JP2002530643A - 質的及び量的な測定のための屈折計及び方法 - Google Patents
質的及び量的な測定のための屈折計及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
固定化された結合層に対する検体の固有結合を感知し監視するためのセンサー装置と関連の方法とが開示される。上記装置は好ましくは、直動走査アレイと当該アレイの一部を照射する光学システムを有する自動式臨界角屈折計（２２）を備えて構成される。上記照射は光学的に透明な要素上に置かれた結合層の屈折率に依存する。上記装置は更に検体を結合層（５１）と接触させるためのフローセル（２８）を備えてなっている。本発明の好適な感知方法は、概して、固定化結合層に当たる光を生じる臨界角屈折計を備え、結合層を接触相（５９）と接触させ、全反射の臨界角を測定することを有して構成される。上記測定は検体と結合層の間の相互作用の有無を表す。
Description
【０００１】
本願は、１９９８年１１月１３日に出願された早期提出の米国暫定特許出願 S
erial Number 60/108414及び１９９９年７月２日に出願された米国暫定特許出願
Serial Number 60/142207に基づく優先権を主張する。これらは言及によってこ
こに組み込まれる。
erial Number 60/108414及び１９９９年７月２日に出願された米国暫定特許出願
Serial Number 60/142207に基づく優先権を主張する。これらは言及によってこ
こに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に屈折率に基づく感知装置の分野に関する。より詳細には、本
発明は臨界角屈折計（屈折率測定器）、並びに検体と結合層の間の相互作用を感
知し監視するための方法に関するものである。
発明は臨界角屈折計（屈折率測定器）、並びに検体と結合層の間の相互作用を感
知し監視するための方法に関するものである。
【０００３】
検体と各種のタイプの結合層の間の相互作用の質的及び量的な面の分析は、広
い範囲での科学的及び工業的適用にとって重要である。したがって、感知表面に
固定化されたリガンドの特有タイプへのサンプル検体の固有結合を監視するセン
サーが開発された。用語「リガンド(ligands)」はここでは分子の他のタイプに
対する固有結合親和性ないし類似性を呈するタイプの分子を意味する。用語「固
定化された結合層(immobilized binding layer)」、「結合層(binding layer)」
又は「感知層(sensing layer)」はここでは感知表面に固定化されたリガンドに
よって形成された層を意味する。用語「感知表面(sensing surface)」は２つの
媒体（その１つは結合層である）の間の界面ないしインターフェイスを意味する
。用語「接触相(contacting phase)」はここでは結合層と接触する流体層を意味
する。用語「検体(analyte)」又は「サンプル検体(sample analyte)」はここで
は接触相に含まれたリガンドを意味する。接触相における検体は特有の結合層に
対する結合親和性を有することもあれば有しないこともある。
い範囲での科学的及び工業的適用にとって重要である。したがって、感知表面に
固定化されたリガンドの特有タイプへのサンプル検体の固有結合を監視するセン
サーが開発された。用語「リガンド(ligands)」はここでは分子の他のタイプに
対する固有結合親和性ないし類似性を呈するタイプの分子を意味する。用語「固
定化された結合層(immobilized binding layer)」、「結合層(binding layer)」
又は「感知層(sensing layer)」はここでは感知表面に固定化されたリガンドに
よって形成された層を意味する。用語「感知表面(sensing surface)」は２つの
媒体（その１つは結合層である）の間の界面ないしインターフェイスを意味する
。用語「接触相(contacting phase)」はここでは結合層と接触する流体層を意味
する。用語「検体(analyte)」又は「サンプル検体(sample analyte)」はここで
は接触相に含まれたリガンドを意味する。接触相における検体は特有の結合層に
対する結合親和性を有することもあれば有しないこともある。
【０００４】 例えば表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）現象に基づくセンサーは感知層と接触す
るサンプル検体の屈折率変化を検出し測定するのに公知である。ＳＰＲセンサー
は表面効果、界面効果、分光（学）、示差反射能、免疫学的検定の調査のような
適用においてしばしば用いられる。ＳＰＲセンサーは次の原理に基づいている：
薄い金属層が入射光ビームによって照らされる際、或る状況下で光ビームのエネ
ルギーは金属フィルムの照射表面で自由電子を励起可能である。とりわけ、ビー
ムは表面電子と共振し、その共振によって約２００ナノメーターの範囲内にわた
る電場を創出する。共振は入ってくる光ビームの或る角度の入射で起こり、発生
した電場によって影響された範囲内で位置した物質の屈折率に依存する。センサ
ー（感知）表面での固定化された結合層と検体の結合又は分離ないし***は表面
で局所的屈折率を変え、所定の限界濃度までは、固定化された結合層に結合した
リガンドの濃度に比例するように示された入射の共振角でのシフトを生じる。そ
れ故、ＳＰＲを用いて感知表面での屈折率の変化を電子光学的に監視することに
よって、リガンドの質的感知及び各種の結合動力学と平衡の量的特徴付けが可能
である。
るサンプル検体の屈折率変化を検出し測定するのに公知である。ＳＰＲセンサー
は表面効果、界面効果、分光（学）、示差反射能、免疫学的検定の調査のような
適用においてしばしば用いられる。ＳＰＲセンサーは次の原理に基づいている：
薄い金属層が入射光ビームによって照らされる際、或る状況下で光ビームのエネ
ルギーは金属フィルムの照射表面で自由電子を励起可能である。とりわけ、ビー
ムは表面電子と共振し、その共振によって約２００ナノメーターの範囲内にわた
る電場を創出する。共振は入ってくる光ビームの或る角度の入射で起こり、発生
した電場によって影響された範囲内で位置した物質の屈折率に依存する。センサ
ー（感知）表面での固定化された結合層と検体の結合又は分離ないし***は表面
で局所的屈折率を変え、所定の限界濃度までは、固定化された結合層に結合した
リガンドの濃度に比例するように示された入射の共振角でのシフトを生じる。そ
れ故、ＳＰＲを用いて感知表面での屈折率の変化を電子光学的に監視することに
よって、リガンドの質的感知及び各種の結合動力学と平衡の量的特徴付けが可能
である。
【０００５】 ＳＰＲバイオセンサーの例が概略的に図１に示されている。ＳＰＲバイオセン
サー２は、薄い金属フィルム６によってテスト表面を被覆されたプリズム４を有
する。第１タイプのリガンド８が金属フィルム６に固定され、検体１０がテスト
表面上の接触相に導入される。所定波長の光源１２が入射ビーム１４を金属フィ
ルム６に向け、感光検出器１６が反射ビーム１４’の強度を監視するように配置
されている。ビーム１４の或る入射角度αで、金属フィルム６における電子（表
面プラズモン）の共振励起は入射ビーム１４を吸収することとなり、その結果、
反射ビーム１４’でのエネルギー損失となる。これは図２に示されるように、検
出器１６によって受け取られた光の強度における鋭い最小限度として実験的に観
察されている。
サー２は、薄い金属フィルム６によってテスト表面を被覆されたプリズム４を有
する。第１タイプのリガンド８が金属フィルム６に固定され、検体１０がテスト
表面上の接触相に導入される。所定波長の光源１２が入射ビーム１４を金属フィ
ルム６に向け、感光検出器１６が反射ビーム１４’の強度を監視するように配置
されている。ビーム１４の或る入射角度αで、金属フィルム６における電子（表
面プラズモン）の共振励起は入射ビーム１４を吸収することとなり、その結果、
反射ビーム１４’でのエネルギー損失となる。これは図２に示されるように、検
出器１６によって受け取られた光の強度における鋭い最小限度として実験的に観
察されている。
【０００６】 ＳＰＲセンサーが屈折率の変化に対して高い感応性を呈し、それらを有用な調
査研究ツールとする一方、結合層を金属層に固定化することは困難であり制限さ
れる。固定化技術は生来の形態で且つ均等に反応し到達可能な配向でのリガンド
を、非固有結合の有意ないし有効量を考慮しない金属表面に取り付けなければな
らないので、困難である。相当数の様々な固定化技術が、技術選択が関与した特
定のリガンドに依存して、該当分野で記載された。ＳＰＲセンサーを製造するこ
とに関連したこれらや他の困難性のために、そのようなセンサーは高価である。
したがって、様々なリガンドの間の相互作用によって生じる屈折率の変化を測定
することができる高価でない装置を提案することが望まれた。
査研究ツールとする一方、結合層を金属層に固定化することは困難であり制限さ
れる。固定化技術は生来の形態で且つ均等に反応し到達可能な配向でのリガンド
を、非固有結合の有意ないし有効量を考慮しない金属表面に取り付けなければな
らないので、困難である。相当数の様々な固定化技術が、技術選択が関与した特
定のリガンドに依存して、該当分野で記載された。ＳＰＲセンサーを製造するこ
とに関連したこれらや他の困難性のために、そのようなセンサーは高価である。
したがって、様々なリガンドの間の相互作用によって生じる屈折率の変化を測定
することができる高価でない装置を提案することが望まれた。
【０００７】 屈折率の変化に関連した感応的で量的な測定のための適切な装置の例は、臨界
角屈折計である。臨界角屈折計の取り扱いは次の原理に基づいている。光が２つ
の媒体を分ける表面に入射する際、当該光はスネルの法則： ｎＳｉｎＩ＝ｎ’ＳｉｎＩ’ に応じて２つの媒体の間の界面で屈折する。ここでｎ及びｎ’は２つの媒体の屈
折率であり、Ｉ及びＩ’はそれぞれ入射角と屈折角である。光は常に低屈折率の
媒体から高屈折率の媒体へ通過することができる。なぜなら、その場合には角度
Ｉ’が角度Ｉより小さいからである。しかしながら、光ビームが（高めの屈折率
ｎを有する）光学的に密な媒体から（低めの屈折率ｎ’を有する）光学的に疎な
媒体に通過する場合、屈折角Ｉ’は入射角Ｉよりも常に大きい。入射角Ｉが増す
につれて屈折角Ｉ’もより早い率で増加する。ＳｉｎＩ＝ｎ’／ｎである場合、
ＳｉｎＩ’＝１．０で屈折角Ｉ’＝９０度である。そのような入射角は臨界角と
呼ばれる。臨界角条件が合致する場合、光学的に疎な媒体に光は伝播しない。入
射角が臨界角よりも大きい場合、光は光学的に密な媒体に反射して戻される−全
内反射（Ｔ.Ｉ.Ｒ.）と呼ばれる現象。２つの媒体の分離境界が滑らかできれい
ならば、１００％の入射光が反射される。臨界角現象は様々な流体又は固体材料
の屈折率の測定に用いられる。
角屈折計である。臨界角屈折計の取り扱いは次の原理に基づいている。光が２つ
の媒体を分ける表面に入射する際、当該光はスネルの法則： ｎＳｉｎＩ＝ｎ’ＳｉｎＩ’ に応じて２つの媒体の間の界面で屈折する。ここでｎ及びｎ’は２つの媒体の屈
折率であり、Ｉ及びＩ’はそれぞれ入射角と屈折角である。光は常に低屈折率の
媒体から高屈折率の媒体へ通過することができる。なぜなら、その場合には角度
Ｉ’が角度Ｉより小さいからである。しかしながら、光ビームが（高めの屈折率
ｎを有する）光学的に密な媒体から（低めの屈折率ｎ’を有する）光学的に疎な
媒体に通過する場合、屈折角Ｉ’は入射角Ｉよりも常に大きい。入射角Ｉが増す
につれて屈折角Ｉ’もより早い率で増加する。ＳｉｎＩ＝ｎ’／ｎである場合、
ＳｉｎＩ’＝１．０で屈折角Ｉ’＝９０度である。そのような入射角は臨界角と
呼ばれる。臨界角条件が合致する場合、光学的に疎な媒体に光は伝播しない。入
射角が臨界角よりも大きい場合、光は光学的に密な媒体に反射して戻される−全
内反射（Ｔ.Ｉ.Ｒ.）と呼ばれる現象。２つの媒体の分離境界が滑らかできれい
ならば、１００％の入射光が反射される。臨界角現象は様々な流体又は固体材料
の屈折率の測定に用いられる。
【０００８】 図３ａは、図示され参照番号２２によって広く識別された臨界角屈折計を描く
。屈折計２２は、傾いた上表面部分３４とこれに隣接する水平な上表面部分３６
を有するハウジング３２、ＬＣＤディスプレイ３８及び傾いた上表面部分３４で
のキーパッド入力部４０を含むように示されている。テスト組立品２４は水平な
上表面部分３６に位置している。屈折計２２は Leica Microsystems Inc. から
入手可能な Leica AR600 自動式屈折計と同様である。Leica AR600 自動式屈折
計は、１９８７年２月３日に発行され AUTOMATIC REFRACTOMETER（自動式屈折計
）なる名称の一般に所有された米国特許第４６４０６１６号の開示にしたがって
概して製造される。米国特許第４６４０６１６号の開示全体は、その全体を転載
したかのように言及によってここに組み込まれる。
。屈折計２２は、傾いた上表面部分３４とこれに隣接する水平な上表面部分３６
を有するハウジング３２、ＬＣＤディスプレイ３８及び傾いた上表面部分３４で
のキーパッド入力部４０を含むように示されている。テスト組立品２４は水平な
上表面部分３６に位置している。屈折計２２は Leica Microsystems Inc. から
入手可能な Leica AR600 自動式屈折計と同様である。Leica AR600 自動式屈折
計は、１９８７年２月３日に発行され AUTOMATIC REFRACTOMETER（自動式屈折計
）なる名称の一般に所有された米国特許第４６４０６１６号の開示にしたがって
概して製造される。米国特許第４６４０６１６号の開示全体は、その全体を転載
したかのように言及によってここに組み込まれる。
【０００９】 図４の概念図は、上記した臨界角屈折率測定の原理に基づく屈折計２２の光電
子測定システムを描写している。当該システムは、そこへの光入射の量と位置の
作用として出力信号をもたらすための感光性直動走査アレイ（ＬＳＡ）４４を備
えてなっている。直動走査アレイ４４は、密に隣接し整列した複数の光電池４６
を有している。測定システムは、光を直動走査アレイ４４に指向するための光学
システムを備えてなっており、ＬＳＡを照射する光の量と位置はテストサンプル
５１の屈折率に依存する。図４に示されたように、光学システムは、光源４８と
、当該光源４８から光路５７に沿った光を受け入れるためのプリズム５０とを有
している。プリズム５０はテストサンプル５１を収容するための上表面５４、当
該上表面５４に平行な底表面５６及び１対の内反射する側表面５８と６０を有す
る。底表面を通って光がプリズムに入り、また出て行く。側表面は底表面５６と
で囲まれた鋭角を規定する。温度センサー５２が上表面５４に備えられ、温度補
償目的のためにサンプル温度を読む。
子測定システムを描写している。当該システムは、そこへの光入射の量と位置の
作用として出力信号をもたらすための感光性直動走査アレイ（ＬＳＡ）４４を備
えてなっている。直動走査アレイ４４は、密に隣接し整列した複数の光電池４６
を有している。測定システムは、光を直動走査アレイ４４に指向するための光学
システムを備えてなっており、ＬＳＡを照射する光の量と位置はテストサンプル
５１の屈折率に依存する。図４に示されたように、光学システムは、光源４８と
、当該光源４８から光路５７に沿った光を受け入れるためのプリズム５０とを有
している。プリズム５０はテストサンプル５１を収容するための上表面５４、当
該上表面５４に平行な底表面５６及び１対の内反射する側表面５８と６０を有す
る。底表面を通って光がプリズムに入り、また出て行く。側表面は底表面５６と
で囲まれた鋭角を規定する。温度センサー５２が上表面５４に備えられ、温度補
償目的のためにサンプル温度を読む。
【００１０】 光源４８から向けられた光は連続してディフューザー（散光器）６２、偏光子
６４及び平行レンズ６６を通って進む。平行レンズ６６を出る平行な光は、５８
９ｎｍの波長で本質的に単色な光を伝える干渉フィルター６８に入る。フィルタ
ー６８によって伝えられた光を受け反射ミラー７２の方向に光を集めるように収
束レンズ７０が配置されている。反射ミラーはプリズム５０の底表面５６を介し
て光を反射するように向けられている。光は側表面５８によって全内反射して、
上表面５４に当たる。臨界角より小さな角度で上表面５４に入射する光（図示せ
ず）の第１部分はサンプル５１内に屈折する。臨界角より大きな角度で上表面５
４に入射する光の第２部分５５は上表面から全内反射する。そして光の第２部分
５５は側表面６０によって反射して、底表面５６を通ってプリズム５０を出る。
レンズ７３を通過した後、部分５５は反射ミラー７４によって直動走査アレイ４
４の方向に向きを変える。したがって、ＬＳＡ４４での光分布は、光の第２部分
５５によって形成された照射範囲４７と非照射範囲４７ａとからなっている。２
つの範囲４７，４７ａの間の境界は、影線として指示され、直動走査アレイ４４
上のその位置はテストサンプル５１の屈折率に依存する。
６４及び平行レンズ６６を通って進む。平行レンズ６６を出る平行な光は、５８
９ｎｍの波長で本質的に単色な光を伝える干渉フィルター６８に入る。フィルタ
ー６８によって伝えられた光を受け反射ミラー７２の方向に光を集めるように収
束レンズ７０が配置されている。反射ミラーはプリズム５０の底表面５６を介し
て光を反射するように向けられている。光は側表面５８によって全内反射して、
上表面５４に当たる。臨界角より小さな角度で上表面５４に入射する光（図示せ
ず）の第１部分はサンプル５１内に屈折する。臨界角より大きな角度で上表面５
４に入射する光の第２部分５５は上表面から全内反射する。そして光の第２部分
５５は側表面６０によって反射して、底表面５６を通ってプリズム５０を出る。
レンズ７３を通過した後、部分５５は反射ミラー７４によって直動走査アレイ４
４の方向に向きを変える。したがって、ＬＳＡ４４での光分布は、光の第２部分
５５によって形成された照射範囲４７と非照射範囲４７ａとからなっている。２
つの範囲４７，４７ａの間の境界は、影線として指示され、直動走査アレイ４４
上のその位置はテストサンプル５１の屈折率に依存する。
【００１１】 Leica AR600 自動式屈折計において、ＬＳＡはほぼ２６００個の個々に電荷連
結された装置（ＣＣＤ）要素を有する。その各々は１１μｍ２四角である。各Ｃ
ＣＤ、画素はそれに当たった光の強さを電圧に変えることができ、それは続いて
支持回路構成によって０〜２５５のデジタル数に変えられる。各ＣＣＤは出力示
度として数的な強さの値を生じる。セル数の機能乃至関数としてむき出しのプリ
ズムからの照射強度（空気乃至エアの参照示度乃至読み取り）を描く典型的なグ
ラフが図５ａに示される。図５ａでの空気の参照示度乃至読み取りはキーパッド
入力部４０の INITIATE キーを押すことによってなされ、プリズム５０の上表面
５４にサンプルなしでの直動走査アレイ４４での照射分布に対応する参照曲線１
００がもたらされる。サンプルがプリズムに置かれている場合、光の第１部分は
当該サンプルを通って伝わり、光の第２部分はＬＳＡに向かって反射し、その一
部を照らし、それ故、図４に関して上記したように、ＬＳＡに影線を形成する。
クロスオーバー（折れ点）セル数として表された影線位置の決定は、屈折計２２
のプログラム可能なメモリに記憶されたソフトウエアルーチンによって行われる
。読み取りの間、参照曲線１００は図５ｂにおける参照曲線１００のちょうど下
の鎖線曲線によって示されるように、９４％に縮小され、縮小された参照曲線１
２０を形成する。拡大縮小パラメータは９４％である必要はなく、連続読み取り
の間で最良の精度を達成するために変更（例えば８０％、８５％）可能である。
そしてサンプル曲線１１０が縮小された参照曲線１２０と交わるセル又はセル分
数を確認するルーチンによってクロスオーバーセル数が見出される。そして当該
クロスオーバーセル数は公知の屈折率の物質の較正読み取りに基づいて屈折率の
値に変換される。
結された装置（ＣＣＤ）要素を有する。その各々は１１μｍ２四角である。各Ｃ
ＣＤ、画素はそれに当たった光の強さを電圧に変えることができ、それは続いて
支持回路構成によって０〜２５５のデジタル数に変えられる。各ＣＣＤは出力示
度として数的な強さの値を生じる。セル数の機能乃至関数としてむき出しのプリ
ズムからの照射強度（空気乃至エアの参照示度乃至読み取り）を描く典型的なグ
ラフが図５ａに示される。図５ａでの空気の参照示度乃至読み取りはキーパッド
入力部４０の INITIATE キーを押すことによってなされ、プリズム５０の上表面
５４にサンプルなしでの直動走査アレイ４４での照射分布に対応する参照曲線１
００がもたらされる。サンプルがプリズムに置かれている場合、光の第１部分は
当該サンプルを通って伝わり、光の第２部分はＬＳＡに向かって反射し、その一
部を照らし、それ故、図４に関して上記したように、ＬＳＡに影線を形成する。
クロスオーバー（折れ点）セル数として表された影線位置の決定は、屈折計２２
のプログラム可能なメモリに記憶されたソフトウエアルーチンによって行われる
。読み取りの間、参照曲線１００は図５ｂにおける参照曲線１００のちょうど下
の鎖線曲線によって示されるように、９４％に縮小され、縮小された参照曲線１
２０を形成する。拡大縮小パラメータは９４％である必要はなく、連続読み取り
の間で最良の精度を達成するために変更（例えば８０％、８５％）可能である。
そしてサンプル曲線１１０が縮小された参照曲線１２０と交わるセル又はセル分
数を確認するルーチンによってクロスオーバーセル数が見出される。そして当該
クロスオーバーセル数は公知の屈折率の物質の較正読み取りに基づいて屈折率の
値に変換される。
【００１２】 臨界角反射現象が過去に知られていたという事実にも拘らず、検体と当該検体
に対する特定の親和性を有した結合層の間の結合を検出し監視することができる
センサーとして分析技術に臨界角屈折計をもたらすための成功した作業努力はな
い。例えば上記した Leica AR600 自動式屈折計のような臨界角屈折計は市販の
ＳＰＲセンサーに比べて高価でないので、結合現象を感知し監視するために臨界
角屈折計を用いることが望ましい。したがって、感知表面上の固定化結合層に対
する特定検体の特有結合のために生じる屈折率の変化を測定することによって上
記検体の存在と量とを感知し監視するために臨界角屈折計を用いる方法と装置と
を提供する必要性が存する。
に対する特定の親和性を有した結合層の間の結合を検出し監視することができる
センサーとして分析技術に臨界角屈折計をもたらすための成功した作業努力はな
い。例えば上記した Leica AR600 自動式屈折計のような臨界角屈折計は市販の
ＳＰＲセンサーに比べて高価でないので、結合現象を感知し監視するために臨界
角屈折計を用いることが望ましい。したがって、感知表面上の固定化結合層に対
する特定検体の特有結合のために生じる屈折率の変化を測定することによって上
記検体の存在と量とを感知し監視するために臨界角屈折計を用いる方法と装置と
を提供する必要性が存する。
【００１３】
したがって、サンプル検体と結合層の間の結合相互作用を感知し監視するため
に臨界角屈折計を用いた感知装置と方法を供することが本発明の課題である。
に臨界角屈折計を用いた感知装置と方法を供することが本発明の課題である。
【００１４】 表面プラズモン共振現象を用いることによって屈折率の変化を測定せず、それ
故に薄い金属層上に結合層を固定化する経験的に厳格な手続きの必要性を回避す
るセンサー装置を供することが本発明の他の課題である。本発明の関係のある課
題は金属層の酸化に関連した問題と、伝統的なＳＰＲセンサーにおいてガラス表
面と金属層の間に中間層をそなえる必要性とを回避することである。
故に薄い金属層上に結合層を固定化する経験的に厳格な手続きの必要性を回避す
るセンサー装置を供することが本発明の他の課題である。本発明の関係のある課
題は金属層の酸化に関連した問題と、伝統的なＳＰＲセンサーにおいてガラス表
面と金属層の間に中間層をそなえる必要性とを回避することである。
【００１５】 製造が価格的に手ごろで操作が簡単な臨界角に基づいたセンサー装置を供する
ことが本発明の更なる課題である。 光を感知層で全内反射させる光学的に透明乃至透過な配置装置に光を透過する
ことによって感知層での屈折率の変化を測定するための臨界角屈折計による方法
と装置を供することが本発明のなお他の課題である。
ことが本発明の更なる課題である。 光を感知層で全内反射させる光学的に透明乃至透過な配置装置に光を透過する
ことによって感知層での屈折率の変化を測定するための臨界角屈折計による方法
と装置を供することが本発明のなお他の課題である。
【００１６】 感知層で光の全反射の臨界角を測定することによって接触相におけるサンプル
検体の有無を感知するために臨界角屈折計を用いる方法と装置を供することが本
発明の同じく別の課題である。
検体の有無を感知するために臨界角屈折計を用いる方法と装置を供することが本
発明の同じく別の課題である。
【００１７】 結合層とサンプル検体の間の結合反応の速さを測定するための臨界角屈折計と
方法を供することが本発明のなお別の課題である。 これらの課題及び他の課題を考慮して、接触相における検体の存在と量を感知
するための装置と方法が、サンプル検体と固定化結合層の相互作用が長い時間を
かけて進行するにつれて生じる感知層の屈折率の変化を感知するために臨界角屈
折計を用いることによってもたらされる。本発明の実施形態の１つに係る装置は
、サンプル検体に関する屈折率データを得るための自動式臨界角屈折計と、デー
タを加工し時間関数として屈折率の変化を知らせるための、当該屈折計とデータ
伝達のために連結されたコンピュータとを備えて構成されている。屈折計で得ら
れる上記屈折率データは屈折計の光電子測定システムと作用的に関連しているも
のである。
方法を供することが本発明のなお別の課題である。 これらの課題及び他の課題を考慮して、接触相における検体の存在と量を感知
するための装置と方法が、サンプル検体と固定化結合層の相互作用が長い時間を
かけて進行するにつれて生じる感知層の屈折率の変化を感知するために臨界角屈
折計を用いることによってもたらされる。本発明の実施形態の１つに係る装置は
、サンプル検体に関する屈折率データを得るための自動式臨界角屈折計と、デー
タを加工し時間関数として屈折率の変化を知らせるための、当該屈折計とデータ
伝達のために連結されたコンピュータとを備えて構成されている。屈折計で得ら
れる上記屈折率データは屈折計の光電子測定システムと作用的に関連しているも
のである。
【００１８】 屈折計による測定システムは感光性セルの直動走査アレイ、及び光をＬＳＡに
向けるための光学システムを有する。ＬＳＡに当たる光は影線を形成し、ＬＳＡ
を照射部分と暗い非照射部分に分ける。影線の位置は感知表面に固定化された結
合層の屈折率に依存する。サンプル検体が結合層と結合しているか否かによって
、影線の位置は変化する。それで、接触相におけるサンプル検体の濃度のような
、屈折率の機能乃至関数である値に対する影線位置の相関が確かめられ得る。当
該相関は屈折計のプログラム化可能なメモリに記憶されたソフトウエアルーチン
によって実行される。
向けるための光学システムを有する。ＬＳＡに当たる光は影線を形成し、ＬＳＡ
を照射部分と暗い非照射部分に分ける。影線の位置は感知表面に固定化された結
合層の屈折率に依存する。サンプル検体が結合層と結合しているか否かによって
、影線の位置は変化する。それで、接触相におけるサンプル検体の濃度のような
、屈折率の機能乃至関数である値に対する影線位置の相関が確かめられ得る。当
該相関は屈折計のプログラム化可能なメモリに記憶されたソフトウエアルーチン
によって実行される。
【００１９】 本発明にしたがって、検体と結合層の間の相互作用を感知し監視するための臨
界角屈折計を用いる方法がもたらされる。光学システムが光を１つ以上の光学的
に透明な要素を通して指向させ、結合層と光学的に透明な要素の１つとの間の界
面に当てる。検体と結合層の間の結合の有無は結合層の屈折率を変える。結合層
の屈折率はその結果、全反射の臨界角に作用する。特定の角度で界面から反射す
る光はＬＳＡに当たり、影線を生じる。その位置は固定化結合層に結合した検体
の量に関係する。同じ原理によって、本発明の方法と装置が屈折率の変化速度を
監視し測定することができる。当該速度は接触相における検体の濃度と、検体と
結合層の間の親和性の強さとに比例する。
界角屈折計を用いる方法がもたらされる。光学システムが光を１つ以上の光学的
に透明な要素を通して指向させ、結合層と光学的に透明な要素の１つとの間の界
面に当てる。検体と結合層の間の結合の有無は結合層の屈折率を変える。結合層
の屈折率はその結果、全反射の臨界角に作用する。特定の角度で界面から反射す
る光はＬＳＡに当たり、影線を生じる。その位置は固定化結合層に結合した検体
の量に関係する。同じ原理によって、本発明の方法と装置が屈折率の変化速度を
監視し測定することができる。当該速度は接触相における検体の濃度と、検体と
結合層の間の親和性の強さとに比例する。
【００２０】 本発明はまた、結合層での屈折率の変化を測定することによって結合層に対す
る固有の親和性を有した特定の検体の有無を感知するための装置と方法とをもた
らす。そのような感知は実験室レベルのテスト及びホームテストキットにおいて
実行可能である。当該方法は、平行な光ビームを特定の入射角で１つ以上の光学
的に透明な要素を通るように指向して結合層と１つ以上の光学的に透明な要素と
の間の界面に当てることを備えて構成される。結合層に対する固有の親和性を備
えた特定の検体が接触相にあるかないかによって、光の入射角は全内反射のため
の条件を満たすか満たさない。全内反射のための条件が満たされないならば、反
射光は、当該反射光の光路の途中に配設されたＬＳＡか光を検知することができ
る他のセンサーに当たる。それでセンサーが全内反射光によって照らされるか否
かによって検体の有無が決定される。ＬＳＡが、Ｔ.Ｉ.Ｒ.条件を満たすか否か
によって当該ＬＳＡを照射する伝播光を感知するために配設されることも想定さ
れる。上記方法を実施するための装置は、入射の特定角で界面に向けられた平行
な光ビームを備えて構成される。全反射の臨界角を感知するために、入射角を動
かし変更することができる単一の光源が備えられる。装置の代替的な実施形態に
おいて、光ビームを界面で異なる角度で指向する複数の光源が検体の有無を感知
するのに用いられる。検体と固定化結合層の間の結合が生じているか否かによっ
て、上記光源の１つからの光は界面で全内反射するようになり、それで光センサ
ーを照らし検体の有無を表す。
る固有の親和性を有した特定の検体の有無を感知するための装置と方法とをもた
らす。そのような感知は実験室レベルのテスト及びホームテストキットにおいて
実行可能である。当該方法は、平行な光ビームを特定の入射角で１つ以上の光学
的に透明な要素を通るように指向して結合層と１つ以上の光学的に透明な要素と
の間の界面に当てることを備えて構成される。結合層に対する固有の親和性を備
えた特定の検体が接触相にあるかないかによって、光の入射角は全内反射のため
の条件を満たすか満たさない。全内反射のための条件が満たされないならば、反
射光は、当該反射光の光路の途中に配設されたＬＳＡか光を検知することができ
る他のセンサーに当たる。それでセンサーが全内反射光によって照らされるか否
かによって検体の有無が決定される。ＬＳＡが、Ｔ.Ｉ.Ｒ.条件を満たすか否か
によって当該ＬＳＡを照射する伝播光を感知するために配設されることも想定さ
れる。上記方法を実施するための装置は、入射の特定角で界面に向けられた平行
な光ビームを備えて構成される。全反射の臨界角を感知するために、入射角を動
かし変更することができる単一の光源が備えられる。装置の代替的な実施形態に
おいて、光ビームを界面で異なる角度で指向する複数の光源が検体の有無を感知
するのに用いられる。検体と固定化結合層の間の結合が生じているか否かによっ
て、上記光源の１つからの光は界面で全内反射するようになり、それで光センサ
ーを照らし検体の有無を表す。
【００２１】 本発明の実施形態の１つにおいて、専門化したテスト組立品は接触相における
サンプル検体と固定化結合相の間の作動関連を考慮する。好適な実施形態におい
て、装置は薄く光学的に透明で上表面には選択されたタイプのリガンドを有する
要素を備え、結合層を形成している。フローセルが当該透明要素の上方の近くに
配置され、固定化結合層との特定の結合相互作用にとり意図されたサンプル検体
を含有した接触相の緩衝液の流れをもたらす。ディスクの上表面に配置されたＯ
リング又はガスケットは、要素の感知表面上の結合層とフローセルの間で流体を
通さないように周囲にシールされるようにサイズ決めされる。高い屈折率の連結
液体が、光学的に透明な要素の下表面と屈折計プリズムの上表面の間に備えられ
る。ディスクのように透明な要素は好ましくはガラス、ポリスチレン、ポリカー
ボネート、又は適切な屈折率を有した他の光学的に透明な材料からなる。特定の
固定化技術が通常、ディスクを形成するのに用いられる材料に部分的に依存する
。例示として、アンチストレプアビジン抗体のような抗体が光学的に透明なディ
スクの上表面に固定化され、その抗原ストレプアビジン(strepavijin)は結合相
互作用の分析のために緩衝液流れに導入される。ＤＮＡ結合たん白質／ＤＮＡリ
ガンド相互作用に関する更なる例として、ＯｃｃＲたん白質が光学的に透明なデ
ィスクの上表面に固定化したり、そのオリゴヌクレオチド目標が結合相互作用の
分析のために接触相に導入される。
サンプル検体と固定化結合相の間の作動関連を考慮する。好適な実施形態におい
て、装置は薄く光学的に透明で上表面には選択されたタイプのリガンドを有する
要素を備え、結合層を形成している。フローセルが当該透明要素の上方の近くに
配置され、固定化結合層との特定の結合相互作用にとり意図されたサンプル検体
を含有した接触相の緩衝液の流れをもたらす。ディスクの上表面に配置されたＯ
リング又はガスケットは、要素の感知表面上の結合層とフローセルの間で流体を
通さないように周囲にシールされるようにサイズ決めされる。高い屈折率の連結
液体が、光学的に透明な要素の下表面と屈折計プリズムの上表面の間に備えられ
る。ディスクのように透明な要素は好ましくはガラス、ポリスチレン、ポリカー
ボネート、又は適切な屈折率を有した他の光学的に透明な材料からなる。特定の
固定化技術が通常、ディスクを形成するのに用いられる材料に部分的に依存する
。例示として、アンチストレプアビジン抗体のような抗体が光学的に透明なディ
スクの上表面に固定化され、その抗原ストレプアビジン(strepavijin)は結合相
互作用の分析のために緩衝液流れに導入される。ＤＮＡ結合たん白質／ＤＮＡリ
ガンド相互作用に関する更なる例として、ＯｃｃＲたん白質が光学的に透明なデ
ィスクの上表面に固定化したり、そのオリゴヌクレオチド目標が結合相互作用の
分析のために接触相に導入される。
【００２２】 本発明はまた、検体を必然的に含む特定の反応の間に固有化結合を監視する方
法を取り込んでいる。当該方法は、光学的に透明な要素上に結合層を固定化し、
そして上記透明要素を自動式臨界角屈折計の光電子測定システムと作動関連させ
て、検体に接触する接触相を結合層と接触するように導き、長い時間をかけて規
則的な間隔で結合層の屈折率の関数であるデータを含む測定データを生じるよう
に臨界角屈折計を用い、検体の結合層に対する固有結合の進展の分析を可能とす
るように上記測定データを加工処理することを備えて構成される。
法を取り込んでいる。当該方法は、光学的に透明な要素上に結合層を固定化し、
そして上記透明要素を自動式臨界角屈折計の光電子測定システムと作動関連させ
て、検体に接触する接触相を結合層と接触するように導き、長い時間をかけて規
則的な間隔で結合層の屈折率の関数であるデータを含む測定データを生じるよう
に臨界角屈折計を用い、検体の結合層に対する固有結合の進展の分析を可能とす
るように上記測定データを加工処理することを備えて構成される。
【００２３】 ［発明の詳細な説明］ 本発明の以下の詳細な記載において、添付図面に言及される。当該図面はこの
一部を形成し、そこには本発明を実施するための特定の好適な実施形態が実例と
して示されている。これら実施形態は所謂当業者が本発明を実施することができ
るのに十分なほど詳細に記載されており、他の実施形態が利用され得、論理的、
機械的、化学的及び電気的変化が本発明の精神と範囲から逸脱することなくなさ
れ得ると理解されなければならない。したがって以下の詳細な記載は限定的意味
にとられず、本発明の範囲は付随した請求の範囲によってのみ規定される。
一部を形成し、そこには本発明を実施するための特定の好適な実施形態が実例と
して示されている。これら実施形態は所謂当業者が本発明を実施することができ
るのに十分なほど詳細に記載されており、他の実施形態が利用され得、論理的、
機械的、化学的及び電気的変化が本発明の精神と範囲から逸脱することなくなさ
れ得ると理解されなければならない。したがって以下の詳細な記載は限定的意味
にとられず、本発明の範囲は付随した請求の範囲によってのみ規定される。
【００２４】 本発明の対象と原理を実行するために、自動的な臨界角屈折計（屈折率測定器
）がＬＳＡのような光センサ上で影線（シャドーライン）を読み取るべく、した
がって結合層を備え光学的に透明な要素に置かれた接触相の全反射の臨界角を解
像乃至分解すべく用いられた。結合層は、接触相における検体に対する固有親和
性を有したリガンドからなっている。（この明細書を通して単語「サンプル(sam
ple)」と「接触相(contacting phase)」は相互交換可能に用いられる。）検体が
結合層に固着した場合、結合層の光学濃度が変化した。以下に詳細に記載された
幾つかの実験テストにおいて、臨界角屈折率測定器が結合現象の結果として生じ
る結合層の光学密度における変化を検出するのに用いられた。以下に記載された
実験結果は、現在の Leica AR600 自動屈折率測定器を光電子構成を用いて、結
合層とサンプル検体の間の結合の結果として生じる小さな屈折率変化が検出可能
であることを明らかにした。上記屈折率測定器は比較的広い範囲の（屈折率）指
数にわたって屈折率測定をもたらす。
）がＬＳＡのような光センサ上で影線（シャドーライン）を読み取るべく、した
がって結合層を備え光学的に透明な要素に置かれた接触相の全反射の臨界角を解
像乃至分解すべく用いられた。結合層は、接触相における検体に対する固有親和
性を有したリガンドからなっている。（この明細書を通して単語「サンプル(sam
ple)」と「接触相(contacting phase)」は相互交換可能に用いられる。）検体が
結合層に固着した場合、結合層の光学濃度が変化した。以下に詳細に記載された
幾つかの実験テストにおいて、臨界角屈折率測定器が結合現象の結果として生じ
る結合層の光学密度における変化を検出するのに用いられた。以下に記載された
実験結果は、現在の Leica AR600 自動屈折率測定器を光電子構成を用いて、結
合層とサンプル検体の間の結合の結果として生じる小さな屈折率変化が検出可能
であることを明らかにした。上記屈折率測定器は比較的広い範囲の（屈折率）指
数にわたって屈折率測定をもたらす。
【００２５】 実験テストの結果は、結合層で光学密度における変化を検出し監視するのに臨
界角屈折率測定を首尾良く用いることができることを立証した。なお上記変化は
検体と結合層の合いだの結合相互作用によって生じる。
界角屈折率測定を首尾良く用いることができることを立証した。なお上記変化は
検体と結合層の合いだの結合相互作用によって生じる。
【００２６】 図７は本発明の好適な実施形態において屈折計による測定を行うための試験組
立品（アッセンブリ）２４を示す。図７は僅かに組立分解した詳細での試験組立
品を示している。試験組立品２４は臨界角屈折率測定器２２（図示せず）のプリ
ズム５０の上表面（トップ表面）５４に直接的に導かれた高率連結液体７６、結
合層５１’を備えたディスク７８のような光学的に透明な要素及び界面（インタ
ーフェイス）８０とフローセル２８の間に挿入されたシーリングＯリング８２を
有し、上記結合層は当該結合層とディスク７８の間の界面８０上に配設されてい
る。この実施形態においてプリズム５０は約１．７の屈折率を有したサファイア
プリズムである。
立品（アッセンブリ）２４を示す。図７は僅かに組立分解した詳細での試験組立
品を示している。試験組立品２４は臨界角屈折率測定器２２（図示せず）のプリ
ズム５０の上表面（トップ表面）５４に直接的に導かれた高率連結液体７６、結
合層５１’を備えたディスク７８のような光学的に透明な要素及び界面（インタ
ーフェイス）８０とフローセル２８の間に挿入されたシーリングＯリング８２を
有し、上記結合層は当該結合層とディスク７８の間の界面８０上に配設されてい
る。この実施形態においてプリズム５０は約１．７の屈折率を有したサファイア
プリズムである。
【００２７】 結合層５１’は界面８０上に固定されたリガンド５３を備えてなっている。リ
ガンド５３は接触相５９に含まれたサンプル検体に対する固有結合親和性を有し
ていてもよく有していなくともよい。本発明の好適な実施形態において、接触相
５９は結合層５１’に接触するようにフローセル２８を通って運ばれる液相であ
る。接触後、検体とリガンドとが互いに固有の親和性を有し結合現象を生じるの
を許容するならば、相５９におけるサンプル検体はリガンド５３に接触し当該リ
ガンドに結合する。結合層５１’の例は界面８０に固定された抗体マトリックス
である。例えば層５１’の抗体マトリックスとの相互作用のための抗原溶液のよ
うな接触相５９はフローセル２８によって運ばれ、そして結合相互作用が臨界角
屈折率測定を用いることによって監視される。
ガンド５３は接触相５９に含まれたサンプル検体に対する固有結合親和性を有し
ていてもよく有していなくともよい。本発明の好適な実施形態において、接触相
５９は結合層５１’に接触するようにフローセル２８を通って運ばれる液相であ
る。接触後、検体とリガンドとが互いに固有の親和性を有し結合現象を生じるの
を許容するならば、相５９におけるサンプル検体はリガンド５３に接触し当該リ
ガンドに結合する。結合層５１’の例は界面８０に固定された抗体マトリックス
である。例えば層５１’の抗体マトリックスとの相互作用のための抗原溶液のよ
うな接触相５９はフローセル２８によって運ばれ、そして結合相互作用が臨界角
屈折率測定を用いることによって監視される。
【００２８】 フローセル２８は在来のフローセルであり得る。本発明の実施形態の１つにお
いて、本出願人たるLeica Microsystems Inc. からカタログ番号１０６１０で入
手可能であるような約１ｍｌ／分の流速をもたらすことができるフローセルは界
面８０の実質部分をカバーする。適切な連結液体７６高屈折率の油、好ましくは
屈折率１．６３の油である。透明ディスク７８は、例えばガラス、プラスチック
又は適切な屈折率を有した光学的に透明な他の材料のような入射光に対して光学
的に透明な材料を形成可能である。記載の実施形態において、入射光の波長は５
８９ｎｍである。好適な実施形態において、ディスク７８は２０℃で１．５２よ
り大きな屈折率を有する。そのような材料は例えばガラス、ポリスチレン、又は
ポリカーボネートである。実験テストに用いられたディスク７８に対する適切な
厚みは０．１７ｎｍである。
いて、本出願人たるLeica Microsystems Inc. からカタログ番号１０６１０で入
手可能であるような約１ｍｌ／分の流速をもたらすことができるフローセルは界
面８０の実質部分をカバーする。適切な連結液体７６高屈折率の油、好ましくは
屈折率１．６３の油である。透明ディスク７８は、例えばガラス、プラスチック
又は適切な屈折率を有した光学的に透明な他の材料のような入射光に対して光学
的に透明な材料を形成可能である。記載の実施形態において、入射光の波長は５
８９ｎｍである。好適な実施形態において、ディスク７８は２０℃で１．５２よ
り大きな屈折率を有する。そのような材料は例えばガラス、ポリスチレン、又は
ポリカーボネートである。実験テストに用いられたディスク７８に対する適切な
厚みは０．１７ｎｍである。
【００２９】 フローセル／透明ディスク試験組立品の他の実施形態は図７ａ〜７ｅに描かれ
ている。その実施形態において、フローセルのベース２００はプレート２０２の
上に置かれており、当該プレートは図７ａに示されるようにプリズム５０（図示
せず）の上表面５４をさらす開口２０４を有する。ベース２００は、プレート上
にベースを単に置くだけ、あるいは図７ａに示されるように開口２０６を介して
プレートにベースを固定するためのネジや他の等価な手段を含む都合の良い手段
によってプレート２０２に取り付けることが可能である。（図７に示された）連
結液体７６の液滴は、手操作によるか第１プレート開口２０８に液体を滴下する
ことで上表面５４に液体７６をもたらすことによって上表面５４に置かれる。そ
して液体はプレート開口２０８に接続した第１管２１０を通して進み、表面５４
に至る。過剰量の連結液体７６が上表面５４に運ばれたならば、図７ｅに示され
るように第２管２１２が過剰液体を上表面５４から第２プレート開口２１４に排
出する。
ている。その実施形態において、フローセルのベース２００はプレート２０２の
上に置かれており、当該プレートは図７ａに示されるようにプリズム５０（図示
せず）の上表面５４をさらす開口２０４を有する。ベース２００は、プレート上
にベースを単に置くだけ、あるいは図７ａに示されるように開口２０６を介して
プレートにベースを固定するためのネジや他の等価な手段を含む都合の良い手段
によってプレート２０２に取り付けることが可能である。（図７に示された）連
結液体７６の液滴は、手操作によるか第１プレート開口２０８に液体を滴下する
ことで上表面５４に液体７６をもたらすことによって上表面５４に置かれる。そ
して液体はプレート開口２０８に接続した第１管２１０を通して進み、表面５４
に至る。過剰量の連結液体７６が上表面５４に運ばれたならば、図７ｅに示され
るように第２管２１２が過剰液体を上表面５４から第２プレート開口２１４に排
出する。
【００３０】 図７ｂはベース２００とプレート２０２とを示す。プレート２０２上には（上
記した透明ディスク７８に類似した）スライド２１８がある。当該スライド２１
８はプリズムの上表面５４の上方で当該スライドを収容するのに適したベース２
００でのフレーム２０７の内側に配設される。フレーム２０７はプリズムの上表
面５４に対するスライド２１８の位置を画定する。図７ｂにおいてフレーム２０
７は矩形スライド２１８を収容し当該スライドを部分的に取り囲むように矩形に
形作られる。図７ｅに認識可能なように、実施形態の１つにおいてスライド２１
８は、結合層を付着した光学的に透明な範囲２３６とつや消し範囲２３７とを備
えてなり、当該つや消し範囲は当該範囲２３７を照射する光を遮り散乱する。当
該範囲２３７は、つや消し仕上げを生じるためにエッチング可能で研磨剤を用い
て機械的に減少可能である。
記した透明ディスク７８に類似した）スライド２１８がある。当該スライド２１
８はプリズムの上表面５４の上方で当該スライドを収容するのに適したベース２
００でのフレーム２０７の内側に配設される。フレーム２０７はプリズムの上表
面５４に対するスライド２１８の位置を画定する。図７ｂにおいてフレーム２０
７は矩形スライド２１８を収容し当該スライドを部分的に取り囲むように矩形に
形作られる。図７ｅに認識可能なように、実施形態の１つにおいてスライド２１
８は、結合層を付着した光学的に透明な範囲２３６とつや消し範囲２３７とを備
えてなり、当該つや消し範囲は当該範囲２３７を照射する光を遮り散乱する。当
該範囲２３７は、つや消し仕上げを生じるためにエッチング可能で研磨剤を用い
て機械的に減少可能である。
【００３１】 図７ｃはフローセルを介して接触相を循環するための管２２６，２２８を有し
たフローセルのキャップ２４０を例示する。当該キャップ２４０は孔２２２を有
したキャップフレーム２３０を備えてなっている。ベース２００から突出する１
つ以上のネジ付スタッド２１６が、キャップフレーム２３０の孔２２２を貫通す
る。そしてキャップフレームは図７ｄに例示されるように好ましくは節付きナッ
ト２３４によって適所にねじ締められる。管２２６，２２８は、図７ｃ、７ｄ及
び７ｅに示されるように、キャップフレーム２３０に嵌め込まれる上面部分２３
２を介してフローセルに連結される。上面部分２３２は不変的にか、あるいは取
り外し可能にキャップフレーム２３０に取り付け可能である。管２２６，２２８
は（図７に示された）接触相５９をスライド２１８に運ぶ。接触相は管２２６か
２２８の一方を介してフローセルに入り、スライドを越えて流れ、他方の管を介
してフローセルから出る。上面部分２３２が温度センサ又はフローセル内を純化
する流体の様々な特性を測定する他のセンサーを備えて構成されることが意図さ
れる。そのようなセンサーは、屈折計の操作中に普通は接触相と接触する上面部
分２３２の表面に配設されることとなる。
たフローセルのキャップ２４０を例示する。当該キャップ２４０は孔２２２を有
したキャップフレーム２３０を備えてなっている。ベース２００から突出する１
つ以上のネジ付スタッド２１６が、キャップフレーム２３０の孔２２２を貫通す
る。そしてキャップフレームは図７ｄに例示されるように好ましくは節付きナッ
ト２３４によって適所にねじ締められる。管２２６，２２８は、図７ｃ、７ｄ及
び７ｅに示されるように、キャップフレーム２３０に嵌め込まれる上面部分２３
２を介してフローセルに連結される。上面部分２３２は不変的にか、あるいは取
り外し可能にキャップフレーム２３０に取り付け可能である。管２２６，２２８
は（図７に示された）接触相５９をスライド２１８に運ぶ。接触相は管２２６か
２２８の一方を介してフローセルに入り、スライドを越えて流れ、他方の管を介
してフローセルから出る。上面部分２３２が温度センサ又はフローセル内を純化
する流体の様々な特性を測定する他のセンサーを備えて構成されることが意図さ
れる。そのようなセンサーは、屈折計の操作中に普通は接触相と接触する上面部
分２３２の表面に配設されることとなる。
【００３２】 図７ａ〜７ｅに関して述べられたフローセル組立品に用いられたスライド２１
８の特定の外面的形態とデザインは図１７ａ〜１７ｅに一層詳細に示されている
。スライド２１８は第１***部分２５２を備えた上表面２５０を有するように示
される（図１７ａ）。上表面２５０はつや消し仕上げを有し、不必要な光を散乱
するか遮り、感知システムに入って光センサーに検出されることを回避する。つ
や消し仕上げは化学的若しくは機械的エッチング又は特定の適用によって意図さ
れた他の手段によって達成可能である。第１***部分２５２はエッチングされず
、光学的に光を透過するままにされる。図１７ｅに示されたスライド２１８の横
断面側面図は、感知表面２５３を有した***部分２５２を描く。上記表面に結合
層５１’が付着されている。図１７ａ〜１７ｄに例示された実施形態の１つにお
いて、第１***部分２５２は長手方向軸線Ｘを有する卵形として形作られている
。図７ｂに示されたガスケット２２０は通常、測定時間中に接触相の循環の範囲
をシールするように第１***部分２５２の上方に置かれる。図７ｂにおけるガス
ケット２２０は図１７ａにおける第１***範囲２５２の形状に近似するように形
作られた卵形である。
８の特定の外面的形態とデザインは図１７ａ〜１７ｅに一層詳細に示されている
。スライド２１８は第１***部分２５２を備えた上表面２５０を有するように示
される（図１７ａ）。上表面２５０はつや消し仕上げを有し、不必要な光を散乱
するか遮り、感知システムに入って光センサーに検出されることを回避する。つ
や消し仕上げは化学的若しくは機械的エッチング又は特定の適用によって意図さ
れた他の手段によって達成可能である。第１***部分２５２はエッチングされず
、光学的に光を透過するままにされる。図１７ｅに示されたスライド２１８の横
断面側面図は、感知表面２５３を有した***部分２５２を描く。上記表面に結合
層５１’が付着されている。図１７ａ〜１７ｄに例示された実施形態の１つにお
いて、第１***部分２５２は長手方向軸線Ｘを有する卵形として形作られている
。図７ｂに示されたガスケット２２０は通常、測定時間中に接触相の循環の範囲
をシールするように第１***部分２５２の上方に置かれる。図７ｂにおけるガス
ケット２２０は図１７ａにおける第１***範囲２５２の形状に近似するように形
作られた卵形である。
【００３３】 図１７ｂにおけるスライド２１８の下表面は上表面２５０に類似し、下表面２
５３のつや消し仕上げは、不必要な光が屈折計の感知システムに入ることを阻止
する。第２***部分２５６はエッチングされず、光学的に光を通過するままにさ
れる。実施形態の１つにおける第２***部分は軸線Ｘに対し垂直な長手軸線Ｙを
備えた涙珠状である。第３***部分もまた光を通過し、（図７ａに示された）プ
レート２０２にスライドがある時に当該プレートと接触する枠縁２５８を備えて
なっている。プリズムの上表面５４に運ばれた連結液体７６は、図７ｂに描かれ
るように、第２***部分２５６と接触し、スライド２１８を上表面５４に連結す
る。
５３のつや消し仕上げは、不必要な光が屈折計の感知システムに入ることを阻止
する。第２***部分２５６はエッチングされず、光学的に光を通過するままにさ
れる。実施形態の１つにおける第２***部分は軸線Ｘに対し垂直な長手軸線Ｙを
備えた涙珠状である。第３***部分もまた光を通過し、（図７ａに示された）プ
レート２０２にスライドがある時に当該プレートと接触する枠縁２５８を備えて
なっている。プリズムの上表面５４に運ばれた連結液体７６は、図７ｂに描かれ
るように、第２***部分２５６と接触し、スライド２１８を上表面５４に連結す
る。
【００３４】 図１７ａ〜１７ｄから次の通り、***部分２５２，２５６によって画定された
透明な重複範囲２６０は、スライド２１８と照射表面２５３を通って進む光が反
射するか透過して、接触相における検体と結合層５１’の間の結合反応があるか
ないかを知らせる範囲である。図１７ｄに示されるように、卵形部分２５２は重
複範囲２６０を越えて第１端部２６２から第２端部２６４にまで延在する。フロ
ーセルにおける接触相は通常先ずスライド２１８を第１端部２６２か第２端部２
６４に接触させる。接触相が第１端部２６２か第２端部２６４のいずれかから重
複範囲２６０にまで動く時間まで、接触相における乱れは減少し、接触相の流れ
は層流になり、感知表面に関する結合反応の測定の精度を改善する。
透明な重複範囲２６０は、スライド２１８と照射表面２５３を通って進む光が反
射するか透過して、接触相における検体と結合層５１’の間の結合反応があるか
ないかを知らせる範囲である。図１７ｄに示されるように、卵形部分２５２は重
複範囲２６０を越えて第１端部２６２から第２端部２６４にまで延在する。フロ
ーセルにおける接触相は通常先ずスライド２１８を第１端部２６２か第２端部２
６４に接触させる。接触相が第１端部２６２か第２端部２６４のいずれかから重
複範囲２６０にまで動く時間まで、接触相における乱れは減少し、接触相の流れ
は層流になり、感知表面に関する結合反応の測定の精度を改善する。
【００３５】 図１７ａと１７ｄに描かれるように、本発明はスライド２１８の表面２５０が
印乃至埋め込みチップを含むコード範囲２７０を備えてなることを意図する。コ
ード範囲２７０に含まれた印は、スライドに付着された特定の結合層、スライド
の材料の屈折率又は所望のように特定のスライドについての情報を備えた判読可
能な光学パターンであり得る。当該印はまた、測定期間の開始前にフローセル内
に正しくスライドが挿入されていることを確かめるために用いられ得る。コード
範囲２７０がチップを含むならば、当該チップは識別的なコード信号で（例えば
ラジオ周波数エネルギーのような）或るエネルギーに対し反応可能である。識別
的なコード信号に応えて、チップは特定のスライド、感知表面に付着された結合
層、スライドの方向づけについての情報やその他の所望情報をもたらすこととな
る。コード範囲２７０は、スライド、フローセル及び屈折計の特定デザインに応
じて、スライドの表面又は当該スライドの内側に位置することが可能である。
印乃至埋め込みチップを含むコード範囲２７０を備えてなることを意図する。コ
ード範囲２７０に含まれた印は、スライドに付着された特定の結合層、スライド
の材料の屈折率又は所望のように特定のスライドについての情報を備えた判読可
能な光学パターンであり得る。当該印はまた、測定期間の開始前にフローセル内
に正しくスライドが挿入されていることを確かめるために用いられ得る。コード
範囲２７０がチップを含むならば、当該チップは識別的なコード信号で（例えば
ラジオ周波数エネルギーのような）或るエネルギーに対し反応可能である。識別
的なコード信号に応えて、チップは特定のスライド、感知表面に付着された結合
層、スライドの方向づけについての情報やその他の所望情報をもたらすこととな
る。コード範囲２７０は、スライド、フローセル及び屈折計の特定デザインに応
じて、スライドの表面又は当該スライドの内側に位置することが可能である。
【００３６】 結合層を備えたスライド２１８の他の外面的形態やデザインも本発明の請求の
範囲のから逸脱することなく採用可能であることに注意されるべきである。 結合層を支持するための透明ディスク７８の使用は好ましいけれども、本発明
を実施する全ての事例において必要なものではないことについて言及しておく。
これは例えば結合層５１’がディスク７８なしに直接的にプリズム５０に固定す
ることができるからである。その場合において、接触相５９におけるサンプル検
体がプリズム５０に直接固定されたリガンド５３に接触する。そのような配置、
並びに他の可能な配置において、全内反射の条件が満たされる限り、結合現象の
屈折計による測定が行われ得る。
範囲のから逸脱することなく採用可能であることに注意されるべきである。 結合層を支持するための透明ディスク７８の使用は好ましいけれども、本発明
を実施する全ての事例において必要なものではないことについて言及しておく。
これは例えば結合層５１’がディスク７８なしに直接的にプリズム５０に固定す
ることができるからである。その場合において、接触相５９におけるサンプル検
体がプリズム５０に直接固定されたリガンド５３に接触する。そのような配置、
並びに他の可能な配置において、全内反射の条件が満たされる限り、結合現象の
屈折計による測定が行われ得る。
【００３７】 実際に、臨界角を決定するために界面８０での全内反射の条件を充足するため
に様々な配置を用いることができる。例えば光センサーが、（本発明の好適な実
施形態でのように）界面で全内反射した光の部分か、界面を介して結合層内に伝
わった光の部分のどちらかを感知するために位置決めされ得る。両方の場合にお
いて、センサーの影線の位置は結合層の屈折率で表され、したがって結合層で起
こる結合現象で表されることとなる。追加的に、界面８０は伝播光か反射光のい
ずれかで照らされ得る。全内反射のための条件はまた、界面が光学システム（必
ずしも当該界面に光を向けたプリズムを含む光学システムでない）を介して照射
される際に、適合可能である。例えば光を界面に向けたレンズ乃至ミラー配置の
ような光学システムが本発明において好結果で用いることができる。界面８０に
入射する光は、全内反射条件を満たす角度で界面を照らし、結合現象の屈折計に
よる測定をすることができる。
に様々な配置を用いることができる。例えば光センサーが、（本発明の好適な実
施形態でのように）界面で全内反射した光の部分か、界面を介して結合層内に伝
わった光の部分のどちらかを感知するために位置決めされ得る。両方の場合にお
いて、センサーの影線の位置は結合層の屈折率で表され、したがって結合層で起
こる結合現象で表されることとなる。追加的に、界面８０は伝播光か反射光のい
ずれかで照らされ得る。全内反射のための条件はまた、界面が光学システム（必
ずしも当該界面に光を向けたプリズムを含む光学システムでない）を介して照射
される際に、適合可能である。例えば光を界面に向けたレンズ乃至ミラー配置の
ような光学システムが本発明において好結果で用いることができる。界面８０に
入射する光は、全内反射条件を満たす角度で界面を照らし、結合現象の屈折計に
よる測定をすることができる。
【００３８】 一例として、限定的ではないが、本発明の臨界角屈折計での使用に適した様々
な結合層は透明ディスク７８に固定された次のリガンドを備えて構成され得る。
第１例はカルボキシル化されたデキストランで被覆されたガラスディスクである
。その例において、デキストランの層はガラスでできた透明ディスク７８の表面
に先ず化学的に結合される。デキストランがディスク７８に固定された後、デキ
ストラン分子の末端のようなカルボキシル基を含む種々の異なる薬品（ケミカル
）の１つで変更（モディファイ）可能である。当該変更ステップは、公知のＥＤ
Ｃ／ＮＨＳ化学作用によってたん白質のようなリガンドを結合するのに用いられ
得るカルボキシメチル基をもたらす。変更ステップで用いられる薬品の例には、
クロロ酢酸、ブロモ酢酸、６-ブロモヘキサン酸が含まれる。デキストランが変
更された後、カルボキシル基へのたん白質のような結合層の直接固定がなされ得
、デキストランの別の固定は、公知のＥＤＣ（１-エチル-３-(３-ジメチルアミ
ノプロピル)カルボジアミド）化学作用を用いて末端のアミノ基に付着するため
に行われ得る。
な結合層は透明ディスク７８に固定された次のリガンドを備えて構成され得る。
第１例はカルボキシル化されたデキストランで被覆されたガラスディスクである
。その例において、デキストランの層はガラスでできた透明ディスク７８の表面
に先ず化学的に結合される。デキストランがディスク７８に固定された後、デキ
ストラン分子の末端のようなカルボキシル基を含む種々の異なる薬品（ケミカル
）の１つで変更（モディファイ）可能である。当該変更ステップは、公知のＥＤ
Ｃ／ＮＨＳ化学作用によってたん白質のようなリガンドを結合するのに用いられ
得るカルボキシメチル基をもたらす。変更ステップで用いられる薬品の例には、
クロロ酢酸、ブロモ酢酸、６-ブロモヘキサン酸が含まれる。デキストランが変
更された後、カルボキシル基へのたん白質のような結合層の直接固定がなされ得
、デキストランの別の固定は、公知のＥＤＣ（１-エチル-３-(３-ジメチルアミ
ノプロピル)カルボジアミド）化学作用を用いて末端のアミノ基に付着するため
に行われ得る。
【００３９】 結合層の他の例は、シリカでできたディスク７８の表面で-Ｓｉ-ＯＨ基に電子
対を共有して結合されたシラン分子である。結合したシラン分子の末端に位置し
た機能基に応じて、たん白質の直接固定が果たされ得る。代替的に別の表面変更
、即ち、シラン分子への分子付着は他の機能基をたん白質（リガンド）固定に利
用できるようにすることができる。市販されているシラン分子の例はγ-グリシ
ドキシプロピルトリエトキシシランと３-アミノプロピルトリエトキシシランで
ある。これらシラン分子の末端での機能基（結合層の固定が生じる端部）は夫々
ヒドロキシル基とアミノ基である。代替的に、グルタルアルデヒドのような二官
能性基がシランに付着され、そしてリガンドが基に付着され得る。二官能性基が
立体効果を最小限化しリガンドのアクティブ位置への接近をもたらすためにスペ
ーサーアームとして用いられる。
対を共有して結合されたシラン分子である。結合したシラン分子の末端に位置し
た機能基に応じて、たん白質の直接固定が果たされ得る。代替的に別の表面変更
、即ち、シラン分子への分子付着は他の機能基をたん白質（リガンド）固定に利
用できるようにすることができる。市販されているシラン分子の例はγ-グリシ
ドキシプロピルトリエトキシシランと３-アミノプロピルトリエトキシシランで
ある。これらシラン分子の末端での機能基（結合層の固定が生じる端部）は夫々
ヒドロキシル基とアミノ基である。代替的に、グルタルアルデヒドのような二官
能性基がシランに付着され、そしてリガンドが基に付着され得る。二官能性基が
立体効果を最小限化しリガンドのアクティブ位置への接近をもたらすためにスペ
ーサーアームとして用いられる。
【００４０】 アビデン／ストレプタビデン(streptaviden)で被覆されたガラスディスクを得
るために、アビデン又はステレプトアビデンが、固定手続きに記載されたと同じ
ような化学作用を用いて、ディスク７８のガラス表面に結合される。シランがガ
ラス表面に結合されると、アビデン／ストレプタビデンが二官能性スペーサーア
ームに付着される。ビオテン-アビデン相互作用は最も高い有効親和性の１つに
よって特徴付けられるので、付着アビデン／ストレプタビデンを備えた表面はビ
オチンのための非常に高い親和性を有する。そしてビオチン基を加えられたたん
白質(biotinylated proteins)は、当該ビオチン基を加えられたたん白質を単に
アビデンと接触することによって、被覆されたガラスに容易に結合可能である。
るために、アビデン又はステレプトアビデンが、固定手続きに記載されたと同じ
ような化学作用を用いて、ディスク７８のガラス表面に結合される。シランがガ
ラス表面に結合されると、アビデン／ストレプタビデンが二官能性スペーサーア
ームに付着される。ビオテン-アビデン相互作用は最も高い有効親和性の１つに
よって特徴付けられるので、付着アビデン／ストレプタビデンを備えた表面はビ
オチンのための非常に高い親和性を有する。そしてビオチン基を加えられたたん
白質(biotinylated proteins)は、当該ビオチン基を加えられたたん白質を単に
アビデンと接触することによって、被覆されたガラスに容易に結合可能である。
【００４１】 結合化学作用の他の例において、ビオチン分子がガラスでなるディスク７８の
表面に結合され、初期ビオチン基付加ガラス表面をもたらす。シラン化(silaniz
ation)手続きに記載したのと同じような化学作用を用いて結合がなされ、ビオチ
ン基を加えられたガラスがもたらされる。アビデン／ストレプタビデン分子が選
択的にビオチン基付加ガラス表面に吸着され、アビデン被覆されたガラスの表面
と同じように、ビオチン分子に対し高い親和性を備えた表面を与える。そしてビ
オチン基を加えられたたん白質が表面に付着可能である。この例において、表面
は初期ビオチン基付加ガラス表面を破壊することなく再生可能である。代替的に
、アビデン／ストレプタビデン／ニュートラビデン(neutraviden)共役たん白質
がビオチン基を加えられたガラスに直接的に連結され得る。
表面に結合され、初期ビオチン基付加ガラス表面をもたらす。シラン化(silaniz
ation)手続きに記載したのと同じような化学作用を用いて結合がなされ、ビオチ
ン基を加えられたガラスがもたらされる。アビデン／ストレプタビデン分子が選
択的にビオチン基付加ガラス表面に吸着され、アビデン被覆されたガラスの表面
と同じように、ビオチン分子に対し高い親和性を備えた表面を与える。そしてビ
オチン基を加えられたたん白質が表面に付着可能である。この例において、表面
は初期ビオチン基付加ガラス表面を破壊することなく再生可能である。代替的に
、アビデン／ストレプタビデン／ニュートラビデン(neutraviden)共役たん白質
がビオチン基を加えられたガラスに直接的に連結され得る。
【００４２】 透明ディスク７８がプラスチックでなっている場合、様々なリガンドをプラス
チック表面に固定するのに幾つかの結合化学作用技術が有効である。当該技術の
１つは、たん白質の変更又は活性化なしでの疎水性プラスチック材料へのたん白
質の受動吸着である。好ましい疎水性材料はポリスチレンである。その技術にお
いて、静電気引力が負に電荷されたプラスチックに対する「粘着性(stick)」を
たん白質上の正電荷に生じる。ｐＨ、イオン強度、インキュベーション（放置、
定温保持）期間のようなパラメータを制御することによって、リガンド（たん白
質）の結合がなされ得る。ここでのインキュベーション期間はたん白質を含有し
た溶液がディスク表面と接触したままにされる時間長さである。
チック表面に固定するのに幾つかの結合化学作用技術が有効である。当該技術の
１つは、たん白質の変更又は活性化なしでの疎水性プラスチック材料へのたん白
質の受動吸着である。好ましい疎水性材料はポリスチレンである。その技術にお
いて、静電気引力が負に電荷されたプラスチックに対する「粘着性(stick)」を
たん白質上の正電荷に生じる。ｐＨ、イオン強度、インキュベーション（放置、
定温保持）期間のようなパラメータを制御することによって、リガンド（たん白
質）の結合がなされ得る。ここでのインキュベーション期間はたん白質を含有し
た溶液がディスク表面と接触したままにされる時間長さである。
【００４３】 他の有効な技術は、初期ステップとして、末端でのアルデヒド基をそのままに
してプラスチック表面へグルタルアルデヒドを結合することである。そしてアル
デヒド基はたん白質を固定するのに用いられる。そのような技術は通例、固定た
ん白質の量を増加することになる。プラスチック表面を伴うなお他の固定技術は
、光活性化されたクロスリンカー(cross-linker)を用いる技術である。その技術
において、固定酵素がクロスリンカー分子と共役結合され、ＵＶ光にさらされる
ことによってプラスチック表面に結合される。
してプラスチック表面へグルタルアルデヒドを結合することである。そしてアル
デヒド基はたん白質を固定するのに用いられる。そのような技術は通例、固定た
ん白質の量を増加することになる。プラスチック表面を伴うなお他の固定技術は
、光活性化されたクロスリンカー(cross-linker)を用いる技術である。その技術
において、固定酵素がクロスリンカー分子と共役結合され、ＵＶ光にさらされる
ことによってプラスチック表面に結合される。
【００４４】 本発明において、クリアなガラス又はプラスチック表面での自己集合した脂質
単層が疎水性表面にとって親和性を有した膜結合たん白質又は他のリガンドを固
定化するのに用いられ得ることも意図される。全般的に、適切な結合層はカルボ
キシメチル化されたデキストラン、アルデヒド活性化されたデキストラン、ヒド
ラジン活性化されたデキストラン、シラン処理された表面(silanated surface)
、シラン化された表面(silanized surface)、シラン、アビデン、ストレプタビ
デン、ニュートラビデン、ビオチニル、二官能性スペーサーアーム、自己集合し
た単層、脂質及びガラス乃至プラスチックの無電荷乃至未被覆表面であり得る。
適切な検体は抗原、たん白質、糖たん白質、ビタミン、細菌、バクテリアやバク
テリア片を含んだ細菌片、ウイルス、ウイルス性材料片、脂質、炭水化物、トキ
シン、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡやＲＮＡの類似物、病原性有機分子、抗菌性有機
分子、抗ウイルス性有機分子、及びこれらの類似物、治療剤や薬剤であり得る。
単層が疎水性表面にとって親和性を有した膜結合たん白質又は他のリガンドを固
定化するのに用いられ得ることも意図される。全般的に、適切な結合層はカルボ
キシメチル化されたデキストラン、アルデヒド活性化されたデキストラン、ヒド
ラジン活性化されたデキストラン、シラン処理された表面(silanated surface)
、シラン化された表面(silanized surface)、シラン、アビデン、ストレプタビ
デン、ニュートラビデン、ビオチニル、二官能性スペーサーアーム、自己集合し
た単層、脂質及びガラス乃至プラスチックの無電荷乃至未被覆表面であり得る。
適切な検体は抗原、たん白質、糖たん白質、ビタミン、細菌、バクテリアやバク
テリア片を含んだ細菌片、ウイルス、ウイルス性材料片、脂質、炭水化物、トキ
シン、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡやＲＮＡの類似物、病原性有機分子、抗菌性有機
分子、抗ウイルス性有機分子、及びこれらの類似物、治療剤や薬剤であり得る。
【００４５】 以下に詳細に記載される実験テストにおいて、屈折計２２が図３ｂに描かれた
実験用設定において用いられた。本発明にしたがって形成され参照番号２０で大
まかに認識された実験用設定が図３ｂに示されてる。設定２０は概して屈折率を
測定するための試験組立品２４を有した自動式屈折計２２、液体接触相を貯蔵す
るための貯蔵容器２６、試験組立品２４に隣接したウェル(well)２９を画定する
フローセル２８、接触相を貯蔵容器２６からフローセル２８へ運ぶためのポンプ
２５及びフレキシブルな管２７、及び屈折計の測定機能を制御し屈折計から受け
た測定データを処理し記憶すべく屈折計２２と直列連通するように接続されたパ
ーソナルコンピュータ３０を備えて構成される。
実験用設定において用いられた。本発明にしたがって形成され参照番号２０で大
まかに認識された実験用設定が図３ｂに示されてる。設定２０は概して屈折率を
測定するための試験組立品２４を有した自動式屈折計２２、液体接触相を貯蔵す
るための貯蔵容器２６、試験組立品２４に隣接したウェル(well)２９を画定する
フローセル２８、接触相を貯蔵容器２６からフローセル２８へ運ぶためのポンプ
２５及びフレキシブルな管２７、及び屈折計の測定機能を制御し屈折計から受け
た測定データを処理し記憶すべく屈折計２２と直列連通するように接続されたパ
ーソナルコンピュータ３０を備えて構成される。
【００４６】 屈折計２２は更に、標準シリアルケーブル４２を通り周囲装置につながるデー
タのための不図示のＲＳ-２３２シリアルポート有し、最も一般的なパーソナル
コンピュータ３０はそれ自体のシリアル連通ポート（ＣＯＭ１又はＣＯＭ２）を
有する。屈折計２２とコンピュータ３０の間の連通はコンピュータで動く端末連
通ソフトウエアプログラムによって制御可能である。しかしながら、マイクロソ
フト社の Windows 3.11 に付属している端末プログラムとマイクロソフト社の W
indows 95 に付属しているハイパーターミナルプログラムは、本発明の原理体系
によって即時測定データを引き出すために屈折計２２とコンピュータ３０の間の
データ連通を可能にするのに公知である。上記端末プログラムのための推奨され
る連通ポータ設定はボー速度−１９２００、データビット−８、ストップビット
−１、パリティー−なし、フローコントロール−ＸＯＮ／ＸＯＦＦである。メニ
ューオプション５「Settings」で、オプション「Text Transfers」、オプション
「Standard Flow Control」が選択される。将来の使用にとってこれら設定を省
くことが有用である。Leica AR600 自動式屈折計のための Owner's Manual と支
持資料を参照することによってより十分に理解されるように、屈折計がユーザー
入力と様々なコントロールコードを送ることを介してコンピュータから遠隔で制
御されてもよい。パーソナルコンピュータ３０にリンクした自動式屈折計２２を
含んで本発明の装置が概してここで記載されるが、当然ながら様々な感知適用の
ために規則正しい選択間隔で頻繁に読み取りを行い示数を記録することを可能と
する屈折計２２自体に予めプログラム化されたソフトウエアとメモリを備えるこ
とが可能である。
タのための不図示のＲＳ-２３２シリアルポート有し、最も一般的なパーソナル
コンピュータ３０はそれ自体のシリアル連通ポート（ＣＯＭ１又はＣＯＭ２）を
有する。屈折計２２とコンピュータ３０の間の連通はコンピュータで動く端末連
通ソフトウエアプログラムによって制御可能である。しかしながら、マイクロソ
フト社の Windows 3.11 に付属している端末プログラムとマイクロソフト社の W
indows 95 に付属しているハイパーターミナルプログラムは、本発明の原理体系
によって即時測定データを引き出すために屈折計２２とコンピュータ３０の間の
データ連通を可能にするのに公知である。上記端末プログラムのための推奨され
る連通ポータ設定はボー速度−１９２００、データビット−８、ストップビット
−１、パリティー−なし、フローコントロール−ＸＯＮ／ＸＯＦＦである。メニ
ューオプション５「Settings」で、オプション「Text Transfers」、オプション
「Standard Flow Control」が選択される。将来の使用にとってこれら設定を省
くことが有用である。Leica AR600 自動式屈折計のための Owner's Manual と支
持資料を参照することによってより十分に理解されるように、屈折計がユーザー
入力と様々なコントロールコードを送ることを介してコンピュータから遠隔で制
御されてもよい。パーソナルコンピュータ３０にリンクした自動式屈折計２２を
含んで本発明の装置が概してここで記載されるが、当然ながら様々な感知適用の
ために規則正しい選択間隔で頻繁に読み取りを行い示数を記録することを可能と
する屈折計２２自体に予めプログラム化されたソフトウエアとメモリを備えるこ
とが可能である。
【００４７】 市販の Leica AR600 自動式屈折計においてＬＳＡのセル＃１００でのクロス
オーバーは２０℃で約１．３の屈折率に対応し、セル＃２４５０でのクロスオー
バーは同じ温度で約１．５２の屈折率に対応することに注意することが重要であ
る。大抵の結合現象が約１．３〜約１．４の範囲内での屈折率の変化となるので
、Leica AR600 の構成における有効な広範囲の屈折率測定が好結果で用いられた
。
オーバーは２０℃で約１．３の屈折率に対応し、セル＃２４５０でのクロスオー
バーは同じ温度で約１．５２の屈折率に対応することに注意することが重要であ
る。大抵の結合現象が約１．３〜約１．４の範囲内での屈折率の変化となるので
、Leica AR600 の構成における有効な広範囲の屈折率測定が好結果で用いられた
。
【００４８】 概観としてここに記載された７つの実験は２つの一般的なステージを伴う：第
１が支持表面を準備しその上に結合層を固定することで、第２が臨界角屈折計に
よる結合層とガラスの間の界面での屈折率変化の連続測定である。測定は接触相
への非結合溶液の添加後でサンプル検体と結合層の間の結合反応の間になされた
。
１が支持表面を準備しその上に結合層を固定することで、第２が臨界角屈折計に
よる結合層とガラスの間の界面での屈折率変化の連続測定である。測定は接触相
への非結合溶液の添加後でサンプル検体と結合層の間の結合反応の間になされた
。
【００４９】 テスト１と２において、流れる接触相の集まりはしょ糖と Bovine Serum Albu
min（ウシ科の血清アルブミン）の添加によって変化した。当該添加は Leica AR
600 臨界角屈折計のプリズムに連結されたガラススライド（スライドガラス、載
せガラス）の表面での屈折率変化を測定する可能性を決するためになされた。
min（ウシ科の血清アルブミン）の添加によって変化した。当該添加は Leica AR
600 臨界角屈折計のプリズムに連結されたガラススライド（スライドガラス、載
せガラス）の表面での屈折率変化を測定する可能性を決するためになされた。
【００５０】 第３のテストと第４のテストにおいて、アルデヒド基で終端する専有スペーサ
ーアームを含有するシラン処理されたガラスディスクに対する共有結合によって
抗体が固定された。各テストにおいて長い時間をかけて加えられた抗原の好結果
で増加する５つの濃度に対して測定がなされた。
ーアームを含有するシラン処理されたガラスディスクに対する共有結合によって
抗体が固定された。各テストにおいて長い時間をかけて加えられた抗原の好結果
で増加する５つの濃度に対して測定がなされた。
【００５１】 テスト５において、Neutravidenを共役させた Goat Anti-Mouse IgG 抗体がビ
オチン基を加えられたガラス表面上に吸着した。テスト６と７において、実験が
対照標準溶液（対照溶液）としての Sheep IgG と特定の結合抗体 Mouse IgG を
備えた固定化された Goat Anti-Mouse Antibody（抗体）の反応を含む。実験テ
スト１〜７からの記録された測定データが対応する図面においてもたらされた。
オチン基を加えられたガラス表面上に吸着した。テスト６と７において、実験が
対照標準溶液（対照溶液）としての Sheep IgG と特定の結合抗体 Mouse IgG を
備えた固定化された Goat Anti-Mouse Antibody（抗体）の反応を含む。実験テ
スト１〜７からの記録された測定データが対応する図面においてもたらされた。
【００５２】 透明ディスク７８の準備はシラン化(silanyzation)とディスクの過ヨウ素酸塩
酸化とを伴う。シラン処理されたガラススライドは市販され、本発明を実施する
のに有用である一方、接触相の予期される屈折率よりも大きな適切な屈折率の平
・平ガラスプレートのシラン化がテスト１と２における高い特質を保証すべくな
された。実験で用いられた透明ディスク７８は始めクリーニングされ、濃縮硫酸
、希釈水、エタノール及びアセトンでの連続浸漬によってヒドロキシル化された
。５００グラムの硫酸が Sigma-Aldrich Chemicals、製品番号Ｓ-１５２６から
得られ、ACS Reagent Grade、９５．７％純度であった。透明ディスク７８は１
度硫酸中に１０分間漬けられ、そして希釈水に３度、それぞれ１０分間漬けられ
た。エタノールは Sigma-Aldrich Chemicals、製品番号２７０７４-１から得ら
れ、HPLC Grade の変性された試薬であった。透明ディスク７８は２度、エタノ
ールに各浸漬毎に１０分間漬けられた。アセトンがまた Sigma-Aldrich Chemica
ls から得られ、９９．９％純度で ACS Reagent Grade であった。透明ディスク
は２度、１０分間当該アセトンに漬けられた。様々な浸漬が、各々が銅ワイヤー
のシングルストランドから形成されたワイヤー支持フックに透明ディスク７８を
支持することによって行われ得た。透明ディスク７８回りにワイヤーを曲げるこ
とによって当該ディスクを取り付けたこれらフックの幾つかは、試薬容器の上面
を横切って設定されたバーから吊るされた。個々の浸漬フックに対する代替物と
して、透明ディスク７８のための規則正しく間隔をおいた開口ウェルの並びを有
した１つ以上のラックが浸漬目的のために特に加工され得る。
酸化とを伴う。シラン処理されたガラススライドは市販され、本発明を実施する
のに有用である一方、接触相の予期される屈折率よりも大きな適切な屈折率の平
・平ガラスプレートのシラン化がテスト１と２における高い特質を保証すべくな
された。実験で用いられた透明ディスク７８は始めクリーニングされ、濃縮硫酸
、希釈水、エタノール及びアセトンでの連続浸漬によってヒドロキシル化された
。５００グラムの硫酸が Sigma-Aldrich Chemicals、製品番号Ｓ-１５２６から
得られ、ACS Reagent Grade、９５．７％純度であった。透明ディスク７８は１
度硫酸中に１０分間漬けられ、そして希釈水に３度、それぞれ１０分間漬けられ
た。エタノールは Sigma-Aldrich Chemicals、製品番号２７０７４-１から得ら
れ、HPLC Grade の変性された試薬であった。透明ディスク７８は２度、エタノ
ールに各浸漬毎に１０分間漬けられた。アセトンがまた Sigma-Aldrich Chemica
ls から得られ、９９．９％純度で ACS Reagent Grade であった。透明ディスク
は２度、１０分間当該アセトンに漬けられた。様々な浸漬が、各々が銅ワイヤー
のシングルストランドから形成されたワイヤー支持フックに透明ディスク７８を
支持することによって行われ得た。透明ディスク７８回りにワイヤーを曲げるこ
とによって当該ディスクを取り付けたこれらフックの幾つかは、試薬容器の上面
を横切って設定されたバーから吊るされた。個々の浸漬フックに対する代替物と
して、透明ディスク７８のための規則正しく間隔をおいた開口ウェルの並びを有
した１つ以上のラックが浸漬目的のために特に加工され得る。
【００５３】 いったん透明ディスク７８がクリーニングされると、以下ＡＰＴＳと称される
３-アミノプロピル、トリエトキシシランで活性化されなければならない。ＡＰ
ＴＳ分子は酸素原子を介して３個のエチル基に連結した珪素原子を含有する（ト
リエトキシシラン）。分子のこの部分は、水性環境における自由陽子及び透明デ
ィスク７８の界面でのヒドロキシ基を伴う縮合反応の間に当該界面８０に直接的
に連結する。２０個のディスクのバッチに対するこの反応をなすために、１０％
wt／vol 新鮮水溶液（新鮮水溶液単位容量当たり１０重量％）のＡＰＴＳが２
．５ｍｌのＡＰＴＳを２５ｍｌの希釈水と混合することによって生成される。こ
の溶液は Sigma-Aldrich Chemicals、製品番号Ａ-０８０８から得られた Glacia
l Acetic Acid（氷酢酸）と電子ｐＨ計を用いて５．０のｐＨに滴定された。連
結剤ＡＰＴＳとの透明ディスク７８の反応は８０℃で３時間制御された。
３-アミノプロピル、トリエトキシシランで活性化されなければならない。ＡＰ
ＴＳ分子は酸素原子を介して３個のエチル基に連結した珪素原子を含有する（ト
リエトキシシラン）。分子のこの部分は、水性環境における自由陽子及び透明デ
ィスク７８の界面でのヒドロキシ基を伴う縮合反応の間に当該界面８０に直接的
に連結する。２０個のディスクのバッチに対するこの反応をなすために、１０％
wt／vol 新鮮水溶液（新鮮水溶液単位容量当たり１０重量％）のＡＰＴＳが２
．５ｍｌのＡＰＴＳを２５ｍｌの希釈水と混合することによって生成される。こ
の溶液は Sigma-Aldrich Chemicals、製品番号Ａ-０８０８から得られた Glacia
l Acetic Acid（氷酢酸）と電子ｐＨ計を用いて５．０のｐＨに滴定された。連
結剤ＡＰＴＳとの透明ディスク７８の反応は８０℃で３時間制御された。
【００５４】 図１４は各透明ディスク７８の唯一の側に対し化学活性化（アクティヴェーシ
ョン）を制限するのに用いられる配置装置を描いている。透明ディスク７８は、
透明スライド８４の表面のように狭く頑強な表面の上に、活性化されるべきサン
プル表面を図示のように上に向けて、置かれた。８〜９ｍｍの内径を有したゴム
性のＯリング８６が透明ディスク７８の上面に置かれている。Ｏリング８６のサ
イズは、屈折計による測定の間、サンプル検体に対しさらされたサンプル表面の
全てが活性化されることを保証するために、実際の屈折計による読み取りの間フ
ローセル２８と透明ディスク７８の間に置かれたＯリング８６のサイズと同じか
僅かに大きいように選択される。Ｏリング８６の内径に対応する内径と２５ｍｍ
より大きくない高さとを有した管材料片８８がＯリング８６の上面に置かれる。
正しく認識されるように、Ｏリング８６は透明ディスク７８と管８８の間に流体
密（液密）シールを生じる。管８８は、露出端部分９０ａ，９０ｂを有した頑強
なドエルピン９０を受けるためにその高い部分で１対の直径方向に対向した貫通
孔を有する。組み立てられた部品（コンポーネント）は、ドエルピン９０の一方
の露出端部９０ａ又は９０ｂ回りに、そしてスライド８４の下に、ドエルピン９
０の他方の露出端部回りにくくられた連続弾性バンド９２によって一緒に取り外
し可能に保持される。
ョン）を制限するのに用いられる配置装置を描いている。透明ディスク７８は、
透明スライド８４の表面のように狭く頑強な表面の上に、活性化されるべきサン
プル表面を図示のように上に向けて、置かれた。８〜９ｍｍの内径を有したゴム
性のＯリング８６が透明ディスク７８の上面に置かれている。Ｏリング８６のサ
イズは、屈折計による測定の間、サンプル検体に対しさらされたサンプル表面の
全てが活性化されることを保証するために、実際の屈折計による読み取りの間フ
ローセル２８と透明ディスク７８の間に置かれたＯリング８６のサイズと同じか
僅かに大きいように選択される。Ｏリング８６の内径に対応する内径と２５ｍｍ
より大きくない高さとを有した管材料片８８がＯリング８６の上面に置かれる。
正しく認識されるように、Ｏリング８６は透明ディスク７８と管８８の間に流体
密（液密）シールを生じる。管８８は、露出端部分９０ａ，９０ｂを有した頑強
なドエルピン９０を受けるためにその高い部分で１対の直径方向に対向した貫通
孔を有する。組み立てられた部品（コンポーネント）は、ドエルピン９０の一方
の露出端部９０ａ又は９０ｂ回りに、そしてスライド８４の下に、ドエルピン９
０の他方の露出端部回りにくくられた連続弾性バンド９２によって一緒に取り外
し可能に保持される。
【００５５】 透明ディスク７８のサンプル表面８０とのＡＰＴＳ溶液の反応が完了した後、
図１４に示された組立品は分解され、透明ディスク７８は２時間１２０℃で加熱
され、そして室温に冷却された。冷却された透明ディスクはそして５％ wt／vol
グルタルアルデヒド溶液での燐酸緩衝液において漬出された。燐酸緩衝液のｐ
Ｈは６．８であった。２０〜３０個のディスクのバッチのために、１０ｇのグル
タルアルデヒドを２００ｍｌの燐酸緩衝液と混合することで十分な量の溶液がも
たらされた。透明ディスクが９０分間室温（２２℃）で浸出され、その後に希釈
水に２度、それぞれ１０分ずつ浸漬された。水での浸漬後、図１４に示された単
一の側活性化組立品は再び組み立てられ、少量の抗体が配管ウェルにピペットで
取られ、被覆効率を試験するために２４時間４０℃で反応することを容認された
。抗体反応に続いて、透明ディスク７８は燐酸緩衝液で洗浄され、４℃で等浸透
圧塩水に貯蔵された。シラン化の方法は公知であり、刊行物 Immobilized Affin ity Ligand Techniques 、Greg T. Hermanson、A. Krishna Mallia、Paul K. Smi
th 共著、Academic Press、１９９２年、１２〜１４頁を参照可能である。
図１４に示された組立品は分解され、透明ディスク７８は２時間１２０℃で加熱
され、そして室温に冷却された。冷却された透明ディスクはそして５％ wt／vol
グルタルアルデヒド溶液での燐酸緩衝液において漬出された。燐酸緩衝液のｐ
Ｈは６．８であった。２０〜３０個のディスクのバッチのために、１０ｇのグル
タルアルデヒドを２００ｍｌの燐酸緩衝液と混合することで十分な量の溶液がも
たらされた。透明ディスクが９０分間室温（２２℃）で浸出され、その後に希釈
水に２度、それぞれ１０分ずつ浸漬された。水での浸漬後、図１４に示された単
一の側活性化組立品は再び組み立てられ、少量の抗体が配管ウェルにピペットで
取られ、被覆効率を試験するために２４時間４０℃で反応することを容認された
。抗体反応に続いて、透明ディスク７８は燐酸緩衝液で洗浄され、４℃で等浸透
圧塩水に貯蔵された。シラン化の方法は公知であり、刊行物 Immobilized Affin ity Ligand Techniques 、Greg T. Hermanson、A. Krishna Mallia、Paul K. Smi
th 共著、Academic Press、１９９２年、１２〜１４頁を参照可能である。
【００５６】 過ヨウ素酸塩酸化ステップを実行するために、６００μｌの少なくとも１ｍｇ
／ｍｌ抗体溶液が抽出され、標識付けされたガラス瓶に入れられ、０．０６ｇの
メタ過ヨウ素酸ナトリウムが１０ｍｌの希釈水に溶解された。標識付けされたガ
ラス瓶内で３００ｍｌの過ヨウ素酸塩溶液を抗体溶液と混合することによって過
ヨウ素酸塩溶液を抗体溶液と配合し、炭水化物からアルデヒド基を生じるために
当該配合物を３０分間暗部で反応させた。上記刊行物 Immobilized Affinity Li gand Techniques は支持マトリックスの過ヨウ素酸塩酸化のための実験計画記録
をその７５頁でもたらす。次のステップはシラン処理されたディスク７８の界面
８０に抗体を連結することであった。このステップのための実験計画記録は２２
３頁から始まる Immobilized Affinity Ligand Techniques で見出すことができ
る。
／ｍｌ抗体溶液が抽出され、標識付けされたガラス瓶に入れられ、０．０６ｇの
メタ過ヨウ素酸ナトリウムが１０ｍｌの希釈水に溶解された。標識付けされたガ
ラス瓶内で３００ｍｌの過ヨウ素酸塩溶液を抗体溶液と混合することによって過
ヨウ素酸塩溶液を抗体溶液と配合し、炭水化物からアルデヒド基を生じるために
当該配合物を３０分間暗部で反応させた。上記刊行物 Immobilized Affinity Li gand Techniques は支持マトリックスの過ヨウ素酸塩酸化のための実験計画記録
をその７５頁でもたらす。次のステップはシラン処理されたディスク７８の界面
８０に抗体を連結することであった。このステップのための実験計画記録は２２
３頁から始まる Immobilized Affinity Ligand Techniques で見出すことができ
る。
【００５７】 標準的な屈折計による手続きにおいて、プリズム５０の上面に何もなしで屈折
計２２が空気中で(in air)始動された。その場合に、プリズムと空気の間の界面
で入射する光の全ては、プリズムの屈折率が空気のそれよりも通常かなり高いの
で、反射する。したがって屈折計が空気中で始動される場合、センサーは光の全
てを検出し、それでセンサーには影線が形成されない。したがって、屈折計は図
５及び図６での参照曲線１００に似た読みを出した。同様に、標準的な操作条件
下でサンプルは通常プリズムの上面に置かれ、当該プリズムの上面にリガンドを
固定化しない。プリズムの上面に置かれたサンプルで、臨界角現象が満たされ、
界面に入射する光は部分的に反射され部分的に伝播して、センサーに影線を形成
する。それで屈折計は図５でのサンプル曲線１１０に似た読みを生じる。
計２２が空気中で(in air)始動された。その場合に、プリズムと空気の間の界面
で入射する光の全ては、プリズムの屈折率が空気のそれよりも通常かなり高いの
で、反射する。したがって屈折計が空気中で始動される場合、センサーは光の全
てを検出し、それでセンサーには影線が形成されない。したがって、屈折計は図
５及び図６での参照曲線１００に似た読みを出した。同様に、標準的な操作条件
下でサンプルは通常プリズムの上面に置かれ、当該プリズムの上面にリガンドを
固定化しない。プリズムの上面に置かれたサンプルで、臨界角現象が満たされ、
界面に入射する光は部分的に反射され部分的に伝播して、センサーに影線を形成
する。それで屈折計は図５でのサンプル曲線１１０に似た読みを生じる。
【００５８】 本発明の好適な実施形態において屈折計がプリズムの上面に置かれた透明ディ
スク７８を備えた様々なリガンドと上記ディスク上の固定化結合層５１’との間
の相互作用を感知し監視するために用いられるので、空気中で屈折計を始動する
ことは望ましくない。それで本発明の好適な実施形態においては始動手続きは空
気中ではなく水中で行われる。水中で屈折計を始動するために、微量の油のよう
な連結液体がプリズム５０の上面に置かれ、そして光学的に透明なディスクがプ
リズムの上面に置かれた。水がディスク上を流れ、屈折計は水中で始動可能とな
り、図６における水の参照曲線１３０のような読み取りを生じた。水を流す代わ
りに低濃度のＰＢＳ（生理学的に緩衝剤で処理された塩水）をディスク上に流す
ことによって、プリズム上にディスクを備えた屈折計を始動することも可能であ
ることが注目される。適切なＰＢＳは約７．４のｐＨを有し、例えば０．１４Ｍ
のＮａＣｌを備えてなり、約７．４のｐＨでの０．０１Ｍ若しくは０．１Ｍの燐
酸塩緩衝剤を含んでいる。
スク７８を備えた様々なリガンドと上記ディスク上の固定化結合層５１’との間
の相互作用を感知し監視するために用いられるので、空気中で屈折計を始動する
ことは望ましくない。それで本発明の好適な実施形態においては始動手続きは空
気中ではなく水中で行われる。水中で屈折計を始動するために、微量の油のよう
な連結液体がプリズム５０の上面に置かれ、そして光学的に透明なディスクがプ
リズムの上面に置かれた。水がディスク上を流れ、屈折計は水中で始動可能とな
り、図６における水の参照曲線１３０のような読み取りを生じた。水を流す代わ
りに低濃度のＰＢＳ（生理学的に緩衝剤で処理された塩水）をディスク上に流す
ことによって、プリズム上にディスクを備えた屈折計を始動することも可能であ
ることが注目される。適切なＰＢＳは約７．４のｐＨを有し、例えば０．１４Ｍ
のＮａＣｌを備えてなり、約７．４のｐＨでの０．０１Ｍ若しくは０．１Ｍの燐
酸塩緩衝剤を含んでいる。
【００５９】 屈折計が上記したように水又は希釈されたＰＢＳで始動されるならば、その較
正（検定）手続きは水では行うことができない。この場合、標準ＰＢＳの流れが
器具を較正するのに用いられ、図６でのＰＢＳ較正曲線のような読み取りを生じ
る。上記した手続きにしたがって屈折計が始動され較正されるならば、操作の準
備が整う。
正（検定）手続きは水では行うことができない。この場合、標準ＰＢＳの流れが
器具を較正するのに用いられ、図６でのＰＢＳ較正曲線のような読み取りを生じ
る。上記した手続きにしたがって屈折計が始動され較正されるならば、操作の準
備が整う。
【００６０】 実験テストの準備ステージで、標準石英ガラスマイクロスコープスライドは F
isher Scientific から購入された。Xenobind（キセノビンド）ガラススライド
は Xenopore、Ｘ、NJ、USAから購入された。シセノビンドスライドはシラン処理
されたガラスで作られ、当該ガラスに電子対を共有して結合された専有スペーサ
ーアームと末端のアルデヒド基とを有している。ビオチン基を加えられたガラス
スライドは Swaisgood 等の方法、１９９７年にしたがって準備され：ガラスス
ライドが１：４ｖ／ｖ硝酸（Sigma、セントルイス、ミズーリ州、USAから市販）
にて９５℃で１時間クリーニングされ、次いで希釈水ですすがれた。そしてスラ
イドは１０％ｖ／ｖ３-アミノプロピルトリエトキシシラン−ＨＣｌ（ｐＨ４．
０）に漬けられ、７０℃で３時間定温保持され、１１０℃で一晩乾燥され、５ｍ
ｇ／ｎｌＮＨＳ-ＬＣ-ビオチン（スルホスクシンイミジル６-（ビオチンアミド
）ヘキサノエート（Pierce、ロックフォード、イリノイ州から市販））にて５０
ｍｍの二酸化ナトリウム（ｐＨ８．５）において２時間４℃で漬けられ、５０ｍ
ｍの０．０２％ＮａＮ３含有燐酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ６．０）において洗浄
され貯蔵された。試験的テストの開始前に、スライドは１００ｍｍ２の四角片に
カットされた。記載した試験的テストの全てで較正目的で対照標準溶液として用
いられたＰＢＳは、１０ｍｍの燐酸ナトリウム、０．１３８ｍの塩化ナトリウム
、２．７ｍｍの塩化カリウム及び０．０２％のトウイーン２０（Tween-20、腸管
表面の清浄剤として用いられるソルビタン・ポリオキシアルカラン誘導体の商品
名、polyoxyethylen sorbitann laurate）を含有した。清浄剤の目的は非固有結
合を最小限にすることにある。
isher Scientific から購入された。Xenobind（キセノビンド）ガラススライド
は Xenopore、Ｘ、NJ、USAから購入された。シセノビンドスライドはシラン処理
されたガラスで作られ、当該ガラスに電子対を共有して結合された専有スペーサ
ーアームと末端のアルデヒド基とを有している。ビオチン基を加えられたガラス
スライドは Swaisgood 等の方法、１９９７年にしたがって準備され：ガラスス
ライドが１：４ｖ／ｖ硝酸（Sigma、セントルイス、ミズーリ州、USAから市販）
にて９５℃で１時間クリーニングされ、次いで希釈水ですすがれた。そしてスラ
イドは１０％ｖ／ｖ３-アミノプロピルトリエトキシシラン−ＨＣｌ（ｐＨ４．
０）に漬けられ、７０℃で３時間定温保持され、１１０℃で一晩乾燥され、５ｍ
ｇ／ｎｌＮＨＳ-ＬＣ-ビオチン（スルホスクシンイミジル６-（ビオチンアミド
）ヘキサノエート（Pierce、ロックフォード、イリノイ州から市販））にて５０
ｍｍの二酸化ナトリウム（ｐＨ８．５）において２時間４℃で漬けられ、５０ｍ
ｍの０．０２％ＮａＮ３含有燐酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ６．０）において洗浄
され貯蔵された。試験的テストの開始前に、スライドは１００ｍｍ２の四角片に
カットされた。記載した試験的テストの全てで較正目的で対照標準溶液として用
いられたＰＢＳは、１０ｍｍの燐酸ナトリウム、０．１３８ｍの塩化ナトリウム
、２．７ｍｍの塩化カリウム及び０．０２％のトウイーン２０（Tween-20、腸管
表面の清浄剤として用いられるソルビタン・ポリオキシアルカラン誘導体の商品
名、polyoxyethylen sorbitann laurate）を含有した。清浄剤の目的は非固有結
合を最小限にすることにある。
【００６１】 Rabbit Anti-Sheep と Goat Anti-Mouse Antibodies（ウサギアンチシープ抗
体とヤギアンチマウス抗体）の各々は Xenobind スライドに次のように固定化さ
れた：４０ｍｌの１ｍｇ／ｍｌ抗体が４００ｍｌの０．１５ＭのＮａＣｌと０．
１Ｍの重炭酸ナトリウム（ｐＨ９．１）で希釈された。希釈された抗体は Xenob
ind スライドの表面上に延ばされた。そして固定化された抗体を有したスライド
は湿らされた密閉容器内で一晩暗くして置かれた。スライドが希釈水ですすがれ
た後、窒素の流れの下で乾燥され、直ちに実験テストに用いられた。
体とヤギアンチマウス抗体）の各々は Xenobind スライドに次のように固定化さ
れた：４０ｍｌの１ｍｇ／ｍｌ抗体が４００ｍｌの０．１５ＭのＮａＣｌと０．
１Ｍの重炭酸ナトリウム（ｐＨ９．１）で希釈された。希釈された抗体は Xenob
ind スライドの表面上に延ばされた。そして固定化された抗体を有したスライド
は湿らされた密閉容器内で一晩暗くして置かれた。スライドが希釈水ですすがれ
た後、窒素の流れの下で乾燥され、直ちに実験テストに用いられた。
【００６２】 NeutrAviden 共役抗体での実験のために、抗体が次のようにビオチン基を加え
られたガラススライドに固定化された：４０ｍｌの１ｍｇ／ｍｌ抗体が４００ｍ
ｌの０．０２％トウイーン含有ＰＢＳで希釈された。そして希釈された抗体がス
ライド上に延ばされ、湿らされシールされた容器内において室温で３時間定温保
持された。そしてスライドは希釈水ですすがれ、窒素流の下で乾燥され、直ちに
実験テストに用いられた。代替的に NeutrAviden 共役抗体は上記テストの過程
の間に可動相に加えることによってガラススライドに固定化された。
られたガラススライドに固定化された：４０ｍｌの１ｍｇ／ｍｌ抗体が４００ｍ
ｌの０．０２％トウイーン含有ＰＢＳで希釈された。そして希釈された抗体がス
ライド上に延ばされ、湿らされシールされた容器内において室温で３時間定温保
持された。そしてスライドは希釈水ですすがれ、窒素流の下で乾燥され、直ちに
実験テストに用いられた。代替的に NeutrAviden 共役抗体は上記テストの過程
の間に可動相に加えることによってガラススライドに固定化された。
【００６３】 実験テストの全ては、図７に示された試験組立品を参照する次の好適な手続き
にしたがってなされた。（図７における連結液体７６に対応する）小滴の連結油
（屈折率１．６３）がプリズム５０の上面に置かれた。図７における参照番号７
８に対応するガラススライドが、プリズム５０とスライドの間に気泡を閉じ込め
ることを避けるように注意深く油滴の上面に置かれた。また固定化された抗体（
図７におけるリガンド５３）を含有する結合層５１’に界面８０を上記油が接触
させないことを確実にすべく慎重に取り計らわれた。フローセル組立品が図７に
関連して先に記載されたように完成された。そして各実験テストの開始に先立っ
てトウイーン含有ＰＢＳが１〜２ｍｌ／分で３０分間スライド一面に循環された
。Leica AR600 屈折計がスライド一面にイオン除去された希釈水を３分間流した
後に始動された。イオン除去された希釈水での屈折計の初期化によって直動走査
アレイの参照線がもたらされた。当該参照線は全反射の臨界角を示す影線のシフ
トを決するためにソフトウエアによって後に使われた。そして屈折計を較正（検
定）するために溶液が５分間トウイーンを有したＰＢＳに交換された。較正され
ると、屈折計は予め設定された連続する間隔で屈折率を読むようにセットされた
。下記する実験テストのために、直動走査アレイの１２４のスキャンが各読みの
ために用いられた。
にしたがってなされた。（図７における連結液体７６に対応する）小滴の連結油
（屈折率１．６３）がプリズム５０の上面に置かれた。図７における参照番号７
８に対応するガラススライドが、プリズム５０とスライドの間に気泡を閉じ込め
ることを避けるように注意深く油滴の上面に置かれた。また固定化された抗体（
図７におけるリガンド５３）を含有する結合層５１’に界面８０を上記油が接触
させないことを確実にすべく慎重に取り計らわれた。フローセル組立品が図７に
関連して先に記載されたように完成された。そして各実験テストの開始に先立っ
てトウイーン含有ＰＢＳが１〜２ｍｌ／分で３０分間スライド一面に循環された
。Leica AR600 屈折計がスライド一面にイオン除去された希釈水を３分間流した
後に始動された。イオン除去された希釈水での屈折計の初期化によって直動走査
アレイの参照線がもたらされた。当該参照線は全反射の臨界角を示す影線のシフ
トを決するためにソフトウエアによって後に使われた。そして屈折計を較正（検
定）するために溶液が５分間トウイーンを有したＰＢＳに交換された。較正され
ると、屈折計は予め設定された連続する間隔で屈折率を読むようにセットされた
。下記する実験テストのために、直動走査アレイの１２４のスキャンが各読みの
ために用いられた。
【００６４】 典型的には、安定した参照線が達成されるまでＰＢＳがスライド表面一面に流
された。そしてサンプル検体として対照標準たん白質又は抗原を含有する接触相
５９が貯蔵容器（図３ｂにおける参照番号２６）に加えられ、結合層５１’の屈
折率が約１０〜３０分間監視された。対照標準溶液が非固有結合を真の抗原／抗
体結合相互作用と区別するために流された。更に、貯蔵容器内の抗原濃度を増加
することで、流速と抗原濃度に対する結合相互作用の割合の依存性についての情
報がもたらされた。
された。そしてサンプル検体として対照標準たん白質又は抗原を含有する接触相
５９が貯蔵容器（図３ｂにおける参照番号２６）に加えられ、結合層５１’の屈
折率が約１０〜３０分間監視された。対照標準溶液が非固有結合を真の抗原／抗
体結合相互作用と区別するために流された。更に、貯蔵容器内の抗原濃度を増加
することで、流速と抗原濃度に対する結合相互作用の割合の依存性についての情
報がもたらされた。
【００６５】 図７に例示された好適な試験組立品を有した臨界角屈折計がガラススライド７
８を当該スライド上の結合層５１’と接触させないバルク溶液の屈折率変化を検
出することができることを示すために第１の実験テストが行われた。実験の始め
で、屈折計はイオン除去された希釈水で始動され、上記したようにＰＢＳで較正
された。第１の実験テストの間、再循環するＰＢＳ緩衝液にしょ糖を連続的に添
加して時間関数として屈折率変化が監視された。図８に示された観測された屈折
率変化は、しょ糖の濃度と屈折率の間の公知の関係から予想されたようなもので
あった。屈折率の変化は即座で、これも接触相の高い流速（＞１．０ｍｌ／分）
と低いフローセル体積（＜３０ｍｌ）のために予期された観察であって、最小の
希釈効果となることも注目された。
８を当該スライド上の結合層５１’と接触させないバルク溶液の屈折率変化を検
出することができることを示すために第１の実験テストが行われた。実験の始め
で、屈折計はイオン除去された希釈水で始動され、上記したようにＰＢＳで較正
された。第１の実験テストの間、再循環するＰＢＳ緩衝液にしょ糖を連続的に添
加して時間関数として屈折率変化が監視された。図８に示された観測された屈折
率変化は、しょ糖の濃度と屈折率の間の公知の関係から予想されたようなもので
あった。屈折率の変化は即座で、これも接触相の高い流速（＞１．０ｍｌ／分）
と低いフローセル体積（＜３０ｍｌ）のために予期された観察であって、最小の
希釈効果となることも注目された。
【００６６】 第２の実験テストは、添加された大量のたん白質 Bovine Serum Albumin（ウ
シ科血清アルブミン、ＢＳＡ）が屈折率変化を観察するために用いられたことを
除いて、第１のものと同様であった。第１のテストと同様に、図９に描かれた屈
折率変化は即座で、ＢＳＡの添加体積に対する予期された程度であった。ＢＳＡ
テストはまた、結合層への非固有結合の効果が最小であることを明らかにした。
シ科血清アルブミン、ＢＳＡ）が屈折率変化を観察するために用いられたことを
除いて、第１のものと同様であった。第１のテストと同様に、図９に描かれた屈
折率変化は即座で、ＢＳＡの添加体積に対する予期された程度であった。ＢＳＡ
テストはまた、結合層への非固有結合の効果が最小であることを明らかにした。
【００６７】 第１と第２の実験テストは、既述された構成のＡＲ６００が当該ＡＲ６００の
プリズムに高率油によって連結されたガラススライド一面に流れる接触相におけ
る屈折率変化を検出することができたことを明らかにした。
プリズムに高率油によって連結されたガラススライド一面に流れる接触相におけ
る屈折率変化を検出することができたことを明らかにした。
【００６８】 次の４つの実験テスト（第３から第６）は、同じ構成の臨界角屈折計が接触相
においてサンプル検体と接触するスライド上に置かれた結合層での屈折率変化を
検出可能であることを示すために行われた。これらテストにおいて、結合層にお
けるリガンドは固定化された抗体で、接触相はＰＢＳで、サンプル検体は上記抗
体に対する固有親和性を有する抗原であった。ＢＳＡのような非固有抗原又はた
ん白質を有したＰＢＳ含有の対照標準溶液はまた、引き続いての観察された率変
化が固有抗原／抗体結合相互作用のためであって非固有抗原／抗体相互作用のた
めでないことを確かめるために用いられた。
においてサンプル検体と接触するスライド上に置かれた結合層での屈折率変化を
検出可能であることを示すために行われた。これらテストにおいて、結合層にお
けるリガンドは固定化された抗体で、接触相はＰＢＳで、サンプル検体は上記抗
体に対する固有親和性を有する抗原であった。ＢＳＡのような非固有抗原又はた
ん白質を有したＰＢＳ含有の対照標準溶液はまた、引き続いての観察された率変
化が固有抗原／抗体結合相互作用のためであって非固有抗原／抗体相互作用のた
めでないことを確かめるために用いられた。
【００６９】 図１０ａに示された第３の実験テストの間になされた測定は、Xenobind ガラ
ススライドに固定化された Rabbit Anti-Sheep Antibody の結合層での屈折率変
化を示す。図１０ａにおいて認識されるように、安定した参照線が確立された場
合、Mouse IgG が対照標準溶液として貯蔵容器に加えられ、その後４５分間監視
された。第１と第２の実験テストにおける観察と同様に、非結合対照標準 Mouse
IgG 溶液の添加は、Mouse IgG 含有緩衝液における高い塩類濃度のために、屈
折率の即時の変化をもたらした。即時の変化の後、屈折率は４５分間ほとんど変
化しないままであった。そして抗体に対して固有の親和性を有した５０ｇ／ｍｌ
Sheep IgG Antigen の引き続いての体積が４５分毎に貯蔵容器に添加された。S
heep IgG Antigen 含有緩衝液が循環する接触溶液と等しいという事実のために
屈折率における即座の飛躍乃至ジャンプは観察されなかった。図１０ａで認識可
能なように、固定化抗体への抗原の固有結合を表す大量の抗原を接触相に添加す
る度に屈折率の徐々の変化が検出された。直線復帰乃至回帰を用いることによっ
て適合する図１０ｂでのデータはまた、屈折率変化の割合乃至速度が抗原濃度の
増加につれて増加することを示している。
ススライドに固定化された Rabbit Anti-Sheep Antibody の結合層での屈折率変
化を示す。図１０ａにおいて認識されるように、安定した参照線が確立された場
合、Mouse IgG が対照標準溶液として貯蔵容器に加えられ、その後４５分間監視
された。第１と第２の実験テストにおける観察と同様に、非結合対照標準 Mouse
IgG 溶液の添加は、Mouse IgG 含有緩衝液における高い塩類濃度のために、屈
折率の即時の変化をもたらした。即時の変化の後、屈折率は４５分間ほとんど変
化しないままであった。そして抗体に対して固有の親和性を有した５０ｇ／ｍｌ
Sheep IgG Antigen の引き続いての体積が４５分毎に貯蔵容器に添加された。S
heep IgG Antigen 含有緩衝液が循環する接触溶液と等しいという事実のために
屈折率における即座の飛躍乃至ジャンプは観察されなかった。図１０ａで認識可
能なように、固定化抗体への抗原の固有結合を表す大量の抗原を接触相に添加す
る度に屈折率の徐々の変化が検出された。直線復帰乃至回帰を用いることによっ
て適合する図１０ｂでのデータはまた、屈折率変化の割合乃至速度が抗原濃度の
増加につれて増加することを示している。
【００７０】 第４の実験テストにおいて、上記のように、Goat Anti-Mouse IgG Antibody
が Xenobind スライドに固定化された。第３の実験テストの結果と同様に、大量
の抗原が添加される度に屈折率の変化を屈折計により検出した。図１１ａにおい
て認識可能なように、参照線が確立された後に５０ｇ／ｍｌの非結合 Sheep IgG
が対照標準溶液として貯蔵容器に添加された。非抗原性の非結合 Sheep IgG 分
子の添加で屈折率の変化は観察されなかった。同様に Bovine Serum Albumin の
大量の添加でも屈折率の変化は観察されなかった（ＢＳＡデータは示されていな
い）。そして Anti-Mouse IgG 抗体に対し固有の親和性を有した Mouse IgG 抗
原がほぼ２５分間隔で貯蔵容器に１０ｇ／ｍｌ増分で添加された。図１１ａに示
されるように屈折率の変化は、接触相へのマス（塊的な、一度の投入による）添
加によって生じた率の即時変化とは対照的に、相当に大きく且つ徐々であった。
図１０ｂでのデータと同様に、直線回帰でフィットした図１１ｂでのデータは、
参照線、対照標準溶液及び抗原添加の測定の間に屈折計によって検出された屈折
率の変化を表す。第３のテストでの Sheep IgG Antigen の添加でのように、図
１１ｂにおける屈折率の変化の割合乃至速度は Mouse IgG 抗原の濃度の増加で
増加する。明らかに接触相へのマス添加ではなく結合によって徐々の増加が生じ
る。当該増加はまたマス添加に帰するものよりも遥かに大きな程度である。それ
で図１４ａと１４ｂに示された率変化は抗原／抗体結合相互作用によって生じ、
屈折計によって検出された。
が Xenobind スライドに固定化された。第３の実験テストの結果と同様に、大量
の抗原が添加される度に屈折率の変化を屈折計により検出した。図１１ａにおい
て認識可能なように、参照線が確立された後に５０ｇ／ｍｌの非結合 Sheep IgG
が対照標準溶液として貯蔵容器に添加された。非抗原性の非結合 Sheep IgG 分
子の添加で屈折率の変化は観察されなかった。同様に Bovine Serum Albumin の
大量の添加でも屈折率の変化は観察されなかった（ＢＳＡデータは示されていな
い）。そして Anti-Mouse IgG 抗体に対し固有の親和性を有した Mouse IgG 抗
原がほぼ２５分間隔で貯蔵容器に１０ｇ／ｍｌ増分で添加された。図１１ａに示
されるように屈折率の変化は、接触相へのマス（塊的な、一度の投入による）添
加によって生じた率の即時変化とは対照的に、相当に大きく且つ徐々であった。
図１０ｂでのデータと同様に、直線回帰でフィットした図１１ｂでのデータは、
参照線、対照標準溶液及び抗原添加の測定の間に屈折計によって検出された屈折
率の変化を表す。第３のテストでの Sheep IgG Antigen の添加でのように、図
１１ｂにおける屈折率の変化の割合乃至速度は Mouse IgG 抗原の濃度の増加で
増加する。明らかに接触相へのマス添加ではなく結合によって徐々の増加が生じ
る。当該増加はまたマス添加に帰するものよりも遥かに大きな程度である。それ
で図１４ａと１４ｂに示された率変化は抗原／抗体結合相互作用によって生じ、
屈折計によって検出された。
【００７１】 第５の実験テストが、ビオチン基を加えられたガラススライドへの NeutrAvid
en 共役の Goat Anti-Mouse 抗体の結合を感知し監視する屈折計の能力を明らか
にするためになされた。図１２に描かれるように、参照線が確立された後、１５
ｇ／ｍｌの NeutrAviden Conjugated Goat Anti-Mouse Antibody が貯蔵容器に
添加された。０．００２の率変化があった約４０分後に、率は変化することをと
めた。これは抗原／抗体結合反応の飽和を表す。０．００１の率変化がほぼ１ｎ
ｇ／ｍｍ２の固定化抗体に対応するので、スライドの表面に結合した全抗体／抗
原は２ｎｇ／ｍｍ２又は２００ｎｇ／ｃｍ２である。そのような結果はこれらの
タイプの実験にとって予期された範囲内の適当なものである。
en 共役の Goat Anti-Mouse 抗体の結合を感知し監視する屈折計の能力を明らか
にするためになされた。図１２に描かれるように、参照線が確立された後、１５
ｇ／ｍｌの NeutrAviden Conjugated Goat Anti-Mouse Antibody が貯蔵容器に
添加された。０．００２の率変化があった約４０分後に、率は変化することをと
めた。これは抗原／抗体結合反応の飽和を表す。０．００１の率変化がほぼ１ｎ
ｇ／ｍｍ２の固定化抗体に対応するので、スライドの表面に結合した全抗体／抗
原は２ｎｇ／ｍｍ２又は２００ｎｇ／ｃｍ２である。そのような結果はこれらの
タイプの実験にとって予期された範囲内の適当なものである。
【００７２】 第６の実験テストにおいて、NeutrAviden 共役 Goat Anti-Mouse 抗体がビオ
チン基を加えられたガラススライドに固定化された。固定化ステップは、スライ
ドの表面に抗体の希釈溶液を延ばし配管や貯蔵容器への NeutrAviden 共役 Goat
Anti-Mouse 抗体の非固有結合を避けるために屈折計にスライドを組み付けるに
先立って３時間定温保持することによってなされた（フローセル配置全体が Neu
trAviden 共役抗体へ予めさらされない場合、抗原での引き続いての実験はもっ
と再現可能である）。図１３ａは、実験テストの過程の間でのスライドに固定化
された NeutrAviden 共役 Goat Anti-Mouse 抗体の結合層での屈折率変化を例示
する。先の実験と同様に、ＰＢＳ参照線を確立することができ、非結合 Sheep I
gG 対照標準溶液が非常に過度に添加された。図１３ａにおいて認識可能なよう
に、１０ｇ／ｍｌの Sheep IgG 対照標準溶液の２回の添加は屈折率の変化をな
んらもたらさなかった。代わりにＢＳＡ対照標準溶液が添加された（ＢＳＡデー
タは示されていない）。引き続いて観察された率変化が固有抗原／抗体結合相互
作用のためであって非固有の抗原／抗体相互作用のためでないことを確かめるた
めに当該対照標準溶液が循環された。そして Mouse IgG Antigen の添加が IgG
溶液か BSA 溶液のいずれか、あるいは両方が存在する貯蔵容器になされた。Ｐ
ＢＳにおいて０．０２％トウイーン２０清浄剤がまた非固有結合を最小限にする
ために存在した。図１３ａにおいて認識可能なように、接触相における対照標準
溶液の有無は屈折率にほとんど影響しないか全くしていない。１０ｇ／ｍｌの、
そして２０ｇ／ｍｌの Mouse IgG Antigen が貯蔵容器に添加された場合にのみ
、屈折率の徐々の変化が生じた。そのような変化は再び、屈折計によって検出さ
れ監視された固有抗原／抗体結合に帰されるものである。図１３ｂは、貯蔵容器
への Sheep IgG の対照標準溶液の添加と抗原の２度の添加に対応する屈折率変
化を示す適合データをもたらす。再び、観察された変化は抗原／抗体結合相互作
用によって生じた。
チン基を加えられたガラススライドに固定化された。固定化ステップは、スライ
ドの表面に抗体の希釈溶液を延ばし配管や貯蔵容器への NeutrAviden 共役 Goat
Anti-Mouse 抗体の非固有結合を避けるために屈折計にスライドを組み付けるに
先立って３時間定温保持することによってなされた（フローセル配置全体が Neu
trAviden 共役抗体へ予めさらされない場合、抗原での引き続いての実験はもっ
と再現可能である）。図１３ａは、実験テストの過程の間でのスライドに固定化
された NeutrAviden 共役 Goat Anti-Mouse 抗体の結合層での屈折率変化を例示
する。先の実験と同様に、ＰＢＳ参照線を確立することができ、非結合 Sheep I
gG 対照標準溶液が非常に過度に添加された。図１３ａにおいて認識可能なよう
に、１０ｇ／ｍｌの Sheep IgG 対照標準溶液の２回の添加は屈折率の変化をな
んらもたらさなかった。代わりにＢＳＡ対照標準溶液が添加された（ＢＳＡデー
タは示されていない）。引き続いて観察された率変化が固有抗原／抗体結合相互
作用のためであって非固有の抗原／抗体相互作用のためでないことを確かめるた
めに当該対照標準溶液が循環された。そして Mouse IgG Antigen の添加が IgG
溶液か BSA 溶液のいずれか、あるいは両方が存在する貯蔵容器になされた。Ｐ
ＢＳにおいて０．０２％トウイーン２０清浄剤がまた非固有結合を最小限にする
ために存在した。図１３ａにおいて認識可能なように、接触相における対照標準
溶液の有無は屈折率にほとんど影響しないか全くしていない。１０ｇ／ｍｌの、
そして２０ｇ／ｍｌの Mouse IgG Antigen が貯蔵容器に添加された場合にのみ
、屈折率の徐々の変化が生じた。そのような変化は再び、屈折計によって検出さ
れ監視された固有抗原／抗体結合に帰されるものである。図１３ｂは、貯蔵容器
への Sheep IgG の対照標準溶液の添加と抗原の２度の添加に対応する屈折率変
化を示す適合データをもたらす。再び、観察された変化は抗原／抗体結合相互作
用によって生じた。
【００７３】 図１６ａ〜１６ｄに結果が示された第７の実験テストは、応答を導き出すため
に１００ｇ／ｍｌ Mouse IgG 抗体が溶液に添加されたという点を除いて第６の
テストと同じであった。図１６ａは抗原の添加後の接触相の屈折率の変化を示す
。図１６ｂは、第７の実験テストが行われた時間にわたる強さの変化を描いてい
る。図１６ｂにおいて器具の始動の間の影線の位置に対する影線の位置（図１６
ｂにおける「Ｇ」と「Ｂ」それぞれ）を認識可能である。図１６ｃは実験テスト
の過程の間、Mouse IgG の添加に応じた影線の位置において変化があるだけでな
く、応答の強度においても変化がある。図１６ｄは、実験テストの始め（「Ｂ」
）と終わり（「Ｇ」）での影線の位置を示す。これらグラフは、接触相への Mou
se IgG の添加で且つスライドに固定化された結合層と Mouse IgG の間の結合反
応の間に影線の強度の位置がどのように変化するかを描いている。
に１００ｇ／ｍｌ Mouse IgG 抗体が溶液に添加されたという点を除いて第６の
テストと同じであった。図１６ａは抗原の添加後の接触相の屈折率の変化を示す
。図１６ｂは、第７の実験テストが行われた時間にわたる強さの変化を描いてい
る。図１６ｂにおいて器具の始動の間の影線の位置に対する影線の位置（図１６
ｂにおける「Ｇ」と「Ｂ」それぞれ）を認識可能である。図１６ｃは実験テスト
の過程の間、Mouse IgG の添加に応じた影線の位置において変化があるだけでな
く、応答の強度においても変化がある。図１６ｄは、実験テストの始め（「Ｂ」
）と終わり（「Ｇ」）での影線の位置を示す。これらグラフは、接触相への Mou
se IgG の添加で且つスライドに固定化された結合層と Mouse IgG の間の結合反
応の間に影線の強度の位置がどのように変化するかを描いている。
【００７４】 上述した実験は、結合層での屈折率変化を測定することによってサンプル検体
と結合層の間の結合相互作用を検出し監視するのに臨界角屈折計をうまく用いる
ことができることを明らかにした。実験結果に基づいて、本発明の方法と装置の
幾つかの実施形態が例示として限定的でなく下記に記載される。様々な相互作用
を感知し監視するために臨界角屈折計の使用を実行する他の実施形態が本発明の
範囲と精神の中に含まれることを意味する。
と結合層の間の結合相互作用を検出し監視するのに臨界角屈折計をうまく用いる
ことができることを明らかにした。実験結果に基づいて、本発明の方法と装置の
幾つかの実施形態が例示として限定的でなく下記に記載される。様々な相互作用
を感知し監視するために臨界角屈折計の使用を実行する他の実施形態が本発明の
範囲と精神の中に含まれることを意味する。
【００７５】 上記するように、自動式屈折計 Leica AR600の光学測定システムの概略表示（
図４）において、光源４８からの光は光路５７に沿って進み、様々な入射角でプ
リズム５０の上表面５４を照らす。臨界角より大きな角度で表面５４に入射する
光の部分は反射してＬＳＡ４４によって感知される。臨界角より小さな角度で表
面５４に入射する光の部分はサンプル５１内を伝わりＬＳＡを出る。所定の入射
角αでプリズム５０の上表面５４又は他の感知表面に入射する平行な光ビームを
光源４８が発生するような異なる装置の実施形態において結合相互作用を感知す
るために同じ原理が用いられる。例えば結合層がプリズム５０の表面５４に直接
的に置かれるならば、界面８０は表面５４と結合層の間の界面となる。代わりに
結合層５１’が透明なディスク７８に置かれるならば、界面８０はディスクと結
合層の間の界面となる。
図４）において、光源４８からの光は光路５７に沿って進み、様々な入射角でプ
リズム５０の上表面５４を照らす。臨界角より大きな角度で表面５４に入射する
光の部分は反射してＬＳＡ４４によって感知される。臨界角より小さな角度で表
面５４に入射する光の部分はサンプル５１内を伝わりＬＳＡを出る。所定の入射
角αでプリズム５０の上表面５４又は他の感知表面に入射する平行な光ビームを
光源４８が発生するような異なる装置の実施形態において結合相互作用を感知す
るために同じ原理が用いられる。例えば結合層がプリズム５０の表面５４に直接
的に置かれるならば、界面８０は表面５４と結合層の間の界面となる。代わりに
結合層５１’が透明なディスク７８に置かれるならば、界面８０はディスクと結
合層の間の界面となる。
【００７６】 例えば、光源４８によって生じた光ビーム９２が角度β１で界面８０に入射す
ることが図１５ａに概略的に示される。実施形態におけるセンサー９８と光源４
８の位置は予め決められている。結合層５１’に対し固有親和性を有した特定の
検体が接触相５９に存するならば、結合が生じ、結合層での屈折率ｎ２が増加す
ることになる一方、ｎ１は変わらずにそのままである。ｎ２が増加するので、ス
ネルの方法にしたがい、全反射の臨界角が増加する。既述した実施形態において
、結合層に検体が結合していない場合には臨界角より大きいか等しく、層に検体
が結合している場合には臨界角よりも小さいように選択されて入射角β１が固定
されているので、光ビーム９２は検体が結合していないと界面８０で全反射し、
検体が層に結合していると接触相を通って伝わることになる。したがって、検体
が結合していない場合、反射光ビーム９４はセンサー９８を照射する。検体が結
合層に結合すると、センサー９８は反射光ビーム９４を感知しない。実施形態の
特定の方法とデザインが透過光を感知するのを要するならば、（図１５ａにおい
て鎖線で示された）他のセンサーが透過光ビーム９６を感知するように位置し得
る。センサ０９８で反射ビーム９４の存在を感知するか（図１５ａにおいて鎖線
で描かれた）透過ビームを検出するように位置されたセンサー９８で透過ビーム
９６の存在を感知することによって、結合層と接触相での検体の間の結合相互作
用の有無が決せられ得る。実施形態が１つのセンサーを用いるならば、光を感知
することと感知しないことの間の移り変わりが結合を表示することとなる。セン
サー９８は単純な光感知装置であり得、ビーム９４（又はビーム９６）が当該感
知装置、又はＬＳＡ、又は光を検知することができる他のセンサーを照射するか
否かを表す。本発明のこの実施形態における結合相互作用を感知することは、サ
ンプルにおける特定の物質の有無を検出する目的の装置において用いられ得る。
そのような装置の例は、特定タイプのリガンド（たん白質、抗原など）がサンプ
ルに存するか否かを知らせることができる「イエス／ノー」試験装置である。上
記した試験装置の実施形態を用いることによって自宅でユーザーによって又は実
験室で実験スタッフによって特定物質の存在のために例えば血液サンプルや尿サ
ンプルが分析され得る。
ることが図１５ａに概略的に示される。実施形態におけるセンサー９８と光源４
８の位置は予め決められている。結合層５１’に対し固有親和性を有した特定の
検体が接触相５９に存するならば、結合が生じ、結合層での屈折率ｎ２が増加す
ることになる一方、ｎ１は変わらずにそのままである。ｎ２が増加するので、ス
ネルの方法にしたがい、全反射の臨界角が増加する。既述した実施形態において
、結合層に検体が結合していない場合には臨界角より大きいか等しく、層に検体
が結合している場合には臨界角よりも小さいように選択されて入射角β１が固定
されているので、光ビーム９２は検体が結合していないと界面８０で全反射し、
検体が層に結合していると接触相を通って伝わることになる。したがって、検体
が結合していない場合、反射光ビーム９４はセンサー９８を照射する。検体が結
合層に結合すると、センサー９８は反射光ビーム９４を感知しない。実施形態の
特定の方法とデザインが透過光を感知するのを要するならば、（図１５ａにおい
て鎖線で示された）他のセンサーが透過光ビーム９６を感知するように位置し得
る。センサ０９８で反射ビーム９４の存在を感知するか（図１５ａにおいて鎖線
で描かれた）透過ビームを検出するように位置されたセンサー９８で透過ビーム
９６の存在を感知することによって、結合層と接触相での検体の間の結合相互作
用の有無が決せられ得る。実施形態が１つのセンサーを用いるならば、光を感知
することと感知しないことの間の移り変わりが結合を表示することとなる。セン
サー９８は単純な光感知装置であり得、ビーム９４（又はビーム９６）が当該感
知装置、又はＬＳＡ、又は光を検知することができる他のセンサーを照射するか
否かを表す。本発明のこの実施形態における結合相互作用を感知することは、サ
ンプルにおける特定の物質の有無を検出する目的の装置において用いられ得る。
そのような装置の例は、特定タイプのリガンド（たん白質、抗原など）がサンプ
ルに存するか否かを知らせることができる「イエス／ノー」試験装置である。上
記した試験装置の実施形態を用いることによって自宅でユーザーによって又は実
験室で実験スタッフによって特定物質の存在のために例えば血液サンプルや尿サ
ンプルが分析され得る。
【００７７】 図１５ｂに描かれた本発明のなお別の実施形態において、単一の光源４８は（
図１５ｂにおいて矢印によって示された）並進するか回転するように動かされ得
、入射する平行光ビーム９２の軌線をビーム９２ａかビーム９２ｂのいずれかに
なるように変え、それによって（図１５ｂにおいて鎖線によって描かれたように
）平行光ビーム９２の入射角を変える。図１５ａでの実施形態の記載の基礎をな
す理論と同様に、検体と結合層５１’の間の結合が生じる場合、ｎ２が増加し、
全反射の臨界角を増加する。元来の入射角が結合層に検体が結合していない場合
の全反射の臨界角より大きいか等しいならば、センサー９８は反射ビーム９４を
感知する。接触相５９が結合層と反応する検体を含む場合、そして結合が生じる
際、入射角はもはや全反射の条件を満たさない。光源４８を動かすか回転するこ
とによって臨界角より大きな（β１のような）異なる角度が選択され、センサー
９８が反射ビーム９４ｂを検出する。その実施形態において、センサーはＬＳＡ
であってもよいが必須ではない。図１５ａに関して既述された実施形態でのよう
に、反射ビーム９４か透過ビーム９６を感知することが結合を検出するために行
われ得る。光源はＬＥＤであり得る。
図１５ｂにおいて矢印によって示された）並進するか回転するように動かされ得
、入射する平行光ビーム９２の軌線をビーム９２ａかビーム９２ｂのいずれかに
なるように変え、それによって（図１５ｂにおいて鎖線によって描かれたように
）平行光ビーム９２の入射角を変える。図１５ａでの実施形態の記載の基礎をな
す理論と同様に、検体と結合層５１’の間の結合が生じる場合、ｎ２が増加し、
全反射の臨界角を増加する。元来の入射角が結合層に検体が結合していない場合
の全反射の臨界角より大きいか等しいならば、センサー９８は反射ビーム９４を
感知する。接触相５９が結合層と反応する検体を含む場合、そして結合が生じる
際、入射角はもはや全反射の条件を満たさない。光源４８を動かすか回転するこ
とによって臨界角より大きな（β１のような）異なる角度が選択され、センサー
９８が反射ビーム９４ｂを検出する。その実施形態において、センサーはＬＳＡ
であってもよいが必須ではない。図１５ａに関して既述された実施形態でのよう
に、反射ビーム９４か透過ビーム９６を感知することが結合を検出するために行
われ得る。光源はＬＥＤであり得る。
【００７８】 代替的に、１つの光源（図１５ｂでの光源４８）を動かし回転するのに代え、
複数の固定乃至可動光源４９（図１５ｃ）が異なる入射角で界面８０で光ビーム
を指向するのに用いられ得る。検体と結合層５１’の間の結合のために臨界角が
増加する場合、異なる光源４８’からの光ビームはより大きな入射角β１で界面
８０に向けられ得る。検体が結合層に連結する場合にβ１が全反射の臨界角より
も大きいならば、センサー９８は反射ビーム９４’を感知することによって結合
を検出する。センサー９８はＬＳＡのような１つのセンサーを備えてなることも
、図１５ｃにおける鎖線で示されるように複数のセンサーを備えて構成されるこ
ともできる。
複数の固定乃至可動光源４９（図１５ｃ）が異なる入射角で界面８０で光ビーム
を指向するのに用いられ得る。検体と結合層５１’の間の結合のために臨界角が
増加する場合、異なる光源４８’からの光ビームはより大きな入射角β１で界面
８０に向けられ得る。検体が結合層に連結する場合にβ１が全反射の臨界角より
も大きいならば、センサー９８は反射ビーム９４’を感知することによって結合
を検出する。センサー９８はＬＳＡのような１つのセンサーを備えてなることも
、図１５ｃにおける鎖線で示されるように複数のセンサーを備えて構成されるこ
ともできる。
【００７９】 光源を動かしたり回転する代わりに図１８ｂ及び１８ｃに関して述べてように
、平行な光ビームが界面８０を照射する場合、結合層が固定化された光学的に透
明な要素を動かしたり回転することによって入射角が変更可能で全内反射の条件
が満足され得ることも熟考される。
、平行な光ビームが界面８０を照射する場合、結合層が固定化された光学的に透
明な要素を動かしたり回転することによって入射角が変更可能で全内反射の条件
が満足され得ることも熟考される。
【００８０】 性質を正しく認識できるように、本発明は様々なリガンドの間の結合相互作用
を、その結合に帰される長い時間をかけての屈折率変化を観察することで感知し
監視するための装置と方法とを包含する。屈折率変化は影線分析を用いて結合層
での全反射の臨界角の変化を測定することによって観察される。結果として、非
金属製の光学的に透明な要素が結合層を固定化するのに用いられ、それによって
固定化手続きを相当に簡略化する。更に比較的低コストの器具類が、より高いコ
ストのＳＰＲバイオセンサーの代わりに用いられ得る。したがって、本発明は技
術者時間と器具費用の両方を節約する。
を、その結合に帰される長い時間をかけての屈折率変化を観察することで感知し
監視するための装置と方法とを包含する。屈折率変化は影線分析を用いて結合層
での全反射の臨界角の変化を測定することによって観察される。結果として、非
金属製の光学的に透明な要素が結合層を固定化するのに用いられ、それによって
固定化手続きを相当に簡略化する。更に比較的低コストの器具類が、より高いコ
ストのＳＰＲバイオセンサーの代わりに用いられ得る。したがって、本発明は技
術者時間と器具費用の両方を節約する。
【００８１】 限定的な列挙ではないが、抗原／抗体、薬剤／受容体、ポリヌクレオチドスト
ランド／相捕的ポリヌクレオチドスタランド、アビデン／ビオテン、免疫グロブ
リン／たん白質Ａ、酵素／サブストレート及び固有炭水化物／レクチンの相互作
用を含む多彩な結合相互作用を感知し監視するために本発明を使用することが熟
考される。測定出力は、 E.coli.や他の食物起因の病原体の存在に対する試験で
有効であるように例えばＬＣＤディスプレイ３８による GO／NO GO レポートの
形状とすることもできる。本発明はまた、酵素関連免疫接着剤測定法（ＥＬＩＳ
Ａ）とラジオ免疫測定によって現今得られている診断情報をもたらすこともでき
る。本発明の方法と装置とは、手で持つことができるセンサーから大きな工業セ
ンサーシステムまでの様々なサイズの装置において実行可能である。本発明の装
置と方法の適用はまた、環境汚染物質、農薬及び代謝産物を感知し監視すること
、水質制御、薬剤の発見、研究及び製造、化学物質濫用乃至誤用の調査分析、飲
食物の処理加工を含む。
ランド／相捕的ポリヌクレオチドスタランド、アビデン／ビオテン、免疫グロブ
リン／たん白質Ａ、酵素／サブストレート及び固有炭水化物／レクチンの相互作
用を含む多彩な結合相互作用を感知し監視するために本発明を使用することが熟
考される。測定出力は、 E.coli.や他の食物起因の病原体の存在に対する試験で
有効であるように例えばＬＣＤディスプレイ３８による GO／NO GO レポートの
形状とすることもできる。本発明はまた、酵素関連免疫接着剤測定法（ＥＬＩＳ
Ａ）とラジオ免疫測定によって現今得られている診断情報をもたらすこともでき
る。本発明の方法と装置とは、手で持つことができるセンサーから大きな工業セ
ンサーシステムまでの様々なサイズの装置において実行可能である。本発明の装
置と方法の適用はまた、環境汚染物質、農薬及び代謝産物を感知し監視すること
、水質制御、薬剤の発見、研究及び製造、化学物質濫用乃至誤用の調査分析、飲
食物の処理加工を含む。
【００８２】 特定の実施携帯がここに例示され記載されたけれども、同じ目的を達成すべく
算定乃至計画された如何なる配置装置が示された特定の実施形態に代えることが
できることが当業者によって正しく認識されよう。この適用は本発明の適応又は
変形をカバーすることを意味する。したがって、本発明は上記請求の範囲によっ
てもに限定されるものであることをはっきりと意味する。
算定乃至計画された如何なる配置装置が示された特定の実施形態に代えることが
できることが当業者によって正しく認識されよう。この適用は本発明の適応又は
変形をカバーすることを意味する。したがって、本発明は上記請求の範囲によっ
てもに限定されるものであることをはっきりと意味する。
【図１】 ＳＰＲセンサーの概略図である。
【図２】 入射角の関数としてのＳＰＲセンサーの強度のグラフである。
【図３】 臨界角屈折計に関する図で、ａは従来例の臨界角屈折計の斜視図、ｂは自動式
臨界角屈折計を有した本発明に係るセンサー装置の斜視図である。
臨界角屈折計を有した本発明に係るセンサー装置の斜視図である。
【図４】 図３ａに示された自動式屈折計の光電子測定システムの概略図である。
【図５】 照射強度のグラフで、ａは空気状態で始動する屈折計の参照曲線を示し、ｂは
アレイセル数の関数としての照射強度の典型的なグラフである。
アレイセル数の関数としての照射強度の典型的なグラフである。
【図６】 本発明の較正方法を示すグラフである。
【図７】 本発明の好適なテスト組立品の概略的な分解組立図であり、７ａは本発明の実
施形態のプレートとベースの斜視図で、７ｂはスライドを備えたプレートとベー
スの斜視図で、７ｃはフローセルキャップの斜視図で、７ｄは組み立てられたフ
ローセル／スライド実施形態の斜視図で、７ｅは７ａ〜７ｄに示された実施形態
の組立分解図である。
施形態のプレートとベースの斜視図で、７ｂはスライドを備えたプレートとベー
スの斜視図で、７ｃはフローセルキャップの斜視図で、７ｄは組み立てられたフ
ローセル／スライド実施形態の斜視図で、７ｅは７ａ〜７ｄに示された実施形態
の組立分解図である。
【図８】 屈折率に関する蔗糖添加の影響を示すグラフである。
【図９】 屈折率に関する Bovine Serum Albumin（ウシ科血清アルブミン）添加の影響
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１０】 屈折率変化のグラフであり、ａは Xenobind ガラススライドに固定化された R
abbit Anti-Sheep Antibody と 接触溶液中の Sheep IgG Antigen の間の結合の
結果としての時間経過に伴う屈折率変化を臨界角を測定することによって感知し
たもので、ｂは１０ａに対応する適合データを含有する幾つかのグラフである。
abbit Anti-Sheep Antibody と 接触溶液中の Sheep IgG Antigen の間の結合の
結果としての時間経過に伴う屈折率変化を臨界角を測定することによって感知し
たもので、ｂは１０ａに対応する適合データを含有する幾つかのグラフである。
【図１１】 屈折率変化のグラフであり、ａは Xenobind ガラススライドに固定化された G
oat Anti-Mouse Antibody と 接触溶液中の Mouse IgG Antigen の間の結合の結
果としての時間経過に伴う屈折率変化を臨界角を測定することによって感知した
もので、ｂは１１ａに対応する適合データを含有する幾つかのグラフである。
oat Anti-Mouse Antibody と 接触溶液中の Mouse IgG Antigen の間の結合の結
果としての時間経過に伴う屈折率変化を臨界角を測定することによって感知した
もので、ｂは１１ａに対応する適合データを含有する幾つかのグラフである。
【図１２】 ビオチン基を加えられたガラスとニュートラビデン共役の Goat Anti-Mouse A
ntibody の間の結合の結果を屈折率に関して示すグラフである。
ntibody の間の結合の結果を屈折率に関して示すグラフである。
【図１３】 屈折率変化のグラフであり、ａは非結合リガンドと結合リガンドの結果を示す
もので、ｂは１３ａに対応する適合データを含有する幾つかのグラフである。
もので、ｂは１３ａに対応する適合データを含有する幾つかのグラフである。
【図１４】 固定化反応体を支持するのに用いられる透明なディスクのただ１つの面に対し
てのみ化学活性化を限定するために用いられた配置装置の横断面図である。
てのみ化学活性化を限定するために用いられた配置装置の横断面図である。
【図１５】 光学システムの概略図で、ａは本発明の１つの実施形態で、ｂは本発明の別の
実施形態で、ｃは本発明の更に別の実施形態である。
実施形態で、ｃは本発明の更に別の実施形態である。
【図１６】 屈折率と光強度の変化に関するグラフで、ａはビオチン基を加えられたガラス
スライドと接触相でのニュートラビデン共役の Goat Anti-Mouse IgG Antigen
の間の結合の結果としての時間経過に伴う屈折率変化を臨界角を測定することに
よって感知したもので、ｂは１６ａに対応するテストでの光強度変化を示すグラ
フである。
スライドと接触相でのニュートラビデン共役の Goat Anti-Mouse IgG Antigen
の間の結合の結果としての時間経過に伴う屈折率変化を臨界角を測定することに
よって感知したもので、ｂは１６ａに対応するテストでの光強度変化を示すグラ
フである。
【図１７】 本発明のスライドの図であり、ａはその上面の概略図、ｂは底部の概略図、ｃ
は底面図、ｄは平面図、ｅは１７ａ〜１７ｄに示されたスライドの横断面側面図
である。
は底面図、ｄは平面図、ｅは１７ａ〜１７ｄに示されたスライドの横断面側面図
である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年６月２２日（２００１．６．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図７ｅ】
【図８】
【図９】
【図１０ａ】
【図１０ｂ】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１２】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１４】
【図１５ａ】
【図１５ｂ】
【図１５ｃ】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【図１６ｃ】
【図１６ｄ】
【図１７ａ】
【図１７ｂ】
【図１７ｃ】
【図１７ｄ】
【図１７ｅ】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 バイン マイケル ジェイ． アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14052 イースト オーロラ ラップハン ロー ド 1959 Ｆターム(参考） 2G045 FA11 GC09 GC11 2G059 AA02 AA05 BB04 BB12 CC16 EE02 EE04 EE05 GG02 GG03 GG04 JJ03 JJ11 JJ12 JJ13 JJ19 KK01 KK04 MM09 MM10 PP04
Claims (69)
- 【請求項１】 結合層での検体の有無を感知するために臨界角屈折計を用い
る方法にして、 第１の光学的に透明な要素と第２の光学的に透明な要素とを備え、上記第１の
光学的に透明な要素は第２の光学的に透明な要素よりも高い屈折率を有し、上記
第２要素は結合層を有していて； 接触相を備え； 当該接触相を上記第２の光学的に透明な要素の結合層に接触することを可能と
し； 上記第１と第２の光学的に透明な要素に光を透過し、第２の光学的に透明な要
素と結合層の間の界面に当該光が当たることを生じ； 上記結合層でのリガンドの有無を意味する、感知要素上の光範囲と暗部範囲の
間の境界の位置を検出する ようになっている方法。 - 【請求項２】 上記第１の光学的に透明な要素を第２の光学的に透明な要素
に連結する接触層を備えることを更に含む、請求項１の方法。 - 【請求項３】 上記第２の光学的に透明な要素と結合層に接触する接触相と
を収容するように設計されたテスト組立品を備えることを更に含み、当該テスト
組立品は第２の光学的に透明な材料と結合層の間の界面に光を当てることができ
るように配設される、請求項１の方法。 - 【請求項４】 上記接触相が液体である、請求項１の方法。
- 【請求項５】 上記第２の光学的に透明な要素がガラスとプラスチックから
なる群から選択される、請求項１の方法。 - 【請求項６】 上記結合層が、カルボキシメチル化されたデキストラン、ア
ルデヒド活性化デキストラン、ヒドラジッド活性化デキストラン、シラン処理さ
れた表面、シラン化された表面、シラン、アビデン、ストレプタビデン、ニュー
トラビデン、ビオチン基、二官能性スペーサーアーム、自己組立単層、脂質及び
第２の光学的に透明な要素の無電荷乃至未被覆の表面からなる群から選択される
、請求項１の方法 - 【請求項７】 検体を含有する接触相を備えることが、抗原、たん白質、糖
たん白質、ビタミン、細菌、バクテリアやバクテリア片を有する細菌片、ウイル
ス、ウイルス材料片、脂質、炭水化物、毒素、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡやＲＮＡ
の類似体、病原性有機分子、抗菌性乃至抗ウイルス性有機分子及びそれらの類似
体、治療剤及び薬剤からなる群から検体を選択することを含む、請求項１の方法
。 - 【請求項８】 第１の光学的に透明な材料の結合層での検体の有無を感知す
るために臨界角屈折計を用いる方法にして、 上記結合層の光学密度よりも高い光学密度の上記第１の光学的に透明な材料を
備え； 上記結合層を接触相と接触させ； 上記結合層と上記第１の光学的に透明な材料の間の界面に光を当てるように第
１の光学的に透明な材料に光を光路に沿って通し； 上記光路に沿って配設された感知要素で光範囲と暗部範囲の間の境界を感知し
； 結合層での検体の有無を決するのに上記境界の位置を用いる ようになっている方法。 - 【請求項９】 上記光学的に透明な要素がガラスとプラスチックからなる群
から選択される、請求項８の方法。 - 【請求項１０】 上記検体が、抗原、たん白質、糖たん白質、ビタミン、細
菌、バクテリアやバクテリア片を有する細菌片、ウイルス、ウイルス材料片、脂
質、炭水化物、毒素、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡやＲＮＡの類似体、病原性有機分
子、抗菌性乃至抗ウイルス性有機分子及びそれらの類似体、治療剤及び薬剤から
なる群から選択される、請求項８の方法。 - 【請求項１１】 上記光範囲が界面から反射し感知要素を照射する光の第１
部分から形成され、暗部範囲が接触相内に入り感知要素を照射しない光の第２部
分の結果として形成される、請求項８の方法 - 【請求項１２】 第１の光学的に透明な材料に光を透過させる前に第２の光
学的に透明な材料に光を透過させることを更に含む、請求項８の方法。 - 【請求項１３】 結合層での検体の有無を感知する方法にして、 上記結合層と光学的に透明な要素との間に光路の途中に位置した界面を備え、
上記結合層と光学的に透明な要素とは上記界面に当たる全内反射光に対して十分
な光学密度を異なる値で有しており； 上記結合層を接触相と接触させ； 光路に沿って伝播する光で上記界面を照射し、界面から全内反射する光の一部
が光路の途中に配設された感知要素と界面の間を伝播し、感知要素を照らしてそ
こに光範囲を形成し； 結合層での検体の有無を意味する、感知要素上での光範囲と暗部範囲の間の境
界の位置を検出する ようになっている方法。 - 【請求項１４】 界面を照射する前に光学的に透明な要素に光を通過させる
ことを更に含む、請求項１３の方法。 - 【請求項１５】 光学的に透明な要素に光を通過させる前に光学的に透明な
材料に光を透過させることを更に含む、請求項１４の方法。 - 【請求項１６】 上記結合層において固定化リガンドに結合することによっ
て検体が結合層の光学密度を変える、請求項１３の方法。 - 【請求項１７】 上記結合層が、カルボキシメチル化されたデキストラン、
アルデヒド活性化デキストラン、ヒドラジッド活性化デキストラン、シラン処理
された表面、シラン化された表面、シラン、アビデン、ストレプタビデン、ニュ
ートラビデン、ビオチン基、二官能性スペーサーアーム、自己組立単層、脂質及
び第２の光学的に透明な要素の無電荷乃至未被覆の表面からなる群から選択され
る、請求項１３の方法。 - 【請求項１８】 上記界面と感知要素の間を伝播する光の一部が界面から反
射した光を含む、請求項１３の方法。 - 【請求項１９】 上記界面と感知要素の間を伝播する光の一部が界面を通っ
て伝わった光を含む、請求項１３の方法。 - 【請求項２０】 結合層での検体の有無を感知する方法にして、 第１媒体と第２媒体の間に第１界面を、第２媒体と第３媒体の間に第２界面を
、及び第３媒体と結合層の間に第３界面を備え、上記第１媒体、第２媒体、第３
媒体及び結合層は、第１界面、第２界面及び第３界面を通って伝播する光を第３
界面で全内反射してセンサーに向かって伝播させるのに十分な光学密度を有し； 上記結合層を接触相と接触させ； 第１界面と第２界面に光を通過させて当該光を第３界面に当て； 結合層でのリガンドの有無を意味する、上記センサー上で暗部範囲と光範囲の
間の境界の位置を検出する ようになっている方法。 - 【請求項２１】 第１界面、第２界面及び第３界面を備えることが、第１媒
体、第２媒体、第３媒体及び結合層を第１媒体から結合層へ光学密度の高いもの
から順になるようにすることを有する、請求項２０の方法。 - 【請求項２２】 上記第２媒体が液体である、請求項２０の方法。
- 【請求項２３】 上記第３媒体がガラスとプラスチックからなる群から選択
される、請求項２０の方法。 - 【請求項２４】 結合層での検体の有無を感知する方法にして、 光源によって生じる光ビームを備え； 上記結合層と光学的に透明な要素との間に界面を備え、上記結合層と光学的に
透明な要素とは上記界面に当たる光ビームを全内反射させるのに十分な光学密度
を有していて； 上記結合層を接触相に接触させ； 所定入射角で上記界面に当たる光ビームによって界面を照射し； 界面で全内反射する光を感知することができる個所に位置させたセンサーを備
え； 上記結合層での検体の有無を意味する、光の有無を上記センサーによって感知
する ようになっている方法。 - 【請求項２５】 界面に照射する前に光学的に透明な要素に光ビームを透過
することを更に含む、請求項２４の方法。 - 【請求項２６】 上記センサーが光感知と光不感知の間での変化を検出する
ことができるように所定入射角を変更することを更に含む、請求項２４の方法。 - 【請求項２７】 光源を動かすか回転することによって所定入射角を変更す
ることを更に含む、請求項２６の方法。 - 【請求項２８】 光学的に透明な要素を動かすか回転することによって所定
入射角を変更することを更に含む、請求項２６の方法。 - 【請求項２９】 複数の光源を備え、異なる光源から光ビームによって界面
を照射することで入射角の変更がなされることを更に含む、請求項２５の方法。 - 【請求項３０】 上記センサーが複数の感知要素を備えてなる、請求項２５
の方法。 - 【請求項３１】 上記センサーが複数の感知要素を備えてなる、請求項２９
の方法。 - 【請求項３２】 結合層での検体を感知する方法にして、 上記結合層と異なる光学密度を有する光学的に透明な要素を備え、当該光学的
に透明な要素は結合層と当該光学的に透明な要素の間に界面を備えて構成され； 光源を備え、当該光源、界面及び感知要素を含む光路に沿って伝播する平行な
光ビームを生じ； 上記結合層を接触相に接触させ； 上記光ビームが所定入射角で上記界面に当たるように界面に光ビームを向け； 上記接触相にて検体がないことを決定すべく感知要素上で光の有無を感知する
ようになっている方法。 - 【請求項３３】 光源を接触することがＬＥＤである、請求項３２の方法。
- 【請求項３４】 上記感知要素上で感知された光が、界面で反射した光の一
部によって形成される、請求項３２の方法。 - 【請求項３５】 上記感知要素上で感知された光が、界面を通って伝わった
光の一部によって形成される、請求項３２の方法。 - 【請求項３６】 光学的に透明な要素上に置かれた結合層での検体の有無を
決定するために臨界角屈折計を用いる方法にして、 光路を画定する臨界角屈折計を備え； 光を光路の途中で結合層と光学的に透明な要素の間の界面に向け； 上記検体を結合層と接触させ； 結合層の光学密度の変化を屈折計により検出して、当該変化を結合層での検体
の有無に関連づける ようになっている方法。 - 【請求項３７】 長い時間をかけて検体と結合層の間の相互作用を監視すべ
く結合層の光学密度の変化を屈折率により検出することを繰り返すことを更に含
む、請求項３６の方法。 - 【請求項３８】 検体を結合層と接触させることが、検体を含有する接触相
と結合層を接触させることよりなる、請求項３６の方法。 - 【請求項３９】 上記接触相が液体である、請求項３８の方法。
- 【請求項４０】 上記光学的に透明な要素がガラスとプラスチックからなる
群から選択される、請求項３６の方法。 - 【請求項４１】 上記結合層が、カルボキシメチル化されたデキストラン、
アルデヒド活性化デキストラン、ヒドラジッド活性化デキストラン、シラン処理
された表面、シラン化された表面、シラン、アビデン、ストレプタビデン、ニュ
ートラビデン、ビオチン基、二官能性スペーサーアーム、自己組立単層、脂質及
び第２の光学的に透明な要素の無電荷乃至未被覆の表面からなる群から選択され
る、請求項３６の方法 - 【請求項４２】 上記光学密度の変化が検体と結合層の間の相互作用によっ
て生じる、請求項３６の方法。 - 【請求項４３】 上記検体が、抗原、たん白質、糖たん白質、ビタミン、細
菌、バクテリアやバクテリア片を有する細菌片、ウイルス、ウイルス材料片、脂
質、炭水化物、毒素、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡやＲＮＡの類似体、病原性有機分
子、抗菌性乃至抗ウイルス性有機分子及びそれらの類似体、治療剤及び薬剤から
なる群から選択される、請求項３６の方法。 - 【請求項４４】 結合層に対する親和性を有する検体の上記結合層での有無
を感知するために臨界角屈折計を用いるための装置にして、 第１の光学的に透明な要素と第２の光学的に透明な要素とを備え、上記第１の
光学的に透明な要素は第２の光学的に透明な要素よりも高い屈折率を有しており
； 上記第２の光学的に透明な要素上に配設され当該第２の光学的に透明な要素よ
りも低い屈折率を有した結合層を備え； 上記結合層に接触する接触相を備え； 上記第１と第２の光学的を透過する光ビームを備え、上記第２の光学的に透明
な要素と結合層の間の界面に光を当て； 光範囲と暗部範囲の間の境界の位置を検出するセンサーを備える ようになっている装置。 - 【請求項４５】 上記接触層が結合層と相互作用する検体を含有する、請求
項４４の装置。 - 【請求項４６】 上記光範囲が界面から反射しセンサーに向かう光ビームの
一部によって形成され、上記暗部範囲が結合層内に屈折する光によって形成され
る、請求項４４の装置。 - 【請求項４７】 上記第１の光学的に透明な要素と第２の光学的に透明な要
素の間に配設された光学的に透明な要素を更に備えて構成される、請求項４４の
装置。 - 【請求項４８】 上記結合層が、カルボキシメチル化されたデキストラン、
アルデヒド活性化デキストラン、ヒドラジッド活性化デキストラン、シラン処理
された表面、シラン化された表面、シラン、アビデン、ストレプタビデン、ニュ
ートラビデン、ビオチン基、二官能性スペーサーアーム、自己組立単層、脂質及
び第２の光学的に透明な要素の無電荷乃至未被覆の表面からなる群から選択され
る、請求項４４の装置。 - 【請求項４９】 上記第２の光学的に透明な要素と結合層含有接触相を収容
する支持構造を更に備えて構成され、当該支持構造は第２の光学的に透明な材料
と結合層の間の界面に光を当てるように位置している、請求項４４の装置。 - 【請求項５０】 上記接触相が液体である、請求項４４の装置。
- 【請求項５１】 上記第２の光学的に透明な要素がガラスとプラスチックか
らなる群から選択される、請求項４４の装置。 - 【請求項５２】 上記検体が、抗原、たん白質、糖たん白質、ビタミン、細
菌、バクテリアやバクテリア片を有する細菌片、ウイルス、ウイルス材料片、脂
質、炭水化物、毒素、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡやＲＮＡの類似体、病原性有機分
子、抗菌性乃至抗ウイルス性有機分子及びそれらの類似体、治療剤及び薬剤から
なる群から選択される、請求項４４の装置。 - 【請求項５３】 接触相での検体の有無を決定するためのシステムにして、 光学的に透明な要素と当該光学的に透明な要素の上に配設され検体に対し親和
性を有する結合層との間の界面に当たる光ビームの光路を画定する臨界角屈折計
を備え； 上記結合層に接触する接触相を備え； 光範囲と暗部範囲の間の境界を感知するセンサーを備える ようになっているシステム。 - 【請求項５４】 上記光学的に透明な要素を収容するように設計されたテス
ト組立品を更に備えて構成される、請求項５３のシステム。 - 【請求項５５】 上記テスト組立品が、上記接触相を結合層に接触させるた
めの手段を備えて構成される、請求項５４のシステム。 - 【請求項５６】 上記接触相が、結合層と相互作用する検体を含有する、請
求項５３のシステム。 - 【請求項５７】 上記結合層が、カルボキシメチル化されたデキストラン、
アルデヒド活性化デキストラン、ヒドラジッド活性化デキストラン、シラン処理
された表面、シラン化された表面、シラン、アビデン、ストレプタビデン、ニュ
ートラビデン、ビオチン基、二官能性スペーサーアーム、自己組立単層、脂質及
び第２の光学的に透明な要素の無電荷乃至未被覆の表面からなる群から選択され
る、請求項５３のシステム。 - 【請求項５８】 上記臨界角屈折計がハウジングを備えて構成され、センサ
ーが当該ハウジングの内部に配設される、請求項５３のシステム。 - 【請求項５９】 接触相での検体の有無を検出するためのシステムにして、 検体に対し親和性を有する結合層をその上に有する光学的に透明な要素を備え
； 上記結合層と光学的に透明な要素の間の界面に当たる平行な光ビームの光路を
画定する臨界角屈折計を備え； 上記結合層に接触する接触相を備え； 上記光路に沿って移動する光を感知することによって結合層の光学密度の変化
を検出すべく光路の途中に配設されたセンサーを備える ようになっているシステム。 - 【請求項６０】 上記接触相を結合層に接触させるのに供されるテスト組立
品を更に備えて構成される、請求項５９のシステム。 - 【請求項６１】 上記光学的に透明な要素が使い捨てスライドである、請求
項５９のシステム。 - 【請求項６２】 上記接触相が生物学的流体である、請求項５９のシステム
。 - 【請求項６３】 光路の途中に配設された光学的に透明な材料を上記臨界角
屈折計が備えて構成され、上記光ビームは結合層と光学的に透明な要素の間の界
面に当たる前に上記材料を通過するようになっている、請求項５９のシステム。 - 【請求項６４】 上記光ビームを界面の方に向ける光学システムを上記臨界
角屈折計が備えて構成される、請求項５９のシステム。 - 【請求項６５】 上記光ビームが所定の入射角で界面に当たる、請求項５９
のシステム。 - 【請求項６６】 上記光ビームを発生する光源を更に備えて構成される、請
求項５９のシステム。 - 【請求項６７】 上記光ビームが様々な角度で界面の方に向けられることが
できる、請求項６６のシステム。 - 【請求項６８】 複数の光源を更に備えて構成され、各光源が光ビームを所
定の入射角で界面の方に向けることができる、請求項５９のシステム。 - 【請求項６９】 上記センサーが複数の感知要素を備えて構成される、請求
項５９のシステム。
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