SE538896C2 - Anordning och förfarande för samtidig mätning av molekylbindningars egenskaper och brytningsindex hos buffertlösning - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser en anordning och ett förfarande för samtidig mätning av, ien nedsänkt mikrokanalsmiljö, karakteristikan hos molekylära bindningar såsom bioma-terial med låg molekylvikt och liknande och brytningsindexet hos en buffertlösning medanvändande av ellipsometri. Mer specifikt avser föreliggande uppfinning en anordning församtidig mätning, med hög känslighet, förändringen av brytningsindex hos en buffertlös-ning och bindningsdynamikegenskaperna hos ett biomaterial genom att tillåta polariseratinfallande ljus att mottagas på ett adsorptionsskikt hos biomaterialet, vilket adsorptions-skikt är format på ett substrat såsom en halvledare eller liknande, för att tillfredsställa enp-vågs antireflektionstillstånd genom användande av en prismatisk struktur och en mik- rokanal; och ett mätförfarande med användande av densamma.

Description

1 ANORDNING OCH FÖRFARANDE FÖR SAMTIDIG MÄTNING AV MOLEKYLBIND-NINGARS EGENSKAPER OCH BRYTNINGSINDEX HOS BUFFERTLÖSNING Tekniskt område [1] Föreliggande uppfinning avser en anordning och ett förfarande för samtidig mätning, ien nedsänkt mikrokanalsmiljö, av egenskaperna hos molekylbindningar av ett material såsom ett biomaterial med låg molekylvikt och brytningsindexet hos en buffertlösning genomanvändande av ellipsometri. I synnerhet avser föreliggande uppfinning en anordning församtidig mätning med hög känslighet, av en förändring i brytningsindex hos en buffertlös-ning och bindningskinetiken hos ett biomaterial, genom att tillåta polariserat infallsljus attmottas på adsorptionsskiktet hos ett biomaterial, vilket är format på ett substrat så som enhalvledare eller liknande, för att tillfredsställa ett anti-reflexionstillstånd för p-vågor genomatt använda en prismastruktur och en mikrokanal; och ett mätförfarande som använder detsamma.

Bakgrund [2] Reflektometri och ellipsometri är ljusanalystekniker vilka mäter en förändring av reflek-terande index eller polarisation av ljus reflekterat från en provyta och analys av mätvärdetför att fastställa en tjocklek eller optiska egenskaper hos provet. [3] En reflektometer och en ellipsometer är mätare vilka använder dessa tekniker. De an-vänds för att bedöma en tjocklek hos olika tunna skikt vid nanoskala och egenskaperna avdessa vid tillverkningsproceduren för nanotunna skikt inom halvledarindustrin. Dessutomhar användningen av dem utökats till bioindustrin, och ansträngningar görs för tillämpningpå gränsanalyser hos biomaterial, såsom protein, DNA, virus, nya medicinmaterial ochHknande. [4] En konventionell reflektometer är tillräcklig för att bedöma en tjocklek och egenskaperhos ett nanotunt skikt med en tjocklek på mer än några få nanometer (nm), men den harett problem med låg tillförlitlighet beroende på låg detektionskänslighet vid analys av bio-material med låg molekylvikt som kräver en känslighet i området på ungefär 1 ~ 0,001 na-nometer. En ellipsometer har en detektionskänslighet inte överstigande 0,01 nm, jämförtmed reflektometern, och i synnerhet har den en hög detektionskänslighet under ett förhål-lande med en stor skillnad i reflekterande index, så som vid mätning av en tjocklek hos ettoxidskikt som har ett relativt mindre reflekterande index jämfört med en halvledare ovanpåett halvledarsubstrat med ett högt reflekterande index. [5] Emellertid behövs ett mätförfarande med förbättrad känslighet för att analysera ett biomaterial med låg molekylvikt med användande av en ellipsometer. 2 [6] Som en konventionell teknik för förbättring av detektionskänsllgheten vid analys avbiomaterial finns en ytplasmonresonanssensor (nedan betecknad som ”SPR-sensor”) ivilken reflektometrin blandas med ytplasmonresonans (SPR). [7] Ytplasmonresonansen (SPR) innebär att existerande elektroneri en metallyta excite-ras genom ljusvågor för att åstadkomma kollektiv vibration i en normalriktning hos ytanoch absorbera ljusenergi. Det har varit känt att SPR-sensorn kan mäta en tjocklek av ettnanotunt skikt angränsande till en metallyta och en förändring i reflekterande index genomatt använda ytplasmonresonansfenomenets känslighet för ljusets polarisering, såväl somatt tillåta realtidsmätning av en förändring i adsorptionskoncentrationen hos biomaterial påett ej märkande sätt, utan ett fluorescerande material. [8] SPR-sensorn är tillverkad av ett material så som glas överdraget med ett tunt metall-skikt på några få tiotals nanometer, på vilket sensorn är fäst; sensorn kan vara bundet tillett biomaterial. När ett prov i en buffertlösning är bundet till sensorn ändras en resonans-vinkel. Resonansvinkeln fastställs genom mätning av ett reflekterande index. När ljuskommer in i SPR-sensorn, tjänar glaset som ett infallsmedium. Ljuset passerar genom dettunna skiktet som är bundet med biomaterialet, och slutligen tjänar buffertlösningen somett substrat. [9] I en sådan konfiguration, visar ett biotunt skiktlager en förändring vid bindning med ettuppmätt prov, och en förändring i resonansvinkel påverkas direkt av ett brytningsindexhos en buffertlösning fungerande som ett substrat. För att mäta ren bindningskinetik, bördärför buffertlösningens brytningsindex oberoende mätas och korrigeras.

[10] För att korrigera en förändring i buffertlösningens reflekterande index och undvika ettfel beroende på diffusion mellan buffertlösningen och provet, har en metod så som an-vändande av en känslig ventilanordning, en luftinsprutningsanordning, och två eller flerakanaler och användande en kanal som referenskanal för korrektion föreslagits. Dock ärdet svårt att skilja en SPR-vinkelförändring genom förändringen av buffertlösningens re-flekterande index från en SPR-vinkelförändring genom rena adsorptions- och dissocia-tionsegenskaper, vilka kan fungera som en faktor orsakande ett fel i mätningen. Följaktli-gen visar den konventionella SPR-sensorn huvudsakligen en svårighet i att mäta adsorp-tlons- och dissociationsegenskaper hos material med låg molekylvikt på grund av föregå-ende begränsning.

[11] Vidare använder den konventionella SPR-sensorn ett tunt metallskikt gjort av enädelmetall så som guld (Au) eller silver (Ag), eller liknande, vilket därmed ökar produk-tionskostnaderna. Ett sådant tunt metallskikt har en ojämn råhet beroende på produk-tionsprocesser och uppvisar en stor avvikelse i brytningsindex. Det är också svårt att kvantitatlvt mäta biomaterial beroende på instabila optiska egenskaper. Dessutom innefat- 3 tar SPR-sensorn ett fel på grund av olika känslighet vid olika positioner i relativt jämföran-de med en referenskanal.

[12] För att förbättra föregående nackdelar hos SPR-sensorn har ett biomaterialbindandesensorskikt formats på substratet så som kisel, och en amplitud och en fas av ljus reflek-terat från substratet genom buffertlösningen mäts vid p-vàgens antireflektionstillstånd i ennedsänkt mikrokanalsmiljö användande ellipsometri. På detta sätt kan en signal erhållas,vilkens uppmätta amplitud inte är känslig för förändringen av brytningsindexet i buffertlös-ningen, men är känslig för bindningskinetiken hos biomaterialet. I motsats till SPR-mätning, när bindningsegenskaperna hos biomaterialet som är absorberat på substratetmäts i en nedsänkt mikrokanalsmiljö, tjänar buffertlösningen som ett infallsmedium, ochljus som passerar genom biomaterialsadsorptionsskiktet reflekteras från substratet.

[13] I detta mättillstånd är en uppmätt ellipsometrisk vinkel inte känslig för förändringen ibrytningsindex hos buffertlösningen tjänande som ett infallsmedium, men är känsligt fören förändring av det biotunna skiktet och substratet. När ett substratmaterial såsom kiselsom har ett stabilt brytningsindex används, eftersom en signal som en uppmätt ellips-ometrisk vinkel endast är känslig för en förändring av det biotunna skiktet, kan de föregå-ende problemen i SPR-metoden lösas. Men denna metod kan endast användas när för-ändringen av buffertlösningens brytningsindex är försumbart mindre än en ellipsometriskvinkelförändring genom bindning med det biotunna skiktet. Om förändringen av buffertlös-ningens brytningsindex är markant större än den ellipsometriska vinkelförändringen ge-nom bindning med det biotunna skiktet, ska brytningsindexförändringen mätas och korri-geras.

[14] När ett lösningsmedel med högt brytningsindex används för att lösa upp ett prov i enbuffertlösning eller när en ytterligare lösning tillsätts i buffertlösningen för att förbättra yt-bindningsegenskaperna, behöver man en ny metod för samtidig och oberoende mätningav buffertlösningens brytningsindex och bindningsegenskaperna hos biomaterialet för att korrigera buffertlösningens brytningsindex.

[15] Fig. 1 visar en konfiguration av det tidigare patentet, i vilket ett sensorlager är formatovanpå ett substrat så som kisel och mätning utförs i en nedsänkt mikrokanalsmiljö underanvändande av ellipsometri för att förbättra de föregående nackdelarna hos SPR-sensorn.Såsom visas i Fig. 1 innefattar sensorn för mätning av biomaterialets bindningsegenska-per enligt det tidigare patentet grovt sett en mikrokanalsstrukturenhet 100, ett substrat120, en täckdel 140, en mikrokanal 150, en provinsprutningsdel 200, en genereringsdelför polariserat ljus 300 och en detekteringsdel för polariserat ljus 400. Sensorn för mätning av biomaterialets bindningsegenskaper enligt det tidigare patentet har ett adsorptionslager 4 160 bildat ovanpå substratet 120 eller ett tunt dielektriskt skikt 130, och bildar en nedsänktmiljö hos mikrokanalen 150. När en buffertlösning 210, innehållande ett biomaterialprov 1löst däri, sprutas in i mikrokanalen 150, adsorberas biomaterialet på ett ligandmaterial 2format på en yta hos adsorptionslagret 160, för att bilda ett adsorptionslager som har enönskad tjocklek.

[16] Sedan kommer polariserat infallsljus från genereringsdelen för polariserat ljus in i engränsyta mellan buffertlösningen 210 och substratet 120, genom en infallsyta 142 vid envinkel av ett antireflektionstillstånd hos P-vågen. Ljus reflekterat från substratet innehålleroptisk data gällande provets 1 adsorptionslager. Det vill säga, den molekylära adsorp-tions- och dissociationskinetiken såsom en adsorptionskoncentration, en tjocklek hos ad-sorptionslagret eller ett brytningsindex, ändras under adsorptions- och dissociationspro-cessen hos provet 1 till liganden 2, och följaktligen förändras en uppmätt ellipsometriskvinkel. Det reflekterade ljuset innehållande optisk data detekteras i detekteringsdelen förpolariserat ljus 400 genom buffertlösningen 210 och en reflektionsyta 144. Detekterings-delen för polariserat ljus 400 mäter en förändring i polariserade komponenter hos det re-flekterade ljuset och fastställer därmed den molekylära adsorptions- och dissociationski- netiken hos provet 1.

[17] Fig. 2 visar en adsorptionskurva illustrerande en adsorptionsprocess hos ett prov 32till ett tunt metallskikt 20 och en dissociationskurva illustrerande en dissociationsprocess.En större adsorptionshastighetskonstant ka betyder en snabbare absorption av ett bioma-terial, och en mindre dissociationshastighetskonstant kd betyder en långsammare disso-ciation.

[18] Med andra ord, en dissociationskonstant KD = kd/ka vid jämvikt kan beräknas genomatt bestämma adsorptionshastighetskonstanten och dissociationshastighetskonstanten.Till exempel kan det bestämmas huruvida ett material med låg molekylvikt, såsom en nyläkemedelskandidat för en cancerhämmare, kan användas praktiskt som ett nytt läkeme-del genom att mäta materialets adsorptions- eller dissociationsegenskap till ett protein in-nehållande en cancerinducerare.

[19] Härefter kommer särdrag och begränsningar hos sensorn för analys av biomaterialenligt det föregående patentet beskrivas med referens till Fig. 3 och Fig. 4. Fig. 3 visar engraf över ellipsometriska konstanter Lp och A på ljus inträdande vinkelrätt i den nedsänktamikrokanalstrukturen i sensorn enligt det föregående patentet. Såsom i Fig. 1 användesett kiselsubstrat och en ljuskälla 40 med en våglängd av 655nm.

[20] Tjocklekar på 4nm och 5nm av adsorptionskiktet hos det biotunna skiktet inkluderan- de en tjocklek av ett självsammansatt monoskikt blev respektive uppmätt. Adsorptionslag- 5 ret med ett brytningsindex n på 1.45 uppmättes, och buffertlösningar med brytningsindexn på 1.333 och 1.334 uppmättes. Som visas i Fig. 3 är en förändring av Lp på grund av dettunna skiktets tjockleksförändring relativt större än en förändring av Lp på grund av bryt-ningsindexförändringen. Därmed kan ses att de flesta Lp-värden orsakas av tjockleksvaria-tionen.

[21] Detta löser till stor del problemen orsakade av en stor brytningsindexförändring pågrund av en buffertlösning i den konventionella SPR-metoden, men mäter inte och korri-gerar inte brytningsindexet hos buffertlösningen simultant. Denna metod har en fördel attren bindningskinetik kan mätas när ett biomaterialsprov, på vilket bindningskarakteristikamäts, inte visar en stor förändring i brytningsindex när den löses i buffertlösningen.

[22] Men om det är ett prov som inte är bra upplöst i buffertlösningen, kan ett lösningsme-del med en stor skillnad i brytningsindex, såsom dimetylsulfoxid (DMSO) användas, ellerkan andra material med annat brytningsindex tillsättasi buffertlösningen för att öka enelektrostatisk bindningsmöjlighet och kontrollera ett pH-värde. Där en stor förändring ibrytningsindex uppvisas genom blandning av andra lösningsmedel eller material med an-nat brytningsindex med den rena buffertlösningen, ska brytningsindex hos buffertlösning-en samtidigt mätas och korrigeras. Ifall buffertlösningen uppvisar en sådan stor brytnings-indexförändring, eftersom en förändring beroende på det tunna skiktets tjocklek och bryt-ningsindex hos buffertlösningen tillsammans ingår i en uppmätt signal, är en signalför- skjutning orsakad av buffertlösningen inte försumbar.

[23] Det kan ses i Fig. 3 att förändringen av ip genom vinkelrätt infallsljus är direkt känsligtför biomaterialets bindningskinetik, medan förändringen av A förändras litegrann av tjock-leken eller brytningsindexförändringen hos buffertlösningen vid en vinkel som möter p- vägens anti-reflektionstillstånd.

[24] Fig. 4 är en schematisk vy illustrerande ett problem hos den konventionella tekniken,att inbyggd adsorptionskinetik hos ett prov, under en adsorptions- och dissociationspro-cess hos provet, blandas med brytningsindexförändringen hos en buffertlösning. Fig. 4aär en graf över en inbyggd adsorptions- och dissociationskoncentration hos provet 32. Fig.4b är en graf illustrerande en förändring i uppmätt resultat beroende på brytningsindexför-ändringen hos buffertlösningen 34. Fig. 4c är en graf över en adsorptions- och dissocia-tionskoncentration hos provet 32 uppmätt från sensorn när den inbyggda adsorptionskine-tiken hos provet 32 blandas med brytningsindexförändringen hos buffertlösningen. Det villsäga en sensorsignal är känslig för en effekt av förändringen av brytningsindex hos buf- fertlösningen 34 (pil), men adsorptions- och dissociationskoncentrationen av bara provet 6 32 är oklar. Följaktligen är det ett problem att det är svårt att analysera detta resultat ochberäkna adsorptions- och dissociationskoncentrationen hos provet 32.

[25] Detta problem uppstår när brytningsindexförändringen hos buffertlösningen under in-sprutning av provet är relativt sett större än signalförskjutningen i sensorn orsakad avbiomaterialets bindningskarakteristik. Särskilt orsakas detta problem när ett lösningsmedelmed en stor skillnad i brytningsindexjämfört med buffertlösningen används vid blandningav provet med buffertlösningen, eller andra material använda för ökning av bindningsef-fektiviteten och som har en stor skillnad i brytningsindexjämfört med buffertlösningen.Den konventionella SPR-sensorn uppvisar de föregående problemen till och med närbrytningsindexförändringen är ringa under insprutning av provet. Vidare, även om huvud-sakligen samma lösningar injekteras, är SPR-signalförskjutningen signifikant större änbiomaterialets bindningskarakteristik, och fungerande som en grundläggande faktor orsa- kande ett mätfel.

[26] För att korrigera brytningsindexförändringen hos buffertlösningen 34 och undvika ettfel beroende på diffusion mellan provet 32 och buffertlösningen 34, har föreslagits en kor-rigeringsmetod såsom användande av en känslig ventilanordning, en luftinsprutningsan-ordning och två eller fler kanaler, där en kanal används som referenskanal. Emellertid ärdet annorlunda att särskilja buffertlösningens brytningsindexförändring från en förändringberoende på ren adsorptions- dissociationsegenskap, och det kan alltid fungera som enfaktor orsakande ett mätfel. Följaktligen, beroende på nämnda begränsningar vid mät-ningar med den konventionella sensorn, när buffertlösningens brytningsindexförändring ärrelativt större vid insprutning av provet, finns en grundläggande svårighet vid mätning av dissociationsegenskaper.

[27] Vidare kan den konventionella metoden bara korrigera en signal som varierar med tidoch rum när referenskanalen och andra kanaler har konstant sensorkänslighet, och enmindre förändring i känslighet kan fungera som en mätfelsfaktor. l synnerhet i SPR-sensorn har ett tunt metallskikt såsom guld (Au), silver (Ag) och liknande höga produk-tionskostnader, en stor avvikelse i brytningsindex beroende på tillverkningsprocesserjäm-fört med ett halvledarsubstrat såsom kisel, och ostabil optisk egenskap. Följaktligen harSPR-sensorn ett problem att ett fel orsakas av olika känslighet vid olika positioner i relativ jämförelse med en referenskanal.

Detaljerad beskrivningTeknisk uppgift

[28] Föreliggande uppfinning avser att lösa föregående problem. Ett syfte med föreliggan-de uppfinning är att tillhandahålla en anordning och en metod för samtidig mätning av ka-rakteristiken hos molekylära bindningar och brytningsindexet hos en buffertlösning, somkan mäta bara ren bindningskinetik exkluderande en effekt av buffertlösningens brytnings-index, genom en samtidig mätning av en förändring av brytningsindexet hos buffertlös-ningen och bindningskinetiken hos ett biomaterial i en nedsänkt mikrokanalsmiljö, när ensignalförskjutning hos en sensor beroende på brytningsindexförändringen hos buffertlös-ningen är relativt större än en signalförskjutning beroende på bindningskinetiken hos bio-materialet under insprutning av ett prov, och som kan mäta bindningskinetiken hos bioma-terialet med hög känslighet genom att motverka brytningsindexförändringen hos buffert-lösningen och därmed en infallsvinkelförändring, när en signalförskjutning hos en sensorgenom brytningsindexförändringen hos buffertlösningen är relativt större än en signalför- skjutning genom bindningskinetiken hos biomaterialet när provet insprutas.

[29] Ett annat syfte av föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anordning och enmetod för samtidig mätning av karakteristiken hos molekylära bindningar och brytningsin-dexet hos en buffertlösning som kan förbättra tillförlitligheten och effektiviteten vid en stu-die av molekylär bindningskinetik genom användande av en optimerad mikrokanalstrukturoch en ventilanordning, för att möjliggöra samtidig mätning av en buffertlösnings bryt-ningsindexförändring och ett biomaterials bindningskinetik, för högkänslighetsanalys avbiomaterialet.

[30] Andra syften, särskilda fördelar och nya särdrag hos föreliggande uppfinning kommeratt framgå tydligare av följande beskrivning och föredragna exempel med hänvisning till bifogade ritningar.

Medel för att uppnå lösningen

[31] Ett första syfte med föreliggande uppfinning kan uppnås genom en anordning församtidig mätning av karakteristiken hos molekylära bindningar och brytningsindexet hosen buffertlösning innefattande en mikrokanalstrukturenhet försedd med ett substrat tillver-kat av ett underlag och en halvledare eller ett dielektriskt material format på underlaget,en täckdel med en prismatisk struktur monterad på underlaget och en mikrokanal bildadantingen i en topp av underlaget eller i en botten av täckdelen; en provinsprutningsenhetför insprutning av en buffertlösning innehållande ett biomaterialprov in i mikrokanalen för bildande av ett adsorptionsskikt av provet på substratet; en genereringsdel för polariserat 8 ljus för strålning av infallande ljus, polariserat genom en infallsyta hos prismat, på adsorp-tionsskiktet vid en infallsvinkel av ett anti-reflektionstillstånd hos en P-våg; och en detekte-ringsdel för polariserat ljus för detektering av en förändring av polarisationen hos reflekte-rat ljus.

[32] Ett ytterligare dielektriskt tunt skikt kan användas mellan substratet och adsorptions-skiktet ovanpå substratet. Det dielektriska tunna skiktet är tillverkat av ett transparent halvledaroxidskikt eller ett glasskikt, vars tjocklek är större än O ~ 1000nm.

[33] Ett andra syfte med föreliggande uppfinning kan uppnås genom en anordning församtidig mätning av karakteristiken hos molekylära bindningar och brytningsindexet hosen buffertlösning innefattande en mikrokanalstrukturenhet försedd med ett substrat tillver-kat av ett underlag och en halvledare eller ett dielektriskt material format på underlaget,ett dielektriskt tunt skikt tillhandahållet ovanpå substratet, en täckdel med en prismatiskstruktur monterad på underlaget och en mikrokanal bildad antingen i en topp av underla-get eller en botten av täckdelen; en provinsprutningsenhet för insprutning av en buffert-lösning innehållande ett biomaterialprov in i mikrokanalen för bildande av ett adsorptions-skikt av provet på det dielektriskt tunna skiktet; en genereringsdel för polariserat ljus förstrålning av infallande ljus, polariserat genom en infallsyta hos prismat, på adsorptions-skiktet vid en infallsvinkel av ett anti-reflektionstillstånd hos en P-våg; och en detekte-ringsdel för polariserat ljus för detektering av en förändring av polarisationen hos reflekte-rat ljus när det reflekterade ljuset inträder i en reflekterande yta hos prismat från adsorp-tionsskiktet.

[34] Adsorptionsskiktet är ett flerlagersskikt bestående av ett självsammansatt monoskiktför bindningskarakteristika av olika biomaterial, en immobiliseringssubstans och ett bioma-terial inkluderande material med låg molekylvikt bundet med immobiliseringssubstansen.[35] Genereringsdelen för polariserat ljus innefattar en ljuskälla konfigurerad för strålningav ett önskat ljus och en polarisator konfigurerad att polarisera det strålade ljuset.

[36] Ljuskållan kan stråla monokromatiskt ljus eller vitt ljus.

[37] Ljuskällan kan vara en laser eller en laserdiod.

[38] Vidare kan ljuskällan vara en laser eller laserdiod vilken har en variabel våglängds-form.

[39] Genereringsdelen för polariserat ljus innefattar åtminstone en av: en kollimatorlins förtillhandahållande av parallella ljus till polarisatorn; en fokuseringslins för konvergering deparallella ljusen passerande genom polarisatorn för att öka kvantiteten av infallande ljus;och en första kompensator för att åstadkomma en fasfördröjning av de polariserade kom- ponenterna hos det infallande ljuset. 9

[40] Polarisatorn och den första kompensatorn kan vara roterbara eller så kan de ha en extra polarisationsmoduleringsanordning_

[41] Ett tredje syfte med föreliggande uppfinning kan uppnås genom en mikrokanalstruk-turenhet vilken används för en anordning för samtidig mätning av karakteristiken hos mo-lekylära bindningar och brytningsindexet hos en buffertlösning, varvid mikrokanalstruktur-enheten innefattar ett underlag; ett substrat tillverkat av en halvledare eller ett dielektrisktmaterial och format på ena sidan av underlaget; en täckdel med en prismatisk strukturmonterad på underlaget; och en mikrokanal bildad antingen i en topp av underlaget elleren botten av täckdelen; varvid buffertlösningen innehållde ett biomaterialprov sprutas in imikrokanalen för bildande av ett adsorptionsskikt på substratet, infallande ljus, polariseratgenom en infallsyta hos prismat, strålas på adsorptionsskiktet vid en infallsvinkel av ettanti-reflektionstillstånd hos en P-våg, och ljus reflekterat från adsorptionsskiktet avges ge-nom en reflekterande yta hos prismat.

[42] När den prismatiska strukturen är ett prisma tillåter en infallsyta på prismat att ljusmottages vid en ungefärligen vinkelrät vinkel. Dessutom tillåter en ljusemitterande yta, vil-ken bildar en gränsyta med buffertlösningen, att ljus tas emot på ett substrat vid en lutan-de vinkel som kan möta P-vågens anti-reflektionstillstånd, men inte ljus som inkommervinkelrätt till buffertlösningen. En toppyta av den prismatiska strukturen kan vara formad ien trapetsoid form, eller ha en fri form. Det är viktigt att ljus tas emot på gränsytan vid en lutande vinkel. En plan platta kan också användas istället för den prismatiska strukturen.

[43] Ett fjärde syfte med föreliggande uppfinning kan uppnås genom en mikrokanalstruk-turenhet vilken används för en anordning för samtidig mätning av karakteristiken hos mo-lekylära bindningar och brytningsindexet hos en buffertlösning, varvid mikrokanalstruktur-enheten innefattar ett underlag; ett substrat tillverkat av en halvledare eller ett dielektrisktmaterial och format på ena sidan av underlaget; ett dielektriskt tunt skikt tillhandahålletovanpå substratet; en täckdel med en prismatisk struktur monterad på underlaget; och enmikrokanal bildad antingen i en topp av underlaget eller i en botten av täckdelen; varvidbuffertlösningen innehållde ett biomaterialprov sprutas in i mikrokanalen för bildande avett adsorptionsskikt på det dielektriskt tunna skiktet ovanpå substratet, infallande ljus, po-lariserat genom en infallsyta hos prismat, strålas på adsorptionsskiktet vid en infallsvinkelav ett anti-reflektionstillstånd hos en P-våg, och ljus reflekterat från adsorptionsskiktet av-ges genom en reflekterande yta hos prismat.

[44] Mikrokanalen har en mångfald av inflödesvägar bildade på den ena sidan av underla- get och en mångfald av utflödesvägar bildade på den andra sidan. lnflödesvägarna och utflödesvägarna är respektive ihopkopplade genom ett flertal skiljeväggar vilka är bildade ibotten av prismat.

[45] Mikrokanalen kan vara utformad som en enkanalig typ av mikrokanal, och ett flertalav självsammansatta monoskikt kan vara anordnade på det tunna dielektriska skiktet för att adsorbera provet.

[46] Ett femte syfte med föreliggande uppfinning kan uppnås genom ett system för samti-dig analys av karakteristiken hos molekylära bindningar och brytningsindexet hos en buf-fertlösning innefattande en mikrokanalstrukturenhet försedd med ett substrat tillverkat avett underlag och en halvledare eller ett dielektriskt material format på underlaget, en täck-del med en prismatisk struktur monterad på underlaget och en mikrokanal bildad antingeni en topp av underlaget eller i en botten av täckdelen; en provinsprutningsenhet för in-sprutning av en buffertlösning innehållande ett biomaterialprov in i mikrokanalen för bil-dande av ett adsorptionsskikt av provet på substratet; en genereringsdel för polariseratljus för strålning av infallande ljus, polariserat genom en infallsyta hos prismat, på adsorp-tionsskiktet vid en infallsvinkel av ett anti-reflektionstillstånd hos en P-våg; och en detekte-ringsdel för polariserat ljus för detektering av en förändring av polarisationen hos reflekte-rat ljus när det reflekterade ljuset inträder i en reflekterande yta hos prismat från adsorp-tionsskiktet; och en analyseringsanordning vilken är elektriskt kopplat till detekteringsde-len för polariserat ljus för analys av buffertlösningens brytningsindex och karakteristikenhos molekylära bindningar av provet baserat på polarisationsförändringen.

[47] Detekteringsdelen för polariserat ljus innefattar en analysator konfigurerad att polari-sera reflekterat ljus och en ljusdetektor vilken detekterar det polariserade och reflekteradeljuset för att erhålla optisk data.

[48] Ljusdetektorn kan vara en av ett fasttillstånds-avbildningselement av CCD-typ, en fo-tomultiplikator och en kiselfotodiod.

[49] Analyseringsanordningen innefattar en processor vilken är elektriskt kopplad till ljus-detektorn för att beräkna värden baserade på den optiska datan. Processorn beräknar enellipsometrisk konstant på en fasskillnad i ellipsometri för att bestämma buffertlösningensbrytningsindex, och beräknar en ellipsometrisk konstant på ett amplitudspann för att be-stämma värden innehållande en adsorptionskoncentration hos provet, en adsorptions-och dissociationskonstant hos provet, eller liknande.

[50] Detekteringsdelen för polariserat ljus kan vidare innefatta åtminstone en av en andrakompensator för att åstadkomma en fasfördröjning av de polariserade komponenterna hos det reflekterade ljuset och en spektrometer för att lösa upp reflekterat ljus. 11

[51] Analysatorn och den andra kompensatorn kan vara roterbara eller så kan de dessut- om ha en extra polarisationsmoduleringsanordning.

[52] Ett sjätte syfte med föreliggande uppfinning kan uppnås genom ett förfarande församtidig mätning av karakteristiken hos molekylära bindningar och brytningsindexet hosen buffertlösning innefattande det första steget S100 med insprutning av en buffertlösninginnefattande ett biomaterialsprov med låg molekylvikt in i mikrokanalen hos mikrokanal-strukturenheten genom provinsprutningsenheten; det andra steget S200 med bildande avett adsorptionsskikt genom att adsorbera provet på substratet hos mikrokanalstrukturen-heten; det tredje steget S300 med polarisering av önskat ljus med genereringsdelen förpolariserat ljus och mottagande av ljuset på adsorptionsskiktet vid en infallsvinkel sommöter P-vågens anti-reflektionstillstånd genom infallsytan hos prismat vid mikrokanalstruk-turenheten; det fjärde steget S400 med polarisering av önskat ljus med genereringsdelenför polariserat ljus och mottagande av ljus reflekterat från adsorptionslagret på detekte-ringsdelen för polariserat ljus vid en infallsvinkel som möter P-vågens anti-reflektionstillstånd genom en infallsfönster hos mikrokanalstrukturenheten; och det femtesteget S500 med detektering av polarisationen av det reflekterade ljuset genom detekte-ringsdelen för polariserat ljus med användning av ellipsometri eller reflektometri.

[53] Det femte steget S500 innefattar stegen av polarisering av det reflekterade ljuset ge-nom analysatorn, detektering av det polariserade reflekterade ljuset genom ljusdetektornför att erhålla en önskad optisk data, och beräkning av en ellipsometrisk konstant på enfasskillnad i ellipsometri genom analyseringsanordningen, baserat på den optiska datan,för att bestämma buffertlösningens brytningsindex, och beräkning av en ellipsometriskkonstant på ett amplitudspann för att bestämma värden innehållande en adsorptionskon-centration hos provet, en adsorptions- och dissociationskonstant hos provet, eller liknan-de.

Uppfinningens effekter

[54] Såsom beskrivits ovan använder anordningen och förfarandet för samtidig mätning avkarakteristiken hos molekylära bindningar och brytningsindexet hos en buffertlösning en-ligt föreliggande uppfinning, substratet tillverkat av en halvledare eller ett dielektriskt mate-rial i vilket den prismatiska strukturen och mikrokanalen är kopplade för adsorption av ettprov, istället för användande av ett tunt metallskikt, och mäter samtidigt bindningskarakte-ristiken och brytningsindexet hos buffertlösningen, därigenom korrekt bestämmande den inneboende adsorptions- och dissociationskinetiken endast hos provet. Vidare har förelig- 12 gande uppfinning en fördel att produktionskostnaderna är kraftigt minskade genom an-vändandet av ett substrat tillverkat av en billig halvledare eller ett dielektriskt material.

[55] Vidare tillåter föreliggande uppfinning högtkänslighetsmätning genom att föreliggandeuppfinning använder ellipsometri och reflektometri vid ett P-vågsantireflektionstillstånd ochtillhandahåller en hög kvantitet av infallande ljus genom användande av en laser, en la-serdiod, eller liknande, för att öka ett signalbrusförhållande. Dessutom har föreliggandeuppfinning, genom användande av den prismatiska infallsmekanismen, en fördel att denkan mäta bindningskarakteristiken vid ett amplitudspann Lp med hög känslighet vid ett P-vågsantireflektionstillstånd vid ellipsometri, och samtidigt mäta en fasdifferens A med högkänslighet för att detektera en effekt av endast brytningsindexet hos buffertlösningen.

[56] Vidare är mikrokanalstrukturenheten enligt föreliggande uppfinning försedd med mik-rokanalen vilken är kopplad till prismat och optimerad för analys av biomaterial. Mikroka-nalen innefattar multipelkanaler eller en enkel kanal på vilka en mångfald av självsam-mansatta monoskikt är bildade. Följaktligen harföreliggande uppfinning en fördel att olikaexperimenttillstånd kan tillhandahållas såsom insprutning av varierande koncentrationerav ett prov in i mikrokanalens multikanaler eller variera en adsorptionsgrad hos de själv-sammansatta monoskikten, för att öka effektiviteten av biomaterialanalysen.

[57] Vidare tillåter föreliggande uppfinning högkänslighetsmätning av biomaterial vid ennedsänkt mikrokanalsmiljö på ett ej signerande sätt och kan användas vid olika industriel- la områden, såsom bio, medicin, livsmedel, miljö och liknande.

[58] Även om föreliggande uppfinning har beskrivits tillsammans med föregående före- dragna utföringsformer, år det för en fackman uppenbart att föreliggande uppfinning kanmodifieras och varieras i olika former utan att man lämnar den tekniska andemeningen iföreliggande uppfinning. Dessutom är det uppenbart att sådana modifieringar eller varia- tioner faller inom ramarna för de bifogade patentkraven.

Kort figurbeskrivning av ritningarna

[59] Fig. 1 är en tvärsnittsvy vilken visar en sensor för mätning av ett biomaterials bind-ningskarakteristik känt från det föregående patentet.

[60] Fig. 2 är en schematisk vy som visar en förändring i adsorptionskoncentration i enadsorptions- och dissociationsprocess hos ett prov ovanpå ett tunt metallskikt.

[61] Fig. 3 är en graf som illustrerar ellipsometriska konstanter Lp och A enligt adsorptionav ett biomaterial och brytningsindexförändringen hos en buffertlösning uppmätt genomanvändande av sensorn för mätning av ett biomaterials bindningskarakteristik känt från det föregående patentet. 13

[62] Fig. 4 är en schematisk vy som illustrerar ett problem hos den konventionella tekni-ken, att den inneboende adsorptions- och dissociationskinetiken hos ett prov vid en ad-sorptions- och dissociationsprocess av provet blandas med brytningsindexförändringenhos en buffertlösning.

[63] Fig. 5 är en tvärsnittsvy vilken visar en konfiguration av anordningen för samtidigmätning av molekylbindningskarakteristiken och brytningsindexet hos en buffertlösningenligt ett exempel av föreliggande uppfinning.

[64] Fig. 6 är en perspektivvy av en multikanalig typ av mikrokanalsstrukturenhet enligt ettexempel av föreliggande uppfinning.

[65] Fig. 7 är en sprängskiss av en multikanalig typ av mikrokanalsstrukturenhet enligt ettexempel av föreliggande uppfinning.

[66] Fig. 8 är en perspektivvy av en multikanalig typ av mikrokanalsstrukturenhet enligt ettannat exempel av föreliggande uppfinning.

[67] Fig. 9 är en sprängskiss av en enkelkanalig typ av struktur mikrokanalsstrukturenhetenligt ett exempel av föreliggande uppfinning.

[68] Fig. 10 är flödesschema som illustrerar ett förfarande för samtidig mätning av mole-kylbindningskarakteristiken och brytningsindexet hos en buffertlösning enligt ett exempelav föreliggande uppfinning.

[69] Fig. 11 är en graf som illustrerar de ellipsometriska konstanterna Lp och A enligt enförändring i brytningsindex hos en buffertlösning uppmätt genom att använda sensorn förmätning av bindningskarakteristiken hos ett biomaterial känt från det föregående patentet,vilket mäter vid det vinkelräta infallsvillkoret.

[70] Fig. 12 är en tvärsnittsvy vilken visar ett prismas ljusinfallsmekanism där ljus inträder ien gränsyta mellan prismat och en buffertlösning vid en lutande vinkel och bryts genomen brytningsindexskillnad mellan prismat och buffertlösningen för att inkomma i ett sub-strat med mötande av ett P-vàgsantireflektionstillstånd_

[71] Fig. 13 är en graf som illustrerar en förändring hos de ellipsometriska konstanterna Lpoch A relativt en infallsvinkel enligt brytningsindexförändringen hos en buffertlösning upp-mätt genom användande av anordningen för samtidig mätning av molekylbindningskarak-teristiken och brytningsindexet hos en buffertlösning enligt ett exempel av föreliggande uppfinning.

[72] < Beskrivning av hänvisningssiffror>

[73] 100: mikrokanalsstrukturenheten 110: underlag

[74] 112: försänkt del 120: substrat

[75] 130: tunt dielektriskt skikt 132: självsammansatt monoskikt 14

[76] 140: täckdel 142: prisma

[77] 143: infallsyta 144: reflektionsyta

[78] 146: skiljevägg 150: mikrokanal

[79] 152: inflödesväg 154: utflödesväg

[80] 160: adsorptionsskikt 200: provinsprutningsdel

[81] 210: buffertlösning 300: genereringsdel för polariserat ljus[82] 310: Ijuskålla 320: polarisator

[83] 330: kollimatorlins 340: fokuseringslins

[84] 350: första kompensator 400 detekteringsdel för polariserat ljus[85] 410: analysator 420: ljusdetektor

[86] 430: processor 440: andra kompensator

[87] 450: spektrometer Föredragna utföringsformer för utövande av uppfinningen

[88] Nedan beskrivs föredragna exempel i detalj med hänvisning till de bifogade ritningar-na för att en fackman på området enkelt ska utöva föreliggande uppfinning. En specifikbeskrivning av en känd relevant funktion eller beståndsdel kan utelämnas genom att be-skriva en utföringsmekanism med avseende på de föredragna exemplen utan att göra fö-religgande uppfinning oklar.

[89] Genomgående för ritningarna har samma referensnummer tilldelats delar med lik-nande funktion. Dessutom genomgående i beskrivningen, när en del är kopplad till andradelar, innefattar den en direkt koppling såväl som en indirekt koppling med andra elementdäremellan. Vidare betyder det att när en komponent innefattas kan andra komponenter vidare inkluderas men exkluderar andra komponenter om inte annat anges.

[90] [Konfigurationer av en anordning för samtidig mätning av molekylär bindningskarakte-ristik och brytningsindex hos en buffertlösning]

[91] Först beskrivs en konfiguration av anordningen för samtidig mätning av molekylbind-ningskarakteristik och brytningsindex hos en buffertlösning enligt ett exempel av förelig-gande uppfinning med hänvisning till de bifogade ritningarna.

[92] Fig. 5 är en schematisk vy som visar en konfiguration av anordningen för samtidigmätning av molekylbindningskarakteristik och brytningsindex hos en buffertlösning enligtett exempel av föreliggande uppfinning. Såsom visas ifig. 5 innefattar anordningen församtidig mätning av molekylbindningskarakteristik och brytningsindex hos en buffertlös-ning, enligt ett exempel av föreliggande uppfinning, huvudsakligen en mikrokanalsstruk- turenhet 100, vilken tillhandahåller en nedsänkt mikrokanalsmiljö och ett optiskt system som innefattar en genereringsdel för polariserat ljus 300, tillhandahållande enprovinsprutningsdel 200 och infallande ljus och en detekteringsdel för polariserat ljus 400som detekterar en förändring i polarisationen av reflekterat ljus.

[93] Föreliggande uppfinning avser att mäta adsorptions- och dissociationskinetiken hosbiomaterial, innefattande lågmolekylviktsmaterial genom användning av ellipsometri, i vil-ken en buffertlösning 210 innehållande ett prov av biomaterialet (ej visat) sprutas in frånprovinsprutningsdelen 200 till mikrokanalsstrukturenheten 100. Mikrokanalsstrukturenhe-ten 100 har en mikrokanal 150 vilken kan vara en multikanal eller en enkelkanal, såsom kommer att beskrivas nedan.

[94] Fig. 6 är en perspektivvy som visar ett exempel på en multikanalig typ av mikroka-nalsstrukturenheten enligt föreliggande uppfinning, och fig. 7 är en sprängskiss av denmultikanaliga mikrokanalsstrukturenheten. Såsom visas i fig. 6 och 7 innefattar mikroka-nalsstrukturenheten 100 ett underlag 110, ett substrat 120, ett adsorptionsskikt 160 ochen täckdel 140, varvid ett flertal mikrokanaler 150 är bildade för att tillhandahålla den mul- tikanaliga typen.

[95] Såsom visas i fig. 7 är underlaget 110 en rektangulär platta, och en försänkt del 112är formad i längdriktning för att passa substratet 120 och adsorptionslagret 160. inflödes-vägar 152 och utflödesvägar 154 hos mikrokanalen 150 är formade på den ena respektiveden andra sidan av den försänkta delen 112. Den försänkta delen 112, inflödesvägarna152 och utflödesvägarna 154 är formade med användning av etsningsteknik för halvleda-re eller genom ljusexponeringsteknik.

[96] Substratet 120 är anordnat som en rektangulär platta i den försänkta delen 112 avunderlaget 110. Enligt ett exempel av föreliggande uppfinning är substratet 120 tillverkatav kisel (Si) vilket har ett komplext brytningsindex på ungefär 3,8391 + i0,018186 vid 655nm och kontanta och stabila fysikaliska egenskaper med låga kostnader. Substratet 120kan vara tillverkat av halvledare eller dielektriskt material som inte är kisel.

[97] Adsorptionslagret 160 adsorberar eller dissocierar biomaterialprovet med låg mole-kylvikt (visas ej) och reflekterar infallande ljus. En sådan ytbindningsdel 160 är formad påen topp av substratet 120, såsom visas i fig. 5 och fig. 7.

[98] Enligt ett exempel av föreliggande uppfinning kan adsorptionslagret 160 vara en avett självsammansatt tunt skikt eller ett biotunt skikt. Enligt ett annat exempel av förelig-gande uppfinning kan ett tunt dielektriskt skikt 130 vara anordnat mellan kiselsubstratet 120 och adsorptionslagret 160. 16

[99] Det tunna dielektriska skiktet 130 är tillverkat av genom användande av ett transpa-rent material för ett tunt skiktmaterial, inkluderande ett halvledaroxidskikt eller ett glas-skikt. En tjocklek hos det tunna dielektriska skiktet 130 är fördraget 0 ~ 1000 nm. Det van-ligaste tunna dielektriska skiktet 130 är exempelvis ett kiseloxidskikt (SiO2), vilket har växti tjocklek till några få nanometer genom naturlig oxidering av kisel. Ett brytningsindex hoskiseloxidskiktet är ungefär 1.456 vid 655 nm, vilket hjälper till att öka detekteringskänslig-heten i föreliggande uppfinning eftersom den uppvisar en stor brytningsindexskillnad jäm-fört med kiselsubstratet 120.

[100] Vidare kan det tunna dielektriska skiktet 130 vara tillverkat av ett glasskikt innefat-tande optiskt glas. Eftersom det tunna dielektriska skiktet 130, tillverkat av kisel eller ki-seloxidskikt eller ett glasskikt, uppvisar ett konstant brytningsindex, jämfört med ett tuntmetallskikt, såsom guld eller silver kan stabila optiska egenskaper tillhandahållas och till-verkningskostnaderna kan reduceras.

[101] Såsom visas i fig. 5 till fig. 7 är täckdelen 140 anordnad på underlaget 110. Det kaninnefatta prisma 142 och ett en skiljevägg 146. Ljus som inkommer till en infallsyta 143hos prismat 142 bryts av ett medium i mikrokanalsstrukturenhetens mikrokanal kopplad tillprismat 142, och det brutna ljuset mottas på substratet vid en vinkel som möter antireflek-tionsvillkoret hos P-vågen.

[102] Dessutom innefattar täckdelen 140 ett antal skiljeväggar 146 för att bilda mikrokana-len 150 i mikroskala i botten av prismat 142 såsom visas i fig.7. Prismat 142 och mikroka-nalstrukturen kan vara tillverkade av ett transparent material, såsom glas eller transparentsyntetiskt harts, och hela strukturen inklusive skiljeväggen 146 av mikrokanalen kan varaintegrerat formade genom en metod såsom ett gjutningsförfarande, för enkel tillverkning.[103] Syntetiska hartser kan till exempel vara en akrylharts såsom PMMA (polymetylme-takrylat). Kiselbaserade material, såsom kiselfosfatpolymer (PDMS, polydimetylsiloxan)kan också användas.

[104] Mikrokanalen 150 fungerar som en passage för införsel eller utförsel av buffertlös-ningen 210, inkluderande proverna. En mångfald mikrokanaler 150 är bildade. Som tidiga-re beskrivits kommunicerar varje utrymme mellan täckdelen 140 och skiljeväggarna 146med inflödesvägarna 152 och utflödesvägarna 154, vilka är formade i underlaget 110, ochföljaktligen är en mångfald av mikrokanaler 150 formade i mikrokanalstrukturenheten 100.En bredd hos mikrokanalerna 150 har en mikroskala av ett fåtal millimeter eller 1 mm eller mindre.

[105] [106] Fig. 8 är en perspektivvy som visar ett annat exempel på den multikanaliga ty- pen av mikrokanalsstrukturenheten enligt föreliggande uppfinning. Såsom visas i fig. 8 17 kan den multikanaliga typen av mikrokanalsstrukturenheten 100 ha ett trapetsformat tvär-snitt hos prismat 142. I detta fall är genereringsdelen för polariserat ljus 300 och detekte-ringsdelen för polariserat ljus 400, såsom visas ifig. 5, säkert fixerade i en position så attinfallande ljus eller reflekterat ljus som faller in på infallsytan 143 eller reflexionsytan 144, ien vinkelrät vinkel eller i en vinkel nära vinkelrät, inte signifikant ändrar polarisationen avljuset. En plan platta kan användas som en enkel och smidig struktur istället för den pris- matiska strukturen, även om en plan platta uppvisar en förlust av infallande ljus.

[107] Fig. 9 är en sprängskiss i perspektiv vilken visar ett exempel på en enkelkanalig typav mikrokanalsstrukturenheten enligt föreliggande uppfinning. Såsom visas i fig. 9 har denenkelkanaliga typen av mikrokanalsstrukturenheten 100 en mikrokanal 150. Dvs. täckde-len 140 har prismat 142 och ett par skiljeväggar 146 formade i båda ändar av prismatsbotten, underlaget 110 är försett med en inflödesväg 152 och en utflödesväg 154, för attdärvid forma mikrokanalen 150 av en enda kanal.

[108] En mångfald av olika självsammansättande monoskikt (SAM) 132 är formade påsubstratet, eller olika adsorptionsskikt är formade på identiska självsammansatta mono-skikt. Det självsammansättande monoskiktet 132 är bildat av spontant arrangerande mo-nomerer vilka är sammansatta av en huvudgrupp och en ändgrupp genom kemisk adsorp-tion av molekylerna. Gränssnittskaraktäristiken av vart och ett av de självsammansattamonoskikten 132 kan förändras genom kemisk omvandling av en funktionsgrupp i änd-gruppen hos det individuella självsammansatta monoskiktet 132. Dvs. varierande adsorp-tions- och dissociationskinetik hos biomaterial kan mätas samtidigt eftersom vart och ettav de självsammansatta monoskikten 132 har en sensormekanism uppvisande olika ad-sorption och dissociation för ett prov.

[109] Såsom visas i fig. 5 sprutar provinsprutningsdelen 200 in buffertlösningen 210, inne-hållande prover (ej visat) av biomaterial med låg molekylvikt, in i inflödesvägen 152 hosmikrokanalen 150. Provinsprutningsdelen 200 är anordnad att lösa upp provet i buffertlös-ningen 210 i en konstant koncentration, och har en ventilanordning (ej visad) för att sprutain eller stänga insprutningen av buffertlösningen 210 i mikrokanalen 150.

[110] Provinsprutningsdelen 200 kan spruta in buffertlösningen 210 i varje mikrokanal 150vid olika koncentration eller enligt ett tidsintervall. När buffertlösningen 210 sprutas in imikrokanalen 150 adsorberas en del av proverna (ej visat) på det tunna dielektriska skik-tet 130 för bilda ett adsorptionsskikt 160 med en önskad tjocklek. Adsorptionsskiktet 160kan vara ett multilagrigt skikt, bestående av det självsammansättande monoskiktet 132 lämpat för varierande bindningskaraktäristik hos olika biomaterial, ett fixeringsmaterial, 18 och olika biomaterial innefattande material med låg molekylvikt bundna till fixeringsmateri-alet.

[111] Såsom visas i fig. 5 strålar genereringsdelen för polariserat ljus 300 infallande ljus,polariserat genom infallsytan 143 hos prismat 142 vid mikrokanalsstrukturenheten 100 påadsorptionsskiktet 160. Genereringsdelen för polariserat ljus 300 innefattar nödvändigtvisen ljuskälla 310 och en polarisator 320 och innefattar valbart en kollimatorlins 330, en fo-kuseringslins 340 eller en första kompensator 350.

[112] Polarisatorn 320 och den första kompensatorn 350 kan vara roterbara, eller kan in-nefatta andra polarisationsmoduleringsanordningar. Det polariserade infallande ljuset harpolariserade komponenter av typen p-vågor och s-vågor, och ljus som ligger närma p-vågor kan mottagas för att öka signalbrusförhàllandet. l föreliggande uppfinning ska detinfallande ljuset strålas vid en infallsvinkel 0 vilken tillfredsställer det ej reflekterande till-ståndet hos p-vågen. Ett komplext reflektionsfaktorförhållande p representeras i den el-lipsometriska ekvationen av ett förhållande mellan reflexionsfaktorn Rp för p-vågor och re-flexionsfaktorn Rs för s-vågor, dvs. p = Rp/Rs. Tillståndet med ej reflekterande p-vågoravser ett tillstånd i vilket reflexionsfaktorn Rp för p-vågor har ett värde nära 0. Tillståndetmed ej reflekterande p-vågor liknar ytplasmonresonanstillståndet för den konventionellaSPR-sensorn och är ett tillstånd i vilket måtkänsligheten hos föreliggande uppfinning ärmaximerad.

[113] Ljuskällan 310 utstrålar monokromatiskt ljus som har samma våglängdsband sominfraröda strålar, synliga strålar eller ultravioletta strålar eller vitt ljus. Ljuskällan 310 kanvara olika lampor, ljusemitterande dioder (LED), lasrar, laserdioder (LE) eller liknande.Ljuskällan 310 kan ha en struktur som klarar att variera våglängden beroende av ett op-tiskt system. Å andra sidan kan en optisk signal i det reflekterade ljuset ha relativt mindreintensitet nära det beskrivna tillståndet med ej reflekterande p-vågor. l detta fall kan sig-nalbrusförhållandet ökas genom strålning av ljus med en hög andel ljus med användningav en laser eller en laserdiod (LD), för att därvid uppnå en högkänslig mätning.

[114] Polarisatorn 320 innefattar en polarisationsskiva för att polarisera ljuset som strålarfrån ljuskällan 310. Komponenterna hos det polariserade ljuset är p-vågor som är parallel-la med infallsytan och s-vågor som är vinkelräta i förhållande till infallsytan.

[115] Kollimatorlinsen 330 samlar in ljuset från ljuskällan 310 och tillhandahåller parallelltljus till polarisatorn 320. Fokuseringslinsen 340 konvergerar parallellt ljus som passerargenom polarisatorn 320 för att öka mängden infallande ljus. Den första kompensatorn 350agerar för att orsaka fasfördröjning av de polariserade komponenterna hos det infallande ljuset. 19

[116] [117] Såsom visas i fig. 5 mottager detekteringsdelen för polariserat ljus 400 ljussom reflekteras från reflektionsytan 144 hos prismat 142, i adsorptionsskiktet 160 och de-tekterar en förändring i polariseringen hos det reflekterade ljuset. Detekteringsdelen förpolariserat ljus 400 måste innefatta en analysator 410, en ljusdetektor 420 och en proces-sor 430 och kan valbart innefatta en andra kompensator 440 och en spektrometer 450.Analysatorn 410, vilken är en motsvarighet till polarisatorn 320, har en polarisationsskivaför att polarisera det reflekterade ljuset igen och styr därigenom graden av polarisationhos reflekterat ljus eller en riktning hos en polarisationsyta. Vidare kan analysatorn 410,beroende på ett optiskt system, vara roterbar eller kan dessutom innefatta en polarisa-tionsmoduleringsanordning som kan utföra fasändring eller eliminering av polariseradekomponenter eller liknande.

[118] Ljusdetektorn 420 detekterar det reflekterade och polariserade ljuset för att erhållaoptisk data och konverterar datan till en elektrisk signal. Den optiska datan innefattar in-formation över en förändring i polarisationen hos det reflekterade ljuset. Ljusdetektorn 420kan vara ett fasttiIlstånds-avbildningselement av CCD-typ, en fotomultiplikatortub (PMT)eller en kiselfotodiod.

[119] Processorn 430 mottar den elektriska signalen från ljusdetektorn 420 och matar utberäknade värden. Processorn 430 innehåller ett förutbestämt tolkningsprogram som an-vänder reflektometri och ellipsometri. Processorn 430 extraherar och tolkar de optiskadata som omvandlats till den elektriska signalen för att beräkna värden såsom adsorp-tionskoncentrationen hos provet, en tjocklek av adsorptionslagret 160, en adsorptions-konstant, ett brytningsindex och liknande. Föredraget är att processorn 430 beräknar desådana värden genom att beräkna ellipsometriska konstanter qJ eller A avseende en fas-differens hos en ellipsometri för att förbättra detekteringskänsligheten_

[120] Den andra kompensatorn 440 styr de polariserade komponenterna hos det reflekte-rade ljuset genom att åstadkomma fasfördröjning. Den andra kompensatorn 440 kan vararoterbar, eller kan dessutom innefatta andra polarisationsmoduleringsanordningar.

[121] Spektrometern 450 används ifall där ljuskällan 310 utstrålar vitt ljus. l detta fall löserden upp det reflekterade ljuset och separerar det reflekterade ljuset som har en våglängd iett snävt område, för att överföra det till ljusdetektorn 420. Ljusdetektorn 420 kan vara en2-dimensionell sensor såsom ett fasttillstånds-avbildningselement av CCD-typ för att er- hålla optiska data avseende en fördelning av reflekterat ljus.

[122] [123] [Samtidig mätning av den molekylära bindningskarakteristiken och brytnings-indexet hos en buffertlösning]

[124] Nedan beskrivs ett förfarande för samtidig mätning av den molekylära bindningska-rakteristiken och brytningsindexet hos en buffertlösning och dessa principer kommer be- skrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna.

[125] Fig. 10 är ett flödesschema som illustrerar förfarandet för samtidig mätning av denmolekylära bindningskarakteristiken och brytningsindexet hos en buffertlösning enligt före-liggande uppfinning. Såsom visas i fig. 10 innefattar mätmetoden enligt föreliggande upp-finning ett första steg S100 till ett femte steg S500.

[126] Såsom i fig. 5 löser, i det första steget S100, provinsprutningsdelen 200 upp ett provav biomaterial, innefattande material med låg molekylvikt, i buffertlösningen 210 och spru-tar in provet i mikroflödeskanalen 150 hos mikrokanalsstrukturenheten 100. Provinsprut-ningsdelen 200 kan spruta in buffertlösningen 210, inkluderande prover av olika koncent-rationer, i respektive mikrokanal 150.

[127] Vidare kan buffertlösningen 210 sprutas in i respektive mikrokanal 150 med etttidsintervall. Buffertlösningen 210 kan också sprutas in i några av mikrokanalerna 150 medan de andra mikrokanalerna 150 inte används.

[128] l det andra steget S200 adsorberas biomaterialprovet (ej visat) på substratet 120 el-ler det tunna dielektriska skiktet 130, för att forma adsorptionslagret 160.

[129] Provet kan adsorberas på en mångfald av adsorptionsskikt på en mångfald av olikasjälvsammansatta monoskikt 132, eller identiska självsammansatta monoskikt som är bil-dade på den enkelkanaliga mikrokanalsstrukturenheten 100 såsom visas i fig. 9 för att bil- da adsorptionsskikt som har olika bindningskaraktäristika.

[130] I det tredje steget S300 polariseras det ljus som strålas ut från ljuskällan 310 me-delst polarisatorn 320 och mottages på adsorptionsskiktet 160 genom prismat 142 hosmikrokanalsstrukturenheten 100. Efter att ljuset passerat infallsytan hos prismat 142 brytsljuset vid en önskad vinkel enligt brytningsindexet hos buffertlösningen 210 som finns ibotten av prismat 142, följt av att det kommer in i adsorptionslagret 160. I detta fall har detpolariserade infallande ljuset polariserade komponenter av p-vågor och s-vågor. Dessut-om måste det infallande ljuset ha en infallsvinkel 6 som tillfredsställer det ej reflekterande tillståndet för p-vågor. 21

[131] I det fjärde steget S400 kommer ljuset, som reflekterats av adsorptionslagret 160, inpå detekteringsdelen för polariserat ljus 400 genom prlsmat 142 hos mikrokanalsstruktur- enheten 100. Det reflekterade ljuset är i ett elliptiskt polariserat tillstånd.

[132] I det femte steget S500 detekterar detekteringsdelen för polariserat ljus 400 polari-sationen hos det reflekterade ljuset. I synnerhet mottas först det elliptiskt polariserade re-flekterade ljuset på adsorptionslagret 160 genom analysatorn 410 och överför endast ljusför polarisering.

[133] Därefter detekterar ljusdetektorn 420 en förändring i de polariserade komponenternahos det reflekterade ljuset för att erhålla önskvärda optiska data och omvandlar dessadata till en elektrisk signal för att överföra den till processorn 430.

[134] Därefter extraherar och tolkar processorn 430, vilken har ett program som använderreflektometri eller ellipsometri, de optiska data som är omvandlats till den elektriska signa-len för att beräkna värden, såsom en adsorptionskoncentration hos provet, en adsorp-tions- och dissociationskonstant, ett brytningsindex hos provet, ett brytningsindex hos buf-fertlösnlngen, och liknande.

[135] I föreliggande uppfinning, beräknar processorn 430 en ellipsometrisk konstant A påen fasdifferens i ellipsometri för att bestämma brytningsindexet hos buffertlösningen, ochberäknar en ellipsometrisk konstant Lp på ett amplitudförhållande för att bestämma bind-ningskinetiken. Eftersom den ellipsometriska konstanten A på en fasdifferens bara ärkänslig för brytningsindexförändringen hos buffertlösningen och påverkas lite av bind-ningskarakteristikan vid det ej reflekterande tillståndet för p-vågen, kan på detta sätt bryt-ningsindexförändringen hos buffertlösningen ensamt bestämmas. Den ellipsometriskakonstanten Lp på ett amplitudförhållande förändras ofta beroende på bindningskarakteristi-ken hos materialet.

[136] Följaktligen bestäms bindningskarakteristiken hos provet som finns i buffertlösning-en som Lp, och samtidigt bestäms brytningsindexförändrlngen hos buffertlösningen medprovet löst däri eller brytningsindexförändringen hos buffertlösningen innehållande ett lös-ningsmedel såsom DSMO tillsatt för att lösa upp provet, som A, därigenom bestämmande enbart ren bindningskarakteristik.

[137] [138] [Exempel på experiment][139] Fig. 11 är en graf som illustrerar en förändring i de ellipsometriska konstanterna Lpoch A enligt en infallsvinkel vid det vinkelräta infallsvillkoret i det föregående patentet, när buffertlösningen 210 har olika brytningsindex. 22

[140] I detta experiment är Ijuskällans 310 våglängd 655 nm, det biotunna skiktets adsorp-tionslager inklusive det självsammansatta monolagret är4 nm, och prismats brytningsin-dex n är 1.721 (SF10). I detta fall har upptäckts att en infallsvinkel som korresponderar tillp-vågens antireflektionstillstånd är ungefär 70.85° där ett värde av den ellipsometriskakonstanten Lp förändras abrupt.

[141] lfig. 11 uppvisar buffertlösningen 210 brytningsindexet 1.3330 i den heldragna linje-grafen, och brytningsindexet 1.3332 i den prickade linjegrafen. Den bågformade grafen vi-sar en förändring av den ellipsometriska konstanten ip enligt ett amplitudförhållande, ochden linjära grafen visar en förändring av den ellipsometriska konstanten A enligt en fasdif-ferens. I fig. 11 uppvisar de ellipsometriska konstanterna Lp och A en mindre förändring enligt brytningsindexförändringen hos buffertlösningen.

[142] Emellertid inkommer ljus till en gränsyta vid en lutande vinkel av ungefär (92=70.85°,som ifig. 12, när ljus mottages genom en prismatisk infallsmekanism. När ljuset mottagesfrän prismat till buffertlösningen uppvisar vinkeln förändringen av ungefär 0.024°genombrytningsindexförändringen hos buffertlösningen (0.0002). Eftersom p-vågens ej reflekte-rande tillstånd är ungefär 62=70.85° och vinkeln förändras till 70.826° genom buffertlös-ningens brytningsindexförändring , vilken är 0.024° mindre än den föregående vinkeln, ärLp- och A-grafer utformade såsom visas i fig. 13. Eftersom vinkeln hos p-vågens ej reflek-terande tillstånd förändras lite enligt brytningsindexförändringen bestäms Lp- och A-värdena vid 70.826°, en 0.024° mindre vinkel.

[143] I fig. 13, när buffertlösningen 210 har olika brytningsindex, uppvisar buffertlösningen210 brytningsindexet 1.333O i den heldragna Iinjegrafen, och brytningsindexet 1.3332 iden prickade linjegrafen. Såsom visat i fig. 13, från resultaten uppmätta enligt en föränd-ring av infallsvinkel under användande av den prismatiska mekanismen, har upptäckts attqJ-värdet är lite förändrat eftersom den mindre förändringen vid det vinkelräta infallsvillko-ret är mer motverkad, medan A-värdet är mycket förändrat. Med andra ord är den ellips-ometriska konstanten A på en fasdifferens känslig för brytningsindexförändringen hos buf-fertlösningen, men är endast lite påverkad av bindningskarakteristiken, och brytningsin-dexförändringen hos buffertlösningen kan bestämmas med hög känslighet. Den ellips-ometriska konstanten A förändras mycket eftersom det tunna skiktet har en mindre tjock-lek. Följaktligen, när det används i en studie för att analysera en förändring i fysikaliskaegenskaper eller bindningsegenskaper hos ett material genom mätning av brytningsindex-förändringen, är det möjligt att mäta ett brytningsindex med en ultrahög känslighetjämfört med den konventionella SPR-metoden. 23

[144] Dessutom kan den rena bindningskinetiken och brytningsindexförändringen hos buf-fertlösningen mätas samtidigt, eftersom innan en kontinuerligt tillförd buffertlösning och enbuffertlösning med brytningsindex förändrat av ett lösningsmedel eller liknande och somanvänds i ett prov tillförs till sensorn genom mikrokanalen uppnås en minimal blandningav dessa två lösningar genom en ventilanordning.

[145] Dessutom kan bindningskarakteristiken hos provet mätas korrekt baserat på ett vär-de hos den ellipsometriska konstanten Lp på ett amplitudförhållande, eftersom den ellips-ometriska konstanten Lp på ett amplitudförhållande förändras med hög känslighet enligtbindningskarakteristiken hos ett prov. Vidare kan ses, såsom visas i fig. 11 att den ellips-ometriska konstanten L|J på ett amplitudförhållande är lite förändrad enligt brytningsindex-förändringen hos buffertlösningen (1 _3330 -> 13332) vid en infallsvinkel av 70.85°.

[146] I synnerhet kan ses att vinkeln förändras vid en vinkel av ungefär 0.024°mindre änden vinkelräta infallsvinkeln vid den prismatiska infallsmekanismen, och en förändring avLp-värdet före och efter insprutningen av buffertlösningen har minskat i förhållande till enförändring av qJ-värdet genom brytningsindexförändringen hos buffertlösningen vid detvinkelräta infallsvillkoret. Denna situation orsakas av en positiv förändring av brytningsin-dexet (1 .3330 -> 1.3332). I de flesta experiment för mätning av bindningskinetik är ofta ettbrytningsindex hos ett lösningsmedel eller ett tillsatt material - använt för upplösning av ettprov - högre än det från en ren buffertlösning. I detta fall är det möjligt att reducera ettmätfel beroende på brytningsindexförändringen hos buffertlösningen genom att minimeraen förändring av qJ-värdet av brytningsindexförändringen hos buffertlösningen innan och efter insprutning.

Claims (22)

1. Anordning för samtidig mätning av molekylär bindningskarakteristik och brytningsindexhos en buffertlösning, innefattande en mikrokanalsstrukturenhet försedd med ett substrattillverkat av ett underlag och en halvledare eller ett dielektriskt material format på underla-get, en täckdel med en prismatisk struktur fäst på underlaget och en mikrokanal formadantingen i en topp av underlaget eller i en botten av täckdelen; en provinsprutningsdel förinsprutning av en buffertlösning innehållande ett biomaterialprov in i mikrokanalen för for-mande av ett adsorptionsskikt av provet på substratet; en genereringsdel för polariseratljus för strålning av infallande ljus, polariserat genom en infallsyta hos prismat på adsorp-tionsskiktet vid en infallsvinkel av en p-vågs antireflektionstillstånd; och en detekteringsdel för polariserat ljus för detektering av en förändring i polarisationen hos reflekterat ljus.

2. Anordningen för samtidig mätning av molekylär bindningskarakteristik och brytningsin-dex hos en buffertlösning enligt krav 1, vidare innefattande ett tunt dielektriskt skikt anord-nat mellan substratet och adsorptionsskiktet, och det tunna dielektriska skiktet är tillverkatav ett transparent halvledaroxidskikt eller ett glasskikt, och dess tjocklek är mellan 0 - 1000 nm.

3. Anordning för samtidig mätning av molekylär bindningskarakteristik och brytningsindexhos en buffertlösning, innefattande en mikrokanalsstrukturenhet försedd med ett substrattillverkat av ett underlag och en halvledare eller ett dielektriskt material format på underla-get, en täckdel med en plan plattstruktur fäst på underlaget och en mikrokanal formad an-tingen i en topp av underlaget eller i en botten av täckdelen; en provinsprutningsdel för in-sprutning av en buffertlösning innehållande ett biomaterialprov in i mikrokanalen för for-mande av ett adsorptionsskikt av provet på substratet; en genereringsdel för polariseratljus för strålning av infallande ljus, polariserat genom en infallsyta hos den plana plattan tilladsorptionsskiktet vid en infallsvinkel av en p-vågs antireflektionstillstånd; och en detekte-ringsdel för polariserat ljus för detektering av en förändring i polarisationen hos reflekteratljus när det reflekterade ljuset inkommer till en reflekterande yta hos den plana plattan frånadsorptionsskiktet.

4. Anordningen för samtidig mätning av molekylär bindningskarakteristik och brytningsin-dex hos en buffertlösning enligt krav 1 eller 2, varvid adsorptionsskiktet är ett flerlagrigtskikt bestående av ett självsammansatt monoskikt för bindningskarakteristik av varierandebiomaterial, en immobiliseringssubstans och ett biomaterial inkluderande material med lågmolekylvikt bundna till immobiliseringssubstansen.

5. Anordningen för samtidig mätning av molekylär bindningskarakteristik och brytningsin-dex hos en buffertlösning enligt krav 1 eller 2, varvid genereringsdelen för polariserat ljusinnefattar en ljuskälla konfigurerad att stråla ett önskat ljus och en polarisator konfigureradatt polarisera det strålade ljuset.

6. Anordningen för samtidig mätning av molekylär bindningskarakteristik och brytningsin-dex hos en buffertlösning enligt krav 5, varvid ljuskällan är anordnad att stråla monokro- matiskt ljus eller vitt ljus.

7. Anordningen för samtidig mätning av molekylär bindningskarakteristik och brytningsin-dex hos en buffertlösning enligt krav 5, varvid ljuskällan är en laser eller en laserdiod.

8. Anordningen för samtidig mätning av molekylär bindningskarakteristik och brytningsin-dex hos en buffertlösning enligt krav 5, varvid ljuskällan är en laser eller en laserdiod, vil-ken har en variabel våglängdsform.

9. Anordningen för samtidig mätning av molekylär bindningskarakteristik och brytningsin-dex hos en buffertlösning enligt krav 5, varvid genereringsdelen för polariserat ljus innefat-tar åtminstone en av en kollimatorlins, för tillhandahållande av parallella ljus till polarisa-torn; en fokuseringslins för att omvandla de parallella ljusen som passerar genom polari-satorn för att öka kvantiteten av infallande ljus; och en första kompensator för att åstad-komma fasfördröjning i polariserade komponenter hos det infallande ljuset.

10. Anordningen för samtidig mätning av molekylär bindningskarakteristik och brytnings-index hos en buffertlösning enligt krav 9, varvid polarisatorn och den första kompensatornär roterbara eller har en extra polarisationsmoduleringsanordning_

11. En mikrokanalsstrukturenhet för användande vid en anordning för samtidig mätning avmolekylär bindningskarakteristik och brytningsindex hos en buffertlösning, varvid mikroka-nalsstrukturenheten innefattar ett underlag; ett substrat tillverkat av en halvledare eller ettdielektriskt material och format på en sida av underlaget; en täckdel med prismatisk struk-tur fäst på underlaget; och en mikrokanal formad antingen i en topp av underlaget eller ien botten av täckdelen; varvid buffertlösningen innehållande ett biomaterialprov sprutas ini mikrokanalen för formande av ett adsorptionsskikt på substratet, infallande ljus polarise- rat genom en infallsyta hos prismat strålas på adsorptionsskiktet vid en infallsvinkel av en 26 p-vågs antireflektionstillstånd, och ljus reflekterat från adsorptionsskiktet avges genom enreflekterande yta hos prismat.

12. En mikrokanalsstrukturenhet för användande vid en anordning för samtidig mätning avmolekylär bindningskarakteristik och brytningsindex hos en buffertlösning, varvid mikroka-nalsstrukturenheten innefattar ett underlag; ett substrat tillverkat av en halvledare eller ettdielektriskt material och format på en sida av underlaget; ett tunt dielektriskt skikt tillhan-dahållet på substratet; en täckdel med prismatisk struktur fäst på underlaget; och en mik-rokanal formad antingen i en topp av underlaget eller i en botten av täckdelen; varvid buf-fertlösningen innehållande ett biomaterialprov sprutas in i mikrokanalen för formande avett adsorptionsskikt på det tunna dielektriska skiktet på substratet, infallande ljus polarise-rat genom en infallsyta hos prismat strålas på adsorptionsskiktet vid en infallsvinkel av enp-vågs antireflektionstillstånd, och ljus reflekterat från adsorptionsskiktet avges genom en reflekterande yta hos prismat.

13. Mikrokanalstrukturenheten enligt krav 11 eller 12, varvid mikrokanalen är en multika-nalig typ av mikrokanal med ett flertal inflödesvägar och ett flertal utflödesvägar, respekti-ve formade pä ena sidan och andra sidan av underlaget, och har en ventil anordnad atthindra att provet blandas med buffertlösningen, och ett flertal skiljeväggar formade i bot-ten av prismat genom vilka respektive inflödesvägar och utflödesvägar är kopplade.

14. Mikrokanalstrukturenheten enligt krav 12, varvid mikrokanalen är formad som en en-kelkanalig typ av mikrokanal, och ett flertal olika självsammansatta monoskikt är anordna-de på det tunna dielektriska skiktet för att adsorbera provet.

15. Ett system för samtidig analys av molekylär bindningskarakteristik och brytningsindexhos en buffertlösning, innefattande en mikrokanalsstrukturenhet försedd med ett substrattillverkat av ett underlag och en halvledare eller ett dielektriskt material format på underla-get, en täckdel med en prismatisk struktur fäst på underlaget och en mikrokanal formadantingen i en topp av underlaget elleri en botten av täckdelen; en provinsprutningsdel förinsprutning av en buffertlösning innehållande ett biomaterialprov in i mikrokanalen för for-mande av ett adsorptionsskikt av provet på substratet; en genereringsdel för polariseratljus för strålning av infallande ljus, polariserat genom en infallsyta hos prismat på adsorp-tionsskiktet vid en infallsvinkel av en p-vågs antireflektionstillstånd; och en detekteringsdelför polariserat ljus för detektering av en förändring i polarisationen hos reflekterat ljus när det reflekterade ljuset inkommer till en reflekterande yta hos prismat från adsorptionsskik- 27 tet; och ett analyseringsorgan vilket är elektriskt kopplad till detekteringsdelen för polarise-rat ljus för analys av buffertlösningens brytningsindex och den molekylära bindningskarak- teristiken hos provet baserat på polarisationsförändringen.

16. Systemet för samtidig analys av molekylär bindningskarakteristik och brytningsindexhos en buffertlösning enligt krav 15, varvid detekteringsdelen för polariserat ljus innefattaren analysator konfigurerad att polarisera reflekterat ljus, och en ljusdetektor vilken detek-terar det polariserade och reflekterade ljuset för att erhålla optisk data.

17. Systemet för samtidig analys av molekylär bindningskarakteristik och brytningsindexhos en buffertlösning enligt krav 16, varvid ljusdetektorn är en av ett fasttillstånds- avbildningselement av CCD-typ, en fotomultiplikatortub och en kiselfotodiod.

18. Systemet för samtidig analys av molekylär bindningskarakteristik och brytningsindexhos en buffertlösning enligt krav 16, varvid analyseringsorganet innefattar en processor,vilken är elektrisk kopplad till ljusdetektorn för beräkning av värden baserat på den optiskadatan, och varvid processorn beräknar en ellipsometrisk konstant på en fasskillnad i ellip-sometri för att bestämma buffertlösningens brytningsindex, och beräknar en ellipsometriskkonstant på ett amplitudförhållande för att bestämma värden inkluderande en adsorp-tionskoncentration hos provet, en adsorptions- och dissociationskonstant hos provet.

19. Systemet för samtidig analys av molekylär bindningskarakteristik och brytningsindexhos en buffertlösning enligt krav 15, varvid detekteringsdelen för polariserat ljus vidare in-nefattar åtminstone en av en andra kompensator för fasfördröjning av polariserade kom-ponenter hos det reflekterade ljuset och en spektrometer för att lösa upp det reflekterade ljuset.

20. Systemet för samtidig analys av molekylär bindningskarakteristik och brytningsindexhos en buffertlösning enligt krav 19, varvid analyseringsorganet och denandra kompensatorn är roterbara, eller har en extra polarisationsmoduleringsanordning.

21. Förfarande för samtidig mätning av molekylär bindningskarakteristik och brytningsin-dex hos en buffertlösning innefattande ett första steg (S100) med insprutning av en buf-fertlösning innehållande biomaterialsprov med låg molekylvikt, in i en mikrokanal hos enmikrokanalsstrukturenhet, genom en provinsprutningsdel; ett andra steg (S200) med bild- ning av ett adsorptionsskikt genom adsorption av provet på ett substrat hos mikrokanals- 28 strukturenheten; ett tredje steg (S300) med polarisering av ett önskat ljus genom en gene-reringsdel för polariserat ljus och mottagning av ljuset på adsorptionsskiktet vid en infalls-vinkel som tillfredsställer en p-vågs antireflektionstillstånd genom en infallsyta hos ettprisma hos mikrokanalsstrukturenheten; ett fjärde steg (S400) med polarisering av önskatljus genom genereringsdelen för polariserat ljus och mottagning av ljus reflekterat frånadsorptionsskiktet på detekteringsdelen för polariserat ljus vid en infallsvinkel som till-fredsställer p-vågens antireflektionstillstånd genom ett infallsfönster hos mikrokanalsstruk-turenheten; och ett femte steg (S500) med detektering av polarisationen hos det reflekte-rade ljuset genom detekteringsdelen för polariserat ljus vid användande av ellipsometri el-ler reflektometri.

22. Förfarandet för samtidig mätning av molekylär bindningskarakteristik och brytningsin-dex hos en buffertlösning enligt krav 21, varvid det femte steget (S500) innefattar stegenav polarisering av det reflekterade ljuset med en analysator, detektering av det polarisera-de och reflekterade ljuset med en ljusdetektor för att erhålla önskad optisk data, och be-räkning av en ellipsometrisk konstant på en fasdifferens i ellipsometri genom analyse-ringsorgan baserat på den optiska datan, för att bestämma buffertlösningens brytningsin-dex, och beräkning av en ellipsometrisk konstant på ett amplitudförhållande för att be-stämma värden inkluderande en adsorptionskoncentration hos provet, en adsorptions- och dissociationskonstant hos provet.