TW594008B - Optical assay device for detecting analyte, method for detecting analyte using the optical assay device, method for constructing the optical assay device, composition for promoting laminar flow of sample, assay device for detecting analyte, support - Google Patents

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Gregory R Bogart
Jeffrey W Steaffens
Rachel M Ostroff
Jeffrey B Etter
Joel A Drewes
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Thermo Biostar Inc
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594008
A7 B7 五、發明説明 發明背景 本發明係關於用於分析測試之方法及裝置。此類測試包 括醫療診斷及環境測試,但並非僅局限於此。 以下係相關技術之說明,但不應將其中之任何一種技術 視為本發明之先前技術。 一種可流動穿過或具多孔性之分析裝置係揭露在V a 1 k i r s 等人所發明之美國專利第4,6 3 2,9 0 1號中。在該方法中, 一免疫分析係在一薄膜或過瀘器上實施’而其中之薄膜或 過瀘器係以一抗體加以包覆,且可將一分析物由一樣本中 取出而供應至薄膜上。辨識結果係根據一種將作用在一基 質上且可產生一具有顏色之粒子製品之輔助試劑的分析物 捕捉而定,且該具有顏色之粒子係可不特定地附著至薄膜 ,且僅附著至具有輔助試劑存在之處。針對此基本設計, 已經有數種修飾,其包括具有顏色且/或為金屬性之粒予( 美國專利第4,7 7 5,6 3 6號)係附著至輔助試劑以加以辨識, 以及層析法之引用而非流動穿過技術(美國專利第 5,2 3 2,8 3 5 號)。 美國專利第5,200,3 1 2號中揭露一種薄膜分析系統,其中 一具有顏色且不可溶之製品係用以偵檢一分析物。此—製 品係藉由一酵素與一基質相互作用而形成,其中該基質勺 含一試劑,當其暴露至酵素時,便可產生一内含不可 品之色基,而產生一可目視之顏色變化。美國專=第 5’395,754號揭露一種在一生化分析中用以在一薄膜表面
-4- 本紙 規格(21GX297 公釐) 594008 A7 ___ B7 五、發明説明(2 ) 上產生控制或校正區之方法。 具有多孔性之抗反射層製品係已經揭露(66 j Qpt —C> 515-519 ? 1 976 ; 66 J. Am. 0 2 - 3 0 7 ,1 9 8 3 )。此抗反射膜係具有陡峭之折射率 梯度,以造成寬幅之AR層。此膜體係以零亂且相互連通之 氣孔而具有高度之多孔性。這些氣孔係將空氣捕入欲形成 之AR材料内,其有助於產生一折射率梯度。 質量運輸或質量轉換係一種已經建立良好之現象。其可 在;辰度梯度、溫度梯度、電埸、重力等等之存在下出現。 在一溶液中之質量運輸對於溶液之移動或流動或環流係非 常敏感的。質量運輸亦會受到擴散係數或在溶液中之物質 的電荷所影響。 在一靜態擴散限制作用中,當擴散層用盡及在表面處之 分析物濃度降低時,便可形A一濃度梯度。由樣本中之高 濃度區所得到之分析物係必須擴散至表面以將其凝結。: 刀析物再補充至擴散層或障礙物,將會限制凝結之反應。 傳導性《質量運輸效果係可用以巾斷或修正擴散障礙。 在-高多孔性或相互連通表面上之溶液流動或質量 係擾動的,其會產生堵塞或對流特性。然而,在一具有‘ 遒之表面上,流體動力學中之質量運輸係產生層流特性。曰 堵塞说由於對流作用而使溶液混合,且接著沿其路徑前 。廷確保了當樣本側向通過具有多孔性材料時,可減 散障礙。在m统中,堵塞流可以增加不特定之分才: -5- 本紙張尺歧X 297公釐) B7 B7 3 五、發明説明( 物物貝及後之辨識用試劑之不特定附著之概率。然而, ,流將會增加分析物與用結合位置之接觸,此乃由於緊接 著新加入之溶液係重複地與可用結合位置接觸所致。 /瓜動牙過或通過具有槽道之物質的溶液,當其與一固體 且均勻表面接觸直到遇到一槽道之前,其係必須為靜態的 因此,當一反應係擴散限制時,物質之流動係受到影響 而使其中斷擴散障礙或層體。藉由槽道連續地將新的分析 物追入表面而引入之對流,係可消除接近氣孔處之靜死層 。同時’其亦可防止符合在氣孔之間之靜止狀態的擴散障 礙之形成。因此,層流可以連續地將新的體積帶入擴散邊 界。一般相信堵塞流系統在克服擴散限制上係比層流還有 效。申請人很意外的發現,對於本發明之光學分析裝置而 言’層流係比堵塞流系統還有效。 在一靜態溶液/固體反應中,擴散障礙在20秒後係5 (t)== 2.8xi〇_3cm(占(^:) = 2(0.1:)-172)。對於一般生物體,D。 係假設為1 X ΙΟ·7 cm2/sec。在一流體動力學質量運輸的情 中,擴散障礙係必須與時間無關,且δ (〇) = 3 ·7 X 10_4Cm (δ(ο)=1.61(ϋ«)1/3(ων1/6)-1/2)。其中 ω係角頻率,其 係根據一移動通過一假設之固體的溶液而定出,其中之固 體則係具有一角速度ω,而ν係一溶液之黏滯性(動黏滯)的 函數。ν值係根據一移動通過一假設之固體的溶液而定出, 其中之固體則係具有一角速度ω為0 · 0 1 c m 2 s e (Γ 1 (水)。此 計算係由費克斯法則(Fick Law)所推導而得。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(21〇x 297公愛) 594008 A7 B7 五、發明説明(4 璧iJI摘要 本發明(獨特功能,便係藉由使一潛在包含一分析物之 樣本的層流,通過或穿過一光學分析裝置之各層而將其引 入質量運輸中。
此類裝置(見圖丨)係包含一支撐件(包含槽道或具有小孔) 光子功犯層、一附著層以及一可有可無的分析物特定 ^收層光學功旎層可以藉由一薄膜包覆處理而提供於支 撐件上〇1匕層包含有用以在分析物結合後產生信號所需要 《王動7G件’且其係根據所想要之最終分析裝置以及用以 解析該分析結果所使用之分析方法而加以選擇。此層包含 f光學基底層,其可具有或不具有—抗反射層。當光學: 能層包括-AR材料時,則最終分析裝置便能以肉眼判斷出 刀U光學功也層係以一附著層加以覆蓋。所包括的 附著層係用以提供-穩定的環境,以做為一分析物特定接 收材料或一可使分析物本身藉以固持之裝置。結合至附著 層之特定接收材料上的分析物,係藉由物理或化學的吸附 作用而達成,而此吸附作用則係由於在一分析物及分析物 特定表面之間的特定交互作用而產生。或者,當分析物並 非特足地結合至附著層時,分析物係經由隨後的一分析物 特定結合試劑之特定結合作用而加以偵測。 一種用以產生質量運輸/層流之手段,乃係藉由提供一内 含槽道之固體支撐件(見圖2A)而達成。此内含槽道之固體 支撐件可以係原本就内含有槽道,或者係藉由將此固體支 本紙張尺度適财 a B^#if(CNS) A4W2i〇X297^*)~— --------一--- 594008 A7 B7
五、發明説明(5 撐件有限制地最多達1 5 %的表面積加以移除而引入經改造 的槽道。光學功能層係以可保持槽道之方式而施加在内含 槽道之支撐件上。結合這些層將可促進樣本之層流。 另外可達成使一樣本之層流穿過或通過一光學分析裝置 各層之手段,係提供一内含槽之光學功能層以及其下方之 多孔性支撐件(見圖2 B )。此多孔性支撐件雖然係呈開口狀 而可使流體流通,但其並不提供所需要的槽道流動特性或 光學性質。因此,槽道便藉由化學、機械、光化學、石版 術或其他習知的方式而導入光學功能層。此一設計之一必 要條件係在於,所施加的光學功能層係需使得光學性質(基 本的折射率)係根據光學基底層之光學性質,而非基底層及 多孔性支撐件的合成。 或者,光學功能層可包含不連續的光學功能粒子(球狀、 才干狀或纖維)(見圖2 C )。這些粒子配合位於下方之多孔性支 撺件,便可提供槽道而使樣本之質量運輸亦以層流之方式 穿過或通過分析裝置。其需要謹慎地控制粒子尺寸及包裝 密度,以達到所要的光學及流動性質。位於含有固體粒子 <光學功能表面下方的溶液,可能會有堵塞流動,但不會 對結合及偵檢事項產生影響。 質量運輸/層流其穿過及/或通過該裝置之速率,係可藉由 使用配置在分析裝置之各層下方或周圍之吸收材料而加以 修正。吸收材料可用以吸收,而將穿過或通過裝置各層之 流體加以吸取。再者,雖然樣本係不藉助外部輔助而二過 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇χ297公釐)
η
A7
B7 1置丨其亦可以牽引或推擠(分別藉由負壓及正壓)之 ::而連、’地(同軸樣本)或以一不連續體積之方式穿過裝 置之槽道。 口樣本《貝里運輸/層流穿過該裝置,係可使魔大的樣本與 可屋生分析物結合之光學裝置的表面增加接觸。其亦可修 :擴:障礙:分裂形成在擴散障礙上之濃度梯度。此-動 可匕成暴路至孩裝置之接收層的可用分析物的量得以增 /合液之層㈤可在整個溶液表面接觸其月間,冑更多的分 :物導引土接收層(或附著層)。在一簡單的擴散限制反應 、 一擴政層用盡時,非常少量的額外分析物係可應用 於表面接收材料。 本裝置之各層’當其暴露在溶液或氣體時,係可使分析 物!由質量運輸/層流而移動至表面。傳送至表面之質量, 將藉由t遒之數I及分佈、樣本參數以及產生在裝置之各 層上或其中义層流所整合。槽道可藉由穿孔、蝕刻或結合 將粒子固定在表面上或其中而產生。申請人已經揭露 質量,輸藉由層流所達到之效果,係由於降低在樣本流體 中之敬度梯度,而消除一固體表面分析之擴散限制,並且 仍維持所需要的光學性質。 、存在於光學分析裝置之各層中,而用以產生質量運輸/層 机效果之槽道,對於分析物並未產生一增加的結合面積。 結合係界定在包含有一分析物特定接收層之裝置的表面。 由私子顯微鏡可以得知在近槽道處係沒有物質結合。再者 L *__ -9_ 594008 A7
,:何在槽道中發生之結合項目,皆可由所採用之光學或 質量偵檢万法而一目瞭然。任何可以在與分析物結合或反 應後,測量出薄膜裝ψ > @ ^ ^
辱腰蒗置义厗度、質量、光學質量或者係A 他某些物理特性之變化的方法,皆適合做為直接物理偵檢 之有效方法。延些方法可以係自動化的、儀器化的或僅係 簡單的以肉眼做顏色判定。槽道表面並非設計用以固持任 何分析物或分析物偵檢用之次要試劑,而只是用來增加可 使用在裝置表面之分析物結合處的可用樣本之體積。 在第一樣態中,本發明之特徵係在於一種光學分析裝置 ,其係用於偵檢樣本中之所欲分析⑯,該裝置包含一内含 槽道之支撐件、一光學功能層,其係定位在該支撐件上, 使得光學功能層及支撐件可允許樣本之層流穿過裝置之各 層 附著層,其係配置在光學功能層上、以及一分析物 特定接收層,其係配置在附著層上。 所謂”樣本”係指任何流體介質,氣體或液體。可使用之 樣本若係富含可溶解固體,則便不需做進一步之處理,但 若係包含大量之固體(不可溶解),則可能需要先導入一過 爐為或配合額外之手動操作來使用。樣本可以係一氣體、 一液體、一懸浮液、萃取或溶解樣本、或一超臨界流體。 某些流動特性係必須存在樣本中或去除,以使其可用於質 量運輸/層流中。 分析物可以係抗原、抗體、感受體、配體、螯化物、蛋 白負、酵素、核酸、去氧核醣核酸(DNA)、核醣核酸 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
594008 五 發明説明(
(RNA)、農藥、除草劑、皋機式 ”、、 歲有機化合物,或者係可由 一特定結合之試劑所發現之任何 ^^ 4物負。該表面可以使用多 種为析物,且特定交互作用之指令 F j <知疋係可與表面模式配合, 以解決不同的分析物。 所謂,,内含槽道之支撐件"係指支擇件包含槽道或小孔。 此支撐件可以係具有預先存在之槽道(其原本便包含所需要
裝 之直徑及密度),或者係此槽道可以藉由將支撐件上之材料 移除而產生(藉由任何處理’包括機械的、光化的、電化的 或化學的處理,其能以㈣1孔、衝壓、或其他方式將 槽道或小孔引入至支撐件)。除了某些樣本特性以外,例如 黏滯性’錢的流㈣率㈣—槽道尺寸及槽道密度之社 合所影響。 、
所謂"光學功能層”係指一層體,其可在分析物結合至一 接收層後產生-信號。此層可具有一個或以上之包;物, 包括具有或不具有-抗反射層之基底層,其係用以修正支 撐件材料之光學特性,使其具有所需要的反射性、穿透性 、及/或吸收性之程度,而可適用於最終分析結構。光學功 能層可以衰減一種或以上或一範圍之光線的波長,藉由與 分析物結合之後,可於最終裝置中以肉眼觀察或以^器= 析之。光線之纟減可以導致光線之特定波長的斷絕或強化 ,用以在-AR包覆之分析裝置中做為一可目视觀察之顏色 變化。或者’光、線之-特定波長的強度’可藉由最終分析 裝置之反射或透射而加以修正。光學功能層亦可修正該裝 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱:) B7 9 五、發明説明( 置 < 光學參數,而使入射光線在狀態及極化程度上有一改 變。 所謂”層流”係指可使靠近光學分析裝置表面的擴散層降 低’而使可與接收層(或附著層)接觸或利用之分析物量增 加的一種作用。層流係平順且穩定,且其係在流體之分離 層在一方向之淨流動上具有穩定且特徵速度的情況下產生。 所謂”穿過該裝置之各層”係同時指該由裝置之表面朝向 支鉻件之方向流動穿過各層之樣本,以及流動通過該裝置 任一層之表面的樣本。 所渭’’附著層”係指任何一種或多種可以增加或促使接收 材料〜口土光學功能層上之材料。再者,附著層應該維持 接收層有足夠的需求,以針對所有隨後的處理及分析程序 。附著層不應降低接收材料之穩定性,但可以增加該穩定 性。當未採用接收層時,附著層並不會特定地結合分析物。 所謂”分析物特定接收層”係指一種或多種材料,其具有 足夠的吸引力以結合分析物’而能夠做分析偵纟,且其可 特定地針對相關的分析物。 〃 在第二樣態中,本發明之特徵係在於一種光學分析裝置 ,其係用於偵檢樣本中之所欲分析物,該裝置包含一内含 槽道之支撐件、-光學功能層,其係定位在該支撐件上, 使得光學功能層及支撐件可允許樣本之層流穿過裝置之各 層、以及一附著層,其係配置在光學功能層上。 在此樣態中,附著層(未具有一接收層)必須具有不特定地 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4«(21〇Χ297^ϊ) 594008 五、發明説明(
捕捉分析物〈能力。此種附著層之例子包括矽甲烷、矽氧 ^各種永a物、鎳(Ni)、以及鐵石狀碳(diamond-like carbon)此刀析物係藉由利用一種分析物特定結合試劑而 加以偵檢。 在第一樣您中,本發明之特徵係在於一種光學分析裝置 ,其係用於偵檢樣本中之所欲分析物,該裝置包含一多孔 性支彳牙件、一光學功能層,其包含埋入支撐件中之不連續 的光學功能粒+,而^吏得光學功能層1支撐件可允許樣本 之層流穿過裝置之各層、一附著層,其係配置在該粒子上 、以及一分析物特定接收層,其係配置在附著層上。 所謂’’多孔性支撐件”係指一種材料,其可使一溶液以非 常曲折之路徑來流動。 所謂”不連續的光學功能粒子,’係指任何粒子、球狀體、 桿此:’其係在丨〇微米(#㈤)至1毫米(mm)之尺寸範圍内, 且可加以包裝成一種多孔性支撐件,而在該多孔性支撐件 (一局部部分中產生一均勻的折射率層。 所謂”埋入”係指該粒子係陷入於多孔性支撐件之原體内。 在第四樣態中,本發明之特徵係在於一種光學分析裝置 ,其係用於偵檢樣本中之所欲分析物,該裝置包含一多孔 性支撐件、一光學功能層,其包含埋入支撐件中之不連續 的光子功旎粒子,而使得光學功能層及支撐件可允許樣本 <層流穿過裝置之各層、以及一附著層,其係配置在該粒 子上。 I _ — -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
線 594008 五、發明説明(13 兮举配置在附著層上之分析物特定接收層,將樣本施加至 置上使;^该樣本係藉由層流穿過或通過該裝置之各 :而?ί出’以及分析物結合至分析物特定接收層而在該裝 面迻成貝量之變化,藉此指示出在樣本中之分 析物的存在或其數量。 77 斤响穿過或通過所有層”係指樣本溶液將視裝置之設計 及槽運m而垂直及/或水平地流至或穿職光學裝置。 所明貝里變化”係指在光學功能層上之厚度、光學厚度 折射率x厚度)、或者物質沉積(質量或光學質量)。在一種 或以上之表面材料上的質量變化係可以增加或減少。 裝 在第八樣態中,本發明之特徵係在於一種方法,其係用 以偵測在-樣本中之分析物的存在或數量,該方法包含以 下之步騾:提供一裝置,該裝置包含一支撐件、一配置在 支撐件上之光學功能層、一配置在光學功能層上之附著層 ,以及將樣本施加至該裝置之表面上,使得該樣本係藉: 層流穿過或通過該裝置之各層而引出,該分析物係結:至 分析物附著層,以及提供一分析物特定結合試劑,其可結 合附著至附著層上之分析物,而在該裝置之表面上造成二 質1之變化,藉此指示出在樣本中之分析物的存在或其數 # ° 、 所謂”分析物特定結合試劑”係指一種試劑,其可特定地 與表面所捕捉之分析物產生反應。 在一較佳實施例中,該支撐件包含槽道;該支撐件係具 -16 -
594008 A7 —~- _____ B7 五、發明説明(14 ) ~一 有多孔性且光學功能層包含粒子;該支撑件係具有多孔性 且光學功能層包含槽道。 在第九樣態中,本發明之特徵係在於-種用以建構-具 有層流特性之光學分析裝置之方法,該方法包含以下之步 驟:提供-支撐件、在支撐件上提供一光學功能層,使得 光子功把層及支彳牙件可允許樣本之層流穿過或通過裝置之 各層、在S學功能層上提供_附著層、.以及在附著層上提 供一分析物特定接收層。 光子功把層亦可與層泥之產生相關聯,其係藉由遵循位 於支撐件下万之槽道,或者藉由將槽道或小孔直接地導入 可將樣本向下導人至-具多孔性之支撐件的光學功能層中 ,或者係藉由包含粒子而達成,纟中該粒子係可產生使樣 本向下通至-具有多孔性之支撐件的槽道或小孔。 在第十樣態中,本發明之特徵係在於一種用以建構一 1 有層流特性之光學分析裝置之方法,該方法包含以下之^ 驟:提供-支撐件、在支撐件上提供一光學功能層,使得 光學功能層及支撐件可允許樣本之層流穿過或通過裝置之 各層、以及在光學功能層上提供一附著層。 在-較佳實施例中,該支撐件包含槽道;該支擇件係具 有多孔性且光學功能層包含粒子;該支撐件係具有多孔性 且光學功能層包含槽道。 在第十一樣態中,本發明之特徵係在於一種組合物,其 包含一支撐彳及一光學功能|,其彳有助於促進樣本之層
本紙張尺度適财®國家標準格(21〇Ti^iT B7 五、發明説明(19 度增加到至少4 〇倍。 …义.占係在万;將分析執行時間縮短。藉由將新的分析 物經由不會在樣本擴散中產生之質量運輸/層流而傳送至表 面,便可縮減潛伏時間。每—步驟之時間基準係由分鐘標 τ降低為心4里‘準,此係由於有效地將物質藉由質量運輸/ 層流而傳送至表面,以及増加供應至表面之樣本體積而達 成。所增加之靈敏度及速度,對於諸如在樣本中之抗或 DN A之分析物偵檢係特別地有用。 第三優點係在於潛伏時間可以藉由吸取速率、壓力差、 槽道尺寸及樣本黏滯性而加以控制,而不用手動地控制每 步驟之時間。在隨後之表面中,潛伏時間可以係一類似 的時間木構。另一可行方式係使用具有不同毛細管作用速 率、度濕率或動特性之吸收材料層,以控制潛伏時間。 第四優點係在於製造容易。可做為裝置之層體的材料係 可以連續地在線網結構中加以處理。所有之光學處理皆可 在一個步驟或一連續的操作中完成。當以大片材料之方式 加以處理時,其亦可具有一經濟效益。此外,任一步驟中 之產量亦可增進,且超過製造一裝置之分離元件之步騾的 | 產里。再者,亦可施加附著層(例如,鎳、鑽石狀碳),且 可同時處理光學功能層。且,這些材料之應用可以有彈性 的光學设計,例如光學層可以輕易地互換,以及可輕易地 增加額外的材料層(例如,AR、接收層)。 在一自動化系統中,使用一種採用質量運輸/層流特性之 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 594008 五、發明説明 20 A7 B7
裝置之第五優點係在於樣本所流經之表面,係不需要妳過 會產生空氣微粒且會造成容納困難之真空及壓力清洗。工 、本發明之方法及裝置係與先前之分析方法不同^先前方 法全依靠在薄膜或過瀘材料中之細孔或纖維,其内部之一 分析物特定試劑之黏著或捕捉。在這類實施例中,此種薄 膜或過爐材料係用以容納特定的結合試劑、將不可作用之 樣本物質與結合之分析物分離、以及增加結合試劑之可用 表面積。結合試劑係位於表面與細孔内,而價檢可視所採 用之仏號產生方法而在具有細孔之材料内部 生。這些材料採用之多孔性達整體之60%。這== 孔尺寸係大約為0.45微米。此細孔或網狀表面係相當複雜 幼互連接。這便導致—種塞流型式之系、統。就相異處而 。’在本發日月巾’槽道並不超過任一層之總表面積的1 $ % 、:且係呈分散而未相互連接,因而可造成具有層流特性之 心動、另外之差異處係在於細孔或槽道内部之分析物的 結合並不明顯,且不會影響偵檢信號之產生。 細孔係已經導入一抗反射層,以改變該層之光學性質, 且在折射率上產生一落差。相反地,在本發明中,槽道係 僅導入至光學功能層,以使樣本之層流可穿過一分析裝置 。再者,用以產生寬幅八尺之非常凌亂的高度多孔性薄膜, 並不週用在本發明所需要之裝置中。在一生物分析中,這 些類型之多孔性八尺薄膜將助長主要結合項目係在滲透薄膜 内部發生,而不是SAR薄膜之表面處發生。再者,宽幅 -23- 本紙張尺度適财S目
594008 A7 B7 五、發明説明(21 ) AR薄膜將產生非常微弱且不明顯的顏色變化,以對應於在 厚度及負1上之變化。本發明之裝置係採用窄幅AR層,其 係用以產生非常明顯的顏色變化,且係相當地強烈。甚至 在一非常小的厚度範圍中,顏色之轉變亦會發生。 在本說明中所描述之材料及方法,係可適用在一廣泛的 分析試驗之需要。尤其,本裝置及其所產生之方法係可適 用在醫學診斷領域中。本裝置亦可有於其中需要捕捉分析 物之相當廣泛的應用範圍,其包括,但不局限於此,傳染 性疾病檢驗、癌症診斷、藥物檢視、環境檢測、治療用藥 物之檢視、DNA檢驗以及心臟病檢驗。此裝置及其產生之 物質與方法,係可使用在各種不同的領域,如醫學診斷及 環境檢視,或者係食物檢視及測試之應用。 本發明其他之特徵與優點,將由以下較佳實施例之說明 以及由申請專利範圍中有更深入之瞭解。 在本說明中所提到之文章及公告皆在此併入以供參考。 較佳實施例之說明 圖式將加以簡單地說明。 周式 圖1係一内含槽道之光學裝置的概要示意圖。圖中所示之 | 所有層體並不一定皆需要包括在此種裝置之任何特定實施 例中。槽道之位置並未顯示出來。 圖2 A - C係該可使樣本之層流穿過裝置之支撐件與光學功 能層之可能組合的概要示意圖。圖2A顯示一裝置,其中在 -24- L_________ 本紙張 家鮮(CNS) A视格(21QX297公~ ~ -
性’以消除由支撐件之背側、 、 ^所路出或圯散义分散光線。此 材料m有-大於3.G之折射率,使其可控制整體百分比 之反射率。由於折射率之值及儀器規格之適合性,以及藉 由控制反射性或穿透性等等,這些將影_AR層之選擇。 若基底層太薄時,則有效折射率便係根據基底光學層及支 撐件之合成折射率。基底層係可具有_廣泛範圍之厚度, 只要可符合上述之限制即可。 較厚之基底光學材料層將增加反射百分比。在以肉眼辨 識顏色變化時,較低的反射性係相當重要的。然而,在一 自動化系統中,在感測較小之厚度變化以做為儀器分析時 ,較高的反射性則係相當重要的。 任何基底光學材料皆可用以製備新的裝置。配置在内含 槽道之固體支撐件表面上之不同薄膜,或係球體、桿體或 埋在多孔性支撐件中之纖維,係包含,但非局限於此,無 結晶性的矽、複晶矽、碲化鉛、鈦、鍺、鈷、鎵、碲、氧 化鐵或路。在支撐件上之基底光學膜之厚度變化,係已發 現可用以控制已應用在自動化系統之光學表面之整體反射 性,以及可調整不同裝置之光學表面。但這在顏色變化分 析方法中並未有太大之影響。 基底光學層可以順應在支撐件中之槽道,或者槽道可以 直接地導入基底光學層,或者係可使用粒子而不需要一下 層之内含槽道的支撑件。 在基底光學層之上方可以施加一層或多層之抗反射(AR) -28 - 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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594008 A7 - ___ B7 五、發明説明(26 ) 層:這些層體可以由以下之材料所構成:氧化銘、氧化録 、氧化鉍、氧化銦、氧化銦錫、氧化錫、一氧化矽、二氧 化鈥、氧化錯、氮化砍、氮氧化硬、氧化錄'氧化姑、破 、氧化叙以及其他主要的金屬氧化物、碳化物、氮化物或 氮氫化物、#石及鑽石狀碳。所有AR材料可藉㈣於此技 者所熟知之方法而施加。 對於-目視分析裝置而言,此裝置必須支撐_基底光學 層,其必須具有一高於AR層之折射率,且形成在相反於基 底層之側。在較佳實施例中所使用之基底光學層,其所 具有(實際折射率係大約為八尺層之實際折射率的平方。此 鉦底光學層之假設折射率係不需配合任何特定之功能。 此AR層必須具有一實際折射率,其大約為基底光學層之 實際折射率的平方根。此外,錢層之假設折射率應該係相 當低,以減少由此層所吸收之光線。然而,AR層之吸收特 性係可依使用在自動化系統中而用以增加波長,諸如反射 比或離散測量或滅絕參數之偵測。在光學特性減弱之前, 此AR層又數目係可由一層至四層。然而,較少之層數可以 提供易於發展及製造之優點。 在各層之間的相容性係只要其彼此有充分之黏著,而使 檢測結果可以目視即可,且盡可能使其永久黏著在一起。 在整個堆疊中,較高的折射率相容材料係可針對分析物特 足層之較小厚度變化,而提供具有較高的對比顏色變化之 優點。 •29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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之格式中,且易於模製,並且可維持支撐件之多孔性。ar 包覆之小珠必須裝入薄膜以提供足夠的密度及折射率之均 勻性,以防止由於入射光線之散射或吸收而失去信號。粒 子應係在1微米至3微米之尺寸範圍中,且妥當地裝入具多 孔性之支撐件,以提供一均勻聚集的光學表面。 此粒子有助於促進流體介質之質量運輸/層流,而使其藉 由流經粒子至具多孔性或吸附性支撐件之流動而流至光^ 裝置之表面。此外,粒子之使用可提供一種層析法格式之 彈性,丨中經由一 f曲或非彎曲路#,而使分析物結合及 流體移動至一用以檢測之固定或集中區域。 附著層 光學功能層之許多化學修飾係可藉由矽甲烷、矽氧烷以 =同的聚合物而達成。這些可以蒸氣狀態、喷霧或浸泡 万式加以配置。溶液化學亦可將額外之材料導 =材料係用以促進及加強分析物特定結合試劑黏著或附 耆土光學功能層,或提供一用以不特定地捕捉一分析物之 ==在不特㈣捉之情況中,分析物之特定辨識係以一 可、、ή所捕捉之分析物的分析物特定試劑而達成。杏使用 =修正乳液以結合分析物特定接收層時,其對於:部光 ^有^產生—次要的料,但卻錢4與整时置之設 计有關如。因此,一層體,最好 補償所增加之材料。 μ’係加以調整,以 附著層之厚度針對每一種特定捕捉分予或分析物將可加 -31 Α4規格^ 裝 訂 594008 A7
以最佳化。此附著層心會對槽道造成—明顯的影響。此 附著層之厚度㈣AR層之厚度還小1Q倍。金屬係有助於安 疋該相當薄弱地結合至AR層的分子。 雖然此W著層本身在堆疊之光學特性中並不是扮演一重 要的角色。但此附著層亦可加以變化以配合—目視或儀器 化格式。在儀器化規格中,此附著層之形態可加以控制, 以使其可將該因應最佳靈敏度及選擇性所需之反射特性加 以微調。在改變此形態時,薄膜之吸收特性可加以控制。 附著層必須結合蛋白質,或者隨著分析物之捕捉而使其 本身I過某些厚度之變化。此附著層並不需要配合任何特 別的物理特性,只要此層之厚度及狀態對於堆疊設計可以 提供較多之彈性即可。這些包括化學修正物,諸如矽甲烷 、矽氧烷或聚合體。此外,一鑽石狀碳可用以做為一不吸 水之附著層。 相备思外的,一做為分析物特定試劑之無機附著層,係 經証實在這些光學分析裝置中係相當好用。可具有此功能 之材料包括鉑、鎳、金、鎳鉻齊(80%的鎳、20%的鉻), 以及覆有金之氧化鉍,其中所包括之氧化鉍係可促進一金 層之附著。這些材料可藉由一真空蒸氣沉積、爆裂、光照 還原而加以沉積,或係當使用半導體或導體材料做為入尺層 時’可藉由在表面上之一金屬電化還原而加以沉積。半導 to材料之例子包括二氧化欽以及氮化碎。然而代表性的半 導體材料係氧化錮錫(ITO)或氧化錫。較佳實施例係採用真 -32- 本紙張尺度適用巾國國家標準(CNS) Μ規格(、:挪公澄)
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594008 五、發明説明(31 DLC可由硬度來加以分類,且其組成可由無晶形碳至半結 晶鑽石狀碳至單晶鑽石。DLC薄膜可以藉由以下之技術而 產生在支撐件上,這些技術包括:化學蒸氣沉積、爆裂、 離子束沉積法、電離沉積、離子束槍、溫度射頻或微波加 溫電離法、加熱絲極、直流電離法以及電擊合成技術。 石墨係包含由sp2型混合碳原子所形成之環狀結構。鐵石 係包含共價鍵結之S P 3型混合碳原子。由沉積方法所決定之 DLC將具有不同數量之sp2&sp3的特性。某些dlc鍵係由 氫所終結。相關數量之sp2及sp3特性係決定了整體薄膜之 性質。薄膜之特性可藉由接觸角測量(測量不吸水性)、電 能損失光譜(EELS)、反射高能電子繞射(RhEED)以及傅 立葉轉換紅外線光譜(FTIR)來加以傳導。sp3混合型之碳 原子係在l 3 3 2·]處具有一拉曼(Raman)辛值,而s〆混 合型之碳原子係在1345CHT1及1540cm-1處具有奪值。一 種為兩種形式之碳的混合體可能存在有這些拉曼峰值之混 合值。sp2及sp3特性之總數亦決定了此薄膜之硬度。在氣 體中不同數量之氫會影響薄膜且包括不吸水之薄膜的電子 密度、硬度及其他性質。 對於D L C包覆技術有相當熟知之人士將可明瞭,d l c係 可包覆在各種不同之支撐件材料上,諸如矽、矽包覆之支 祛件、塑膠、塑膠矽複合物、陶材、金屬或由這些材料組 合之複合物。DLC可以在相當低的溫度下(100 〇c或以下) 或南溫狀態下加以製造。此D L C可以由甲烷、晞類氣體、 | -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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則係8分鐘 u 〇〜见叉撐件便可將分 析時間縮減至2分2 5秒,而同時可相#_ Ύ刀 ;貫心支撐件(1 : 2400之遮斷值)仍可保持相對之靈敏度, 叩此已顯TF出具有 極佳之臨床表現。 、
Mi : DLCA_f 薄膜與 Τ_ 聚 將矽晶圓以氮化矽加以包覆,且接著以美國專利第 5,468,606號中所揭露之Τ_聚矽氧烷加以包覆。此dlc係 以一 50埃之覆體而施加。數個不同iDLc包覆物係與τ—聚 合表面加以比較。在此樣本中所評定之不同表面分類係藉 由離子束沉積而產生。沉積處理參數係具有變化以產生^ 微不同之DLC包覆物。可以變化之參數包括溫度、包覆時 間、含碳氣體之類型及數量、不含碳物質之存在、不存在 或其數量、以及整體室壓。習於此技者已熟知如何改變這 些及其他之參數,以變化DLC表面之特性。在此實施例中 ,DLC係藉由直流離子束沉積而產生,而其係使用甲烷及 氬氣混合氣以直流電及傳導性結合之R f離子槍而產生。此 甲烷係在電漿中分解且沉積在一表面上,而成為一氫化無 結晶性鑽石膜。膜體係在大約為2 5 °C之溫度下產生。欲加 以包覆之基質的溫度亦會大大地影響所產生之D l C的硬度 及不吸水性。 氫化操結晶性後膜之表面能量,係關聯這些薄膜之不吸 水性。一具有非常不吸水性表面之碳膜將具有一 6 〇度之水 接觸角以及49耳格/平方公分(erg/crn2)之表面能量,而一 -44 - 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公爱) 594008 A7 B7 五、發明説明(44 表1 支撐件[ab] 滴液 (毫克/毫升) PBS 1/10 HK A 病毒 1/10 PN A 病毒 1/100 HK A 病毒 1/100 PN A 病毒 1/250 HK A 病毒 1/250 PN A 病毒 1/500 HK A 病毒 1/500 PN A 病毒 1 一 4+ 4+ 2+ 2+ 1+ 1+ - 0.5 • 4+ 4+ 2+ 2+ 1+ 1+ - - 0.05 4+ 4+ 2+ 2+ 1+ 1+ - 0.01 2+ 2+ - - - 0.005 - 2+ 2+ - - - - - - 例6 :以工業用等級之鑽石加以包覆之感受體上的LIGAND 之偵檢 一感受體係固定在一 0.2微米之工業用等級鑽石上,而此 鑽石係由Key工業用鑽石公司所製。感受體係由一 1毫克/ 毫升之辨識溶液中包覆在鑽石上,而此溶液係以1 00 //L之 感受體與1 0 //L之鑽石加以混合。此感受體係可在室溫下潛 伏一晚。此物質之2 樣本係施加至表面且潛伏1 5分鐘。 固體支撐件係以水加以清洗,且在一氮氣流之作用下加以 乾燥。這便產生了一 DLC/感受體包覆表面。 為了測試DLC/感受體表面之功能,便將與感受體作用之 1 5 的配體樣本加入且潛伏5分鐘。未結合之配體便由表 面上沖掉,而此表面則係在一氮氣流之作用下乾燥。在一 沖洗/乾燥步驟之後,便接著將抗配體/HRP結合液加入達5 分鐘。結果便可目視判讀出來。所有陽性樣本便偵測出來( 資料未顯示)。雖然並非係最佳化,但此實驗指出工業用鑽 -47- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 594008 A7 B7 五、發明説明(46 ) 。接著此混合液之1 # L樣本係施加至D L C表面且加以乾燥 。此表面係加以清洗及乾燥之。在一清洗及乾燥步驟之後 ’便施加一抗維生素-HRP結合液之樣本至該表面上5分鐘 。將此表面加以清洗、乾燥及顯示出來。以此技術, 6 0pmole維生化探針便可偵測出來(資料未顯示)。在對照 或兩探針上並未產生任何信號。藉由捕捉維生化探針或在 缺乏S 1核酸之混合液,便可產生信號。 例9 ·· D L C膜不吸水性之控制 增加DLC膜之不吸水性,便可將更多之sp3特性導入至薄 膜中,或增加在D L C膜中不吸水性之碳的數量。在此實例 中’在D L C膜中不吸水性之碳的數量係增加的。離子束沉 積係許多可以採用之包覆處理方法中之一種。以2 5埃/分鐘 沉積不吸水性之碳的中點包覆規定係配合以下之設定··
裝 訂
參數 設定 R f向前功率 3 00瓦 R f反轉功率 0瓦 定向電壓 1 〇 0毫安培 加速電壓 2 0 0伏特 電流電壓 8 · 2毫安培,常數 拇極溫度 170°C 底板溫度 85° -9 0 °C 流率(ch4) 4 0 seem* 來源 8公分-off -49- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 594008 A7 一_____ B7 五、發明説明(47 ) *才求準立方公分/每分鐘(standard cubic centimeters/minute 在dlC膜之不吸水性之變化,係可藉由以5〇瓦之增量改 變Rf向前功率以及改變CH4流率而使一 Rf反向功率維持為 零而達成。在包覆室之正常限制中,所有其他參數係可維 持固足。為了產生更具石墨狀之D L C,氣體可以變換成 CH4及CHWH2之混合體或者係純CH2CH2。使用上述表列 設定之參數的兩種氣體比例之變化,將可產生在不吸水性 上有一範圍變化之DLC膜。對於一純CH2CH2而言,亦可 採用上述之參數變化。習於此技者將瞭解,其他沉積方法 亦可加以修飾,以產生根據上述離子束沉積所得到之'DEC 範圍,而此一修飾可以應用至其他處理方法,諸如化學蒸 氣沉積、電離沉積等等。 其他實施例係在以下之申請專利範圍中。 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐)

Claims (1)

  1. 594008
    116219號專利申請案 請專利範圍替換本(93年4月) A8 B8 C8 D8 能.1 2 3修正 年月曰 六、申請專利範圍 1· 一種光學分析裝置,其係用於檢測樣本中之所欲分析物 ,該裝置包含: 一内含槽道之支撐件, 一光學功能層,其係定位在該支撐件上,使得光學功 能層及支撐件可允許樣本之層流穿過裝置之各層, 一附著層,其係配置在該光學功能層上,以及 一分析物特定接收層,其係配置在該附著層上, 其中,該支撐件及該等層係經建構及安排而使得該分 析物經結合至該接收層可檢測地修正該光學功能層之光 學性質。 2. 一種光學分析裝置,其係用於檢測樣本中之所欲分析物 ,該裝置包含: 一内含槽道之支撐件, 一光學功能層,其係定位在該支撐件上,使得光學功 能層及支撐件可允許樣本之層流穿過裝置之各層,以及 一附著層,其係配置在該光學功能層上, 其中,該支撐件及該等層係經建構及安排而使得與一 分析物特定結合試劑結合之分析物係結合至該附著層而 可檢測地修正該光學功能層之光學特性。 3. 一種光學分析裝置,其係用於檢測樣本中之所欲分析物 ,該裝置包含: 一多孔性支撐件, 一光學功能層,其包含埋入支撐件中之不連續的光學 功能粒子,而使得光學功能層及支撐件可允許樣本之層 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 594008 A B c D 六、申請專利範圍 流穿過裝置之各層, 一附著層,其係配置在該粒子上,以及 一分析物特定接收層,其係配置在該附著層上, 其中,該支撐件及該等層係經建構及安排而使得該分 析物經結合至該接收層可檢測地修正該光學功能層之光 學性質。 4 · 一種光學分析裝置,其係用於檢測樣本中之所欲分析物 ,該裝置包含: 一多孔性支撐件, 一光學功能層,其包含埋入支撐件中之不連續的光學 功能粒子,而使得光學功能層及支撐件可允許樣本之層 流穿過裝置之各層, 以及一附著層,其係配置在該粒子上, 其中,該支撐件及該等層係經建構及安排而使得與一 分析物特定結合試劑結合之分析物係結合至該附著層而 可檢測地修正該光學功能層之光學特性。 5. 一種光學分析裝置,其係用於檢測樣本中之所欲分析物 ,該裝置包含: 一多孔性支撐件, 一内含槽道之光學功能層,其係配置在該支撐件上, 而使得光學功能層及支撐件可允許樣本之層流穿過裝置 之各層, 一附著層,其係配置在該光學功能層上,以及 一分析物特定接收層,其係配置在該附著層上, -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 594008 A8 B8 C8 ______D8 六、申請專利範園 其中,额支撐件及該等層係經建構及安排而使得該分 析物經結合至該接收層可檢測地修正該光學功能層之光 學性質。 6 · 一種光學分析裝置,其係用於檢測樣本中之所欲分析物 ,該裝置包含: 一多孔性支撐件, 一内含槽道之光學功能層,其係配置在該支撐件上, 而使得光學功能層及支撐件可允許樣本之層流穿過裝置 之各層,以及 一附著層,其係配置在該光學功能層上, 其中,該支撐件及該等層係經建構及安排而使得與一 分析物特定結合試劑結合之分析物係結合至該附著層而 可檢測地修正該光學功能層之光學特性。 7·根據申請專利範圍第1至6項其中任何一項之裝置,其 中該附著層係鎳。 " 8 .根據申請專利範圍第1至6項其中任何一項之裝置,其 中孩裝置進一步包含一包圍光學功能層或在支撐件下方 之吸收物質。 9 ·根據申睛專利範圍第1至6項其中任何一項之裝置,其 中 ’、 該支撐件包含聚酯或聚碳酸酯, 孩光學功能層包含一層氮化矽,其係配置在一層非社 晶性之碎上,以及 該附著層包含鎳。 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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    其 〇·根據申請專利範圍第丨至6項其中任何一項之裝置, 中 該支撐件包含聚酯或聚碳酸酯,以及 該光學功能層包含一層鍺,★人並古 曰邱,於其上配置有一層鑽石狀石炭 1.根據申請專利範圍第1至6項其中任何一項之裝置,龙 中讀光學功能層包含-層鍺,於其上配置有一層鑽石 碳,以及 該附著層包含錄。 2· -種用以檢測在-樣本中之分析物的存在或數量之方 ,該方法包含以下之步驟: 提供一裝置,該裝置包含, 一内含槽道之支撐件, 一配置在支撐件上之光學功能層, 一配置在光學功能層上之附著層,以及 一配置在附著層上之分析物特定接收層, 將該樣本施加至該裝冒々矣品u y 衣罝<表面上,使得該樣本可藉ώ 層流穿過或通過該裝置之各層而引出,以及 电 該分析物結合至分析物特定接收層上,而在該裝置之 表面上造成一質量之變化’藉此指示出在樣本中之分析 物的存在或其數量。 3. -種用以檢測在-樣本中之分析物的存在或數量之方法 ,該方法包含以下之步驟; 提供一裝置,該裝置包含, -4- 594008 六 、申請專利範圍 A8 B8 C8
    一内含槽道之支撐件, 一配置在支撐件上之光學功能層,以及 一配置在光學功能層上之附著層, 將樣本施加至該裝置之表面上,使得該樣本係藉由層 流穿過及/或通過該裝置之各層而引出, 該分析物係結合該附著層,以及 提供一分析物特定結合試劑,其可結合附著至附著層 上之分析物,而在該裝置之表面上造成一質量之變化, 藉此指示出在樣本中之分析物的存在或其數量。 14.
    -種用以檢測在-樣本中之分析物的存在或數量之方法 ,該方法包含以下之步驟·· 提供一裝置,該裝置包含, 一多孔性支撐件,
    一光學功能層’其包表拽入士捧丛士、 、土 g 曰^。理入炎符件中又不連續的先學 功能粒子, 一配置在該粒子上之附著層,以及 一配置在該附著層上之分析物特定接收層, 將樣本施加至該裝置之表面上,使得該樣本可藉由層 流穿過或通過該裝置之各層而引出,以及 Μ分析物係結合至分析物特定接收層上,而在該裝置 之表面上造成一質量之變化,藉此指示出在樣本中之分 析物的存在或其數量。 15· —種用以檢測在一樣本中之分析物的存在或數量之方法 ’該方法包含以下之步驟:
    -5- 本紙張尺度適用中ΐ國家料 594008 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 提供一裝置,該裝置包含, 一多孔性支撐件, 一光學功能層,其包含埋入支撐件中之不連續的光學 功能粒子,以及 一配置在該粒子上之附著層,以及 將樣本施加至該裝置表面上,使得該樣本可藉由層流 穿過或通過該裝置之备層而引出, 該分析物係結合至該附著層,以及 提供一分析物特定結合試劑,其可結合附著至附著層 上之分析物,而在該裝置之表面上造成一質量之變化, 藉此指示出在樣本中之分析物的存在或其數量。 16. —種用以檢測在一樣本中之分析物的存在或數量之方法 ,該方法包含以下之步驟: 提供一裝置,該裝置包含, 一多孔性支撐件, 一内含槽道且配置在支撐件上之光學功能層, 一配置在該光學功能層上之附著層,以及 一配置在該附著層上之分析物特定接收層, 將樣本施加至該裝置表面上,使得該樣本可藉由層流 穿過或通過該裝置之各層而引出,以及 該分析物係結合至分析物特定接收層上,而在該裝置 之表面上造成一質量之變化,藉此指示出在樣本中之分 析物的存在或其數量。 17. —種用以檢測在一樣本中之分析物的存在或數量之方法 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 594008 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 ,該方法包含以下之步驟: 提供一裝置,該裝置包含, 一多孔性支撐件, 一内含槽道且配置在支撐件上之光學功能層,以及 一配置在該光學功能層上之附著層, 將樣本施加至該裝置表面上,使得該樣本可藉由層流 穿過或通過該裝置之各層而引出, 該分析物係結合至該附著層,以及 提供一分析物特定結合試劑,其可結合附著至附著層 上之分析物,而在該裝置之表面上造成一質量之變化, 藉此指示出在樣本中之分析物的存在或其數量。 1 8 · —種用以建構根據申請專利範圍第1項之光學分析裝置 之方法,該方法包含以下之步騾: 提供一内含槽道之支撐件, 在該支撐件上提供一光學功能層,使得光學功能層及 支撐件可允許樣本之層流穿過或通過該裝置之各層, 在該光學功能層上提供一附著層,以及 在該附著層上提供一分析物特定接收層, 其中,該支撐件及該等層係經建構及安排而使得該分 析物經結合至該接收層可檢測地修正該光學功能層之光 學性質。 1 9 . 一種用以建構根據申請專利範圍第2項之光學分析裝置 之方法,該方法包含以下之步驟: 提供一内含槽道之支撐件, -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
    裝 玎
    594008 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 在該支撐件上提供一光學功能層,使得光學功能層及 支撐件可允許樣本之層流穿過或通過該裝置之各層,以 及 在該光學功能層上提供一附著層,
    裝 其中,該支撐件及該等層係經建構及安排而使得與一 分析物特定結合試劑結合之分析物係結合至該附著層而 可檢測地修正該光學功能層之光學特性。 20. —種用以建構根據申請專利範圍第3項之光學分析裝置 之方法,該方法包括以下之步騾: 提供一多孔性支撐件, 提供一光學功能層,其包含埋入支撐件中之不連續的 光學功能粒子,使得光學功能層及支撐件可允許樣本之 層流穿過裝置之各層, 在該粒子上提供一附著層,以及 在該附著層上提供一分析物特定接收層,
    其中,該,支撐件及該等層係經建構及安排而使得該分 析物經結合至該接收層可檢測地修正該光學功能層之光 學性質。 21· —種用以建構根據申請專利範圍第4項之光學分析裝置 之方法,該方法包括以下之步騾: 提供一多孔性支撐件, 提供一光學功能層,其包含埋入支撐件中之不連續的 光學功能粒子,使得光學功能層及支撐件可允許樣本之 層流穿過裝置之各層,以及 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 59400; A B c D 六、申請專利範圍 在該粒子上提供一附著層, 其中,該支撐件及該等層係經建構及安排而使得與一 分析物特定結合試劑結合之分析物係結合至該附著層而 可檢測地修正該光學功能層之光學特性。 22. —種用以建構根據申請專利範圍第5項之光學分析裝置 之方法,該方法包括以下之步驟: 提供一多孔性支撐件, 在該支撐件上提供一内含槽道之光學功能.層,使得光 學功能層及支撐件可允許樣本之層流穿過裝置之各層, 在該光學功能層上提供一附著層,以及 在該附著層上提供一分析物特定接收層, 其中,該支撐件及該等層係經建構及安排而使得該分 析物經結合至該接收層可檢測地修正該光學功能層之光 學性質。 23· —種用以建構根據申請專利範圍第6項之光學分析裝置 之方法,該方法包括以下之步騾: 提供一多孔性支撐件, 在該支撐件上提供一内含槽道之光學功能層,使得光 學功能層及支撐件可允許樣本之層流穿過裝置之各層, 以及 在該光學功能層上提供一附著層, 其中,該支撐件及該等層係經建構及安排而使得與一 分析物特定結合試劑結合之分析物係結合至該附著層而 可檢測地修正詨光學功能層之光學特性。 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) Α8 Β8
    24·—種組合物’其包含如申請專利範圍第1至6項其中一 員所走義之支撐件及光學功讲爲 之層流穿過各層。予力其可有助於促進樣本 25·:據申請專利範圍第24項之组合物,其中該支撐件包 S聚碳㈣且該光學功能層包含非結晶性切。 6 ·根據申請專利範圍第2 5項之 币,、爻組合物,其中該光學功能 曰進―步包卜層氮切’其係配置在該非結晶性切 上。 27:據申請專利範圍第24項之組合物,其中該支撐件包 S聚碳酸酯且該光學功能層包含鍺。 以,根據申請專利範圍第27項之;合物,其中該光學功能 層進-步包含一層鑽石狀碳,其係配置在該鍺上。 29·根據申請專利範圍第24項之組合物,其中該支撐件包 含聚酯且該光學功能層包含非結晶性之矽。 30.根據申請專利範圍第29項之組合物,其中該光學功能 層進-步包含-層氮化珍’其係配置在該非結晶性之碎 上0 31.根據中請專利範圍第24項之組合物,其中該支稽件包 含聚酯且該光學功能層包含鍺。 32·根據申請專利範圍第31項之組合物,其中該光學功能 層進一步包含一層鑽石狀碳,其係配置在該層鍺上。 3 3 ·根據申請專利範圍第!至6項其中一項之裝置,其中該 分析物係僅能由下列各物中選出:抗原、抗體、感受體 、配體、螯化物.、蛋白質、酵素、核酸、去氧核酷核酸 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董) 594008
    (D N A)、核_核故(R N A)、農藥、除草劑、無機或有 機化合物。 34.根據申請專利範圍第丨至6項其中一項之裝置,其中該 光學功能層包含一層氮化矽,其係配置在一層非結晶性 之秒上。 3 5 ·根據申請專利範圍第1至6項其中一項之裝置,其中該 附著層包含鑽石狀碳。 36. —種分析裝置,其係用於一相關分析物之檢測,該裝置 包含: 一支撐件,以及 一配置在該支撐件上且包含鑽石狀碳之附著層, 其中該附著層非專一性地結合該相關分析物,且該支 杈件及該附著層共同提供偵測該相關分析物所需之光學 特性。 37·根據申請專利範圍第36項之裝置,其進一步包含一配 置在附著層上之分析物特定接收層。 38. 根據申請專利範圍第3 6項之裝置,其中該附著層係不 特足地結合分析物,而該分析物係僅能由下列各物中選 出:抗原、抗體、感受體、核酸、多醣、脂多醣、酵素 、蛋白質、微有機體、由微有機體分解之分解物,半抗 原、藥物、食物污染物、環境作用劑、配體、螯化物、 及其類似物或衍生物。 39. 根據申請專利範圍第37項之裝置,其中該接收層包含 僅可由下列各物中選出之生物分子:抗原、抗體、咸 -11 - 張尺度適用巾國g豕標準(CNS) A4規格(2ι〇 X 297公嫠) 594008 A8 B8 _ C8 .::核酸、多醣、脂多醣、酵素、蛋白質、微有機體、 2有機體分解又分解物,半抗原、藥物、食物污染物 %境作用劑、配體、螯化物、及其類似物或衍生物。 •根據中請專利範圍第36項之裝置,其中該包覆在支撐 件上之鑽石狀碳的厚度係5 〇埃。 41.根據申請專利範圍第36項之裝置,其中該包覆在支撐 件上之鑽石狀碳的厚度係5 〇至3 〇 〇 〇埃。 42·根據中請專利範圍第36項之裝置,其中該鑽石狀破包 覆在支撐件上之方法係僅能由以下之方法中選出:離子 束技術、化學蒸氣沉積、電離沉積、離子束槍、電擊合 成技術、爆裂、溫度射頻及微波加溫電離法、加熱絲極 及直流電離法。 43·根據申請專利範圍第3 6項之裝置,其中該鑽石狀碳係 包含工業用鑽石。 44· 一種支撐件,其係包含一表面,·可使所欲分析物之分析 於其上進行,其包含: 一附著層,其在支撐表面上係包含鑽石狀碳,其中該 附著層係藉由將分析物直接附著至該鑽石狀碳,而捕捉 該分析中所檢測之所欲分析物; 其中該鑽石狀碳具有1 5至50 Gpa之硬度,至少5 0埃 之厚度;可以藉由將該分析物結合至一已結合至鑽石狀 碳之捕捉分子而特定地捕捉該分析物;以及具有1 . 5至 2 · 2之折射率;以及 其中該支撐件係經建構而提供層流穿過或通過該支撐 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
    .件。 請專利範圍第44項之支撐件,其中該附著層係 46 ^ s厚度介於50埃至3 000埃之間之鑽石狀碳層體。 1據申請專利範圍第44項之支撐件,其中該附著層之 ^水性係可以藉由改變鑽石狀碳之sp2及sp3之特徵值 而i:則得。 根據申請專利範圍第44項之支撐件,其中該鑽石狀碳 係用以做為一抗反射層。 48 4 •根據申請專利範圍第44項之支撐件,其中該支撐件係 2 —步包含一光學功能層,其係插置在該支撐表面與附 著層之間。 •根據申請專利範圍第44項之支撐件,其中該支撐件係 在結合分析物之後,可以提供光學厚度之改變,以衰減 一種或以上之光線波長。 50·根據申請專利範圍第44項之支撐件,其中該支撐件係 設計成可以提供層流通過該支撐件。 51·根據申請專利範圍第44項之支撐件,其中該附著層係 包含鑽石狀碳’其係由以下之型式中選出:人工合成鑽 石天然鑽石、工業用鑽石、單晶鐵石、樹脂型鐵石、 多晶鑽石、具有鑽石狀硬度及表面能量特性之無晶碳、 無晶性氫化鑽石狀碳、以及具有鑽石狀硬度及表面能量 特性之非結晶性至結晶性碳膜。 52·根據申請專利範圍第44項之支撐件,其中該鑽石狀碳 係包含無竣材料。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
    •.根據申請專利範圍第5 2項之支撐件,其中該無碳材料 係由以下材料中選出:氫、矽及氮。 4·根據申請專利範圍第4 4項之支撐件,其中該支撐件係 一種生物感應器。 55 .根據申請專利範圍第4 4項之支撐件,其中該附著層具 f厚度介於50埃至500埃之間之鑽石狀碳層體,且可以 藉由將該分析物結合至一已結合至鑽石狀碳之捕捉分子 而特足地捕捉該分析物。 56·根據申請專利範圍第55項之支撐件,其中該捕捉分子 係由下列物質中遵出:抗原、抗體、受體、核酸、RNa 、DN A、多醣、脂肪多醣、酵素、蛋白質、微生物、 半抗原、毒品、配體及螯化物。 57·根據申請專利範圍第5 5項之支撐件,其中該附著層之 疏水性係可以藉由改變鑽石狀碳之邛2及吁3之特徵值 而測得。 58·根據申請專利範圍第5 5項之支撐件,其中該鑽石狀碳 係用以做為一抗反射層。 59.根據申請專利範圍第55項之支撐件,其中該支撐件係 ,一步包含一光學功能層,其係插置在該支撐表面與附 著層之間。 6〇·根據申請專利範圍第55項之支撐件,其中該支撐件係 在結合分析物之後,可以提供光學厚度之改變,以衰減 一種或以上之光線波長。 61·根據申請專利範圍第55項之支撐件,其中該支撐件係 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
    裝 申請專利範園 .、、’二建構而#疋供層泥穿過或通過該支撑件。 62·根據申請專利範圍第55項之支撐件,其中該附著層係 包含鑽石狀碳,其係由以下之型式中選出:人工合成鑽 ::天然鑽石、工業用鑽石、單晶鑽石、樹脂型鑽石、 ^晶鑽石、具有鐵石狀硬度及表面能量特性之無晶碟、. 無晶性氫化鑽石狀碳、以及具有•狀硬度及表面能量 特性之非結晶性至結晶性碳膜。 其中該鑽石狀碳 其中該無碳材料 其中該支撐件係 其中該高溫係大 63·根據申請專利範圍第5 5項之支撐件 係包含無碳材料。 64·根據申請專利範圍第63項之支撐件 係由以下材料中選出:氫、矽及氮。 65·根據申請專利範圍第5 5項之支撐件 包含一種無法與高溫相容之材料。 66·根據申請專利範圍第6 5項之支撐件 於 1 0 0 0 c。 其中該無法與高 67·根據申請專利範圍第6 5項之支撐件 、西 、 可丨丁 w丨你w疋兴向 =客之材料係由以下材料中選出:酷酸纖維、ρ则 水西日永奴酸酯、尼龍、濾紙、聚磺胺、聚丙埽、以 及聚亞胺酯。 68.:據申請專利範圍第65項之支撑件,其中該鑽石狀碳 係具有介於15至5 OGp a之硬度。 枞U申請專利範圍第65項之支擇件,其中該附著層係 具有介於1.5至2.2之折射率。 根據中請專利範圍第55項之支撑件,其中該支撐件係 -15- 本紙張尺度it财X 297公董) 594008
    一種生物感應器。 71· 一種檢測在一樣本中之分析物存在或其量值之方法,其 包含: 使一根據申請專利範圍第4 4項所述之支撐件與該樣本 相接觸,藉此使樣本中之分析物可以直接結合至鑽石狀 碳; 使已結合之分析物與一試劑相接觸,其中該試劑係特 足地結合至該已結合之分析物;以及 藉由測量在支撐表面上之質量變化而檢測該已結合之 分析物。 72·根據申請專利範圍第7 1項之方法,其中該質量變化係 藉由測量該支撐件之光學特性而測得。 73. 根據申請專利範圍第72項之方法,其中該光學特性係 由以下之特性中選出:反射率變化、透射率變化、吸收 性變化、特足波長光線之滅絕、特定波長光線之加強、 以及入射光線之極性變化。 74. 根據申請專利範圍第72項之方法,其中該可特定結合 至已結合分析物之試劑係包含信號試劑元素或質量加強 元素。 75. —種檢測在一樣本中之分析物存在或其量值之方法,其 包含: 使一根據申請專利範圍第5 5項所述之支撐件與該樣本 相接觸,藉此使樣本中之分析物可以結合至已結合至鑽 石狀碳之捕捉分子;以及 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐)
    精由測量在支撐表面上之質量變化而檢測該已結合之 分析物。 76. 77. ,申請專利範圍第75項之方法,其中該質量變化係 藉由測量該支撐件之光學特性而測得。 根據申请專利範圍第76項之方法,其中該光學特性係 由以下之特性中選出:反射率變化、透射率變化、吸收 性變化、特定波長光線之減絕、特定波長光線之加強、 78. 79. 以及入射光線之極性變化。 =據申請專利範園第75項之方法,其中該分析係進一°使已”之分析物與一試劑相接觸,其中該試劑 係特疋地結合至該已結合之分析物。 根據申請專利範圍第78項之方法, s 、心乃清,其中藏可特定結合 土已結合分析物之試劑係包本作號 一 t 』货匕口乜唬武劑元素或質量加強 兀素。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公釐)
TW86116219A 1996-10-31 1997-12-13 Optical assay device for detecting analyte, method for detecting analyte using the optical assay device, method for constructing the optical assay device, composition for promoting laminar flow of sample, assay device for detecting analyte, support TW594008B (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI399850B (zh) * 2009-11-27 2013-06-21 Visera Technologies Co Ltd 生化感測裝置及其製造方法
CN112304877A (zh) * 2020-11-02 2021-02-02 南京润太医学检验实验室有限公司 一种用于血液流变检测的光电装置

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