를 얻을 수 있거나 또는 만들 수 있는 화학물이면 어떤것이든 좋다.
특정 결합쌍을 포함하는 계들은 광범위하게 변화될 수 있는 것으로 고체표면에 대한 결합이 존재하지 않는 "균질계" 또는 결합이 존재하는 "비균질"계를 포함할 수도 있으며 여기서 결합은 재생 가능성 또는 재생 불가능성이다. "재생 가능성"에 의해서 표면으로부터 시금계(assay system)의 활성성분을 제거할 수 있고 또 그것을 상이한 성분과 교환할 수 있다. 여기서 이후 시금이라함은 정량분석하는 것을 말한다.
대부분의 경우 수성완충매체가 사용되는데 이것은 신호를 발생시키는 재료의 성질에 따라 가볍게 또는 강하게 완충시킬 수 있다. 여러가지 완충재 예를들면 탄산염, 인산염, 붕산염 트리스(tris), 초산염, 바비탈(barbital), 해페스등을 약 0.01∼0.5M의 범위의 농도로 사용할 수 있다. 유기극성 용매를 예를들면 메타놀, 에타놀, α-프로파놀, 아세톤, 디에틸에테르와 같은 약 0∼40체적%의 범위의 양으로 존재할 수 있다.
특정 결합쌍 시금에서는 어느 물질에 결합되는 라벨이 존재하는데 이 경우 광응답신호의 변조는 정량분석 되는 시료내의 피분석물의 양과 관계될 것이다. 그 물질은 분석대상물(또는 피분석물), 분석대상물유사체, 상보적 결합멤버 또는 이물질들의 어느것과도 결합하는 물질일 수 있다. 그와 같은 물질들은 하나의 종의 면역항체(immunoglobulin)에 대한 항체 예를들면 뮤린(murine) 면역항체에 대한 면양항체를 포함한다. 또한 쌍, 특히 헵텐(hapten)-수용체쌍도 포함하며, 이 경우 그 물질은 헵텐 예를들면 비오틴(biotin) 및 라벨된 역결합 멤버 예를들면 아비딘에 의해서 변성된다. 따라서 그 라벨은 분석대상물을 포함하는 특정 결합쌍의 멤버에 직접적으로 또는 간접적으로 공유적으로 비공유적으로 결합할 수 있다.
광응답성 전기신호를 변조시켜주는 광응답성 부위와 관계되는 재료를 제공하는 하나이상의 성분을 가질 수 있는 계가 사용된다. 변조방법은 그 재료를 광응답성 표면 부위에 인접하게 한다거나 또는 조사광의 경로에 있게 한다거나 또는 기타 요건을 필요로 할 것이다. 실질적으로 다종의 변조재료가 이러한 특이한 결합시금에 사용될 수 있는데 그러한 재료들은 촉매반응 예를들면 효소촉매반응으로부터 나온 물질일 수도 있다.
균질계의 경우에는 결합에 의해서 시금계의 변조를 행하고 이 변조에 의해서 광응답성 전기 신호의 변조를 행하기만 하면 된다. 결합은 광응답성 표면에 인접해서 또는 광응답성 표면부터 떨어져서 일어날 수 있으며 여기서 광응답 표면은 추후 시금매체중에서 검출가능한 화합물의 레벨을 측정하는데 사용할 수 있다. 독립된 용기들 예를들면 미량측정판상조(microtitter plate well)내에서 여러개의 정량분석을 행할 수 있다. 그 경우 예를들면 색소로부터 색을 피분석 물질의 양에 따라 조들 각각내에 형성한다. 이어서 미량측정판상조를 광응답성 표면밑에 놓은 다음 사전에 정해진 스케줄에 따라서 상이한 조들에 광을 조사함으로써 각각의 조에 대한 신호를 신속하게 측정할 수 있다. 여기서 흡광도가 관계될 경우에 광경로를 비교적 길게 하는 것이 때때로 바람직하다. 따라서 통상의 미량측정 판상조를 사용하는 것보다는 오히려 비교적 깊으면서도 작은 직경을 갖는 조를 사용할 수 있다. 이와 같이하면 비교적 긴 경로를 빛이 통과할 수 있으므로 시금매체의 대부분을 관련시킬 수 있다.
전기적 광응답을 제공해주는 색소이외의 물질이 발생하는 경우에는 광응답 표면과 어떤 전기적인 상호작용을 시켜줘야 할 필요가 있다. 이 전기적인 상호작용은 캐패시턴스 형태를 취하거나 또는 좀더 일반적으로 광응답성 표면과 접촉시키는 것을 포함할 것이다. 이 경우 상호 작용의 결과로서 PH, 이온강도, 계의 산화환원 레벨등의 변화가 발생할 것이다. 이 전기적인 상호작용은 다수의 조를 사용하여 그 내에 정량분석할 여러가지 시료를 넣은 다음 각 조로부터 채취된 부분 표본(aliquot)들을 광응답성 표면상의 지정된 부위에 기계적으로 옮김으로써 달성할 수 있다. 광응답성 표면내에서 상술한 부위들은 여러가지 수단, 예를들면 간막이, 다공성 고체, 겔 등에 의해서 서로 분리되어 있으며, 여기에서 각각의 시료는 광응답성 반도체 공통전극과 전기적 상호작용을 하게 된다.
균질 시금의 경우에는 시금매체를 통하는 거리의 일부까지만 뻗어있는 다수의 부분간막이를 설치한 다음 시료를 광응답성 표면에 연접시켜줌으로서 정량분석을 실시할 수 있다. 검출가능한 생성물의 형성속도는 실시할 수 있다. 검출가능한 생성물의 형성속도는 구획중의 피분석 물질의 양에 따라서 변화할 것이므로 기지량의 피분석 물질을 갖는 구획과 시료를 갖는 구획간의 차를 비교함으로서 결과치를 표준치에 대해서 관계시킬 수 있다. 균질의 시금을 예로들면 하기와 같은 미국특허(여기에서는 적당한 부분을 참고로 기재한다)들에 기재된 것과 같은 시금들이 있다 : (라벨)제3,817,837호(효소), 제3,935,074(배위자), 제3,996,345호(형광 소광쌍), 제4,160,645(비효소촉매), 제4,193,983호(리포솜), 제4,208,479호(효소변성재), 제4,275,149호(입자) 및 제4,341,865호(자살억제제), 이들의 특허는 효소, 형광체, 산화환원 시약 및 그 조합을 포함한다.
예를들면 EMIT라는 상표로 판매되고 있는 구입 가능 시금품이 있다. 이 시금품은 NAD로부터 NDAH를 생성하는 효소글루코스-6-포스페이트 디하이드로게나제를 사용한다. 광응답 표면에서 산화를 행하게 하고 또 그 산화에 의해서 직접적으로 또는 기타 산화환원 화합물의 중간체를 거쳐서 NADH를 NAD로 변환시킴으로써 효소에 의한 NADH의 형성속도를 측정할 수 있다.
균질의 효소시금에서는 피분석물질에 대한 항체를 사용한다. 여기에서 피분석물질 또는 유사 피분석물질은 또한 효소에 결합되어 효소-피분석 물질 공역체를 제공한다. 피분석 물질에 대한 항체가 효소-피분석 물질 공역체에 결합되는 경우 효소 활성도는 실질적으로 저하된다. 따라서 NADH의 형성속도를 측정하여 이 속도를 광응답성 부위에 인접한 용적에 존재하는 피분석 물질의 양과 관계지울 수 있다.
시금을 행살시에 다수의 구획을 정해주도록 다수의 간막이를 갖는 광응답성 부위를 사용하고 또 시금매체를 간막이를 넘어서 뻗어있게 할 수 있다. 시금매체는 효소공역체 및 완충액, 안정제 또는 검출가능한 신호를 발생시키는 계에 직접적으로 포함되지 않는 기타 첨가제를 포함할 것이다. 항체, 시료, 또 적당한 기질을 함유하는 시료용액을 조재하고 이 혼합물을 인큐베이트하고 난 다음 적절한 구획에 주입한다. 이어서 산화환원시약의 생성속도, PH의 변화 또는 기타 검출가능한 생성물을 얻은 다음 시료중에 존재하는 피분석 물질의 양을 표시하여 얻을 수 있다.
피분석 물질 또는 역결합쌍 맴버에 효소를 공역시키는 이외에 기질, 보인자, 자살억제제 등을 공역시킬 수도 있다. 이들의 여러가지 기법들은 상술한 미국특허에 개시되어 있다. 그러므로 자살억제제 및 피분석물질로 구성되는 공역체를 조제할 수 있다.
효소를 표면 즉 광응답성 표면 또는 광응답성 표면에 인접한 표면에 공유적 또는 비공유적으로 결합시킬 수 있다. 피분석 물질에 대한 항체, 시료, 자살억제제의 공유체, 기질 그리고 검출가능한 생성물의 제조에 필요한 임의의 추가 시약을 시료용액을 조제한다. 그다음 이 시료용액을 상기 표면에 결합된 효소에 첨가하여 효소 활성도를 측정한다.
다른 하나의 균질시금은 멀티유니트 효소의 효소 서브유니트를 사용한다. 여기서 이 서브 유니트는 라벨로 역할할 수 있다. 서브유니트 공역체에 대한 항체의 결합에 의해서 그 서브 유니트가 다른 유니트들에 복합되는 것을 억제할 수 있다. 또다른 기법에 의하면 자기 결합성의 단백질 단편이 사용될 수 있다. 이 예가 효소 리보뉴클리아제(enzyme ribonuclease)이다. 이 물질은 서브틸리신에 의해서 S-펩타이드 및 S-단백으로 쪼개진 다음, 그 후에 재조합되어 활성효소를 형성한다.
불균질계에서는 특정의 결합쌍간의 복합체와 복합되어 있지 않은 특정 결합쌍 멤버간의 분리가 가능해진다. 이 분리는 특정 결합쌍 멤버의 한쪽을 고체 표면에 결합시킴으로써 달성된다. 슬라이드상의 상이한 위치에 특정 항체를 갖는 투명 슬라이드를 조제하여 하나의 시료로 다수의 피분석 물질을 정량 분석할 수 있다. 그다음 피분석 물질의 각각에 대한 항체를 샌드위치 면역검정법을 사용하기 위하여 용액에 첨가한다. 편의상 항체는 교차반응성을 최저로 하도록 모노크로날 항체로 한다. 그다음 특정의 종으로부터 유도된 면역글로부린에 대해서 특정적인 항체에 효소공역제를 첨가한다. 예를들면 모노클로날 항체가 쥐의 면역일 경우 쥐의 면역 를로부린에 대한 토끼의 항체를 조제할 수 있다. 결국 모노클로날항체가 결합되어있던 곳에서만 효소결합체도 존재한다.
그다음 최초의 항체를 각각의 장소를 규정하도록 투명 슬라이드를 광응답 표면에 인접시켜서 위치시킨다. 표면에 있는 얇은 액상 박막에는 효소와의 반응에 의해서 검출가능한 회합물을 생성하기 위하여 적당한 시약 및 기질을 제공한다. 그다음 임의의 효소가 특정의 부위인곳에서 결합됐는지의 여부를 측정하기 위하여 투명슬라이드를 통하여 상기 표면에 연속적인 광조사를 행한다. 이 방법에 의해서 시료를 대다수의 상이한 피분석 물질에 대해서 정량 분석할 수 있고 또 이것과 실질적으로 동시에 단일 시료에 대한 완전한 측정 조합을 얻을 수 있다. 이 조합의 경우 극히 소량의 시료가 필요할 뿐이다.
비균질 기법은 여기에서는 참고하기 위하여 적당한 부분에 설명된 하기 미국특허들에 기재되어 있다. 제3,654,090호(효소), 제3,853,987호(형광입자), 제3,970,518호(자성입자) 및 제4,134,792호(효소기질).
동일 표면을 반복 사용하고 싶을 경우에는 피분석물에 관계되는 특정적 결합쌍의 멤버에 상보멤버가 접합되는 장소에서 특정적 결합쌍의 멤버를 상기 표면에 적용시킬 수 있을 것이다.
예를들면 동일 또는 상이한 당, 헵텐, 수용체, 항체 또는 천연적으로 존재하는 배위자 수용체쌍의 멤버에 의해서 상기 표면을 피복할 수 있을 것이다. 이어서 피분석물에 관계되는 특정 결합쌍의 멤버와 상기 표면에 결합된 재료에 대한 상보적인 결합 멤버를 접합시킨다. 구체적으로 설명하면 상기 표면을 당으로 피복하고 또 피분석물에 관련된 특정 결합쌍 멤버, 예를들면 항원을 렉틴에 접합시킬 수 있다. 따라서 렉틴 및 단백질 피분석물로의 항체의 접합체를 조제할 수 있다.
항체 렉틴 접합체용액을 당이 피복된 표면에 가함으로써 항체는 표면에 결합되게 된다. 이어서 상술한 바와 같은 정량 분석을 실시하고 그 정량분석 종료후에 당농축 용액을 첨가함으로써 상기 표면으로부터 복합화재료를 제거할 수 있다. 렉틴 대신에 항체 또는 천연수용체를 사용할 수 있는 경우에는 유추에 의해서 다른 쌍을 사용할 수 있다. 따라서 반복보충할 수 있는 단독 표면을 사용할 수 있고 따라서 각 측정후에 동일 또는 상이한 형의 시금을 사용할 수 있다. 상이한 화합물을 상이한 부위에 있어서 상기 표면에 결합시킴으로써 특정적 결합쌍 멤버를 적당한 접합체를 갖는 특정 부위를 향하게 할 수 있다.
감도를 증폭 및 향상시키기 위해 효소를 사용하는 각종 기술을 사용할 수 있다. 상이한 PH최적치를 갖는 효소를 사용함으로써 PH캐스케이드를 사용할 수 있다. 어떤 효소용으로 일정 PH를 갖는 벌크용액을 얻음으로써 그 효소가 국소환경에서 다른 PH를 제공할 수 있는 생성물을 생성하고 그 PH가 제 2의 효소에 대해서 최적이 되고 그 제 2 효소가 동일 방향으로 PH를 더 변화시키는 생성물을 생성시킨다. 그리하여 국소적 향상 또는 증폭을 제공할 수 있다.
마찬가지로 다른 효소에 의해서 생성할 수 있는 기질 또는 보효소를 필요로 하는 효소들을 사용할 수도 있다. 상기 예에 있어서는 제 1 효소를 슬라이드에 결합시켜 수용체에 접합된 제 2 효소를 얻을 수 있다. 따라서 제 1 효소는 제 2 효소용으로 보효소 또는 기질의 고국소화 농도를 제공할 수 있다. 예시할 수 있는 효소쌍으로는 글루코스옥시다제, 호르라디슈 퍼옥시다제가 있는데 이들은 짙은색의 생성물 즉, 글루코스와 NAD와 함께 NADH를 생성한 다음 INT염료등과 결합될 수 있는 키나제와 G6PDH를 생성하기 위한 것이다.
효소촉매이외의 촉매로서 특히 산화환원 촉매들을 사용할 수도 있다. 이들의 촉매는 예를들면 페나진메소설페이트, 메틸렌블루, 니코틴아미드아데닌 디뉴큐레오타이드, 멜도라블루, 플라빈 모노뉴 크레오타이드, 패리 및 페로시아나이드등의 화합물을 포함할 수 있다. 이들의 화합물은 반도체 표면에서 산화환원 전위를 제공하는 다른 촉매화합물 또는 효소와 함께 사용할 수 있다. 예를들면 수용체와 효소를 접합하는 대신에 수용체를 페나진 메소설페이트, 멜도라블루, 메틸렌블루등에 접합시킬 수 있다. 다음에 NADH와 테트라소디움염의 결합쌍을 사용함으로써 표면상에 짙은 색을 생성할 수 있다.
산화환원 반응제는 매체중에서 관련되지 않거나 생체외에서 결합하는 개개의 멤버, 막단편 또는 세포를 포함하는 천연의 효소수송계와 결합되므로서 결국 증폭이 될 수 있다. 이와 다른 방법으로는 완전한 세포 또는 세포단편의 존재가 산화환원 결합쌍에 미치는 영향에 의해서 검출될 수 있다.
여러 상황들에서 생리학적 액체 특히 혈액 또는 혈장중에서의 천연 수용체의 존재를 측정하는 것에 관심이 있다. 통상 수용체는 자기면역 질환 외래물질 또는 감염에 의해서 야기되는 항체이다. 이 항체는 양립하는 시금에서 검출할 수 있다. 그 분석에서는 내인성 항체가 상보항원용의 라벨부 항체와 양립하든지 또는 항체가 브리지로서 작용하여 표면 또는 입자에 결합하는 항원에 대해서 라벨부 항원을 결합시킬수 있다. 그렇지 않으면 대부분의 경우 항체시금은 항원검출용으로 사용하는 기술에 따른 것이다.
어느 상황들에서는 광응답성 표면 또는 광응답성 표면에 근접하여 유도될 수 있는 다른 표면과 공유결합적으로 또는 비공유 결합적으로 결합된 리피드단층 또는 2중층을 갖는 것이 바람직하다. 단일 리피드층은 지방족 실릴 하라이드 또는 에스테르를 사용함으로써 형성시킬 수 있다.
여기에서 실릴화합물은 일반적으로 탄소원자 12∼24개, 더 보편적으로는 탄소원자 12∼20개의 지방족쇄 1∼3개를 가질 수 있다. 또한 아릴기, 관능기 예를들면 카복실기, 할로기, 아미노기등을 포함한 지방족쇄에 결합되어 있든지 또는 실릴기에 결합되어 있는 기타 재료가 존재할 수도 있다. 다음에 상기 표면을 리피드 단층을 통하여 침지시키고 이어서 그 표면을 수평으로 들어올려 제 2 층을 제공해줌으로서 결국 제 2 층을 제 1 층상에 형성하여 2중층을 형성할 수 있다.
각종의 라멜라 형성성 리피드로는 특히 리포송등의 생성에 사용되는 포스포리피드를 사용할 수 있다. 또 다른 방법으로 그 2중 층은 특정 표면을 혈장 세정하고 웨이퍼를 단층으로 수직으로 통과시킨 다음 표면부터 물을 제거할 수 있을 정도로 충분히 늦은 속도로 웨이퍼를 끄집어냄으로써 형성할 수 있다. 그 다음에 웨이퍼를 단층을 거쳐 수평으로 눌러서 커버슬립으로 피복한다.
그 2중층은 층내에서 횡방향의 확산을 허용한다. 피분석물, 예를들어 항체와 결합되는 리피드와 결합되는 각종기를 제공할 수 있다. 세포표면상의 각종 항원에 대해 특별한 항체에 결합되어 존재하는 형광물질 및 소광물질을 제공해준다.
세포의 존재는 형광물질과 소광물질과 함께 존재하므로서 2중층의 여기시에 형광을 저해하게 될 것이다. 형광물질이 방사하는 빛이 전도대갭의 에너지에 가까울 경우, 특히 여기시에 사용하는 빛이 광응답성 표면과 평행일 경우 표면을 때리는 광량은 2중층으로 결합된 항체에 관련된 항원성 부위를 갖는 세포의 존재 유무와 관계되게 된다. 상기 빛은 광응답성 표면과 반드시 평행이어야 할 필요는 없고 상보적 항원성 부위를 갖는 세포가 존재하므로서 그것이 2중층에 존재하는 항체와 결합되어 소광성을 야기시킬때 신호가 실질적으로 감소될 경우에 상기 빛은 수직 또는 일정 각도로 해주면 충분하다.
2중층들을 라벨로서의 이오노파(ionophore)들과 결합시켜 사용할 수도 있다. 여기에서 이오노파는 2중층을 통하여 이온을 광응답성 표면에 수송할 수 있다. 따라서 이오노파를 2중층에 결합된 상보파트너와 결합하는 특정 결합파트너, 예를들면 리간드 또는 수용체와 결합시킬 수 있다. 유리 이오노파가 존재함으로서 상기의 표면에 근접한 곳에서의 이온농도를 향상시키는 것에 의해 광응답성을 조절할 수 있다. 예시될 수 있는 이오노파로는 멜리틴, 노낙틴, 발리노마이신, 아라메티신(alamethicim), 크라운에테르등을 들을 수 있다.
합텐, 단백질 및 삭카라이드이외에 헥산도 본 발명 방법에 의해서 검출할 수 있다. 헥산 즉 RNA 또는 DNA중의 어느것이라도 상보배열을 갖는 프로브를 사용하는 양립성 또는 비양립성 방법으로의 혼성화에 의해서 검출할 수 있다. 양립성 방법에서는 헥산 배열이 표면에 결합된다.
상보적 배열을 함유한다고 여겨지는 시료는 라벨된 상보적 배열 예를들면 비오틴과 결합된다. 그런다음 이 혼합물은 혼성화 조건하에서 표면에 결합된 폴리뉴크레오타이드(polynucleotide)와 조합되고 비특징적으로 결합된 올리고뉴크레오타이드는 제거된다. 그 다음 효소-아비딘 복합체가 첨가된다. 여기에서 아비딘은 존재하는 어떠한 비오틴과도 결합된다. 그다음 특정 결합된 효소가 상기 방법에 의해서 검출될 수 있다.
다른 방법으로는 다수의 미생물을 함유하는 시료를 적당한 영양한천 겔상에 펼쳐서 크론화 한다. 구룬스타인 호그네스(Grunstein-Hogness)법을 사용하여 세포를 겔상에 그들의 위치를 적절히 기재한 니트로셀루로스 다공성 필름으로 옮긴 다음, 세포용해하고 그리고 가열에 의해서 그 DNA를 필름에 고정한다.
관심있는 생물의 특징적 배열에 대해 상보적 배열을 갖는 프로브를 단백질 예를들면 래프레서(repressor). 로오(rho), 람다(lambda)의 N 단백질, 또는 이들과 유사한 것으로 특별하게 인식되는 배열을 갖는 2 본쇄 3'-말단을 갖는 부분적 단쇄로서 제공한다. 상기 필름을 혼성화 조건하에서 예를들면 50%수성염 디메틸 포름아미드하에서 상기 프로브와 접촉시킨다음, 혼성화 용액을 제거한다. 필림을 세정한 후에 특이적 결합수용체의 용액이 다수의 카테콜(catechol)에 의해서 라벨을 붙인다. 라벨된 단백질이 결합될 정도의 충분한 시간후에 필름을 세정하여 비특정 결합된 단백질을 제거한 다음 광응답성 표면에 밀접하게 대면되도록 놓는다. 그다음 붕산용액을 가하고 각 크론을 조사함으로써 각 크론에 관련되는 개개의 부위에서 PH를 측정한다. 복합체화시킨 붕산의 산성도는 주목하고 있는 미생물의 존재를 식별해준다.
미생물은 또한 매체중의 재생물제(biostat) 또는 살생물제(biocide)의 존재를 측정하는데에도 사용될 수 있다. 매체와 증식되는 미생물을 조합하여 미생물의 증식속도를 측정한 다음 매체가 존재하지 않을때만 상이한 표준치와 비교함으로서 살생물제의 존재를 검출할 수 있다.
생존 포유류세포 예를들면 종양 세포를 사용함으로써 성장조절 물질의 존재를 검출할 수도 있다.
마지막으로 스트림 포텐셜(stream potential) 예를들면 트리보볼타 효과(Triboveltaic effect)를 측정함으로써 매체의 유속을 측정할 수 있다.
다음 예들은 본 발명의 방법이 사용될 수 있는 태양의 예시이다. 단일 표면 또는 다수 개로된 개개의 비인접 표면유니트들로 된 장치는 독립영역 또는 구획을 분리하기 위한 간막이를 갖고 있다. 필름을 특정 단당류 또는 과당류에 대해서 특정적인 렉틴을 갖는 표면에 근접시켜 사용한다. 항체는 특정 당류에 의해서 변성시킨다음 동일 또는 상이한 배위자에 대한 항체들을 각 구획에 도입하고 그다음 과잉량을 세정제거한다. 그다음 시료를 도입시켜 구획의 간막이를 오버플로우시켜주므로서 상보적 배위자가 적절한 구획내에서 결합되게 된다. 그런다음 시료를 세정제거한 다음 또 항체 혼합물을 처리해주므로서 이 혼합물을 구획중의 항체에 결합된 단일 또는 복수의 배위자와 결합된다. 이들의 항체는 모두 단일원 예를들면 쥐로부터 얻은 것이다. 항체용액을 세정한 다음 효소와 쥐면역 그로브린에 대한 토끼항체와의 복합체를 첨가하여 구획벽을 오버플로우시켜서 구획중의 쥐면역 그로브린에 결합되도록 해준다. 그다음 비특정 결합효소를 세정제거한 다음 측정할 생성물이 들어있는 각 구획내에 기질매체를 첨가해줌으로서 각 구획내의 효소 활성도 예를들면 PH변화, 색 흡수성등을 측정할 수 있다.
다른 기법으로는 약 2㎜간격으로 상이한 항체가 존재하는 겔을 사용한다. 이 겔은 염용액을 사용하여 조제되어 전기적 상통을 위하여 염용액과 접촉되게 한다. 그다음 이 겔을 관심을 두고 있는 배위자 복합체를 함유하는 시료와 접촉시킨다. 여기에서 라벨은 장기 지속형광 물질, 예를들면 유로피움 키레이트(europium chelate)이다. 겔상의 각 부위에 존재하는 형광물질의 양은 존재하는 배위자의 양에 반비례할 것이다. 비특정적 결합된 형광물질을 제거한 후에 개개의 부위를 조사하고 조사후에 관찰되는 신호가 정지되면 형광이 방사된다.
다른 태양에서는 실릴치환된 지방족 카본산을 거쳐서 각 유니트의 표면에 공유결합한 항체를 갖는 개개의 광전도 유니트를 준비한다. 그런다음에 시료를 항체와 접촉시킨 다음 시료를 세정제거하고 효소 복합항체를 첨가한다. 결합되도록 충분한 시간방치후에 비특정적으로 결합된 효소를 제거한 다음 NADH를 생성시키도록 디벨로퍼용액을 첨가한다. 효소에 의해서 생성된 NADH는 광응답전극에 의해서 간접적으로 재산화 될 수 있으며 그 결과 NAD가 재순환될 수 있다. NADH의 생성속도는 광산화의 결과로 나온 광응답과 관련된다.
표면에 인접된 매체의 상태를 측정하기 위해 되는 여러가지 회로가 사용된다. 광응답 감지전극이외에도 적어도 하나의 대응전극 바람직하게는 2개의 대응전극이 존재할 것이고 장치의 각 구획 또는 채널에 대한 대응전극이 존재할 수 있다. 동일 또는 상이한 전극이 제어 또는 기준전극으로 역할할 수 있다.
전극재료가 광응답 전극에 나쁜 영향을 주지않고 전기적으로 상통되는 매체에 나쁜 영향을 주거나 받지않는한은 여러가지 재료의 전극을 사용할 수 있다. 예시할 수 있는 전극재료로는 백금, 로디움, 팔라디움, 은-염화은, 칼로멜, 전도성 유리전극(SnO2, InO2또는 ITO)등이 있다. 몇몇 경우에는 전기적으로 상통되는 쉴드, 예를들면 제라틴내에 전극을 집어넣는 것이 바람직하다.
한 실시예에 의하면 3개의 전극 즉 감지전극, 기준전극 및 제어전극이 존재한다. 감지전극과 기준전극간의 전위는 제어전극에 입력되는 전위를 감지전극에 대해 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 발광다이오드 또는 기타 광원은 외부전자회로에 의해서 전력을 공급받아서 시간에 대해서 강도가 정규패턴으로 변화하는 빛 예를들면 구형파, 정현파등의 빛을 방사시키므로서 감지전극이 시간의존응답을 생기게 한다. 이 응답은 감지전극과 기준전극간의 전위를 일정하게 유지하는데 필요한 제어전극을 통하는 전류를 측정함으로써 검출 할 수 있다.
이러한 회로구성에서 제어전극을 통하여 정기적으로 변화하는 전류의 피크 투 피크의 진폭은 감지전극에 있어서의 화학적 환경의 함수로서 또 감지전극과 제어전극간에 입력되는 전위의 함수로서 변화한다. 이 회로구성은 제어 및 기준전극으로의 리드를 단락시키고 또 전극을 회로로부터 제거함으로써 좀더 간략화 될 수 있다.
이제 제 1 도를 참조하면 반도체로 된 감지전극 10은 수성매체 12의 표면에 배치되어 있다. 리드선 13 및 포텐시오스타트 11 예를들면 모델 363 포텐시오스타트/갈벤스타트 PAR[(프린세톤 어프라이드 리서치)는 반도체 전극 10, 기준전극 14 및 제어전극 15를 연결한다. 포텐시오스타트 11은 제어전극 15 및 감지전극 10을 통하여 분극화 전류를 공급한다. 이 전류는 감지전극과 기준 전극 14간에 일정한 전위를 유지시킨다. 전극 10과 14간에 고정 전위를 유지시키는데 필요한 전류는 출력메터 16에서 전압으로서 기록된다. LED 32는 예정된 주파수의 규칙적인 펄스의 빛을 발광하도록 펄스회로 34에 의해서 제어된다. 동작에서 예를 들면 LED 32로부터의 빛은 매체 12를 통하여 진행하여 전극 10의 표면에 충돌한다. 감지전극 10과 제어전극 15간의 전위변화는 감지전극 10의 표면에 빛이 충돌함으로써 생기고 이 전위의 변화는 빛이 충돌한 감지전극 10이상의 부위 근처에 화학환경의 함수로서 변화한다. 포텐시오스타트 11부터의 전류는 이 변화를 상쇄하도록 조절되고 감지전극 10과 제어전극 15간의 전압을 일정하게 유지시킨다. 결국 메터 16에 의해서 측정되는 전류의 변화는 검사받는 부위근처의 화학 환경변화의 함수이다. 교호부위를 전술한 다수방법에 의해서 예를들면 각각 상이한 시각에 상이한 부위에 빛을 비춰줌으로서 검사할 수 있다. 단일전극 10상의 다수의 격리된 부위에서의 화학환경은 제 1 도의 회로를 이용하여 검사할 수 있다.
각 부위는 예를들면 감지전극 10으로 PH의 변화를 측정하도록 실리콘 웨이퍼를 사용함으로써 격리시킬 수 있다. 웨이퍼상의 한 부위에서의 PH 변화에 의해서 생성된 공핍영역이 다른 부위로는 확장되지 않게 하므로서 결국 부위들을 격리시킬 수 있다.
다른 회로는 감지전극의 정현파 조사에 응답하여 제어전극을 통하는 정현파 교류를 일정 진폭으로 유지시키도록 제어전극과 감지전극간의 전위를 자동적으로 변화시키는 것을 포함한다. 이와같이 함으로서 일정 전류를 유지하는데 필요한 전위를 측정함으로써 감지전극 근처의 화학환경의 변화를 측정할 수 있다. 그밖에도 이 방법은 전위의 최대변화를 화학환경의 함수로서 제공하는 최적 전류로 감지전극이 동작되는 것을 가능하게 한다. 이와같이 하여 화학환경에서의 소정의 변화는 최대화된 전위차로 된다.
제 2 도를 참조하면 회로는 감지전극으로서 역할하는 실리콘웨이퍼 42와 제어전극으로서 역할하는 백금전극 43을 묘사하고 있다(저항기 및 콘덴서는 도면에 묘사되어 있으나 구체적으로는 언급하지 않는다). 연산 증폭기 44는 제어전극 및 P-도우프한 실리콘 반도체 전극을 통과하는 전류를 전압으로 변환시켜 그 신호를 3개의 연산증폭기들 50,52 및 54로 구성되는 밴드패스 증폭기 46으로 공급한다. 밴드패스 증폭기 46은 원하지 않는 잡음을 여파하여 제거하여 측정에 사용되는 정현 주파수를 통과시킨다. 밴드패스 증폭기 46으로부터의 신호를 2개의 연산증폭기 60 및 62와 2개의 다이오드 64 및 66을 포함하는 정밀정류기 56으로 공급한다. 그 정류된 신호를 평활하게 하여 실리콘전극에서의 화학환경의 변화에 대한 회로의 응답시간을 측정하도록 가변 RC 필터 70이 설비되어 있다. 부의 신호가 전위차계 74 및 연산증폭기 76을 포함하는 제어증폭기 72로 공급된다. 제어증폭기 72의 출력은 백금전극 44에 있어서의 전위를 제어하는 역할을 한다. 제어증폭기 72에 공급되는 부의 신호는 Si 전극 42의 정현파 조사에 응답하여 Pt 전극 및 Si 전극을 통하는 교류의 진폭과 관련된다. 기록을 위하여 제어증폭기 72로부터의 출력신호는 기록기를 위한 기초값의 제어를 가능하게 하는 유니티 게인(Unity gain) 증폭기 77로 공급된다. 증폭기 77의 출력 78은 배금전극 44에 제공된 피드백량을 나타내는 것으로 감지전극 42부위의 화학환경의 함수이다.
그리하여 실리콘 웨이퍼 표면상의 상이한 부위들에 규칙적인 정현파 펄스가 조사될때 그 기록기는 Pt 전극 및 Si 전극을 통하는 일정 진폭의 교류를 유지하는데 필요한 Pt전극과 Si전극간의 전위의 판독값에 응답한다. 이 회로는 일정진폭 모듈을 위한 CAM이라 칭한다. 사전에 정해진 스케줄에 따라서 웨이퍼상에 정현파 광을 조사하는 회로는 도시않됐다.
사용할 수 있는 또다른 제 3 의 일반회로는 감지전극과 제어전극간의 정전위에서 감지전극의 일정한 광응답을 유지하도록 LED 출력의 피크 투 피크의 진폭을 자동적으로 변화시키는 것을 포함한다. 이 회로구성에서 LED를 통과하는 피크 투 피크전류가 감진전극에서 환경에 감응되는 검출신호다.
전기응답으로서 캐패시턴스를 사용하는 경우에 캐패시턴스 변화는 시금분석물 매체중의 캐패시턴스의 변화의 결과로서 생기는 전류변화와 관련시켜 측정할 수 있다.
제 3 도는 선 82에 의해서 회로(예를들면 제 2 도의 회로)에 연결되어 있고 또한 용기 84에 장착되어 있는 실리콘 웨이퍼 80(제 1 도의 감지전극 10에 상당하는것)을 갖는 전형적인 장치의 횡단면을 나타낸다. 용기 84는 다수의 구획실 86을 갖고 있으며 각 구획실내에는 여러가지 시금 분석시료가 들어간다. 구획실벽 88은 일반적으로 두께 약 0.5㎜∼5㎜이다. 반응은 각각의 구획실중에서 진행하므로 특히 반응이 웨이퍼 표면 부위에서 생길 경우에는 웨이퍼 표면 90에 확산되는 생성물이 만들어진다. 예를들면 산화환원 반응의 경우에는 구획실중에서 만들어진 산화환원 생성물은 표면 90으로 이동하여 표면 전위에 반응하거나 또는 표면전위를 발생시킴으로서 표면의 광응답에 영향을 미친다. 이 방식에서는 개개의 구획실 86과 연관되는 웨이퍼 표면 90이상의 여러가지 부위들로부터 얻어지는 신호들 상호간에 비교적 작은 방해가 있다. 투명 또는 반투명인 창 93이 지지체 94에 의해서 실리콘 표면 90으로부터 분리되어 있다. 표면 90과 벽 88과의 사이에 작은 갭 95가 존재하고 있어 그를 통해 액체가 구획실 상호간을 상통시킬 수 있으므로 실리콘 전극 80과 백금전극 97과의 사이에 전기통신을 제공한다. 분석하는 동안 용액 조성물을 실질적으로 일정하게 유지시킬 수 있도록 구획실 99는 구획실 86내의 변화에 의해서도 영향받지 않는다. 일련의 LED 92는 구획실 86을 통하여 표면 90상의 연관된 부위에 잇달아 조명을 제공한다. 조명주기와 관련하여 신호를 읽어낸다. 결국 단일 웨이퍼 80을 사용하여 다수의 부위에서의 화학환경을 측정한다. 여러가지 신호의 독출 및 기록은 수동으로 또는 마이크로 프로세서 또는 유사수단을 사용하여 행할 수 있다.
제 4 도는 다수의 채널을 사용하고 있는 장치를 아래로 본 일부분을 절개한 도식도이다. 하우징 100은 입구 매니폴드 104 및 출구 매니폴드 106을 갖는 다수의 채널 102를 갖고 있다. 창 111의 내면상에 단일 기준전극 108 뿐만아니라 다수의 제어 대응전극 110이 설비되어 있다. 각각의 채널과 관련된 다수의 입구 112가 특정 채널내로 시료를 도입하도록 설비되어 있다. 시료는 매니폴드 104로부터의 분석매체와 혼합되고 그 혼합물을 채널 102를 통하여 진행한다. 채널 기부는 광응답전극 114이다. 시료혼합물을 뒤따라 들어오는 유체로부터 분리시키기 위하여 시료다음에 기포를 도입해도 좋다. LED 배열(도시치 않음)을 설비한다. 이것은 각각의 채널을 그의 길이 방향을 따라 조명하므로 각 채널중의 1개이상의 부위를 조사할 수 있다. 광응답 전극 114는 대응전극들 108 및 110과 접촉되도록 채널 102를 통과하고 있고 또한 채널을 충전시키고 있는 시료분석 시금매체 스트림과 접촉상태에 있다.
이 방식에서는 시금매체의 PH 또는 산화환원 전위의 변화를 야기시키는 반응을 촉매시켜주는 효소를 사용하여 균질 시금기술을 사용할 수 있다. 각 채널내의 반응속도는 동일 또는 상이한 지점에서 시간의 함수로서 잇달아 판독값을 취함으로서 측정할 수 있다. 반응속도는 시금 분석 매체가 채널을 횡단할시에 그 채널에 연한 여러지점에서 연속적으로 그 값을 읽어냄으로써 측정할 수 있다. 따라서 각 채널중의 효소활성도의 변화속도를 측정하여 시료 시금분석 매체중의 피분석물의 농도에 상관시킬 수 있다. 채널을 통한 시금분석 매체의 연속류는 채널을 세정하는 역할을 하므로 결국 다음 측정을 위한 채널로 회복시키는 역할을 한다. 다른 방법으로서는 여러 변을 사용함으로써 채널을 원래의 상태로 회복시키도록 매체와 세정용액을 교호로 할 수 있다.
제 5 도는 상호 절연되어 있지만 공통의 모선에 연결되어 있는 다수의 부위를 갖고 있으며 또한 시금 분석 매체용의 독립된 구획실을 갖고 있는 광응답 표면의 도식도이다. 그 장치는 용기 120을 갖고 있으며 그 용기는 단하나의 라인의 광응답 반도체 122만 갖고 있는 것으로 보이고 있다. 광응답 반도체는 공통 모선 124와 전기적으로 접촉하고 있고 이 모선은 적절한 회로(예를들면 제 2 도의 회로)와의 연결을 위하여 리드선 126에 연결되어 있다. 입구 132에 연결된 다수의 튜브 130은 구획실 134내로 용액을 도입시키기 위한 것이다. 각각의 구획실은 간막이 136에 의해서 분리되어 있다. 튜브 130은 3방향변을 갖고 있어 입구 142에 의해서 세정액 또는 기타의 보통 용액을 도입 또는 꺼낼 수 있다. 변 134의 적절한 조작에 의해서 동일 용액을 각각의 구획실에 동시에 도입 또는 꺼낼 수 있어 동일성을 보증할 수 있다. 개개의 시료입구 144가 각각의 구획실에 설비되어 있어 시료용액이 다른 시료로부터 오염됨이 없이 구획실 134내에 직접 도입될 수 있다. 공통 대응전극 146이 사용되고 있으며 평균치를 제공하도록 다수의 부위에 도입되고 있다. 이들의 전극은 공통 모선이 연결되어 있는 도시안된 회로에 연결되어 있다. 사전에 정해진 스케줄에 따라서 각 구획실을 순차조명하도록 제어할 수 있는 개개의 LED 152를 갖는 LED 배열 150이 설비되어 있어 관찰된 신호는 특정의 구획실과 관련시킬 수 있다. 각각의 광응답 장치 122는 흑선 154로 표시된 특정 결합층으로 피복되어 있다. 이하의 실시예의 목적을 위해서 그 층은 당류층이며 당류로는 특정의 렉틴이 이용될 수 있었다.
분석은 아래와 같이 실시할 수 있었다. 매니폴드 156을 사용하여 변 140을 배치하여 렉틴에 접합된 아세틸코린네스테라제와 같은 효소를 함유하는 용액을 입구 132를 통하여 동시에 각 구획실로 도입한다. 충분한 배양시간을 충분히 제공한 후에 그 용액을 출구 132를 통해 회수하고 각 구획실도 적당히 완충된 세정액으로 세정한다. 개개의 샘플용액은 미지의 시료 또는 표준시료, 몰핀과 같은 피분석물에 대한 항체, 그리고 예를들어 불소인산염 볼핀 메틸, 에톡시 티오인산등의 아세틸 코린 에스테라제 억제제에 대한 몰핀 접합체를 함유하는 시료용액으로 조제된다. 그 용액은 아세틸 코린 에스테라제 기질 및 PH 7로 경미하게 완충된 용액등을 포함할 수도 있다. 그후에 경완충용액으로 각 구획실을 부분적으로 채운다. 이때 시료입구 144와 132를 통해 시료를 도입하여 각 구획실을 넘치게하여 주므로서 대응전극 146과 균일한 전기적 접촉이 생긴다.
아세틸 코린이 가수분해되면 초산이 생성되어 광응답면 근방의 매체의 PH를 변화시킨다. 피분석물에 대한 항체에 결합된 효소 억제제 접합체는 효소를 억제시키는 것에 있어 불활성이기 때문에 억제되는 효소의 양은 시료중의 피분석물의 양에 직비례한다. 관심을 두고있는 농도범위내에서 검지할 수 있는 신호를 얻기에 충분할 정도의 시간동안 반응시킨후 각 구획선을 순차로 조사하여 여기에는 나타내지 않는 회로에 의해서 신호를 검지한다. 하나이상의 판독값을 검지할 정도의 충분한 시간후에 변 134를 돌려서 입구포트 132와 142를 연결시켜서 그 입구포트들을 통해 각 구획실의 용액을 꺼내줌으로서 분석측정은 종료된다. 시금분석 매체를 제거한 다음 각 구획실을 세정한 후에 모든 효소가 표면으로부터 제거될때까지 각 구획실에 농축당류 용액을 반복 도입한다. 그 후에 세정액으로 구획실을 세정하여 비결합 당류를 모두 제거하고 이어서 효소-렉틴 접합체를 도입하여 각 구획실을 분석을 실시하기 위한 원래의 상태로 복귀시킨다.
매체액의 3가지 특징 즉 제 1 의 특징은 PH, 제 2특징은 산화환원 반응에 관여할 수 있는 분자의 존재, 제 3 특징은 조명진행로상의 광흡수종의 존재를 모니터하는 장치의 사용을 실현하기 위하여 아래와 같은 실험을 구성했다. 실리콘 웨이퍼의 조명받는 부위에 있는 화학물질종에 의해서 신호가 특정적으로 변성되고 또한 실리콘 웨이퍼의 조명받지 않는 부위에 유사한 종이 있든 없든 그 영향이 무시될 수 있음을 증명해 보여줄 수도 있다.
특기하지 않는한 이하에 기재하는 실험은 그 표면 부근에 액체 충전된 단부가 개방된 채널 2개를 갖는 단일 광응답식 반도체전극과 함께 CAM 제어장치를 사용했다. 그 반도체전극은 동선에 납땜한 직경 2인치의 P1117-14옴 "펜프라임" 보론 첨가 실리콘 웨이퍼이며 그 전기적 접촉은 인디움 가리움 혼합물의 사용에 의해서 이루어진다. 이 채널을 구성하기 위해서는 양면 접착의 두께 70μ의 3매의 테이프를 사용하여 그 웨이퍼를 광학적으로 투명인 가네트 웨이퍼에 고정시킨다. 이 칫수는 채널의 깊이와 같고 다른 칫수는 폭이 0.5㎝, 길이가 3㎝이다. 이어서 노출된 가네트 표면은 2개소의 25㎟ 부위를 제외하고 광불투과성의 흑색 전기테이프로 덮는다. 이들 2개의 투명 부위는 2개의 채널 각각에 가깝고 또 2개의 LED 각각에도 가깝다. 이 형상에 의해서 마주본 연속 실리콘 웨이퍼면의 특정 부위(특정 채널)조명이 가능하게 된다. 반도체 전극은 PH 6.7∼6.8의 0.1M 인산염 완충액이 들어있는 동일의 40∼50㎖ 조내에 2개의 채널이 수밀리미터 침지되게 취부한다. 백금전극은 이 동일조내에 넣든지 또는 0.1M 인산염 완충액이 40∼50㎖ 들어있는 인접한 조에 넣는다. 그 후자조내에는 특히 산화환원 측정의 경우에는 K4[Fe(CN)6]를 약 0.2mM와 K3[Fe(CN)6]를 약 0.3mM을 첨가한다. 후자의 방법에서는 2% 한천으로 고체화시킨 반포화 KCl 용액의 염교(salt bridge)로 백금전극의 조를 실리콘 전극조에 연결한다. 이 이온 산화환원 결합에 의해서 백금전극의 가역성이 용이해지며 이것은 드리프트를 줄이고 전기적 안정을 증가시키기 위하여 용도에 따라서는 중요한 특징이다.
상술한 방식에서 가해진 극전압은 통상적으로는 -600∼-1000mV이며, AC 광응답도는 사전 선택값에 고정되어 있다.
PH 감지장치의 사용을 실현하기 위하여 일련의 6종류의 완충된 하제용 염류(saline)를 조제하되 핏셔 아큐메트 PH미터 620형을 사용하여 측정된 PH값이 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0이 되도록 하였다. 모든 경우에 완충제는 0.01M, NaCl는 0.135M로 하였다. PH 4.0과 5.0의 완충된 하제용 염류에 대한 완충제는 초산염이었으며 PH 6.0과 7.0의 하제용 염류에 대한 완충제는 인산염이었고 PH 8.0과 9.0의 하제용 염류에 대한 완충제는 TRIS이었다. 실리콘 웨이퍼에 인접되는 채널을 순차로 완충된 하제용 염류로 채운 다음 상술한 바와같이 LED로 조사됐다. 일정한 광응답을 유지하는데 필요한 인가전압을 기록했다. 이 인가전압은 PH에 거의 비례하고 이때 그 구배는 PH당 -40mM이었다. 제 2의 채널을 순차 완충된 하제용 염류로 채운 다음 동일한 방식으로 조사했을때 당연하게 동일한 결과를 얻었다. 조사부위의 PH를 일정하게 유지시키는 한 비조사 채널액의 PH를 변화시켜도 일정 광응답도를 유지시키는데 필요한 인가전압에는 영향이 없다. 즉 응답은 피조사 채널에 대해서 특정적이므로 동일 웨이퍼상의 상이한 부위들에서의 PH 변화를 모니터하는데 사용할 수 있다. 이때에 모니터 부위 선택은 조사위치를 바꿔줌으로서 가능하다.
장치의 인가전압이 일정하게 유지하고 모니터 되는 응답이 교류의 광유도 전류의 진폭일때 웨이퍼상의 상이한 부위에서의 PH의 변동에 대해서 아나로그적인 결과가 얻어진다. 또한 예를들어 광응답성 전극이 PH 구배를 그 표면에서 감지할 수 있다는 사실은 고정인가 전압을 사용하여 실증됐다. 5%(W/W) 제라틴의 수용액을 0.15M NaCl 중에서 만들었다. 그 제라틴을 직경 100㎜의 플래스틱제 페트리 접시중에서 약 5㎜의 깊이로 침적시켰다. 그 제라틴을 지경 1㎝만큼 잘라내어 PH 4.0, 7.0 또는 10.0의 완충액중에 하룻밤 침지시킨 후에 페트리 접시내의 그들의 위치에 재축적시켰다. 동일 광도의 LED 6개의 열을 그 페트리 접시의 이면에 가까이 놓고 제라틴 절단부에 맞추었다. 그 LED를 100HZ로 펄스화하여 전술한 바와같이 확정된 6개 부위의 PH 각각마다의 광효과를 기록했다. PH 4에 대한 교류광응답 판독값은 피크 투 피크치로 0.55, 0.68, 볼트, PH 7에 대해서는 0.20, 0.18볼트, PH 10에서는 0.02, 0.02볼트였다. 전극조내의 용액은 패트리 접시중에서 제공하여 제라틴과의 전기적 상통성을 갖도록 하였고 이때 그 용액은 0.15M NaCl 이었다.
웨이퍼에 인접하여 다수의 채널 또는 구획실을 구성하므로서 1종 이상의 [실험용] 시료와 1종 이상의[기준용]시료를 용이하게 비교할 수 있다. 상술한 바와 같은 2개 채널 실리콘 웨이퍼/가네트 웨이퍼 장치를 사용하여 전술한 바와 같은 2개 부위를 교호조사하여 줌으로서 본질적인 연속성으로 양채널을 모니터할 수 있다. 정현파 변화적으로 양채널을 연속적으로 또한 180°위상차로 조사하고 또한 제 1 도에 나타낸 회로를 사용하여 교류의 진폭을 기록하고 임의대로 기준전극과 제어전극을 상호 단락시켜서 기준시료로 변조된 광응답도를 실험용 시료에 의해서 변조된 광응답도로부터 자동적으로 감산할 수 있다. 이 기술은 박테리아가 그 주변의 PH를 줄이는 능력을 근거로 하여 박테리아 성장을 모니터하는데 사용되어 왔다. 그 표준액으로서 0.85%의 NaCl, 0.75%의 글루코스, 0.25%의 펩톤을 함유하는 영양용액이 사용되었고 비교용으로 이 영양용액 매체에 이 콜리(E Coli)의 세포 107/CC를 함유하는 용액을 조제하였다. 거의 같은 시간에 영양 용액을 표준채널로 통과시키고 박테리아 현탁액을 시료채널로 통과시켰다. 약 20분후 0시각부터 20분 사이에 50mV 전위변동시킨 결과로서 발생된 PH가 대폭 감소됨을 볼 수 있었다. 이와같이 박테리아가 없어야 되는 어떤 매체중에 박테리아가 존재하는냐의 여부를 탐지하는데 이 시스템을 사용할 수 있었다. 또는 특정 미생물에 대한 항체를 사용하여 그 미생물의 특정 결합을 시킨 다음, 이어서 특정 결합되지 않은 미생물을 제거하기 위하여 세정하고 이어서 시간 경과와 더불어 PH 변동 유무를 측정하는데 이 시스템을 이용할 수 있다.
같은 기술을 사용하여 어느 효소(페니실리나제)가 그 기질(페니실린)에 반응할때 PH 감소에 영향주는 효소의 활동도를 연구했다. 이 연구에서는 PBS중에 각종 농도(〈5단위/㎖)의 페니실리나제를 함유하는 용액 10㎕를 10.5mM의 PO4, 0.15M의 NaCl, PH 8.3용액 중에 1㎎/㎖의 페니실린 G 1㎖와 혼합시킨 다음 장치의 광응답면과 접촉시켰다. 기준용액에는 페니실리나제를 함유시키지 않았다. 기준전극과 제어전극을 단락시키는 것외는 제 1 도의 회로를 사용했다. PH변화로 인한 전기적 응답의 변동에 준하여 검지한계는 페니실리나제가 약 0.25단위/㎖이었다. 그러나, 고농도(약 5단위/㎖)로 도입할때 페니실리나제는 표면에 결합되었고 그 결합된 페니실리나제는 그 후 첨가되는 페니실린 용액의 농도를 측정하는데 사용할 수 있었다. 페니실리나제의 변질 및/또는 제거하는 것은 우선 표면을 1N NaOH로 처리한 다음 이어서 1N HCl로 처리하고 최후에 PBS로 세척하면 된다.
조사진로중에서의 광흡수종을 검지하는 장치의 사용을 실현시키기 위하여 현미경 슬라이드를 양면 접착테이프를 사용하여 실리콘 웨이퍼/가네트웨이퍼 조립체의 가네트측에 고정시켰다. 테이프의 위치는 깊이 70μ의 (가네트와 현미경 슬라이드간의)채널의 제 2 세트를 정확하게 (실리콘과 가네트 웨이퍼 사이의)채널의 제 1 세트와 겹치는 위치였다. (실리콘 웨이퍼 근방의) 제 1 세트에는 PH 6.8의 인산염 완충염을 충전시켰다. 그다음 쉴링후드 칼라의 각종 농도의 녹색염료(FD ＆ C옐로(yellow) #5와 FD ＆ C 블루(Blue) #1의 혼합물)을 조제하여 제 2 세트의 채널에 순차적으로 충전시켰다. 655㎜의 파장의 LED 조사에 대해 정시의존성 광응답을 유지하는데 필요한 인가전압을 기록했다(제 6 도). 비어의 법칙을 적용시킨 결과 인가전압은 실릴콘 웨이퍼면으로 투사되는 광선과 직접적으로 관계되고 따라서 조사진로중의 광흡수종의 농도를 측정하는데 사용할 수 있음을 알았다. 이들의 결과를 백크만의 분광 광도계에 의해 주어진 결과와 비교해본 결과 염료내장 채널의 통로 길이가 (70μ보다 오히려) 1㎝일 경우(분광 광도계로 측정한) 0D655㎚=1.00에 대응하는 농도의 변화는 전술한 장치를 사용하여 측정하여 90mV의 인가전압이 차지됐음을 나타냈을 것이다.
산화성(전자수용체)분자의 농도 측정이나 산화환원 반응의 모니터에 이 장치를 사용할 수 있는 것을 실현시키기 위해서 다음과 같은 실험을 행하였다. 전술한 바와같이 백금전극의 가역성을 촉진시키고 실리콘 웨이퍼와 가네트 웨이퍼 조립체(2채널을 가짐)를 채용했다. 0.033M Fe(CN)-4 6/Fe(CN)-3 6, 0.1M NaCl, 0.014M 인산염의 산화환원 용액을 조제했다. 그 산화환원 용액을 상기 장치의 채널로 도입했다. 인가전위 m볼트 대 Fe+2/Fe+3의 지수적 농도비를 구성한 결과 경사도 49mV/단위의 직선을 얻었다.(제 7 도). PH 측정에 대해서 전술한 바와같이 광조사된 부위에서 발생한 응답은 그 부위 근방의 채널내의 산화환원 용액에 의해서 변성되지만 평행한 비조사채널로 가해지는 상이한 Fe+2/Fe+3값의 용액에 의해 발생되는 간섭은 무시 될 수 있는 정도이다.
그 후에 행한 실험에서는 실리콘 웨이퍼와 상통되는 전자이전물질로서 메틸렌 블루(MB)를 사용했다. 특기하지 않는한 이들 실험에 사용한 MB의 농도는 5㎍/㎖이며 희석액은 인산염 완충염이었다. 5㎍/㎖의 MB를 실리콘 웨이퍼/가네트 웨이퍼 조립체의 채널로 도입한 결과 과도시간(-30초)에 인가된 전압신호는 약 -90mV로 기록됐다. 만약 농도 1㎍/㎖의 NADPH를 사전에 MB 용액과 혼합시키고 (거의 공기가 없는 밀봉용기중에)약 5분간 방치하면 기록된 과도전압 신호는 약 -8mV가 된다. NADPH의 농도를 여러가지로 변경해 본 결과 이방법으로 NADPH의 측정할 수 있음을 알았다.
유사 방법으로 산소, 무우 과산화효소(HRPO)의 농도를 측정할 수도 있다. 5㎍/㎖의 MB와 0.15%의 H2O2를 각종 농도(0.005∼50㎍/㎖)의 HRPO와 함께 사용한 결과 수분간 고체벨로 유지된 인가전압 신호를 기록했다. 대표적인 실험에서는 농도 0.005와 50㎍/㎖의 HRPO에 대한 유지신호는 장치에 시약을 가하여 1분 후에 측정한 결과 0.005와 50㎍/㎖의 HRPO에 대해 각각 -80mV와 -470mV이었고 한편 중간적 HRPO농도에 대해서는 중간 인가전위값이 얻어졌다. 반면에 HRPO가 없는 곳에서는 MB+H2O2는 장치에 MB만 첨가후 1분간 베이스라인값으로 쇄퇴되는 과도시간 30초의 신호특성을 나타냈다.
만일 MB를 밀크에 가하여 최종 농도를 5㎍/㎖로 하고 그 혼합액을 장치에 넣은 결과, 높이 상승한 인가전압 신호는 오래동안 유지되었다. 만일 그 밀크에
Figure kpo00001
가 섞여 있으면 이 유지되는 신호의 진폭은 현저히 감소된다. 이것은 박테리아 성장이 이방법으로 모니터될 수 있음을 나타낸다. PH미터를 사용하여 모니터한바 그 밀크는 PH 변화되지 않았다.
또 H2O2의 농도를 측정하는데도 유사한 기술을 사용할 수 있다. 이것을 예증하기 위하여 설계된 실험에서는 MB와 HRPO를 각각 5㎍/㎖의 농도로 함께 사용했다. 그 혼합액을 장치에 도입하기 전에(각종 농도의)H2O2를 첨가하면 6㎛ H2O2에서 관찰한 과도기 신호(-150mV)는 H2O2가 없을때의 신호(-9mV)보다도 약 50%나 컸다. H2O2의 농도가 0∼50㎛의 범위에서는 과도기 신호의 진폭은 H2O2농도와는 거의 직선관계로 된다.
글루코스를 시금 분석하기 위해서도 유사한 기술이 사용되고 있다. 이 경우(각 농도의) 글루코스를 효소 글루코스 옥시다제(GO)에 도입하여 농도를 5㎍/㎖로 하고 상온에서 40분간 방치했다. 이때에 MB와 HRPO를 첨가하여 각 물질의 최종 농도를 5㎍/㎖로 하였다. 그 다음 그 용액을 순차로 장치에 도입했다. 농도 1.55㎍/㎖(∼8㎛)의 글루코스에서는 과도기 인가전압신호는 글루코스가 없을때보다도 약 50% 컸다.
상기에 예증한 바와같이 콜레스테롤, 옥시다제, 가락토제 뇨산 분해효소, 키산틴 옥시다제등의 효소의 기질의 시금분석은 10μM 이상의 레벨까지 가능하고 또는 그들 효소자체가 분석될 종들일 수도 있다. 상기의 효소류는 H2O2의 형성과 관계되는 한편 H2O2의 형성에 관여되고 있지 않는 다른 효소도 분석 가능하다.
산화환원쌍으로부터의 광신호는 채널을 특정시켜준다. 상이한 채널내의 상이한 산화환원 조성물은 단일 모노리식 표면상에서 필수적으로 동시에 측정할 수 있다. 또 한 채널내에서 한 현상 예를들면 산화환원을 측정하고 또한 다른 채널내에서 다른 현상 예를들면 PH를 측정하는 것도 가능하다.
상기 결과로부터 명백한 것은 본 발명의 장치와 방법이 전기적 광응답도를 변조시킬 수 있는 매체내의 다종 물질을 측정하기 위한 정확, 신혹, 고능률의 방법을 제공한다는 것이다. 본 발명의 장치는 액체, 겔상, 고체상 물질을 사용하도록 적용될 수 있다. 이 장치는 또 다수의 시료를 실질적으로 동시에 측정하고 급속독출을 채용하고 정확한 결과를 확보하도록 용장을 허용하고 측정의 동시 표준화를 제공하기 위해 사용된다. 이 방법은 정적(비유동)매체 또는 동적(유동)매체를 사용할 수 있다. 그밖에도 이 방법은 속도를 측정하는데 사용할 수 있다. 여러가지 타입의 분리기술로 예를들면 전기영동, 사우산 블록(southern blots), 플라크 형성(plaque formation)등을 모니터 또는 분석할 수 있다. 이 경우에 표면상의 위치와 신호들의 변동에 따라 특정부위를 한정시킬 수 있다.
상술한 발명은 이해를 도모하기 위해 실시예를 들어 상세하게 도해하고 예시하였지만 청구범위에서 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 변경이나 개조를 행할 수 있음은 확실할 것이다. 예를들어 전술한 실시예는 다수 부위에서 다수 측정을 행하는 것을 설명했지만 한 부위에서 측정을 행하는 것도 실시할 수도 있다.

Claims (54)

  1. 광응답소자의 광응답 특성에 영향을 줄 수 있는 하나이상의 물질측정을 위한 장치에 있어서, 하나이상의 시료부위를 갖는 하나이상의 시료표면을 갖는 하나이상의 광응답소자(10,80,114,122)를 포함하며 상기 하나이상의 광응답 소자는 각각 하나이상의 조사부위를 갖는 하나이상의 조사수신표면을 갖고 있으며 상기 조사부위 각각은 상기 시료부위들중 어느 하나와 밀접한 물리적 관계에 있으며 또한, 상기 하나이상의 조사부위 각각으로부터 구별 가능신호를 제공하도록 상기 하나이상의 광응답 소자상의 상기 하나이상의 조사부위를 조사하기 위한 수단(32,92,152)과, 대응전극(97,110,146)과, 상기 광응답 소자와 상기 대응전극에 제 1 전기신호를 공급하기 위한 수단(11)과, 상기 물질들이 상기 광응답소자들의 광응답 특성에 영향을 주도록 상기 하나 이상의 시료표면과 접촉상태에서 측정되도록 하는 가스, 액상물 또는 고상물의 매체를 보지하기 위한 수단(84,100,120)과, 상기 광응답 소자들과 상기 매체간에 직류 또는 유도전류의 흐름을 방지하기 위한 절연수단(90)과, 상기 제 1 전기신호와 상기 광응답 소자들의 상기 조사의 결과로서 생성되며 또한 상기 절연수단 양단에 용량적으로 결합되는 제 2 전기 신호를 측정하기 위한 수단(16)을 포함하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  2. 하나이상의 선택된 용적내에서 광응답 소자의 광응답 특성에 영향을 줄 수 있는 하나이상의 물질을 측정하기 위한 광응답 장치에 있어서, 상기 선택된 용적들 중 연관된 것과 전기통전관계에 있는 하나이상의 시료부위를 갖고 있는 하나이상의 시료표면을 각각 갖고 있는 하나이상의 광응답소자들(10,80,114,122)을 포함하되, 상기 하나이상의 광응답 소자들은 상기 시료 표면들 상에 하나이상의 시료부위들 전체를 제공하며 상기 시료부위들 각각은 상기 선택된 용적들 중 연관된 것과 전기통전 관계에 있으며, 상기 하나이상의 광응답소자들 각각은 또한 상기 시료부위들 중 연관된 것과 물리적 관계로 하나이상의 조사수신 부위들을 갖는 하나이상의 조사수신 표면을 갖고 있으며 또한, 상기 조사부위들을 광 또는 에너지로 조사하기 위한 조사수단(32,92,152)과, 대응전극(97,110,146)과, 상기 광응답소자와 상기 대응전극에 제 1 전기신호를 걸어주기 위한 수단(11)과, 상기 광응답 소자들과 상기 대응전극을 전기도전성 매체를 통해 전기통전 관계를 유지시키기 위한 수단(84,100,120)과 상기 전기도전매체의 적어도 일부를 상기 소자들의 광응답 특성에 영향을 주도록 상기 하나이상의 시료부위들중 적어도 하나와 접촉상태를 유지시키기 위한 수단과, 상기 광응답 소자와 전기도전 매체간에서 직류 또는 유도전류의 흐름을 방지하기 위한 절연수단(90)과, 그리고 상기 광응답 소자들의 상기 조사와 상기 제 1 전기신호의 결과로서 발생되며 또한 상기 절연수단 양단에 용량적으로 결합되는 제 2 전기신호를 측정하기 위해 또한 상기 제 2 전기신호를 상기 하나이상의 물질의 존재와 상관시키거나 또는 다른 방법으로 상기 제 1 전기신호와 상기 제 2 전기신호간의 관계 또는 그의 변동률을 상기 하나이상의 물질의 존재와 상관시키기 위해 상기 대응전극과 광응답 소자들에 연결되는 수단을 포함하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 하나이상의 광응답 소자들(10,80,114,122)은 상기 하나이상의 시료부위들을 포함하는 상기 시료표면과 연관된 상기 절연수단(90)을 갖는 단일 광응답 소자를 포함하며 상기 단일 광응답 소자는 상기 적어도 하나의 조사부위를 포함하는 상기 하나이상의 조사 수신 표면을 더 포함하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 하나이상의 광응답 소자는 하나이상의 반도체 소자로 구성되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 반도체는 실리콘으로 구성되며 또한 상기 절연 수단은 산화실리콘, 질화실리콘 또는 그의 어떤 조합으로 구성되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 단일 광응답소자는 단일 반도체 소자로 구성되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 반도체는 실리콘으로 구성되며 또한 상기 절연 수단은 산화실리콘, 질화실리콘 또는 그의 어떤 조합으로 구성되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조사수단은 상기 광응답 소자들내의 전자의 이동도를 증가시키도록 최소한의 충분한 에너지광 또는 기타 에너지로 상기 조사부위들을 조사하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조사수단은 상기 소자의 최소한의 에너지 밴드갭의 광 또는 기타 에너지로 상기 조사 부위들을 조사하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시료표면과 상기 조사수신 표면은 상기 하나이상의 광응답 소자들과 동일 표면인 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시료표면과 상기 조사수신 표면은 상기 하나이상의 광응답 소자들과 반대 표면인 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조사수단은 에너지를 펄스로서 제공하는 수단으로 구성한 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조사수단은 상기 조사부위들 각각을 상이한 시간에 소정의 순서로 조사하기 위한 수단으로 구성한 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 상기 광응답 소자들과 상기 대응전극간에 제공된는 전압이며, 상기 제 2 전기신호는 상기 광응답 소자의 상기 조사에 의해 생성되는 광전류이며 상기 광전류는 상기 절열수단 양단에 용량 결합되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 상기 제 2 전기신호의 소망하는 값을 얻도록 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 소망하는 값을 얻도록 상기 조사를 변경함으로써 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 제공 전압은 변화되며 또한 상기 발생되는 광전류는 상기 제공전압의 함수로서 변화되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 상기 광응답 소자에 제공되는 전압이며 또한 상기 제 2 전기신호는 상기 광응답 전극내의 전압 변동 때문인 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정장치.
  19. 광응답소자를 분리시키는 전기절연체(90)을 갖고 있으며 또한 전기회로를 통해 대응전극(97,110,146)에 연결되는 리드를 갖고 있는 광응답 소자를 사용하여 광응답소자(10,80,114,122)의 광응답 특성을 변동시킬 수 있는 하나이상의 용적들내의 기체, 액체 또는 고체물질을 측정하기 위한 방법에 있어서, 상기 대응전극에 대해 상기 광응답소자를 전기적으로 분극시키면서 전기신호들을 구별할 수 있는 조건하에서 상기 광응답 소자상의 하나이상의 조사수신분위들을 조사하는 단계와, 상기 회로에 의해 상기 절연체 양단에 용량 결합되며 또한 상기 조사수신부위들 각각의 조사로 인해 생성되는 전기신호를 측정하여 상기 전기신호에 관한 상기 물질의 효과에 의해 상기 용적들내의 상기 물질들 중 적어도 하나의 존재를 측정하는 단계를 포함하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  20. 하나이상의 전기응답 매체의 용적들내의 하나이상의 물질들을 동시에 측정하기 위해, 광응답 소자로부터 전기적으로 절연되지만 상기 하나이상의 용적들과 상호 도전관계에 있는 하나이상의 시료부위들을 갖는 절연된 시료표면(90)을 갖고 있으며 또한 대응전극(97,110,146)에 전기회로를 통해 연결되는 리드를 갖고 있는 광응답 소자(10,80,114,122)를 사용하여 상기 하나이상의 용적들내에서 상기 소자의 광응답 특성에 영향을 줄 수 있는 상기 하나이상의 물질을 동시에 측정하는 방법에 있어서, 상기 매체를 상기 소자의 광응답 특성에 영향을 주도록 상기 절연된 시료 표면의 상기 시료부위들의 적어도 하나와 접촉되도록 하는 단계와, 제 1 전기도전성 액체 또는 겔을 통해 상기 소자와 상기 대응전극간에 용량 결합된 전기통신관계를 유지시키는 단계와, 전기신호를 발생시키도록 상기 광응답 소자의 표면상에서 상기 시료부위들중 어느것과 밀접한 물리적 관계에 있는 하나이상의 조사부위들에 상기 광응답 소자를 소정 순서로 조사하는 단계와, 상기 절연된 시료 표면 양단에 용량 결합되며 또한 상기 조사로부터 결과되는 상기 전기신호로 상기 물질들의 효과에 의한 상기 용적들 각각내의 상기 물질들의 존재를 상기 회로에 의해 측정하는 단계를 포함하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 측정단계는 상기 제 1 전기신호를 전압으로서 상기 광응답 소자와 상기 대응전극간에 제공하는 단계와, 상기 광응답 소자의 상기 조사에 의해 생성되며 또한 상기 절연된 시료 표면 양단에 용량 결합되는 교류 광전류로 구성되는 제 2 전기신호를 측정하는 단계를 포함하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  22. 리젠드와 수용체로 구성되는 제 1 특정 결합쌍의 멤버인 분석물의 시료내의 존재를 측정하기 위한 방법에 있어서, 하나이상의 시료부위를 갖는 절연된 시료표면을 각각 갖고 있는 하나이상의 광응답 소자(10,80,114,122)를 사용하되, 상기 시료표면은 전기절연체(90)에 의해 광응답 소자로부터 격리되며 상기 하나이상의 광응답 소자는 상기 시료 표면들상에 하나이상의 시료부위들 전체를 제공하며 상기 시료부위들 각각은 상기 선택된 용적들 중 연관된 것과 상호도전 관계에 있으며 상기 하나이상의 광응답소자들 각각은 또한 상기 시료부위들 중 연관된 것과 각각 밀접한 물리적 관계로 하나이상의 조사 수신 부위들을 갖는 조사수신 표면을 갖고 있으며, 또한 특정 결합쌍의 멤버를 결합하기 위한 시료표면이거나 또는 상기 시료표면에 근접 격리된 평행한 대향 표면인 결합 표면과, 상기 결합 표면에 상기 제 1 특정 결합쌍의 상기 멤버들 중 하나를 결합시키기 위한 특정 결합수단과, 대응전극(97,110,146)과, 상기 광응답 소자와 상기 대응전극에 제 1 전기신호를 제공하기 위한 수단(11)과, 상기 광응답 소자들과 상기 대응전극을 전기도전매체를 통해 전기 통전 관계로 유지하기 위한 수단(84,100,120)과, 상기 소자들의 광응답 특성에 영향을 주도록 하나이상의 상기 시료부위들과 전기도전 매체의 적어도 일부를 접촉상태로 유지시키기 위한 수단과, 상기 조사수신 부위들을 광 또는 에너지로 조사하기 위한 조사수단(32,92,152)과, 제 1 전기신호와 상기 조사의 결과로서 발생되며, 또한 상기 절연체 양단에 용량 결합되는 제 2 전기신호를 상기 광응답 소자와 상기 대응 전극간에서 측정하기 위해 광응답 소자들과 상기 대응전극에 연결되는 수단을 포함하는 피분석물 측정장치를 사용하여 측정하되, 상기 특정 결합수단과 시금성분들을 조합하는 단계를 포함하되, 상기 시금성분은 시료와, 라벨이 붙은 특정결합쌍 멤버를 포함하며, 라벨이 붙은 특정결합쌍 멤버는 상기 제 1 쌍의 한 멤버이거나 또는 상기 제 1 쌍의 한 멤버에 직접 또는 간접으로 결합될 수 있으며 상기 라벨은 상기 광응답 전극들의 전기 광응답 특성에 영향을 줄 수 있는 계의 한 멤버이며 그리고 상기 시금성분은 상기 계의 어떤 추가 멤버들을 포함하며, 또한, 소정의 스케줄에 따라 상기 하나이상의 조사수신 부위들을 상이한 시간에 조사하는 단계와, 상기 제 1 전기신호를 상기 광응답 소자와 상기 대응전극에 제공하는 단계와, 상기 시료내에 상기 피분석물의 존재를 나타내는 것으로 상기 계에 의해 영향을 받는 상기 제 2 전기신호를 측정하거나 또는 다른 방법으로 상기 제 1전기신호와 상기 제 2 전기신호간의 관계 또는 그의 변동률을 상기 존재에 상관하는 단계를 포함하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  23. 하나이상의 선택된 용적들 각각내의 하나이상의 매체들중의 하나이상의 미생물의 존재를 측정하기 위한 방법에 있어서, 하나이상의 시료부위를 갖는 하나이상의 절연된 시료표면(90)을 각각 갖고 있는 하나이상의 광응답 소자(10,80,114,122)를 사용하되, 상기 시료표면은 전기절연체에 의해 광응답 소자로부터 격리되며, 상기 하나이상의 광응답소자는 상기 시료 표면들상에 하나이상의 시료부위들 전체를 제공하며 상기 시료부위들 각각은 상기 선택된 용적들 중 연간된 것과 상호 도전 관계에 있으며 상기 하나이상의 광응답 소자들 각각은 또한 상기 시료부위들중 연관된 것과 상호 도전 관계에 있으며 상기 하나이상의 광응답 소자들 각각은 또한 상기 시료부위들중 연관된 것과 상호 각각 물리적인 관계로 하나이상의 조사수신 부위들을 갖는 조사수신 표면을 갖고 있으며 또한 상기 조사수신 표면을 조사하기 위한 수단(32,92,152)과 특정 결합쌍의 멤버를 결합하기 위한 시료표면이거나 또는 상기 시료표면에 근접 격리된 평행한 대향 표면인 결합표면과, 상기 결합표면에 상기 제 1 특정 결합쌍의 상기 멤버들중 하나를 결합시키기 위한 특정 결합수단과, 대응전극(97,110,146)과, 상기 광응답 소자와 상기 대응전극에 제 1 전기신호를 제공하기 위한 수단(11)과, 상기 광응답 소자들과 상기 대응전극을 전기 또는 이온성 도체를 통해 전기통전 관계로 유지시키기 위한 수단(84,100,120)과, 상기 소자들의 광응답 특성에 영향을 주도록 하나이상의 상기 미생물에 의해 생성되는 대사 생성물의 적어도 일부분을 상기 하나이상의 시료부위들과 접촉상태로 유지시키기 위한 수단과, 그리고 상기 제 1 전기신호와 상기 조사의 결과로서 생성되며 또한 상기 절연체 양단에 용량 결합되는 제 2 전기신호를 측정하기 위해 상기 대응전극과 광응답소자들에 연결되는 수단(16)을 포함하는 피분석물 측정장치를 사용하여 측정하되, 특정 결합쌍의 상기 멤버에 의해 상기 하나이상의 미생물을 결합시키기 위해 상기 결합 표면들위로 유체 시료를 통과시키는 단계와, 상기 미생물이 대사작용을 하여 상기 광응답 전극의 전기 광응답 특성에 영향을 줄 수 있는 하나이상의 대사생성물을 발생시키는 조건하에서 상기 시료부위들 각각에서 상기 광응답 소자들의 상기 시료표면과 상기 대응전극을 접촉시키도록 상기 매체를 도입하는 단계와, 상기 조사표면상의 상기 조사부위들 각각을 소정의 스케줄에 따라 상이한 시간에 조사하는 단계와, 그리고 상기 제 1 전기신호를 제공하고 또한 상기 하나이상의 미생물의 존재의 표시로서 상기 회로에 의해 상기 제 1 전기신호와 상기 조사의 결과로서 발생되며 또한 상기 대사생성물에 의해 영향을 받은 상기 제 2 전기신호를 측정하거나 또는 다른 방법으로 상기 제 1 전기신호와 상기 제 2 전기신호간의 관계 또는 그의 변동률을 상기 존재와 상관시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  24. 고체물질에 결합된 응답전극의 광응답 특성에 영향을 줄 수 있는 계의 한 성분인 효소의 존재를 측정하는 방법에 있어서, 하나이상의 시료부위를 갖는 하나이상의 절연된 시료표면(90)을 각각 갖고 있는 하나이상의 광응답 소자(10,82,114,122)를 사용하되, 상기 시료표면은 전기절연체에 의해 광응답 소자로부터 격리되며 상기 하나이상의 광응답 소자는 상기 시료표면들상에 하나이상의 시료부위들 전체를 제공하며 상기 시료부위들 각각은 연관된 선택된 용적과 상호 도전관계에 있으며 상기 하나이상의 광응답 소자들 각각은 또한 상기 시료부위들 줄 연관된 것과 각각 물리적인 관계로 하나이상의 조사수신부위를 갖는 하나의 조사수신 표면을 갖고 있으며 또한, 특정 결합쌍의 멤버를 결합하기 위한 시료표면이거나 또는 상기 시료표면에 근접 격리된 평행한 대향 표면인 결합 표면과, 상기 결합 표면에 상기 제 1 특정 결합쌍의 상기 멤버들중 하나를 결합시키기 위한 특정결합수단과, 대응전극(97,110,146)과, 상기 광응답 소자들과 상기 대응전극에 제 1 전기신호를 제공하기 위한 수단(11)과, 상기 절연체 양단에 용량 결합되는 전기 또는 이온성 도체를 통해 상기 광응답 소자와 상기 대응전극을 전기통전관계로 유지시키기 위한 수단(84,100,120)과, 상기 소자들의 광응답 특성에 영향을 주도록 상기 하나이상의 시료부위들과 상기 계의 적어도 일부를 접촉상태로 유지시키기 위한 수단과, 상기 조사수신 부위들을 광 또는 에너지로 조사하기 위한 조사수단(32,92,152)과, 상기 제 1 전기신호와 상기 조사수신부위들 중 하나에 광조사한 결과로서 발생되며 또한 상기 절연체 양단에 용량 결합되는 제 2 전기신호를 측정하기 위해 상기 대응전극과 광응답 소자들에 연결되는 수단(16)을 포함하는 피분석물 측정 장치를 사용하여 측정하되, 효소 촉매반응에 필요한 상기 효소와 기타 어떤 성분들에 대한 기질을 함유하는 수성 매체와 상기 고체물질상의 상기 효소를 접촉시킨 다음 상기 매체를 상기 광응답 전극의 상기 시료표면과 접촉시키는 단계와, 상기 조사수신부위들 각각을 소정 스케줄에 따라 상이한 시간에 조사하는 단계와, 그리고 상기 광조사 및 상기 제 1 전기신호의 결과로서 발생되는 상기 제 2 전기신호를 측정하거나 또는 다른 방법으로 상기 고체물질상에 존재하는 상기 효소량의 측정으로서 상기 계에 의해 영향을 주는 바와 같이 상기 제 1 전기신호와 상기 제 2 전기신호간의 상호관계 또는 그의 변동률을 상관시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  25. 하나이상의 선택된 용적들 각각내의 매체중의 하나이상의 미생물의 존재를 측정하기 위한 방법에 있어서, 하나이상의 시료부위를 갖는 하나이상의 절연된 시료표면을 각각 갖고 있는 하나이상의 광응답 소자(10,80,114,122)를 사용하되, 상기 시료표면은 전기절연체(90)에 의해 광응답 소자로부터 격리되며, 상기 하나이상의 광응답 소자는 상기 시료표면들상에 하나이상의 시료부위들 전체를 제공하며, 상기 시료부위들 각각은 대응전극(97,110,146)과 상호 전기통전관계에 있으며 상기 하나이상의 광응답 소자들 각각은 또한 상기 시료부위들 중 연관된 것과 각각 물리적인 관계로 하나이상의 조사수신 부위를 갖는 하나의 조사수신표면을 갖고 있으며 또한, 상기 시료부위들에 밀접한 물리적 관계로 상기 미생물을 농축시키기 위해 상기 하나이상의 미생물을 포획하기 위한 여과 수단과, 대응전극(97,110,146)과, 상기 광응답 소자들과 상기 대응전극에 제 1 전기신호를 제공하기 위한 수단(11)과, 상기 광응답 소자들과 상기 대응전극을 용량 결합된 전기통전 관계로 유지시키기 위한 수단(84, 100,120)과, 상기 소자들의 광응답 특성들에 영향을 주도록 상기 시료부위들 각각에서의 관계로 하나이상의 미생물의 대사생성물의 적어도 일부분을 유지시키기 위한 수단과, 상기 조사수신 부위들을 광 또는 에너지로 조사하기 위한 조사수단(32,92,152)과, 상기 시료부위들의 하나에서의 상기 조사와 상기 제 1 전기신호의 결과로서 발생되며 또한 상기 절연체 양단에 용량 결합되는 제 2 전기신호를 측정하기 위해 상기 대응전극과 광응답소자들에 연결되는 수단(16)을 포함하는 피분석물 측정장치를 사용하여 측정하되, 상기 포획된 미생물이 여전히 대사작용을 하여 상기 광응답 소자의 광응답 특성에 영향을 줄 수 있는 적어도 하나의 대사생성물을 발생시키는 조건하에서 하나이상의 검지부위들에서 상기 매체를 접촉시키는 단계와, 상기 조사부위들은 소정의 스케줄에 따라 상이한 시간에 조사하는 단계와, 상기 광응답 소자들과 상기 대응전극에 상기 제 1 전기신호를 제공하는 단계와, 미생물의 존재의 표시로서 상기 대사생성물에 의해 영향을 받으며 또한 상기 광조사와 상기 제 1 전기신호의 결과로서 발생되는 상기 제 2 전기신호를 측정하거나 또는 다른 방법으로 상기 제 1 전기신호와 상기 제 2 전기신호간의 관계 또는 그의 변동률을 상기 미생물 존재와 관련시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  26. 하나이상의 선택된 용적들 각각내의 매체중의 광응답 소자와 전기 광응답 특성에 영향을 줄 수 있는 계의 한 성분인 효소기질의 존재를 측정하기 위한 방법에 있어서, 하나이상의 시료부위를 갖는 하나이상의 절연된 시료표면을 각각 갖고 있는 하나이상의 광응답 소자(10,80,114,122)를 사용하되, 상기 시료표면은 전기절연체(90)에 의해 광응답 소자로부터 격리되며, 상기 하나이상의 광응답 소자는 상기 시료표면들상에 하나이상의 시료부위들 전체를 제공하며, 상기 시료부위들 각각은 대응전극(110,146)과 상호 전기통전관계에 있으며 상기 하나이상의 광응답 소자들 각각은 또한 상기 시료부위들 중 연관된 것과 각각 물리적인 관계로 하나이상의 조사수신 부위를 갖는 하나의 조사수신 표면을 갖고 있으며 또한, 효소를 결합시키기 위한 시료표면이거나 또는 상기 시료표면에 근접 격리되어 평행하게 위치하는 대향 표면인 하나이상의 결합표면과, 대응전극(97,110,146)과 상기 광응답 소자들과 상기 대응전극간에 제 1 전기신호를 제공하기 위한 수단(11)과, 상기 광응답 소자들과 상기 대응전극을 상기 절연체 양단에 용량 결합된 전기통전관계로 유지시키기 위한 수단(84,100,120)과, 상기 소자들의 광응답 특성들에 영향을 주도록 상기 계의 적어도 일부분을 상기 시료부위들 중 적어도 하나와 접촉상태로 유지시키기 위한 수단과, 상기 조사수신 부위들을 광 또는 에너지로 조사하기 위한 조사수단(32,92,152)과 그리고 상기 시료부위들의 하나에서의 상기 광조사와 상기 제 1 전기신호의 결과로서 발생되며 또한 상기 절연체 양단에 용량 결합되는 제 2 전기신호를 측정하기 위해 상기 대응전극과 광응답 소자들에 연결되는 수단(16)을 포함하는 피분석물 측정장치를 사용하여 측정하되, 상기 기질과 효소촉매반응에 필요한 어떤 추가성분들을 함유하는 수성매체와 상기 효소를 상기 결합부위들에서 접촉시키는 단계와, 상기 조사부위들을 소정의 스케줄에 따라 상이한 시간에 조사하는 단계와, 상기 광응답 소자들과 상기 대응전극에 상기 제 1 전기신호를 제공하는 단계와, 상기 기질의 존재량의 측정으로서 상기 계에 의해 영향을 받으며 또한 상기 광조사와 상기 제 1 전기신호의 결과로서 발생되는 상기 제 2 전기신호를 측정하거나 또는 다른 방법으로 상기 제 1 전기신호와 상기 제 2 전기신호간의 관계 또는 그의 변동률을 상기 기질 존재와 관련시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  27. 제 20∼21 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 상기 제 2 전기신호의 소망값을 얻기 위해 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  28. 제 20∼21 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 소망값을 얻기 위해 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  29. 제 20∼21 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 변화하며 그리고 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 변화의 함수로서 변화하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  30. 제 27 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 상기 광응답 소자들에 제공되는 전압이며, 또한 상기 제 2 전기신호는 상기 광응답 소자들내의 전압의 변동에 기인하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  31. 제 28 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 상기 광응답 소자들에 제공되는 전압이며, 또한 상기 제 2 전기신호는 상기 광응답소자내의 전압의 변동에 기인하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 상기 광응답 소자들에 제공되는 전압이며, 또한 상기 제 2 전기신호는 상기 광응답소자내의 전압의 변동에 기인하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  33. 제 27 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 전압이며, 상기 제 2 전기신호는 상기 광응답 소자 또는 상기 광응답 소자들의 상기 소자에 의해 발생되는 광전류이며, 상기 광전류는 상기 절연시료 표면 또는 상기 절연시료 표면들 양단에 용량 결합되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  34. 제 28 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 전압이며, 상기 제 2 전기신호는 상기 광응답 소자 또는 상기 광응답 소자들의 상기 조사에 의해 발생되는 광전류이며, 상기 광전류는 상기 절연시료 표면 또는 상기 절연시료표면들 양단에 용량 결합되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  35. 제 29 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 전압이며, 상기 제 2 전기신호는 상기 광응답 소자 또는 상기 광응답 소자들의 상기 조사에 의해 발생되는 광전류이며, 상기 광전류는 상기 절연시료 표면 또는 상기 절연시료 표면들 양단에 용량 결합되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  36. 제 20 항에 있어서, 상기 하나이상의 물질은 효소반응의 결과인 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  37. 제 20 항에 있어서, 상기 하나이상의 물질은 수화 프로톤을 포함하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  38. 하나이상의 전기응답 매체의 용적들내의 하나이상의 물질들을 동시에 측정하기 위해, 광응답 소자(10,80,114,122)로부터 전기적으로 절연되지만 상기 하나이상의 용적들과 상호 도전관계에 있는 하나이상의 시료 부위들을 갖는 절연된 시료 표면 (90)을 갖고 있으며 또한 대응전극(97,110,146)에 전기회로를 통해 연결되는 리드를 갖고 있는 광응답 소자를 사용하여 상기 하나이상의 용적들내에서 상기 소자의 광응답 특성에 영향을 줄 수 있는 상기 하나이상의 물질을 동시에 측정하되, 상기 매체를 상기 소자의 광응답 특성에 영향을 주도록 상기 절연된 시료 표면의 상기 시료 부위들의 적어도 하나와 접촉되도록 하는 단계와, 전기도전성 액체 또는 겔을 통해 상기 소자와 상기 대응전극간에 용량 결합된 전기통신관계를 유지시키는 단계와, 전기신호를 발생시키도록 상기 광응답 소자의 표면상에서 상기 시료부위들중 어느것과 밀접한 물리적 관계에 있는 하나이상의 조사부위들에 상기 광응답 소자를 소정 순서로 조사하는 단계와, 상기 절연된 시료 표면 양단에 용량 결합되며 또한 상기 조사로부터 결과되는 전기신호로 상기 물질들의 효과에 의한 상기 용적들 각각내의 상기 물질들의 존재를 상기 회로에 의해 측정하는 단계를 포함하는 광응답 반도체전극을 사용하는 피분석물 측정방법에서 사용하는 키트로서, 합텐이 결합된 항체와 라벨된 항체로 구성되고, 상기 합텐은 고체 표면에 결합된 특정 결합쌍 멤버에 역결합되고, 상기 라벨은 상기 광응답소자의 조사에 의해 발생되는 전기신호에 직접 또는 간접적으로 영향을 줄 수 있는 것이 특징인 키트.
  39. 제 19 항에 있어서, 상기 전기적인 분극을 측정하여 상기 전기분극과 상기 전기상호간의 상관관계의 변동에 의해 상기 물질의 유무가 판정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  40. 제 22 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 상기 제 2 전기신호의 소망값을 얻기 위해 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  41. 제 22 항에 있어서, 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 소망값을 얻기 위해 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  42. 제 22 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 변화하며 그리고 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 변화의 함수로서 변화하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  43. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 상기 제 2 전기신호의 소망값을 얻기 위해 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  44. 제 23 항에 있어서, 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 소망값을 얻기 위해 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  45. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 변화하며 그리고 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 변화의 함수로서 변화하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  46. 제 24 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 상기 제 2 전기신호의 소망값을 얻기 위해 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  47. 제 24 항에 있어서, 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 소망값을 얻기 위해 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  48. 제 24 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 변화하며 그리고 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 변화의 함수로서 변화하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  49. 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 상기 제 2 전기신호의 소망값을 얻기 위해 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  50. 제 25 항에 있어서, 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 소망값을 얻기 위해 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  51. 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 변화하며 그리고 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 변화의 함수로서 변화하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  52. 제 26 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 상기 제 2 전기신호의 소망값을 얻기 위해 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  53. 제 26 항에 있어서, 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 소망값을 얻기 위해 조정되는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
  54. 제 26 항에 있어서, 상기 제 1 전기신호는 변화하며 그리고 상기 제 2 전기신호는 상기 제 1 전기신호의 변화의 함수로서 변화하는 것이 특징인 광응답 반도체 전극을 사용하는 피분석물 측정방법.
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Families Citing this family (136)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4840893A (en) * 1983-12-16 1989-06-20 Medisense, Inc. Electrochemical assay for nucleic acids and nucleic acid probes
US5112134A (en) * 1984-03-01 1992-05-12 Molecular Devices Corporation Single source multi-site photometric measurement system
US5500188A (en) * 1984-03-01 1996-03-19 Molecular Devices Corporation Device for photoresponsive detection and discrimination
US4968148A (en) * 1984-03-01 1990-11-06 Molecular Devices Corporation Single source multi-site photometric measurement system
US4849330A (en) * 1984-04-27 1989-07-18 Molecular Devices Corporation Photoresponsive redox detection and discrimination
US4704353A (en) * 1984-04-27 1987-11-03 Molecular Devices Corporation Photoresponsive redox detection and discrimination
US4883579A (en) * 1984-04-27 1989-11-28 Molecular Devices Corporation Photoresponsive redox detection and discrimination
DE3568874D1 (en) * 1984-06-13 1989-04-20 Ares Serono Inc Photometric instruments, their use in methods of optical analysis, and ancillary devices therefor
US5141868A (en) * 1984-06-13 1992-08-25 Internationale Octrooi Maatschappij "Octropa" Bv Device for use in chemical test procedures
DE3513168A1 (de) * 1985-04-12 1986-10-16 Thomas 8000 München Dandekar Biosensor bestehend aus einem halbleiter auf silizium oder kohlenstoffbasis (elektronischer teil) und nukleinbasen (od. anderen biol. monomeren)
AT384677B (de) * 1985-04-16 1987-12-28 Avl Verbrennungskraft Messtech Sensor zur bestimmung von elektrolytkonzentrationen
US5595908A (en) * 1985-09-26 1997-01-21 University Of Southern Mississipi Piezoelectric device for detection of polynucleotide hybridization
EP0261208A4 (en) * 1986-03-21 1988-10-27 Integrated Ionics Inc ENVIRONMENTAL CONDITIONS TESTING CONVERSION ARRANGEMENTS WITH HEAT DAMPING.
US4915812A (en) * 1986-06-20 1990-04-10 Molecular Devices Corporation Zero volume cell
AU598820B2 (en) * 1986-06-20 1990-07-05 Molecular Devices Corporation Zero volume electrochemical cell
US5074977A (en) * 1987-05-05 1991-12-24 The Washington Technology Center Digital biosensors and method of using same
US4963815A (en) * 1987-07-10 1990-10-16 Molecular Devices Corporation Photoresponsive electrode for determination of redox potential
GB8810400D0 (en) * 1988-05-03 1988-06-08 Southern E Analysing polynucleotide sequences
US7811751B2 (en) * 1988-05-03 2010-10-12 Oxford Gene Technology Limited Analysing polynucleotide sequences
US5888728A (en) 1988-10-17 1999-03-30 Molecular Devices Corporation Hapten derivatized capture membrane and diagnostic assays using such membrane
US5004806A (en) * 1988-10-17 1991-04-02 Molecular Devices Corporation Nitrocellulose filtration to remove proteins from polynucleotides
ATE131617T1 (de) 1988-10-17 1995-12-15 Molecular Devices Corp Haptenderivatisierte aufnahmemembran und diagnostische tests, die eine solche membran verwenden
EP0394406B1 (en) * 1988-10-21 1995-04-26 Molecular Devices Corporation Methods and apparatus for detecting the effect of cell affecting agents on living cells
US5278048A (en) * 1988-10-21 1994-01-11 Molecular Devices Corporation Methods for detecting the effect of cell affecting agents on living cells
US5395502A (en) * 1988-11-14 1995-03-07 Anthony R. Torres Apparatus for performing and universally detecting capillary isoelectric focusing without mobilization using concentration gradient imaging systems
US4927502A (en) * 1989-01-31 1990-05-22 Board Of Regents, The University Of Texas Methods and apparatus using galvanic immunoelectrodes
US5491097A (en) * 1989-06-15 1996-02-13 Biocircuits Corporation Analyte detection with multilayered bioelectronic conductivity sensors
AU6354190A (en) * 1989-08-21 1991-04-03 Board Of Regents Of The University Of Washington, The Multiple-probe diagnostic sensor
JPH0513204Y2 (ko) * 1989-09-12 1993-04-07
US5073029A (en) * 1990-02-16 1991-12-17 Eqm Research, Inc. Multisource device for photometric analysis and associated chromogens
US5501956A (en) * 1990-03-23 1996-03-26 Molecular Devices Corporation Polyredox couples in analyte determinations
CA2121797A1 (en) * 1991-10-21 1993-04-29 James W. Holm-Kennedy Method and device for biochemical sensing
WO1993014389A1 (en) * 1992-01-13 1993-07-22 Torres, Anthony, R. Method and apparatus for performing and universally detecting capillary isoelectric focusing without mobilization using concentration gradient imaging systems
US5784154A (en) * 1992-01-13 1998-07-21 Anthony R. Torres Electrophoresis separation in a capillary passage
JP3244764B2 (ja) * 1992-04-03 2002-01-07 科学技術振興事業団 微粒子反応とその計測方法
US5710011A (en) * 1992-06-05 1998-01-20 Medisense, Inc. Mediators to oxidoreductase enzymes
WO1994016329A1 (en) * 1993-01-13 1994-07-21 Abbott Laboratories Methods for solid phase capture in immunoassays
US5489515A (en) * 1993-12-09 1996-02-06 Avl Medical Instruments Ag Device for analyzing the metabolism of cells
IL108726A (en) * 1994-02-22 1999-12-31 Yissum Res Dev Co Electrobiochemical method and system for the determination of an analyte which is a member of a recognition pair in a liquid medium and electrodes therefor
US5557398A (en) * 1994-04-15 1996-09-17 Molecular Devices Corporation Photometric device
US5567302A (en) * 1995-06-07 1996-10-22 Molecular Devices Corporation Electrochemical system for rapid detection of biochemical agents that catalyze a redox potential change
US6413410B1 (en) * 1996-06-19 2002-07-02 Lifescan, Inc. Electrochemical cell
US6168948B1 (en) 1995-06-29 2001-01-02 Affymetrix, Inc. Miniaturized genetic analysis systems and methods
US20020022261A1 (en) * 1995-06-29 2002-02-21 Anderson Rolfe C. Miniaturized genetic analysis systems and methods
US5856174A (en) 1995-06-29 1999-01-05 Affymetrix, Inc. Integrated nucleic acid diagnostic device
JP3574457B2 (ja) * 1995-09-12 2004-10-06 エーザイ株式会社 電気化学発光検出方法と装置
US5628890A (en) * 1995-09-27 1997-05-13 Medisense, Inc. Electrochemical sensor
US20020068357A1 (en) * 1995-09-28 2002-06-06 Mathies Richard A. Miniaturized integrated nucleic acid processing and analysis device and method
AUPN661995A0 (en) 1995-11-16 1995-12-07 Memtec America Corporation Electrochemical cell 2
US6863801B2 (en) * 1995-11-16 2005-03-08 Lifescan, Inc. Electrochemical cell
ES2288760T3 (es) * 1996-04-25 2008-01-16 Bioarray Solutions Ltd. Ensamblaje electrocinetico controlado por luz de particulas proximas a superficies.
US6387707B1 (en) * 1996-04-25 2002-05-14 Bioarray Solutions Array Cytometry
US7144119B2 (en) * 1996-04-25 2006-12-05 Bioarray Solutions Ltd. System and method for programmable illumination pattern generation
US7041510B2 (en) 1996-04-25 2006-05-09 Bioarray Solutions Ltd. System and method for programmable illumination pattern generation
US6958245B2 (en) 1996-04-25 2005-10-25 Bioarray Solutions Ltd. Array cytometry
US5958714A (en) 1996-10-02 1999-09-28 Safety Associates, Inc. Test kits for determining at least two specific analytes in foods and other complex matrices
US20030027126A1 (en) 1997-03-14 2003-02-06 Walt David R. Methods for detecting target analytes and enzymatic reactions
US7622294B2 (en) * 1997-03-14 2009-11-24 Trustees Of Tufts College Methods for detecting target analytes and enzymatic reactions
AUPO585797A0 (en) * 1997-03-25 1997-04-24 Memtec America Corporation Improved electrochemical cell
JP3688096B2 (ja) * 1997-05-10 2005-08-24 財団法人地球環境産業技術研究機構 材料評価方法
US6699667B2 (en) 1997-05-14 2004-03-02 Keensense, Inc. Molecular wire injection sensors
US7220550B2 (en) * 1997-05-14 2007-05-22 Keensense, Inc. Molecular wire injection sensors
US6060327A (en) * 1997-05-14 2000-05-09 Keensense, Inc. Molecular wire injection sensors
FR2764702B1 (fr) * 1997-06-11 1999-09-03 Lyon Ecole Centrale Procede d'identification et/ou de dosage de substances biologiques, presentes dans un liquide conducteur, dispositif et capteur d'affinite utiles pour la mise en oeuvre de ce procede
US6258326B1 (en) 1997-09-20 2001-07-10 Ljl Biosystems, Inc. Sample holders with reference fiducials
US6469311B1 (en) 1997-07-16 2002-10-22 Molecular Devices Corporation Detection device for light transmitted from a sensed volume
US6326605B1 (en) 1998-02-20 2001-12-04 Ljl Biosystems, Inc. Broad range light detection system
US6825921B1 (en) 1999-11-10 2004-11-30 Molecular Devices Corporation Multi-mode light detection system
US6982431B2 (en) 1998-08-31 2006-01-03 Molecular Devices Corporation Sample analysis systems
US6992761B2 (en) * 1997-09-20 2006-01-31 Molecular Devices Corporation Broad range light detection system
US6297018B1 (en) 1998-04-17 2001-10-02 Ljl Biosystems, Inc. Methods and apparatus for detecting nucleic acid polymorphisms
WO1999041604A1 (en) * 1998-02-13 1999-08-19 Emory University Detection of neurodegenerative diseases, in vitro screening assays
US6096559A (en) * 1998-03-16 2000-08-01 Lockheed Martin Energy Research Corporation Micromechanical calorimetric sensor
AU5667599A (en) 1998-07-27 2000-02-21 Ljl Biosystems, Inc. Apparatus and methods for time-resolved spectroscopic measurements
AU5223899A (en) * 1998-07-27 2000-02-21 Ljl Biosystems, Inc. Apparatus and methods for spectroscopic measurements
AU3005400A (en) 1999-02-23 2000-09-14 Ljl Biosystems, Inc. Frequency-domain light detection device
US6403317B1 (en) * 1999-03-26 2002-06-11 Affymetrix, Inc. Electronic detection of hybridization on nucleic acid arrays
US6287451B1 (en) 1999-06-02 2001-09-11 Handani Winarta Disposable sensor and method of making
US9709559B2 (en) 2000-06-21 2017-07-18 Bioarray Solutions, Ltd. Multianalyte molecular analysis using application-specific random particle arrays
WO2001098765A1 (en) 2000-06-21 2001-12-27 Bioarray Solutions, Ltd. Multianalyte molecular analysis
US7057704B2 (en) * 2000-09-17 2006-06-06 Bioarray Solutions Ltd. System and method for programmable illumination pattern generation
US20030045005A1 (en) * 2000-10-17 2003-03-06 Michael Seul Light-controlled electrokinetic assembly of particles near surfaces
US6821787B2 (en) * 2000-11-17 2004-11-23 Thermogenic Imaging, Inc. Apparatus and methods for infrared calorimetric measurements
US20020132360A1 (en) * 2000-11-17 2002-09-19 Flir Systems Boston, Inc. Apparatus and methods for infrared calorimetric measurements
US20040110301A1 (en) * 2000-11-17 2004-06-10 Neilson Andy C Apparatus and methods for measuring reaction byproducts
US6887667B2 (en) * 2000-12-28 2005-05-03 Alfred E. Mann Institute For Biomedical Engineering At The University Of Southern California Method and apparatus to identify small variations of biomolecules
US6576102B1 (en) 2001-03-23 2003-06-10 Virotek, L.L.C. Electrochemical sensor and method thereof
US6572745B2 (en) 2001-03-23 2003-06-03 Virotek, L.L.C. Electrochemical sensor and method thereof
US7262063B2 (en) 2001-06-21 2007-08-28 Bio Array Solutions, Ltd. Directed assembly of functional heterostructures
US20030055360A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-20 Zeleznik Matthew A. Minimally invasive sensing system for measuring rigidity of anatomical matter
AU2002340079A1 (en) * 2001-10-10 2003-04-22 Lifescan Inc. Electrochemical cell
ES2661167T3 (es) 2001-10-15 2018-03-27 Bioarray Solutions Ltd. Análisis multiplexado de loci polimórficos mediante consulta simultánea y detección mediada por enzimas
US6997343B2 (en) 2001-11-14 2006-02-14 Hypoguard Limited Sensor dispensing device
US20030111357A1 (en) * 2001-12-13 2003-06-19 Black Murdo M. Test meter calibration
US20030169426A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 Peterson Timothy A. Test member orientation
US6837976B2 (en) * 2002-04-19 2005-01-04 Nova Biomedical Corporation Disposable sensor with enhanced sample port inlet
US6958132B2 (en) * 2002-05-31 2005-10-25 The Regents Of The University Of California Systems and methods for optical actuation of microfluidics based on opto-electrowetting
US7250095B2 (en) * 2002-07-11 2007-07-31 Hypoguard Limited Enzyme electrodes and method of manufacture
DE10242529A1 (de) * 2002-09-12 2004-03-25 Forschungszentrum Jülich GmbH Meßsystem mit photoempfindlicher Elektrode
DE10242530A1 (de) * 2002-09-12 2004-03-25 Forschungszentrum Jülich GmbH Lichtquelle für ein Meßsystem mit photoempfindlicher Elektrode zum Nachweis eines oder mehrerer Analyten
US7526114B2 (en) 2002-11-15 2009-04-28 Bioarray Solutions Ltd. Analysis, secure access to, and transmission of array images
US7264139B2 (en) * 2003-01-14 2007-09-04 Hypoguard Limited Sensor dispensing device
US20050056867A1 (en) * 2003-09-16 2005-03-17 Krzysztof Nauka Surface photovoltage-based sensing of molecules
WO2005029705A2 (en) 2003-09-18 2005-03-31 Bioarray Solutions, Ltd. Number coding for identification of subtypes of coded types of solid phase carriers
US7595279B2 (en) 2003-09-22 2009-09-29 Bioarray Solutions Ltd. Surface immobilized polyelectrolyte with multiple functional groups capable of covalently bonding to biomolecules
CA2544041C (en) 2003-10-28 2015-12-08 Bioarray Solutions Ltd. Optimization of gene expression analysis using immobilized capture probes
AU2004287069B2 (en) 2003-10-29 2009-07-16 Bioarray Solutions, Ltd. Multiplexed nucleic acid analysis by fragmentation of double-stranded DNA
US20050121826A1 (en) * 2003-12-03 2005-06-09 Kiamars Hajizadeh Multi-sensor device for motorized meter and methods thereof
US20050150762A1 (en) * 2004-01-09 2005-07-14 Butters Colin W. Biosensor and method of manufacture
CN1914331A (zh) 2004-02-06 2007-02-14 拜尔健康护理有限责任公司 作为生物传感器的内部参照的可氧化种类和使用方法
US7848889B2 (en) 2004-08-02 2010-12-07 Bioarray Solutions, Ltd. Automated analysis of multiplexed probe-target interaction patterns: pattern matching and allele identification
KR101217549B1 (ko) * 2005-02-03 2013-01-02 삼성전자주식회사 광전 변환 소자를 구비한 핵산 분리 장치, 미세 유체 장치및 그 정제 방법
US8486629B2 (en) 2005-06-01 2013-07-16 Bioarray Solutions, Ltd. Creation of functionalized microparticle libraries by oligonucleotide ligation or elongation
US8211279B2 (en) * 2005-06-03 2012-07-03 Board Of Regents Of The University Of Texas System Electrochemistry and electrogenerated chemiluminescence with a single faradaic electrode
KR101321296B1 (ko) 2005-07-20 2013-10-28 바이엘 헬스케어 엘엘씨 게이트형 전류 측정법 온도 결정 방법
US20090045072A1 (en) * 2005-09-06 2009-02-19 Japan Science And Technology Agency Iii/v group nitride semiconductor, photocatalytic semiconductor device, photocatalytic oxidation-reduction reaction apparatus and execution process of photoelectrochemical reaction
JP5671205B2 (ja) 2005-09-30 2015-02-18 バイエル・ヘルスケア・エルエルシー ゲート化ボルタンメトリー
US20080311585A1 (en) * 2005-11-02 2008-12-18 Affymetrix, Inc. System and method for multiplex liquid handling
US8007267B2 (en) * 2005-11-02 2011-08-30 Affymetrix, Inc. System and method for making lab card by embossing
US8075852B2 (en) * 2005-11-02 2011-12-13 Affymetrix, Inc. System and method for bubble removal
US20070099288A1 (en) * 2005-11-02 2007-05-03 Affymetrix, Inc. Microfluidic Methods, Devices, and Systems for Fluid Handling
US20080038714A1 (en) * 2005-11-02 2008-02-14 Affymetrix, Inc. Instrument to Pneumatically Control Lab Cards and Method Thereof
DE102006062735A1 (de) * 2006-03-03 2007-11-22 Technische Fachhochschule Wildau Elektrodenvorrichtung
JP5244116B2 (ja) 2006-10-24 2013-07-24 バイエル・ヘルスケア・エルエルシー 過渡減衰電流測定法
WO2008056696A1 (fr) * 2006-11-08 2008-05-15 Horiba, Ltd. Solution de stockage de lavage pour électrode de verre et similaire
US7733488B1 (en) * 2007-01-26 2010-06-08 Revolution Optics, Llc Compact multi-wavelength optical reader and method of acquiring optical data on clustered assay samples using differing-wavelength light sources
WO2009076302A1 (en) 2007-12-10 2009-06-18 Bayer Healthcare Llc Control markers for auto-detection of control solution and methods of use
KR101538133B1 (ko) * 2009-03-10 2015-07-22 주식회사 동진쎄미켐 염료감응 태양전지 흡착 염료용액의 모니터링 장치 및 염료용액의 조절 장치
KR102226813B1 (ko) 2012-09-04 2021-03-11 매드-로직스 아이엔씨. 조직 제거 장치, 시스템 및 방법
US11998319B2 (en) 2015-03-09 2024-06-04 CoreSyte, Inc. Device for measuring biological fluids
US11883011B2 (en) * 2015-03-09 2024-01-30 CoreSyte, Inc. Method for manufacturing a biological fluid sensor
US11971354B2 (en) 2015-04-08 2024-04-30 Molecular Devices, Llc Methods and systems for fluorescence detection using infrared dyes
US10379046B2 (en) * 2015-04-08 2019-08-13 Molecular Devices, Llc Method and system for multiplexed time-resolved fluorescence detection
US10571396B2 (en) * 2015-04-08 2020-02-25 Molecular Devices, Llc Methods and systems for fluorescence detection
EP3182096B1 (en) 2015-12-17 2020-01-15 F. Hoffmann-La Roche AG Calibration and/or error detection in an optical measurement device for biological samples
WO2018158824A1 (ja) * 2017-02-28 2018-09-07 東洋ガラス株式会社 容器の検査装置及び容器の検査方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3403081A (en) * 1967-02-06 1968-09-24 Trw Inc Bio-chemical sensor and method of using same
US4020830A (en) * 1975-03-12 1977-05-03 The University Of Utah Selective chemical sensitive FET transducers
US3975238A (en) * 1975-06-26 1976-08-17 General Electric Company Method and apparatus for detecting molecules in solutions
US4238757A (en) * 1976-03-19 1980-12-09 General Electric Company Field effect transistor for detection of biological reactions
US4246343A (en) * 1979-05-02 1981-01-20 University Of Virginia And National Aeronautics & Space Administration Microbial detection and enumeration method and apparatus
US4293310A (en) * 1980-03-14 1981-10-06 University Of Pittsburgh Photoelectrochemical immunoassay
US4444892A (en) * 1980-10-20 1984-04-24 Malmros Mark K Analytical device having semiconductive organic polymeric element associated with analyte-binding substance
JPS58180941A (ja) * 1982-04-16 1983-10-22 Hitachi Ltd 光反応の電気化学的測定方法
JPS58221156A (ja) * 1982-06-17 1983-12-22 Olympus Optical Co Ltd Ｐｈ測定用補正電極およびｐｈ測定方法
JP2594925B2 (ja) * 1987-01-23 1997-03-26 株式会社日立製作所 電気泳動装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0172892A4 (en) 1986-08-21
JPS61501723A (ja) 1986-08-14
AU3780789A (en) 1989-10-19
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DK167885B1 (da) 1993-12-27
AU624621B2 (en) 1992-06-18
JPH07109414B2 (ja) 1995-11-22
CA1301250C (en) 1992-05-19
EP0172892A1 (en) 1986-03-05
AU4063285A (en) 1985-09-24
DK503985D0 (da) 1985-11-01
KR850700275A (ko) 1985-12-26
WO1985004018A1 (en) 1985-09-12
DE3583561D1 (de) 1991-08-29
CA1269705A (en) 1990-05-29
US4591550A (en) 1986-05-27
DK503985A (da) 1985-11-01

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