SE462408B - Optiskt biosensorsystem utnyttjande ytplasmonresonans foer detektering av en specific biomolekyl, saett att kalibrera sensoranordningen samt saett att korrigera foer baslinjedrift i systemet - Google Patents

Description

462 408 annat optiskt system som mek.niskt sveps för fastställning av resonansvinkeln. GB2197 068 beskriver en optisk sensor som utnyttjar ett divergent stràlknippe, vilket får belysa mätytan, en metallfilm med receptorer eller ligander som selektivt interagerar med en eller flera biomolekyler. Det optiska systemet är fast. Därigenom undviks de ovan nämnda nackdelarna med rörliga optiska system. En ljusskälla används för belysning av en mätyta som påverkas av en provlösning, medan en annan ljuskälla används för belysning av en annan mätyta, som pâverkas av en referenslösning.

Ljuskällorna och mätytorna är så anordnade att de reflekte- rade divergenta stràlknippena faller mot en fotodetektor- matris. Genom att omväxlande aktivera den ena och andra ljuskällan kan resonansvinkeln noggrant mätas vid de tvâ mätytorna. Skillnaden i resonansvinkel för de tvà mätytorna är därvid ett mått på den mängd av den specifika biomolekylen som bundits vid mätytan. Nackdelen med denna apparat är att tvâ olika ljuskällor används, den ena för referenslösningen, den andra för provlösningen, vilket innebär en osäkerhet i mätresultatet eftersom resonansvinkeln är starkt beroende av ljuskällans spektrala karaktär. En annan olägenhet med denna kända optiska sensor är att den är belägen direkt på det optiska systemets prisma och att ljus kopplas till mätytan via en immersionsolja med lämpligt brytningsindex. Sådan användning av ljuskopplande oljor innebär praktiska olägen- heter när mätytan skall bytas mot en ny mätyta med affinitet mot en annan specifik biomolekyl. Vid utbytet smetas olja ofrànkomligen ut och prismat måste rengöras innan en ny mätyta kan analyseras. Instrumentet blir således kladdigt att hantera. Uppgifter om den strukturella uppbyggnaden av analysinstrumentet framgår ej ur nämnda GB-patentskrift.

EP 226 470 beskriver en apparat för mikrokemisk analys innefattande två glasskivor m llan vilka en gel är anordnad.

Apparaten är av engångstyp. Den ena av glasskivorna tjänar såsom en plattform på vilken provvätskan anbringas. Genom kapillärkraft dras provvätskan in i den mellan skivorna bildade kapillärcellen. En anordning av detta slag, vilken har dimensionerna ca 3 x 1,5 cm kräver en pincett eller 462 408 motsvarande för sin hantering. Volymen av vätskeprovet är svår att fastställa och anordningen lämpar sig därför inte för kvantitativ analys.

Föreliggande uppfinning syftar till att åstadkomma ett kommersiellt användbart optiskt biosensorsystem som skall undvika de ovan nämnda nackdelarna. Det optiska biosensor- systemet är komplett, dvs innefattar förutom själva den optiska analysenheten en utbytbar sensorenhet, ett vätske- kommunikationsblock med ett kanalsystem som transporterar reagensprov- och referenslösningar, samt en utvärderinge- enhet som omvandlar mätresultaten till parametrar avseende koncentration av den specifika biomolekylen i provlösningen. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett optiskt biosensorsystem som innefattar ett antal bredvid varandra liggande mätytor avsedda att bestrykas med provvätska.

Mätytorna skall analyseras med SPR-teknik baserad pá en enda ljuskälla, så att En identisk våglängdskaraktäristik för de olika mätytorna möjliggör ett kalibrerings-, referens-, och urvärderingsförfarande av sådan hög analytisk prestanda, att biosensorsystemet blir kommersiellt användbart. En samtidig bestrykning av alla mätytor med provvätska skall kunna företas. Mätningen skall ske under kontrollerade temperatur- betingelser. Temperaturen av mätytorna skall vid mättill- fället vara densamma och hållas konstant under mätförloppet.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att ett antal mätytor anbringas på en gemensam metallfilm, vilken är anbringad vid sensorenhetens transparenta skiva. Dessa mätytor skall vardera enkelt kunna funktionaliseras för selektiv inter- aktion med önskade biomolekyler dvs mätytorna skall lätt kunna bibringas olika affinitetsegenskaper. Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett vätske- kommunikationsblock som medger pumpning av reglerade, noggrant bestämda mängder av prov-, reagens- eller refe- renslösningar. Vätskekommunikationsblocket skall innehålla kanaler, vilka uppvisar ett eller ett flertal avsnitt som -vid mättillfället trycks mot sensorenheten och därvid bildar 462 408 en eller ett flertal flödesceller, vilka skall kunna kopplas i serie med varandra eller var och en tillföras varsin provlösning. En flödescell kan innehålla en enda mätyta, alternativt ett flertal mätytor, vilka i det senare fallet ligger i en rad i flödescellens längdriktning. Vätskekommu- nikationsblocket skall användas dels vid funktionalisering av mätytorna på sensorsenheten och dels vid analysförloppet.

Det optiska biosensorsystemet enligt uppfinningen skall vidare ha fast optik utan rörliga delar. Det optiska sys- temet skall ha en vid fabriken företagen fast grundinställ- ning som inte behöver ändras vid systemets användning.

Därigenom kan det optiska systemet byggas in i ett dammtätt hus. Vidare skall inga smetande oljor användas för koppling av ljuset till den utbytbara sensorenheten. En nedan närmare beskriven optisk medelvärdesbildning respektive elektronisk medelvärdesbildning som företas med hjälp av ett särskilt utformat anamorft optiskt system ökar mätnoggrannheten ytterligare genom att nämnda medelvärdesbildingar medger noggrann bestämning av kvantitativ eller av relativ mängd av specifika biomolekyler som vidhäftat vid de olika mätytorna.

Genom de ovan nämnda egenskaperna erhålls ett optiskt biosensorsystem som med hög noggrannhet medger mätning av ytterst ringa koncentrationer, nanomolar och ända ner till pikomolar, under kort mättid. Biosensorsystemet har hög dynamik dvs medger mätningar av resonansvinkeln över ett stort vinkelomráde. Ett utbytbart opto-interface används till att mekaniskt koppla ljuset från ljuskällan till sensorenheten.

Ovanstående syftemål ernás med ett optiskt biosensorsystem av det slag som beskrivs i de bifogade patentkraven.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan i anslutning till de bifogade ritningarna, i vilka fig l fig 2 fig 3 fig 4 fig 6 fig 7 fig 9 462 408 är en schematisk sprängvy av ett optiskt biosensorsystem enligt föreliggande uppfinning, är en perspektivvy av biosensorsystemets analysapparat, är en tvärsektionsvy av en sensorenhet, är en vy uppifrån av en belyst sensorsenhet, är en perspektivvy av en bärskiva för sensorsenheten, är en plan vy av ett opto-interface, är en sektionsvy av opto-interfacet mekaniskt kopplat till sensorenheten, är en schematisk perspektivvy av det anamorfa linssystemets brytningsegenskaper visande hur ett optiskt medelvärde bildas av massan av inbundna biomolekyler på mätytan, räknat i ljuslinjens breddriktning genom att ljusstrálar i planet P, reflekterade med en viss vinkel, oavsett reflek- tionspunkten på mätytan, avbildas på en rad av detektorelement samt hur ljusstràlar, i planet S, från en individuell mätyta avbildas på en kolonn av detektorelementet, är en schematisk planvy i S-planet för det infallande, kollimerade ljusknippet, vilken vy visar hur ett elektroniskt medelvärde bildas av massan av inbundna biomolekyler på mätytan, räknat i ljusstrålens längdriktning, 462 408 fig 10 är en schematisk perspektivvy av flödescellen, strömningsförhàllandena i dessa samt det sätt pà vilket ett integrerat optiskt medelvärde bildas av massan av inbundna biomolekyler, fig 11 visar överst ett meridiansnitt av ljuskällan, ett inkopplingsprisma och det anamorfa avbildnings- systemet, de första och andra linsorganen, samt nedtill ett sagitalsnitt av samma enheter, fig 12 visar ett vätskekommunikationsblock i perspektivvy, fig 13 visar en plan vy av undersidan av grundplattan av vätskekommunikationsblocket i fig l, fig 14A och 14B visar, sammanställda med varandra, en plan vy av grundplattan av en annan utföringsform av ett vätskekommunikationsblock, fig 15 visar ett funktionsschema för vätskekommunikationsblocket i fig 14A och l4B, och fig 16 visar en annan utföringsform av ett vätskekommunikationsblock.

I fig 1 visas i sprängvy huvudkomponenterna i det optiska biosensorsystemet enligt föreliggande uppfinning. Systemet innefattar en ljuskälla 1, första linsorgan 2 för riktning av ett i tvärriktningen utsträckt konvergent strålknippe 3 mot ett prisma 4 i vars bottenyta stràlknippet fokuseras till en ljuslinje 5. Ett anamorft linssystem 6 avbildar i mätytorna reflekterade ljusstrálar på en tvádimensionell fotodetektoranordning 7. De av fotodetektorerna bildade elektriska signalerna behandlas i en utvärderingsanordning 8 i form av en dator. Ljus från ljuslinjen 5 kopplas med hjälp av prismat och ett opto-interface 9 till en sensorenhet 10 avsedd att anligga mot ett antal parallella uppåt öppna 4s2 408 avsnitt 11A-D av varsin flödeskanal 14A-D, av vilka endast en, 14A, visas. Flödeskanalerna ingår i ett vätskekommunika- tionsblock 15 försett med schematiskt visade ingàngsanslut- ningar 16 och 96 respektive utgângsanslutningar 101 och 92.

Fig 2 visar i perspektivvy den analysapparat, allmänt betecknad med 18, som utgör hjärtat i det optiska sensor- systemet enligt uppfinningen. Apparaten innefattar ett underlag 19 på vilket vätskekommunikationsblocket 15 är fast anordnat, ett hus 20 i vilket ljuskällan 1, de första linsorganen 2, prismat 4, avbildningsoptiken 6 och foto- detektoranordningen 7 är fast anordnade. I husets botten- parti finns en öppning 21 avsedd att täckas av opto-inter- facet 9 som hålls på plats medelst tvâ styrstift 22, 23.

Huset 20 är ledbart förbundet med underlaget medelst system av ledade armar 24, 25, vridbart fastsatta vid huset respek- tive underlaget. Pà vätskekommunikationsblocket 15 sitter ett antal hållarorgan 26 för sensorenheten. Hàllarorganen, visade i detalj i fig 12, är i form av från överytan av vätskekommunikationsblocket utskjutande L-formade vinklar bildande gejdrar för inskjutning av sensorelementet över vätskekommunikationsblocket. Ehuru ej visat i fig 2 finns ett termostateringsorgan som omger prismat 4. Detta termosta- teringsorgan utgörs av vätskekanaler i ett värmeväxlarblock som håller metallytan runt öppningen 21 vid en konstant temperatur. Ett liknande termostateringsorgan 27 finns anordnat mellan vätskekommunikationsblocket och underlaget för att hålla vätskorna i kanalsystemet i vätskekommunika- tionsblocket vid samma konstanta temperatur som den nyss nämnda. Fotodetektoranordningen sitter pá ett kretskort 28 fast anordnat vid ena ändytan av huset 20. Styrstiften 22, 23 mottas i öppningar 29, 30 anordnade i vätskekommunika- tionsblocket. Mellan armarna 24, 25 sträcker sig en tvär- gáende balk 31 försedd med ett utstående stift 32 för svängning av huset 20 mellan två nedan närmare beskrivna lägen, nämligen ett analysläge och ett laddningsläge. En vid underlaget fäst elektrisk motor 33 har en utgående axel på 462 408 vilken en skiva 34 är ^centriskt anordnad. Stiftet 32 ligger i kontakt med periferin av skivan 34. Genom att aktiva elmotorn så att den excentriskt lagrade skivan 34 vrids genom en förutbestämd vinkel svängs huset mellan dessa analys- och laddninglägen automatiskt utan manuellt ingrip- ande. Från kretskortet 28 går en schematiskt visad flatkabel till utvärderingsanordningen 8.

Fig 3 visar sensorenheten i tvärsektion. Sensorenheten finns närmare beskriven i vår samtidigt härmed inlämnade svenska patentansökning med titeln "Sensorenhet och dess användning i biosensorsystem". Sensorenheten innefattar en transparent skiva 36 av glas, plast eller annat transparent material.

Skivan är på sin ena huvudyta försedd med en metallfilm 37 anordnad genom t ex sputtring. En dielektrisk film 38 är bunden vid metallfilmen. I den föredragna utföringsformen av uppfinningen utgörs den dielektriska filmen av ett skikt av dextran som är bundet vid metallfilmen. Med hjälp av inom biotekninken känd kopplingsteknik binds ligander till dextranfilmen, vilka ligander är avsedda att interagera med i provlösningen ingående specifika biomolekyler. För an- bringande av liganderna placeras sensorenheten med sin metallfilm och därpå sittande dextranskikt i tätande kontakt mot de uppåt öppna avsnitten llA-D i samtliga flödeskanaler 14A-D. Genom att nu pumpa en lösning innehållande en specifik ligand Ll i den ena kanalen 14A, en annan specifik ligand L2 i den andra kanalen 14B, en tredje specifik ligand L3 i den tredje kanalen l4C etc kan ett motsvarande antal mätytor, var och en med affinitet mot varsin specifik biomolekyl framställas på en och samma metallfilm. Liganderna kan t ex vara bifunktionella eller polyfunktionella molekyler vars ena aktiva del utgöres av antidextran och vars andra del utgörs av ett antigen eller motsvarande till den biomolekyl vilken önskas detekteras. På detta sätt kan en enskild användare skräddarsy det optiska biosensorsystemet enligt uppfinningen till att medge detektering av de för användaren intressanta biomolekylerna genom den nämnda funktionalise- ringen. Funktionaliseringen medger bl a kvalitativ analys. 462 408 Den funktionaliserade sensorenheten placeras i analysappa- raten varefter analysen utförs. Efter avslutad analys regenereras sensorsenheten genom att "tvätta" mätytorna med en lösning som bryter kopplingen mellan liganderna och dextranfilmen 38.

Fig 4 visar sensorenheten 10 i fig 3 sedd uppifrån. Sensor- enheten är placerad ovanpå de uppåt öppna avsnitten 11A-D och ljuslinjen 5 från ljuskällans 1 linssystem 2 belyser metallfilmens 37 baksida. Som framgår ur ovanstående be- skrivning av aktiveringen av dextranfilmen 38 bildas mät- ytor 39A-D var och en svarande mot längden av de öppna avsnitten 11A-D (förutsatt att sensorenheten sätts fast på kommunikationsblocket vid samma orientering vid analysen som vid sensiteringen). Ljuslinjen 5 sträcker sig på tvären över mätytorna 39A-D och har en bredd som är åtminstone lika lång som avsnittens llA-D längd.

Fig 4 visar metallytan 37 i förstorad skala. I praktiken är metallytan en kvadrat i storleksordningen ca 10 x 10 mm medan den transparenta skivan har något större mått, t ex ll x ll mm. En sådan anordning är svår att hantera utan picett ellet gripverktyg. Sådana gripverktygförfaranden är emellertid ej önskvärda eftersom de försvårar mätnoggrann- heten. I stället föreslås enligt uppfinningen att varje sensorenhet monteras i en bärskiva som lätt kan gripas mellan tummen och pekfingret. Bärskivan visas i plan vy i fig 5 och innefattar ett långsträckt blad av plast 42 med en greppyta 43. En i bärskivan genomgående öppning 44 har en flâns 45 på vilken sensorenheten vilar. Från flänsytan skjuter nabbar 46 ut i sidled för fasthållning av sensor- enheten mellan flänsen och nabbarna. I bladet 42 finns två styröppningar 47, 48 anordnade avsedda att genomgås av styrstiften 22, 23 i apparatens analysläge. När apparaten intar laddningsläge är styrstiften utdragna ur dels styr- öppningarna 47, 48 och dels öppningarna 29, 30 och bärskivan kan skjutas in över respektive dras oss från vätskekommu- nikationsblocket. 10 462 4Û8 Bladet 42 är även försett med styrande fjädrar 49 avsedda att dels underlätta sensorenhetens införing i vätskekommu- nikationsblocket, dels skydda sensorenheten mot skador, repor eller motsvarande i det fall bärskivan oavsiktligt placeras på ett bord eller motsvarande. Bärskivan och dess sensorenhet förvaras lämpligen i ett hus innefattande topp- och bottenväggar, två sidoväggar samt en ändvägg. Topp- och bottenväggarnas insidor är försedda med par av motstående lister, vilka löper i husets längdriktning. Dessa lister håller bärskivan på avstånd från topp- och bottenväggarna.

Fig 6 visar en plan vy av en opto-interface-skiva enligt föreliggande uppfinning. Skivan är fastsatt på en ram av metall, vilken ram har två utskjutande tungor 55, 56 med varsin genomgående öppning 53, 54 för mottagande av styr- stiften 22, 23. Ramen har två flänsar 51, 52 vid vilken en transparent skiva 57 av glas eller plast är anordnad. På den ena huvudytan av skivan 57 finns ett antal längsgående parallella åsar 58 anordnade bredvid varandra. På skivans motstående huvudyta finns ett motsvarande antal parallella längsgående åsar 59 förlagda mittför åsarna på den första huvudytan. Åsarna är framställda av transparent elastiskt material och är anordnade med inbördes avstånd svarande mot det inbördes avståndet mellan de uppåt öppna avsnitten 11A-D av flödeskanalerna. Såsom närmare framgår ur fig 7 har åsarna 58, 59 längsgående avsatser 60 vid vardera sido- ytan för bildande av en i sektion trappstegsformad struktur vars översta steg eller platåer är intryckbara mot sensor- enhetens transparenta skiva 36 respektive mot prismat 4.

Genom den trappstegsformade stukturen utesluts att luft- fickor innesluts mellan gränsytorna mot prismat respektive sensorenhetens skiva 36. Fig 7 visar prismat 4, opto-inter- face-skivan och sensorenheten i analysapparatens 18 analys- läge. Åsarna 58, 59 är förlagda med ett inbördes avstånd svarande mot det inbördes avståndet mellan de uppåt öppna avsnitten 11A-D av flödeskanalerna 14A-D. 11 _ 462 408 Genom det nämnda arrangemanget av åsarna 58, 59 på opto- interface-skivan, öppningarna 53, 54 för styrstiften 22, 23 öppningarna 47, 48 på sensorenhetens bärskiva 42 och den fasta förläggningen av de uppåt öppna avsnitten 11A-D på vätskekommunikationsblocket säkerställs att de undre âsarna 59 kommer att tjäna såsom ljuskällor, vilka ligger mitt över var och en av motsvarande kanalavsnitt 11A-D.

Inget ströljus från intilliggande ásar 59 kommer att störa resonansvinkelbestämningen för olika mätytor. På detta sätt blir det möjligt att packa ett stort antal dylika kanal- avsnitt bredvid varandra. Som exempel kan nämnas att ända upp till 20 dylika uppåt öppna kanalavsnitt kan packas ihop på en sträcka av ca 10 mm utan att ströljus stör mätför- farandet.

Fig 8-11 illustrerar det optiska systemet i analysapparaten enligt uppfinningen. Grundprincipen för det anamorfa lins- systemet 6 visas i fig 8. Det kilformade eller konvergenta, breda ljusflödet infaller mot den illustrerade mätytan, t ex mätytan 40, under infallsvinklar som sträcker sig från 62 grader till 78 grader. Ljusstrâlar med alla däremellan liggande infallsvinklar finns i ljusknippet. Betrakta endast ett infallsplan P. èllg ljusstrålar som inkommer med t ex vinkeln 62 grader markeras med ofyllda pilar, reflekteras i mätytan och kommer av det anamorfa linssystemet att avbildas pà en enda fotodetektor 61A. På motsvarande sätt kommer alla ljusstrålar som infaller med 78 graders infallsvinkel, markerade med fyllda pilar, att av det anamorfa linssystemet avbildas på en enda fotodetektor 6lG på fotodetektoranord- ningen 7. Ljusstrálar som infaller med däremellan liggande infallsvinklar kommer på likartat sätt att träffa de foto- detektorer som ligger mellan detektorerna 61A och 61G i samma fotodetektorkolonn, vilken tänkes löpa i vertikal riktning i fig 8.

Ljuskällan 1, t ex en lysdiod, avger i huvudsak monokroma- tiskt (j30 nm), inkoherent ljus med en centrumvåglängd i 12 462 408 storleksomrádet ca 650- ca 850 nm. Ljuset går genom de första linsorganen 2 för bildning av ett kilformat kon- vergent långsträckt ljusknippe som går genom en i fig ll schematiskt visad plan-polarisator 63 mot prismats 4 bottenyta. I prismats bottenyta och pá metallfilmens 37 undersida bildas en ljuslinje, vars bredd är ställbar med en cylindrisk lins 64. Avbildningsoptiken innefattar det anamorfa linssystemet 6 vars funktion beskrivits ovan. Det innehåller bl a en lins 66 med vars hjälp förstoringsgraden av resonansvinkelintervallet längs fotodetektorkolonner är inställbar.

Ljusstrålar som infaller i ett annat infallsplan beläget parallellt med infallsplanet P kommer pà likartat sätt att avbildas pâ enskilda fotodetektorer hörande till andra kolonner i den tvådimensionella fotodetektoranordningen.

Varje fotodetektor i en rad motsvarar således en viss infallsvinkel. Annorlunda förhåller det sig med reflekterat ljus, som härrör ur ljus, vilket reflekteras i ett S-plan, dvs i plan som är skilda från infallsplanet P för det konvergenta strálknippet. Sådant ljus avbildar en punkt pá mätytan som en reell bildpunkt på detektorelementet 61D. Mot varje detektorkolonn svarar således varsin del av mätytan i kanalavsnittets tvärled. Beroende pà kanalens bredd, de enskilda fotodetektorernas utsträckning i ytled och inbördes avstånd från varandra kan ett antal fotodetektorkolonner erfordras för att avbilda hela kanalavsnittets bredd. I en föredragen utföringsform av uppfinningen avbildas, genom förminskning, en stor del av flödescellens bredd på en enda detektor.

Efter denna inledande beskrivning av det anamorfa linssystemet skall närmast beskrivas hur massupptagningen sker på en mätyta, t ex mätytan 39D (se fig 9). Strömningshastigheten vid kanalens sidoväggar är noll och ökar mot kanalens mitt.

Strömningsprofilen visas schematiskt vid 70 där pilarnas längd motsvarar storleken av flödeshastigheten. Kanalens 13 ,4e2 408 bredd tänkes vara ca 300 /um. För att inte de yttre parti- erna av kanalerna, där ingen provvätska strömmar, skall störa mätresultatet är det anamorfa linssystemet anordnat att avbilda endast ett smalt parti, storleksordningen 50 % eller högre av mätytans bredd, på en enda kolonn av foto- detektorer; t ex ett 150 /um centralt parti av en mätyta som totalt är 300 /um bred avbildas på ett kolonnelement 61D av bredden 90 /um. Därigenom sker en elektronisk medelvärdes- bildning av massupptagningen inom denna centrala del av mätytan. Gjordes inte denna medelvärdesbildning av inbunden mängd biomolekyl i kanalens tvärled erhålls inte sådan hög reproducerbarhet i responskurvan för en given provkoncentra- tion av biomolekylen som erfordras i ett kommersiellt analysinstrument, utan att kräva orealistiskt hög repro- ducerbarhet och kontroll av dels flödesprofil i provvätskan (diffusionslagrets tjockleksfördelning i kanaltvärled), dels av instrumentets analysläge för optikenheterna 2, 6 relativt flödeskanalens position, dels av homogenitet i ligandtäthet och i ligandåtkomlighet inom den dielektriska filmen på mätytorna.

Fig 10 åskådliggör strömningsförhàllandena i kanalavsnittet under mätytan. Provvätskans hastighetsprofil illustreras med pilarna av varierande längd. Där flödeskanalen ändrar riktning med 90 grader sker kraftig inbindning av biomole- kyler i dextranskiktet. Hänvisnings-siffran 75 betecknar fördelningen av inbunden mängd biomolekyl. Den inbundna mängden avtar nedströms inloppsstället. Det är tydligt att om endast ett avsnitt, markerat med pilarna 76 skulle ligga till grund för bestämningen av resonansvinkeln skulle denna ha ett värde, medan om det med pilarna 77 markerade avsnittet skulle ligga till grund för resonansvinkelns bestämning, ett annat värde på denna skulle erhållas. För säkerställande av att ett säkert medelvärde på resonansvinkeln erhålls ordnas enligt uppfinningen så, att ljuslinjens 5 bredd överens- stämmer med det uppåt öppna kanlavsnittets längd. Därigenom kommer alla bidrag från den inbundna mängden biomolekyl att medtagas vid bestämningen av medelvärdet för resonanasvinkeln. 14 462 408 Man har här på optisk väg åstadkommit en medelvärdesbildning sett i riktning på tvären mot ljusstrålens längdriktning.

Gjordes inte denna medelvärdesbildning av inbunden mängd biomolekyl i kanalens längsled erhålles inte sådan repro- ducerbarhet i responskurvan för en given provkoncentration av biomolekylen inom analytiskt intressant koncentrations- område som erfordras i ett kommersiellt analysinstrument utan att kräva orealistiskt hög reproducerbarhet och kon- troll av dels flödesprofilen i provvätskan i kanalens längdriktning (diffusionslagrets tjockleksfördelning i flödesriktningen), dels av provdispersion i flödesriktningen, av dels homogenitet i ligandtäthet och i ligandåtkomlighet inom den dielektriska filmen på mätytan, av dels den foku- serade ljuslinjens position utmed kanalen. Genom denna medelvärdesbildning elimineras störning av reproducerbarhet pga ljuslinjepositionvariation orsakad av tjockleksvaria- tioner för sensorskivan. Maximal analytisk känslighet i provkoncentrations-responskurvan och lägsta provkoncentra- tion för detektion erhålles för en ljuslinjebredd och därmed medelvärdesbildning, som täcker mätytan vid stigaröppningen in till flödescellen, dock med reducerad detekterbar maximal provkoncentration.

Ljuslinjens 5 bredd är inställbar med hjälp av en cylindrisk lins 64 visad i fig ll. Alternativt förflyttas inbördes fixerade ljuskällan 1 och linsorgan 2 längs den optiska axeln. Fig ll åskådliggör det anamorfa optiska systemet, dels i ett meridiansnitt, överst i figuren, och dels i ett sargitalsnitt nederst i figuren.

Närmast följer en beskrivning av vätskekommunikationsblocket.

Fig 1 visar en flödeskanal 14A hörande till det uppåt öppna avsnittet 11A. Av tydlighetsskäl visas ej flödeskanalerna l4B-D hörande till de respektive uppåt öppna avsnitten llB-D. Ett första skikt 80 av tätande elastomermaterial, t ex silikongummi, är försett med ett antal genomgående spår eller skåror svarande mot de uppåt öppna avsnitten 11A-D. 15 462 408 Skiktet är gjutet mot en platå 81 som är utförd i ett sammanhängande stycke med en grundplatta 82, som företrädes- vis är av massivt material, t ex plast, metall, keramik, kisel. På underytan av grundplattan 81 är ett andra skikt 83 (fig 1A) av elastomermaterial, t ex silikongummi, anbringat, t ex genom gjutning. I skiktet 83 är ett system av flödes- kanaler anordnat. Flödeskanalerna är bildade genom gjutning.

Ett tredje skikt 84, företrädesvis av samma material som skiktet 83, är gjutet mot en underlagsplatta 85 av massivt material, som företrädesvis är av samma material som grund- plattan 82.

Det inses, att när opto-interfacet 9 trycker sensorenheten 10 mot skiktet 80 i analysapparatens analysläge kommer de uppåt öppna avsnitten 11A-D i skiktet 80 att vätsketätt avtätas mot sensorenheten 10 och bilda fyra olika flödes- celler, vilka av enkelhetsskäl också betecknas med 11A-D.

Principen för hur ett vätskeprov bringas att strömma genom flödescellen 11A beskrivs närmast: Provvätska pumpas medelst en ej visad pump in i ingångsanslutningen 16A och går genom en inloppskanal 87, förbi en öppen ventil 88, en primärkanal 89 av fast väldefinierad volym fram till en stängd ventil 90 där provvätskan avleds till en slaskkanal 91, som via en anslutning 92 står i förbindelse med en slask 93. Därefter stängs en ej visad ventil belägen längst uppströms i slask- kanalen 91. Samtidigt stängs ventilen 88. Provvätskan i primärvolymen ligger nu redo att pumpas in i flödescellen 11A. Detta utförs med hjälp av en eluentlösning 94, som av_ en pump 95 inpumpas genom en inloppsanslutning 96 till en eluentledning 97, som slutar vid en av tydlighetsskäl i fig 1 ej visad ventil, vilken nu tillsammans med ventilen 90 öppnas. Fortsatt pumpning av eluentlösningen medför att eluentlösningen kommer att trycka primärvolymen av prov- vätskan framför sig upp genom en stigöppning 98 i platán 81, in i flödescellen 11A, ner genom en stigöppning 99 i platân och ut genom en avloppsledning 100, en utloppsanslutning 101 16 462 408 varifrån först provlösningen, därefter eluentlösningen avgår till en andra slask 102 för prov- och eluentlösning. När provlösningen, som har den på förhand bestämda volymen, passerar förbi flödescellen 11A utförs den optiska analysen av provlösningens kemiska påverkan på sensorenheten.

Ventilerna 88, 90 och de övriga ej visade ventilerna är identiskt uppbyggda, varför endast ventilen 90 beskrivs. ventilen innefattar ett ventilmembran 103, beläget mitt för en kanal eller genomgående öppning 104 i underlagsskivan 85.

Ventilmembranet är en sammanhängande del av skiktet 84. Ett ventilsäte 105 som är bildat i skiktet 83, utgör en samman- hängande del av detta skikt och har formen av ett utskott 105.

Det avsnitt av kanalen 104 som leder in mot ventilen är fyllt med en kort vätskepelare 106 av t ex glycerol. Kanalen 104 står via en tryckluftsledning 107 och en schematiskt visad elektromagnetmanövrerad tryckluftsventil 108 i för- bindelse med en tryckluftskälla 109. Tryckluftsventilen 108 styrs av elektriska signaler från utvärderingsanordningen 8, vilken föreligger i form av en dator. Fig 1A visar ventilen 88 i öppet läge, fig 1B visar samma ventil i slutet läge.

Funnes inte vätskepelaren 106 skulle tryckluften penetrera 84 och gå in i kanalsystemet i form av ej önskvärda luftbubblor.

Fig 13 visar en utföringsform av kanalsystemet i ett vätske- kommunikationsblock. De streckade linjerna 11A-D symboliserar de fyra flödescellerna till vilka stigaröppningar leder.

De små runda ringarna betecknar ventiler, var och en konstru- erade enligt ovan. I eluentledningen 97 finns ventiler 110, 111, 112, på de visade platserna. I slaskledningen 91 finns en ventil 113. Omedelbart uppströms stigaröppningarna 98A-D sitter ventiler 114A-D av tydlighetsskäl gemensamt symboli- serade med 114 i fig 13. Omedelbart nedströms stigaröppning- arna 99A-D finns ventiler 115A-D, likaledes gemensamt symboliserade med 115. En andra slaskledning betecknas med 116. I denna slaskledning sitter ventiler 1l7A-D på de visade platserna. Dessa ventiler anges gemensamt med 117. I utloppsledningen 100 finns också en mot ventilerna 117 17 4-62 408 svarande uppsättning ventiler l18A-D. Två olika eluent- lösningar kan införas i systemet genom ledningar 119, 120, som går till anslutningarna 121 för en ej visad blandar- kammare, vars utlopp står i förbindelse med eluentledningen 97. Sedan primärvolymen 89 fyllts kan provvätskan dirigeras till vilken som helst av flödescellerna 11A-D, med hjälp av eluentvätskan, genom att hålla ventilerna 117 och 118 öppna och stängda i lämpliga kombinationer. Skall provlösningen t ex gå till flödescellen 11C hålls 114A, B och D stängda, 110 stängd, 117A och B öppna, 1l7C stängd, 111, ll8A och B stängda samt l18C och D öppna. 115A, B och D skall också vara stängda.

En finess med vätskekommunikationsblocket i fig 13 är att flödescellerna 11A-D kan seriekopplas med varandra. En och samma provvätska kommer då att i tur och ordning passera genom flödescellerna. Antalet seriekopplade flödesceller kan vara 2, 3 eller 4 beroende på hur ventilerna ställs. Skall t ex alla fyra flödescellerna seriekopplas hålls, när eluentlösningen trycker ut provlösningen ur primärvolymen 89, följande ventiler stängda: 110, lll, 113, ll7A, ll7C, ll8B, ll8D, 88, 91 medan följande hålls öppna: l14A-D, ll5A-D, 1l8A, l18C, 117B, 117D. Provvätskan och eluent- lösningen avgår till slasken via ledningen 116.

En annan utföringsform av vätskekommunikationsblocket visas i fig 14A, B och 15. Denna utföringsform skiljer sig från den i fig 13 genom att en sekundärvolym för vätskeprov tillkommit och genom att vätskekanalsystemet dubblerats.

Sekundärvolymen.har noggrant definierad volym, som före- trädesvis skiljer sig från primärvolymens volym och som valfritt kan seriekopplas med primärvolymen. På detta sätt kan två olika volymer, båda noggrant bestämda, av prov- lösning analyseras. Det dubblerade kanalsystemet innebär en tidsbesparing vid analysarbetet, ty medan det ena kanal- systemets provvätska pumpas in till flödescellerna i och för analys kan det andra kanalsystemet samtidigt rengöras och 18 462 408 fyllas med ny provvätska, så att när analysen av det första kanalsystemets provvätska är klar, det andra kanalsystemets provvätska finns omedelbart tillgängligt för analys.

De små ringarna i fig 14 och 15 betecknar ventiler 201, 202, 203, 204, 205, 207, 208A-B, 209A-C, 2l0A-B, 211, 2l2A-B, 214, 215. Vidare finns stigaröppningar anordnade för anslut- ning, t ex via ett ej visat block med slanganslutningar och med en på sin undersida anordnad plantätning runt stigar- öppningarna, till pumpen 96, pumpen för provvätska, prov- lösningsslasken 93, slask från de båda kanalsystemen samt slask för provlösning plus eluentlösning såsom visas till höger i figuren 101.

Ventiler som i fig 15 har samma nummer styrs alla av en gemensam tryckluftsventil. När således t ex Ventilerna 208 trycksätts kommer alla ventiler 208A, 208B, 208C och 208D att samtidigt trycksättas.

Skall provlösning inpumpas i det under kanalsystemet i fig 15 hålls Ventilerna 209B, 214, 215, 209D och 213 stängda, så att provvätskan kan gå in genom de öppna ventilerna 208D till primärvolymen 122 och därifrån till sekundärvolymen som betecknas med 123. Skall denna också fyllas hålls ventilen 213 stängd. Ventilerna 2l2A och B hålls öppna, 209C stängd, 208C öppen, varvid provvätskan avgår genom det undre kanal- systemets slaskledning 124. När provvätska i primär- och sekundärvolymerna skall analyseras stängs Ventilerna 208, öppnas Ventilerna 209 och 212, stängs 213 och eluentlösning pumpas nu genom den undre eluentkanalen 125 och driver provlösningen i primär- och sekundärvolymerna genom önskad flödescell 11A-D. Ventilerna 201-207 tjänar som rangerväxlar för indirigering av provvätska till önskad flödescell.

Provlösningen och eluentlösningen avgår sedan genom en för båda kanalsystemen gemensam avloppsledning 126. 19 462 408 Det övre kanalsystemet uppvisar på motsvarande sätt en eluentkanal 127 och en slaskkanal 128, en primärvolym 132 samt en sekundärvolym 133.

Ventilerna 208B och D, ventilerna 209B och D samt ventilerna 214, 215 tjänar som ventiler för val av om provvätskan skall inpumpas till det undre eller övre kanalsystemet 135 respek- tive 136. Provvätskan inpumpas genom en gemensam inloppskanal 129 och därifrån genom antingen en inloppskanal 130 till det undre kanalsystemet 135 eller genom en inloppskanal 131 till det övre kanalsystemet 136.

Ehuru ej visas i fig 14A, B och 15 kan vätskekommunikations- blocket förses med ventiler motsvarande ventilerna 115, 18 i fig 13 för erhållande av möjlighet att seriekoppla flödes- cellerna med varandra.

Genom att separera ventilfunktionerna så att varje ventil, alltså även var och en av ventilerna 208A, 208B, 208C och 208D påverkas av varsin tryckluftsventil kan antingen primärvolymen eller sekundärvolymen eller primärvolymen plus sekundärvolymen pumpas genom önskad flödescell.

Som framgår ur fig 14A och l4B är inloppskanalen 129 för provvätska och inloppskanalerna 125, 127 för eluentlösning påtagligt långa. Fallet är så därför att temperaturen av dessa lösningar skall hållas konstant och lika stor för båda med hjälp av det under dessa kanalavsnitt förlagda termosta- teringsorganet 27, visat i fig 2, vilket tjänar som en slags värmeväxlare. Termostateringsorganet 27 och det i huset 2 anordnade termostateringsorganet är båda av vätsketyp, vilkas vätskeflöden lämpligen utgår från ett och samma noggrant temperaturreglerade vätskebad.

I de ovan beskrivna utföringsformerna av uppfinningen ligger flera, ända upp till 20, flödesceller bredvid varandra och belyses samtidigt med en ljuslinje, som går på tvären över flödescellerna och deras mätytor. 20 462 408 Det är enligt uppfinningen även möjligt att använda en enda flödescell, vars längdriktning är parallell med ljuslinjen, varvid ett antal mätytor, anordnade på avstånd från varandra, är belägna inuti flödescellen, belyses samtidigt av ljus- linjen, samt är var och en funktionaliserade på det sätt, som beskrivits inledningsvis. Efter funktionalisering i en apparat med flödeskanaler liknande den i fig 1 visade, intar mätytorna 40A-D den orientering som visas i fig 16. Som framgår ur denna figur kan det vätskekommunikationsblock 140, som sedan används vid analysen ha en enda flödescell 141 i stället för de fyra tidigare visade. Den främsta fördelen med detta arrangemang ligger i att gränsytan mellan provvätska och eluentlösning blir kort och väldefinierad jämfört med det fall, när flödescellerna seriekopplas och provvätskan går i meanderliknande bana genom de seriekopplade cellerna, i vilket fall denna gränsyta tenderar att tänjas ut vid varje 180-graders böj.

Ur ovanstående beskrivning av vätskekommunikationsblocket framgår, att det är möjligt att utvidga antalet primärvolymer och att varje sådan tillkommande volym kan ha valfri storlek. Ännu ett utförande av kanalsystemet i ett vätskekommunika- tionsblock av det slag som har ett flertal bredvid varandra anordnade flödesceller består i att samtidigt leda varsin vätska genom varsin flödescell. På detta sätt kan vätskor samtidigt analyseras i analysapparaten. Vätskorna kan vara provlösningar av olika typer eller av samma typ. De kan även vara ett antal provlösningar plus en eller flera referens- lösningar. Genom att på detta sätt parallellt analysera flera vätskor förkortas analystiden. Ytterligare en variant av uppfinningen är dels att anordna ett flertal mätytor i var och en av de bredvid varandra liggande flödescellerna och dels samtidigt leda varsin vätska genom varsin flödescell.

Detta utförande reducerar analystiderna ytterligare samt ger möjlighet till samtidig kvalitativ analys av flera ämnen. 21 462 408 Skiktet 80 kan enligt ett alternativt utförande vara en platta av kisel, i vilken platta genomgående skåror, svarande mot de uppåt öppna kanalavsnitten 11A-D, ersatts med hjälp av på mikromekanikområdet känd teknik.

Med kunskap om flödeskanalens tvärsektionsarea, pumpens volymkapacitet (t ex /ul per tidsenhet) är det möjligt att med tidsstyrning pumpa en valfri vätskevolym förbi mät- ytorna. Betrakta fig 15. Antag, att primärvolymen 122 rymmer 5 /ul och att sekundärvolymen 123 rymmer 45 /ul. Genom att efter en uppmätt tid, svarande mot önskad vätskevolym som skall analyseras, öppna ventilen 213 och stänga 2l2A-B, alternativt öppna 211 och stänga 210A-B, kan vilken önskad volym som helst mellan 5 och 50 /ul drivas förbi en mätyta.

I stället för de pneumatiskt aktiverade ventilerna kan solenoidaktiverade ventiler användas. En sådan ventil kan enligt uppfinningen bestå av en tråd av en superelastisk legering som är fastsatt på solenoidens ankare. Tråden sträcker sig genom öppningar i underlagsskivan fram till kontakt med skiktet 84. När solenoiden aktiveras trycker trädens ände upp ventilmembranet 84 mot ventilsätet 105 på motsvarande sätt som visas i fig 1B. Ventilöppningarna i underlagsskivan 88 är typiskt 0,5 mm i diameter, varför trådarna av superelastisk legering bör ha en diameter i storleksordningen 0,4 mm. Den superelastiska egenskapen innebär i detta fall att trådarna kan löpa i snäva böjar men ändå bibehålla styvhet.

Fig 12 visar omrâdet runt vätskekommunikationsblockets platå 81. Som framgår finns ett antal L-formade vinklar 101-105 anordnade på var sida av platån för fasthållning av bärskivan 42 i läge över duken 80.

Det inses att när analysapparaten 18 intar laddningsläge med huset upplyft och styrstiften utdragna ur öppningarna 29, 30 22 462 408 kan en bärskiva 42 skjutas in mellan de L-formade vinklarna 100-105. När den elektriska motorn därefter roterar och sänker huvudet kommer metallskivan runt husets 20 öppning 21 att pressas mot opto-interface-skivans ram 50 som i sin tur kommer att trycka bärskivan 42 och därmed sensorenheten 10 mot skiktet 80 vätsketätt till följd av husets tyngd. När sensorenhetens 10 metallfilm 37 och dess därpå sittande dielektriska film 38 tätande trycks mot skiktet 80 uppstár flödesceller bildade av de nämnda uppåt öppna avsnitten 11A-D.

Såsom initialkalibrering av analysapparaten pumpas salt- lösningar, var och en med känt brytningsindex i tur och ordning förbi var och en av mätytorna. De elektriska signa- lerna från detektorerna i de fotodetektorkolonner som svarar mot var och en av mätytorna lagras, för var och en av saltlösningarna, i ett minne. Genom att kurvanpassa gen- svaret från var och en av fotodetektorerna kalibreras analysapparatens samtliga fotodetektorelement så att ett linjärt förhållande råder mellan saltkoncentrationerna och brytningsindex. Därefter pumpas provlösningen genom en som referenskanal tjänande flödeskanal 14 vars mätyta vid kalibreringstillfället saknar affinitet mot biomolekyler. De elektriska signaler som erhålls vid de fotodetektorrader som motsvarar provlösningens resonansvinkel lagras pá annan plats i minnet. Denna kalibrering syftar till att fastställa provlösningens brytningsindex. Den lagrade signalen avseende detta brytningsindex korrigeras därefter från de signaler som erhålls när provlösningen pumpas genom en flödeskanal med aktiverad mätyta för fastställande av en skillnad i brytningsindex, vilken skillnad beror på förekomst av den speciella biomolekylen i provlösningen. Samma referenskanal kan även användas för temperaturövervakning av analysför- loppet. I det fall onaturliga temperaturvariationer detek- teras stannas pumparna och ingen analys utförs.

De ovan beskrivna urföringsformerna av uppfinningen kan på många sätt modifieras och varieras inom ramen för upp- finningens grundtanke.

Claims (1)

1. 23 462 408 PATENTKRAV Optiskt biosensorsystem utnyttjande ytplasmonresonans för detektering av en specifik biomolekyl, t ex antigen, innefattande en sensorenhet (10) i form av en transparent skiva (36) som pà sin ena huvudyta är belagd med en metallfilm (37), vid vilken en dielektrisk film (38), som vid mättillfället uppvisar affi- nitet för biomolekylen, är vidhäftad, en ljuskälla (1) med första linsorgan (62, 64) för riktning av ett strálknippe mot metallfilmens undersida och för excitering av ytplasmonresonans i en mätyta av metallfilmen när en provlösning kontakterar den dielektriska filmen på metallfilmen, en avbildningsoptik med andra linsorgan (65) för avbildning av ljus, som reflekterats i metall- filmens mätyta, pà en fotodetektoranordning, en utvärderingsenhet (8) för bestämning av den vinkel, nedan kallad resonansvinkel, vid vilken ytplasmonresonans inträffar, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone tvâ mätytor (39A-D) är anordnade bredvid varandra pá sensorenheten, att mätytorna 39A-D; 40A-D) vid mättillfället är avsedda att tryckas över ett öppet avsnitt (1lA-D) av åtminstone en kanal (l4A-D) för den provlösning, som skall analyseras och som påverkar den vinkel, nedan kallad resonansvinkel, vid vilken ytplasmon- resonans inträffar, i och för bildande av en làngsträckt flödescell, att de första linsorganen (62) bildar ett konver- - gent ljusknippe som kilformigt fokuseras i en ljuslinje, vilken sträcker sig pá tvären över samtliga mätytor, 24 462 408 att fotodetektc. nordningen (61) är en tvådimen- sionell matris ' enski" a fotodetektorer, att avbildningsoptikens andra linsorgan (65) är ett anamorft linssystem för avbildning av ljus- strålar av reflekterat ljus från mätytorna på varsin kolonn (6lA-G) av fotodetektorer, så att mot varje mätyta svarar varsin uppsättning kolonner av fotodetektorer, och att utvärderingsenheten (8) är anordnad att bestämma resonansvinkeln vid var och en av mät- ytorna. Optiskt sensorsystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av ett underlag (19) i vilket vätskekommunikationsblocket (15) är fast anordnad, ett hus (20) i vilket ljuskällan, avbildningsoptiken, fotodetektoranordningen och ett inkopplingsprisma (4) är fast anordnade, en öppning (21) anordnad i huset under inkopplings- prismat samt täckt av en opto-interface-skiva (9) för koppling av infallande respektive reflekterat ljus till sensorenheten respektive till avbildnings- optiken, samt hållarorgan (100-104) för losstagbar fastsättning av sensorenheten under öppningen, varvid huset är avsett att placeras ovanpå sensor- enheten för antryckning av opto-interface-skivan mot sensorenhetens andra huvudyta. Optiskt sensorsystem enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att huset (20) är ledbart förbundet med underlaget (19) medelst system av ledade armar (24-25), anordnade i vardera sidoytan av huset respektive underlaget. 10. 25 462 408 Optiskt sensorsystem enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a t av termostateringsorgan (27) anordnade i huset respektive vid kanalen för termostatering av mätytorna respektive kanalerna. Optiskt sensorsystem enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a t av att sensorenhetens skiva (36) är av glas. Optiskt sensorsystem enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a t av att den dielektriska filmen (38) innefattar ett dextranskikt. Optiskt sensorsystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att flera kanaler (l4A-D) är anordnade parallellt bredvid varandra, att varje kanal har ett uppåt öppet avsnitt (llA-D), att de uppåt öppna avsnitten är avsedda att vid mättillfället gemensamt täckas av sensorenheten, och att varje mätyta vid mättillfället är belägen över varsitt uppåt öppna avsnitt. Optiskt sensorsystem enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a t av att de bredvid varandra anordnade öppna avsnitten av kanalerna är genomgående spår (1lA-D) i ett första skikt (80) av elastomermaterial eller kisel. Optiskt sensorsystem enligt krav 5, k ä n n e t e c k - n a t av att det första skiktet är av gummimaterial, företrädesvis silikongummi. Optiskt sensorsystem enligt krav 6, k ä n n e t e c k - n.a t av att kanalerna (l4A-D) är bildade i ett vätskekommunikationsblock (15) av massivt material såsom plast, företrädesvis polystyren, metall eller keramik. 26 462 408 11. 12. Optiskt sensorsystem enligt krav 4, k ä n n e t e c k - n a t av att analerna (l4A-D) är seriekopplade med varandra. Optiskt sensorsystem enligt krav 4, k ä n n e t e c k - n a t av att vätskekommunikationsblocket innefattar - en plan underlagsskiva (85) på sin överyta försedd med ett andra elastomerskikt (84), - en grundplatta (82) placerad ovanpå det andra elastomerskiktet och försedd med - ett tredje elastomerskikt (83) anordnat på grund- plattans undersida, - ett mot antalet uppåt öppna kanaler (l1A-D) motsvarande första antal, grundplattan genomgående stigaröppningar (98) i kommunicerande förbindelse med ena änden av respektive öppna kanalavsnitt, - ett mot antalet uppåt öppna kanaler motsvarande andra antal stigaröppningar (99) i kommunicerande förbindelse med den motsatta änden av respektive öppna kanalavsnitt, - ett mönster av kanaler upptaget i det tredje elastomerskiktet, vilket kanalmönster uppvisar - åtminstone en primärvolym (89: 122) för provvätska, vilken primärvolym har noggrant fastställd volym, - åtminstone en inloppskanal (87; 129) för provvätska, - åtminstone en inloppskanal (97; 125, 128) för eluentvätska, - en gemensam utloppskanal (l00; 126) för prov- och eluentvätska, - ventilorgan (103) anordnade i underlagsplattan för framställande av önskade förbindelser med kanal- systemets kanaler. 13. 14. 15. 16I 17. 18. 27 462 408 Optiskt sensorsystem enligt krav 12, k ä n n e t e c k - n a t av att kanalsystemet uppvisar en sekundärvolym (123) för provvätska, vilken sekundärvolym har en noggrant definierad volym, som företrädesvis skiljer sig från primärvolymens volym. Optiskt sensorsystem enligt krav 13, k ä n n e t e c k - n a t av att kanalsystemen är dubblerade för medgivande av fyllning av det ena systemet medan det andra systemets provvätska analyseras. Optiskt sensorsystem enligt krav 12, k ä n n e t e c k - n a t av att ventilerna är pneumatiska ventiler bildade av genomgående öppningar (104) i underlagsskivan (88), det över dessa öppningar befintliga andra elastomer- skiktet (84), samt ventilsäten i form av utskott (105) på grundplattans (82) tredje elastomerskikt (83). Optiskt sensorsystem enligt krav 12, k ä n n e t e c k - n a t av att ventilerna är elektromagnetiska ventiler vid vars ankare är fäst en tråd av superelastiskt material som går genom öppningen i underlagsskivan och påverkar det andra elastomerskiktet. Optiskt sensorsystem enligt något eller några av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att det uppåt öppna avsnittet (1lA-D) är ca 800 /um långt, ca 300 /um brett och ca 30 /um högt. Optiskt sensorsystem enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av - en bärskiva (42) för sensorenheten, - en i bärskivan anordnad öppning (44) som form- passande rymmer sensorenheten med sensorenheten vilande på flänsorgan (45) anordnade nedtill i öppningen, och 28 462 408 19. 20. 21. 22. - ett grepparti (43) anordnat pà bärskivan, vilket grepparti är avsett att gripas mellan tummen och pekfingret. Optiskt sensorsystem enligt krav 18, k ä n n e t e c k - n a t av ett separat förvaringshus, innefattande topp- och bottenväggar, två sidoväggar samt en ändvägg, för varje bärskiva med därpå monterad sensorenhet. Optiskt sensorsystem enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a t av att det anamorfa, andra linssystemet (6) är anordnat att - avbilda reflekterade ljusstràlar från ytelement i ljuslinjens längdriktning som reella bildpunkter, vilka är belägna längs med rader i kolonner av fotodetektorer, där varje kolonn svarar mot varsin del av mätytan i ljuslinjens riktning, - avbilda reflekterade ljusstràlar från ytelement på tvären mot ljuslinjens längdriktning i bildpunkter, vilka är belägna utmed kolonner av fotodetektorer varvid infallande, sinsemellan parallella strålar som är belägna i infallsplanet och som ligger i linje på tvären mot ljuslinjens längdriktning fokuseras mot en enda fotodetektor i en kolonn, så att mot varje infallsvinkel för infallande ljus svarar varsin fotodetektor (6lA-G) i en kolonn, dvs varje detektor i en kolonn motsvarar en bestämd infallsvinkel. Optiskt sensorsystem enligt krav 20, k ä n n e t e c k - n a t av att det konvergerande strálknippet träffar metallfilmens (37) baksida under infallsvinklar belägna mellan 62 och 78 grader. Optiskt sensorsystem enligt krav 21, k ä n n e t e c k - n a t av att bredden av den ljuslinje som belyser mätytorna är väsentligen lika stor som mätytornas utsträckning i riktning på tvären mot ljuslinjens 23. 24. 25. 26. 27. 462 408 längdriktning, varigenom ett integrerat medelvärde av massan av de biomolekyler som inbinds i den dielektriska filmen bildas på optisk väg, vilket medger reproducerbar kvantitativ analys alternativt reproducerbar analys av relativ mängd av den speciella biomolekylen. Optiskt sensorsystem enligt krav 22, k ä n n e t e c k - n a t av att en mätytas utsträckning, räknat i ljus- linjens längdriktning, avbildas förminskad på en enda fotodetektor, varigenom ett integrerat medelvärde av massan av de biomolekyler som inbinds i den dielektriska filmen räknat i ljuslinjens längdriktning, bildas pá elektronisk väg. Optiskt sensorsystem enligt krav 23, k ä n n e t e c k - n a t av att det anamorfa linssystemet är anordnat att i S-planen förminska ett bildelement med en linjär förstoringsgrad m = 0,56 när den nämnda utsträckningen är i storleksordningen ca 300 /um och en fotodetektor har storleken ca 90 x 90 /um. Optiskt sensorsvstem enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att ljuskällans (1) första linsorgan (62) innefattar ett linselement (64)_för variering av bredden av den ljuslinje som belyser mätytorna. Optiskt sensorsystem enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a t av att inkopplingsprismat (4) är i form av en rät halvcylinder anordnad över öppningen i husets bottenvägg. Optiskt sensorsystem enligt krav 21, k ä n n e t e c k - n a t av att ljuskällan (1) avger i huvudsak monokroma- tisk och inkoherent ljus. 30 462 408 28. 29. 30. 31. Optiskt sensorsystem enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a t av positioneringsorgan (22, 23, 29, 30) för positionering av det inbördes läget mellan huset (20), den optiska sensorn (10) och underlaget (19). Optiskt sensorsystem enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a t av att opto-interface-skivan (9) innefattar en transparent skiva (57), t ex glas, vilken skiva pá sin ena huvudyta uppvisar längsgående, parallella âsar (58) anordnade i linje med längsgående parallella åsar (59) anordnade på skivans motsatta yta, vilka ásar dels är framställda av elastiskt, transparent material, dels är anordnade med inbördes avstånd svarande mot det inbördes avståndet mellan mätytorna (39A-D), dels har en längd som är åtminstone så lång att hela tvärsnittet av det konvergenta stràlknippet inkopplas till sensorenheten och dels är avsedda att pressas mot den transparenta sensorenheten mitt för mätytorna för inledning av ljuset i sensorenheten (10). Optiskt sensorsystem enligt krav 29, k ä n n e t e c k - n a t av att varje ás (58, 59) har ett antal längsgående avsatser (60) vid vardera sidoytan för bildande av en i sektion trappstegsformad struktur, vars översta steg är intryckbara mot sensorenheten respektive mot prismat (4) utan inneslutande av luftfickor. Optiskt sensorsystem enligt krav 23, k ä n n e t e c k - n a t av att utvärderingsenheten är anordnad att vid beräkningen av massan av inbundna specifika biomolekyler medtages reflekterat ljus från endast ett smalt band, företrädesvis ca 50 %, av bredden av varje mätyta, vilket smala band sträcker sig väsentligen utmed hela längden av mätytan och är beläget centralt mitt i denna, vilket sker genom att utvärdera de elektriska signaler som erhålles vid de fotodetektorer, som finns 32. 33. 34. 31 462 408 i den kolonn, vilken motsvarar ett motsvarande smalt band på var och en av mätytorna. Optiskt sensorsystem enligt krav 31, k ä n n e t e c k - n a t av att utvärderingsenheten är anordnad att beräkna parametrar för en ytplasmonresonanskurva för bestämning av en resonansvinkel jämte dess förflyttning för var och en av flödescellerna genom kurvanpassning av gensvaret från kolonndetektorelement motsvarande resonansvinkeln, dvs reflektansminimat. Sätt krav Sätt att kalibrera en optisk sensoranordning enligt 1, k ä n n e t e c k n a t av att kalibreringslösningar, såsom saltlösningar, var och en med känt brytningsindex, pumpas genom en flödescell i tur och ordning, att de elektriska signalerna från detektorerna i de fotodetektorrader som svarar mot var och en av mätytorna lagras, för var och en av kalibrerings- lösningarna, i ett minne, så att ett känt för- hållande mellan resonansvinkel och brytningsindex i den dielektriska filmen erhålles och att gensvaret från var och en av fotodetektor- elementen kalibreras. enligt krav 33, k ä n n e t e c k n a t av att provlösningen ledes över en separat mätyta, som inte uppvisar affinitet mot någon biomolekyl, men som är belägen på metallfilmen, att de elektriska signalerna erhållna vid de fotodetektorrader som motsvarar den separata mätytan utan affinitetsegenskaper, lagras på annan plats i minnet, och att de lagrade signalerna korrigeras från de signaler som erhålles när provlösningen ledes förbi mätytorna med affinitetsegenskaper för 462 408 35. Sätt 32 fastställande av en skillnad i brytningsindex, vilken skillnad beror på förekomst av den spe- ciella biomolekylen för vilken mätytan har affi- nitetsegenskaper. att korrigera för baslinjedrift vid SPR-analys med det optiska biosensorsystemet enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a t av fastställning av ett förutbestämt temperaturbörvärde för provlösningen, användning av elektriska signaler, vilka represen- terar resonansvinkeln, uppmätt vid en flödescell, vars mätyta saknar affinitet mot den specifika biomolekylen och som genomströmmas av en vätska, vilken leds genom vätskekommunikationsblocket, för bildande av en elektrisk signal som representerar ett temperaturärvärde, korrigering av signalerna från provlösningen med den temperaturstörning, som är förorsakad av att termostateringsorganet ej finns i flödescellen, styrning av termostateringsorganet mot temperatur- börvärdet med ledning av den uppmätta skillnaden mellan den korrigerade signalen och ärvärdet.