JP2003531361A - センサーエレメントおよびその製造方法並びに検体検出方法 - Google Patents

センサーエレメントおよびその製造方法並びに検体検出方法

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JP2003531361A JP2001568084A JP2001568084A JP2003531361A JP 2003531361 A JP2003531361 A JP 2003531361A JP 2001568084 A JP2001568084 A JP 2001568084A JP 2001568084 A JP2001568084 A JP 2001568084A JP 2003531361 A JP2003531361 A JP 2003531361A
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cavity
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ラルフ ヴァルトホイスル
ノルベルト ダンツ
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フラウンホッファー−ゲゼルシャフト・ツァー・フォデラング・デル・アンゲワンテン・フォーヒング・エー．ファウ．
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Abstract

(57)【要約】 【課題】必要なサンプル体積を最小化し個々のサンプルを比較的に互いに密に配列せしめると共に高い測定精度を達成するようにした、異なるサンプルに収容される化学的または生化学的検体を光学的に検出するセンサーエレメントを提供すること。 【解決手段】全反射のために、形成される減衰領域において、少なくとも一つの境界がセンサーエレメントに形成される。サンプルが互いに分離されたキャビティ4内に保持され、これらキャビティ4は基板2に直接設けられた構造カバー層3の内側に形成される。この場合に、カバー層3の層の厚みは減衰領域の貫通深さより少なくとも大きい。カバー層3はフッ素系ポリマーから成っており、種々のキャビティ4に保持された個々のサンプルの物質交換を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なるサンプルに含まれる化学又は生化学的検体を光学的に検出す
るセンサーエレメントに関するものである。
【０００２】 この場合に、投射光が境界で生ずる全反射のために、ある限定された貫通深さ
を有する減衰（エバネッセント）領域が形成される公知の物理的効果を用いて、
化学又は生化学的検体の検出を行うことができる。この減衰領域において、蛍光
部分の蛍光を励起し、面のプラズマ共鳴を発生させ、即ち、広範囲の検体を光干
渉的に決定することができる。
【０００３】 本発明は、特に、薬理学的作用物質リサーチから導入される方法を分類（スク
リーニング）するため最小のサンプル体積で用いることができるように、準備さ
れた多数の異なるサンプルを評価するのに適している。
【０００４】 体積を最小化することは、特に、利点を有し、この利点は、特に、以前から慣
習的に用いられているマイクロタイタープレートにおいて、特に発揮され、この
場合、ある限定された数の所謂、壁を用いることができる。
【０００５】
【従来の技術】
化学又は生化学検体を光学的に検出するのに多数の異なる解決方法が知られて
いる。
【０００６】 例えば、ＷＯ94/27137Ａ2は、蛍光免疫検定法を形成する装置および方法を述
べており、これら装置および方法では、複数の検体を同時に検出することができ
る。
【０００７】 この解決方法では、一般に、平面的な比較的大きい領域の光学導波管が用いら
れ、周辺に配置された光学エレメントによって、励起光が、この導波管の中に投
射され、この平面的光学導波管の境界で全反射が生じ、この結果、限定された貫
通深さを有する減衰領域が光学導波管の外面に夫々形成される。強度を光学検出
器を用いて決定することができる蛍光は、次いで、減衰領域の内側の蛍光部分に
おいて励起される。この方法では、公知の分析法の型式（例えば、サンドイッチ
型分析法、比較分析法）を用いて検体の存在および濃度を決定することができる
。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら比較的大きい領域の平面的な光学導波管では、投射された励起
光の不均一な分布が見られ、これにより、平面的光学導波管の領域に亘って減衰
領域が相応して不規則な配置になる。従って、蛍光の強度を記録するとき測定誤
差が生ずる。
【０００９】 更に、互いに分離されて配置された個々のサンプルのための支持体として光学
的に適当なプラスチックを用いることが提案された。しかし、このようなプラス
チックでは、プラスチック材料が蛍光に感じ易く、或いは特定の波長範囲を吸収
し易いので、可視および不可視光の全ての波長範囲を用いることができない。
【００１０】 更に、個々のサンプルが密に配置され過ぎると、互いに分離された領域につい
て、測定されるべき蛍光の混乱が生ずるので、エレメントで調べることができる
サンプルの数は、制限される。
【００１１】 更に、適切な光学的特徴をもって、化学又は生化学検体を検出する光学的測定
システムの一般的要件が一般の形式で下記に列挙される。
【００１２】 先ず、基本的要件は、個々の全体的に異なるサンプルを分離することであり、
この結果、異なるサンプルの物質交換が防止され、隣接するサンプルの測定信号
を互いに確実に分離することができる（光学的チャンネル分離）。
【００１３】 しかし、この光学的チャンネル分離を光学吸収壁によって行なう光伝送方法と
比べて、本発明の解決方法においては、隣接するサンプルを光学的透明分離壁を
用いて分離することが必要である。
【００１４】 媒体が、異なる光学的性質（例えば、屈折率の相違）を有する場合に、隣接す
るサンプル間の境界で光の混乱、例えば、分散および励起光の反射が生ずるので
、任意の混乱を実質的に避けるために、適切な測定が行われ且つ考慮されなけれ
ばならない。
【００１５】 隣接するサンプル間の分離壁は、信号を伝達しないか又はきわめて僅かな信号
のみ（例えば、蛍光せず）を伝達し、この信号は、測定誤差を避けるために、実
際の検出信号に重ねられるか、もしくはこの実際の検出信号を混乱させてしまう
。
【００１６】 更なる基本的要件は、検出されるべき種々のサンプルの実質上の分離を完成す
ることであり、これにより、異なるサンプルの拡散および混合を避けることがで
きる。この結果、適当な材料が化学的に導入されてサンプル材料に化学反応を起
こさず、任意に用いられた溶媒による湿気を生じさせない。
【００１７】 実用的な溶液は、未だ提案されていないが、この溶液によって、比較的多数の
サンプルを比較的小さい領域に配置することができ、又、個々のサンプルを実質
的に混乱させずに検出することができる。
【００１８】 上記の要件は、疎水性の長鎖分子を用いることによって、このようなサンプル
の構造上の固定化を部分的に達成するか、又は、満足させることができる。
【００１９】 これら固定化構造を形成するとき、種々のサンプルの明確な固定化を個々に保
証することはきわめて難しい。
【００２０】 適用中、きわめて異なる技術段階の化学的互換性がこれに寄与する。更に、隣
接するサンプルの測定値を混乱させ、歪曲し、このため光学的チャンネル分離を
無効にする分子の存在に対して、個々のサンプル間に吸収が生ずる。
【００２１】 従って、本発明の目的は、サンプル体積ができるだけ小さく且つ相対的に近接
して配置された複数のサンプルが高い測定精度で検出し得るように、広範囲の化
学又は生化学検体を光学的に検出することができる方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的は、請求項1の特徴を有するセンサーエレメントに
よって達成される。
【００２３】 本発明の有益な構造および改善は従属請求項に記載された特徴によって、達成
することができる。
【００２４】 これら特徴は、又、本発明によるセンサーエレメント製造方法およびこのよう
なセンサーエレメントで測定を実施する方法を含む。
【００２５】 サンプル又は異なるサンプルに含まれる化学又は生化学検体を光学的に検出す
るための本発明に係るセンサーエレメントは、光学的な境界における投射光の全
反射による減衰領域（エバネッセントフィールド）を形成する公知の物理的原理
を用いている。
【００２６】 結局、構造カバー層が平面的な構造である限り、基板に直接適用され、ここで
、構造化（組立て化）することによって互いに分離され且つサンプルが保持され
たカバー層のキャビティが形成されるように、センサーエレメントが構成される
。この場合に、個々のサンプル間の物質交換が防止され、且つ個々の蛍光信号が
光学的に分離されるように、個々のキャビティがカバー層材料によって形成され
る。
【００２７】 このカバー層は、屈折率が1.3以下の材料から形成されるのが有利である。こ
のカバー層は、フッ素系ポリマー（例えば、ＰＴＦＥ）および非結晶フッ素系ポ
リマーから成るのが効果的である。後者の材料は、例えば、デュポン社からの商
品名テフロン（登録商標）ＡＦの下に入手可能であり、会社文献に記載されてい
る。
【００２８】 このようなカバー層材料は、特に、有効な光学的特性（低屈折率、良好な伝達
）を有しているばかりでなく、きわめて良好な湿気状態を有する。
【００２９】 しかしながら、この湿り具合は、基板に固定したり永久的に締結する場合に妨
げになる。それにも拘わらず、特に、カバー層を施す前に、直ちに分子層として
基板の面に適用される追加の接着促進層を有する非結晶フッ素系ポリマーを用い
ることによって、上記欠点を十分に解消することができる。この結果、カバー層
は基板上に液密に形成され、種々のキャビティから他のキャビティへの物質交換
を防止することができる。
【００３０】 この場合に、個々のキャビティの底面が基板の材料によって直接形成されるよ
うに、基板に形成されたカバー層のキャビティを形成する構造を構成することが
できる。しかし、これとは別に、形成される減衰領域の内側にサンプルが少なく
とも部分的に配置されることを保証することが必要であるが、カバー層材料のあ
る層の厚さを夫々の基板の面とキャビティの底面との間に存在させることができ
る。
【００３１】 励起光は少なくとも一つの光学的導波管の中に導入され、この導波管の境界面
で全反射が生じ、一つ又は複数の光学的導波管は、キャビティの少なくとも底面
よりも下方に配置される。この場合に、この光学的導波管は、基板の材料の中に
埋め込まれるが、基板の面上に配置してもよい。配置が、構造カバー層に配置さ
れたキャビティの配置に合致されているストライプライン光学的導波管の用途は
、ある利点を有する。
【００３２】 例えば、キャビティの列配置をもって、ストライプライン光学的導波管を配置
でき、且つ、キャビティの各列のために用いることができる。この場合に、各ス
トライプライン光学的導波管のために異なる波長を有する光を用いることができ
る。
【００３３】 ストライプライン光学的導波管は平面的な導波管よりも利益を有する。これら
ストライプライン光学的導波管は、より均一な光の分配を達成し、この結果、よ
り均一な減衰領域を形成し、このため測定誤差を減少することができる。より正
確な配置と良好な光学的分離とを達成することができるので、個々のキャビティ
からの測定信号の相互の混乱はきわめて減少される。
【００３４】 光学的導波管が用いられる場合、透明又は吸収しない基板材料を用いることが
できる。この場合に、十分厚い非吸収で僅かな屈折の光学バッファ層が基板と光
学的導波管との間に必要とされる。このような基板材料は、例えば、シリコンで
ある。
【００３５】 しかし、更なる変形において、光学導波管を不要とし、且つ減衰領域を発生さ
せるために、屈折率を考慮して基板カバー層の境界で生ずる全反射により、透明
な基板の中に励起光を投射することができる。
【００３６】 本発明に係るセンサーエレメントは、上述したように、蛍光免疫テストを行う
のに適しているばかりでなく、むしろ、面プラズマ共鳴（ＳＰＲ）の物理的効果
を用いている。結局、一つ又は複数の光学的導波管は、薄い金属層について公知
の態様、例えば金又は銀で被覆される。この場合に、このような金属層を光学的
導波管（一つ又は複数）の面の所定位置に設けることで十分であり、この被覆は
公知の薄いフィルム方法によって形成することができ、光学的導波管の面の被覆
は、本発明に係るセンサーエレメントの少なくともキャビティの領域に形成され
るべきである。
【００３７】 更に広がった領域のため、即ち、隣接するキャビティ間の分離したギャップに
配置されたもののために金属を設けることができ、このため基準信号をキャビテ
ィから得ることができる。
【００３８】 蛍光信号の検出は、常に、本発明に係るセンサーエレメントのキャビティの開
口の上方で行われる。このため、空間的分解測定が夫々のキャビティ配置に従っ
て行われるべきであるが、一つ又はそれ以上の光学的検出器を配置することがで
きる。
【００３９】 他の光学因子が導波管（例えばＳＰＲ）内で直接測定される。
【００４０】 構造カバー層の上方に、光学的に吸収する層又はこのような材料の板を配置す
るか又はこの板をカバー層の面上に直接配置することによって測定精度を更に向
上させることができる。
【００４１】 配置が、カバー層に形成されたキャビティの配置に相応する開口又は光学的
に透明な窓がこの層又は板に形成され、このため測定されるべき光は、ダイヤフ
ラム機能を果たす開口又は窓を通して放出し、検出器を用いて測定され得る。
【００４２】 上述したように、水の屈折率に近く、空気と水の屈折率間に位置する1.29の屈
折率を有する非結晶フッ素系ポリマーは、カバー層材料として有益であることを
証明して来た。このようにして、測定中、散乱光の損失が避けられるか、又は少
なくとも著しく減少される。
【００４３】 本発明に係るセンサーエレメントを製造するとき、例えばガラス又はプラスチ
ックから成る基板にカバー層を直接施すように進めることができる。しかし、基
板として、例えばシリコンのウエハーを用いることもできる。金属層が光学的に
設けられた光学的導波管を基板に適用するか又は基板に埋め込むことができ、こ
の結果、カバー層は、一つ又はそれ以上の光学的導波管が形成され配置された領
域の上方に位置する。
【００４４】 このカバー層は、スピンコーティングによって形成されるのが好ましいが、通
常の浸漬法によっても形成することができ、この場合に、層の厚さはスピンコー
ト（被覆）速度および用いられる溶媒の濃度によって影響され、調節することが
できる。適用後、溶媒は適当な加熱処理によって除去され、従って、カバー層は
、所望のキャビティを形成するために構成されることを必要とし、この構成を、
エッチングについて用いられるマイクロ技術から知られた写真印刷方法によって
形成することができる。
【００４５】 この場合に、一方では、フォトレジスト層が、適用されるカバー層に施される
ように、進めることができ、こうして、このフォトレジストは写真印刷で構成さ
れ、この結果、続くプラズマ化学エッチングに必要とされるマスクが形成される
。この場合に、カバー層のために用いられる材料および用いられるフォトレジス
トの異なるエッチング比率が考慮されることを必要とするので、フォトレジスト
層は十分な厚さを有しなければならない。
【００４６】 しかし、これとは別に、薄い金属層をカバー層上に配置することができ、かく
して、フォトレジストおよび続くウエット化学エッチングを用いて写真印刷で形
成することができる。このようにして、金属マスクがカバー層に得られ、この結
果、プラズマ化学エッチングを行なうことができる。この金属はエッチング工程
中に破壊されず、ゆっくりウエット化学的に除去され得る。このウエット化学的
除去は、水又は溶媒によってカバー層の面の湿気を最少化するために実行される
べきである。
【００４７】 特に、金属層を除去することは必要ないので、本発明に係るセンサーエレメン
トを作る先の変形例は、より少ない作業段階を有する。しかし、これは、エッチ
ング中、フォトレジストの破壊およびフッ素系ポリマーに対するフォトレジスト
の貧弱な接着によって相殺される。
【００４８】 カバー層のこのような写真印刷形成によって、マクロメートル未満の範囲に関
する限り、構造的寸法を達成することができ、このためキャビティは高い密度で
配置され、且つ多数のサンプルを配置して比較的小さい領域で互いに測定するこ
とができる。
【００４９】 最小のエレメントを、多数、安価に作ることができる公知の平面的技術も製造
のために用いることができる。
【００５０】 他の材料、特にシリカの如きカバー層材料と比べて、比較的緩急のエッチング
速度を有する基板材料を用いることが有益である。このような材料は、その面が
自然なエッチング停止を果たす。このようにして、プラズマ化学エッチング（例
えば、酸素プラズマエッチング）中、比較的緩急の形成をもって、キャビティの
底面におけるカバー層の残りの層厚さが零か又は少なくとも零に近いことを保証
することができ、このためキャビティに保持されたサンプルは、形成される減衰
領域の領域に配置される。
【００５１】 更に、固定化を促進する高純度面をこのようなプラズマ処理によって得ること
ができる。
【００５２】 カバー層がキャビティ外側の吸収検体分子又は目標分子のために任意の信号を
認めないので、これらカバー層を有する本発明に係るセンサーエレメントは、明
細書に導入して述べられた要件を光学的に充足し、且つ形成されたキャビティ間
のカバー層の部分は、これら領域においてカバー層から発する光を検出でき、基
準として用いることができるので、基準信号を得るように用いられ得る。このよ
うにして、隣接するキャビティに保持されているサンプルからの測定信号を、間
に位置するカバー層から得られ得る測定信号を用いることによって平均化するこ
とができる。比較的多数のキャビティ、この結果、多数の個々のサンプルをもっ
て、全てのサンプルの比較可能性を保証することができる。
【００５３】 従って、照明の不均一性および製造の不均一性は、全反射による微小蛍光励起
中に相応して得られる基準信号を考慮することができる。このような照明の不均
一性は、導波管の内側での吸収および拡散効果のために、ストライプライン光学
導波管を含む全ての光学的導波管に生じ、これらは、通常損失になる。更に、分
子の検出のための励起光の吸収も、又、励起エネルギーを減少する。両方の効果
は、本発明に係るセンサーエレメントで取り上げられて測定結果の評価中考慮さ
れる。
【００５４】 物理量に直接、換算される測定値を記録するとき、カバー層構造を、同様に、
測定誤差比較のために用いることができる。このシステムのため、面プラズマ共
鳴が用いられる場合の特定の共鳴角又はスペクトル測定における共鳴導波管は、
夫々の金属層のカバー層材料の屈折率に基く。この場合に、製造する領域が変化
する金属層の層厚さを考慮することもできる。この変化は、又、キャビティの他
に基準測定値の前記決定を通して考慮することもできる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
本発明は次の例示的実施形態によって詳細に述べられる。
【００５６】 図1は、疎水性の長連鎖分子を用いて固定化をいかに達成するかを概略的に示
す。この場合に、互いに配列され且つ目標検体の検出のために固定化されるサン
プルからの測定誤差を目標分子、検体又は目標検体複合物の不特定の吸収のため
に発生できることが指示される。
【００５７】 図2は、互いに分離して配置されたサンプル間の分離壁3を用いることによって
物質の分離と光学的分離とが適当な相応する分離壁材料で達成できることを指示
している。この場合に、基板の面から始まる分離壁3の高さ6は、破線で示された
減衰領域の貫通深さよりも少なくとも大きくすべきである。
【００５８】 図3は、本発明に係るセンサーエレメントの第1の例を示す。この場合に、いわ
ゆるストライプライン光学的導波管1は基板2に配置されるか施され、この基板は
実質的に任意の所望の材料から成っている。励起光はこのストライプライン導波
管1の中に投射される（図示されていない形態で）。
【００５９】 全体として述べられているように、非結晶（アモルファス）フッ素系ポリマー
のカバー層3は、基板2の上方、勿論、ストライプライン光学的導波管1の面の上
方に設けられ、その後、キャビティ4が写真印刷およびエッチング方法で形成さ
れ、これらキャビティはこの例では、ストライプライン光学的導波管1の面の真
上に延びている。
【００６０】 ここでは、カバー層3の上縁に関する限り、ストライプライン光学的導波管1の
面からのカバー層3の残りの高さ6は、減衰領域の貫通深さより大きくなければな
らない。
【００６１】 次いで、種々のサンプルがキャビティ4の中に導入され、これらキャビティ4か
ら（ここでは上方）放射する光の励起蛍光の測定を一つ又はそれ以上の光学的検
出器（ここでは図示せず）によって行うことができるか、又は光干渉的な測定を
導波管に伝送された光を用いて行うことができる。キャビティの壁5は、これら
キャビティ内に収容された検体およびカバー層材料によってサンプル間の境界を
形成する。
【００６２】 蛍光は、実質的に垂直に評価される。他の測定量、例えば、位相差、屈折率変
化、吸収変化を導波管に沿って測定することができる。次いで、センサーエレメ
ントの異なる位置から得られる少なくとも2つの光信号の位相差を強度差に光干
渉的に変換し評価することができる。
【００６３】 図4に示された例は、キャビティ4の底面がストライプライン光学的導波管1の
面からの距離7で配置されるが、この距離7は減衰領域の貫通深さより小さくなけ
ればならないという事実によって、単に、図3による例とは異なっている。
【００６４】 図5に示された本発明に係るセンサーエレメントの例では、光学的導波管が除
去され、用いられる励起光のために基板8が透明でなければならず、且つこれは
、構造カバー層9のための材料より高い屈折率を有しなければならず、この結果
、全反射が生ずる角度で、カバー層9との境界において基板8の中に投射される励
起光が境界の上方の減衰領域を発生させることができる。
【００６５】 勿論、オプションがあり、これは、境界において投射励起光で全反射を達成で
きる点で、基板8が平面的光学的導波管の機能を保持できることである。
【００６６】 図6に示された例は、キャビティが基板8のから距離11で配置されるということ
だけで図5に示された例とは異なる。この場合に、再び、保証されるべきことは
、距離11が減衰領域の貫通深さより小さく、反対に、構造カバー層9の高さ10が
減衰領域の貫通深さより大きくすることである。
【００６７】 図7は、センサーエレメントを示し、このセンサーエレメントにおいて、キャ
ビティ4が、互いに並列に配置された多数の列で構造カバー層3内に配置され、こ
のカバー層は基板2に形成されている。この例では、分離ストライプライン光学
的導波管1がキャビティ4の各列に配置される。しかしながら、図5および図6の例
のように、これらストライプライン光学的導波管を除去するオプションもある。
【００６８】 図8および図9に示された本発明に係るセンサーエレメントの例において、スト
ライプライン光学的導波管1は、基板2の面に形成されないが、代わりに、基板2
に埋め込まれ、この場合に、減衰領域の貫通深さについての距離7およびカバー
層3の高さ6に関して、要件に合致することが必要であることを既に何度か述べて
きた。
【００６９】 図10に示された例は、基板2と、ここでは、互いに平行に配置された二つのス
トライプライン光学的導波管1と、ストライプライン光学的導波管1の面に設けら
れた薄い金属層12（例えば、金）とを示している。キャビティ4を有する構造カ
バー層3が、再び、頂部に形成される。全反射のため、ストライプライン光学的
導波管1の面の上方に減衰領域が発生されたとすると、面プラズマが励起され、
共鳴角の変更または共鳴波長の変更を測定することができる。
【００７０】 図10による例を変形した図11に示された例において、金属層は領域13、14に区
分されている。この場合に、金属層12の領域13は、キャビティ4の底面直下に位
置し、金属層12の領域14は、構造カバー層3の分離した二つの領域の下方に相応
して形成され配置されている。励起のために用いられたストライプライン光学的
導波管1の直上に配置された領域14から、夫々のサンプルによって混乱されない
基準測定信号を透明な構造カバー層3を通して得ることができる。
【００７１】 図12は、追加の吸収層を有する本発明に係るセンサーエレメントの一例を示す
。この場合に、カバー層の厚み16は、減衰領域の貫通深さより大きくしなければ
ならない。
【００７２】 結局、追加の光学的吸収層15をセンサーエレメント上に配置するか施すことに
よって形成されたものを、ここでは図3の例による構造のみが示されているが、
図3乃至図11の説明で述べた如き、本発明に係るセンサーエレメントの構造に用
いることができる。この光学的吸収層15は、同様に、カバー層3に従って構成さ
れ、このためキャビティ4の開口および吸収層15に形成された開口は重なる。
【００７３】
【発明の効果】
吸収層15に形成された開口を通してサンプルから放出する光は空間的解決法で
記録できるが、光学的検出器または検出器配列によって夫々のサンプルに割り当
てられる。この場合に、キャビティ4から放出する光の逸脱を減少し、この結果
、隣接するサンプルからの測定信号の任意の相互の混乱をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定化の一例を示す概略図。
【図２】分離壁材料による異なるサンプルの物質分離の一例を示す概略図。
【図３】本発明に係るセンサーエレメントの一例を示す図。
【図４】図３によるセンサーエレメントの変形例を示す図。
【図５】本発明に係るセンサーエレメントの第二の例を示す図。
【図６】図５による変形センサーエレメントの図。
【図７】キャビティの任意列を有するセンサーエレメントの一例を示す図。
【図８】基板に埋め込まれたストライプライン光学導波管を有する本発明に係
るセンサーエレメントの第４例を示す図。
【図９】図８に示された例について変形された例を示す図。
【図１０】面プラズマ共鳴を用いるため本発明に係るセンサーエレメントの一
例を示す図。
【図１１】本発明に係るセンサーエレメントの図１０に示された例について変
形された例を示す図。
【図１２】追加の吸収層を有するセンサーエレメントの更なる例を示す図。
【符号の説明】
1 導波管 2 基板 3 カバー層 4 キャビティ 5 壁 6 カバー層の高さ
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，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，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＫ，ＤＺ，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，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA16 DA06 EA01 GA03 GB01 GB16 HA05

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 境界面で全反射して形成される減衰領域の内側で、検体を含むサンプルが互い
    に独立したキャビティ内に配置されるようにした、化学又は生化学上の検体を光
    学的に検出するセンサーエレメントであって、前記キャビティ（４）は基板（２
    ）に直接適用された構造カバー層（３）の内側に形成され、該カバー層（３）は
    、減衰領域の貫通深さより少なくとも大きい層の厚さ（６）を有し、且つ前記キ
    ャビティは、個々のサンプルの物質交換を防止するようにカバーの材料によって
    互いに分離されていることを特徴とするセンサーエレメント。
  2. 【請求項２】 カバー層（３）は、屈折率が１．３に等しいか大きい材料からなることを特徴
    とする請求項１記載のセンサーエレメント。
  3. 【請求項３】 カバー層は、非結晶のフッ素系ポリマーから成ることを特徴とする請求項１又
    は２記載のセンサーエレメント。
  4. 【請求項４】 少なくとも一つの光学的導波管（１）が、基板（２）とキャビティの底面との
    間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の一つに記載のセンサーエ
    レメント。
  5. 【請求項５】 少なくとも一つのストライプ線導波管（１）が基板（２）とキャビティの底面
    との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の一つに記載のセンサ
    ーエレメント。
  6. 【請求項６】 キャビティ（４）の底面の方向に位置している光学的な一つの導波管／複数の
    導波管の面は、少なくとも所定位置が金属層（１２）で被覆されていることを特
    徴とする請求項１乃至５の一つに記載のセンサーエレメント。
  7. 【請求項７】 キャビティ（４）が一列に配置され又は互いに平行に配置された複数の列に配
    置され、且つ、ストライプライン導波管（１）が各列に配置されることを特徴と
    する請求項１乃至６の一つに記載のセンサーエレメント。
  8. 【請求項８】 キャビティ（４）に位置決められた開口又は光学的に透明な窓が形成された光
    学的吸収層（１７）が前記カバー層（３）に配置されるか又はカバー層（３）に
    施されることを特徴とする請求項１乃至８の一つに記載のセンサーエレメント。
  9. 【請求項９】 請求項１乃至８の一つに記載のセンサーエレメントを製造する方法であって、
    減衰領域の貫通深さより少なくとも大きい厚さの層を有し、且つフッ素系ポリマ
    ーから成るカバー層（３）が、基板（２）に直接施されて写真状に構成され且つ
    キャビティ（４）を形成するためにエッチングされることを特徴とするセンサー
    エレメント製造方法。
  10. 【請求項１０】 カバー層（３）が施される前に、接着促進分子層が施されることを特徴とする
    請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 カバー層（３）が、浸漬法を用いて又はスピンコーティングによって基板（２
    ）に施されることを特徴とする請求項９または１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 カバー層（３）が施される前に、少なくとも一つの光学的導波管（１）が基板
    （２）に施されるか又は基板（２）に埋め込まれることを特徴とする請求項９乃
    至１１の一つに記載の方法。
  13. 【請求項１３】 光学的導波管（一つ）／導波管（複数）（１）の面が少なくとも所定位置に金
    属で被覆されることを特徴とする請求項９乃至１２の一つに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 化学的又は生化学的検体を、請求項１乃至８の一つに記載のセンサーエレメン
    トで光学的に検出する方法であって、基板（２）又は光学的導波管（１）の少な
    くとも一つの境界で投射された光の全反射によって減衰領域が形成され、検体を
    含むサンプルが、検出されるキャビティ（４）から発する光が個々のキャビティ
    （４）に割り当てられている間に検出されることを特徴とする検出方法。
  15. 【請求項１５】 夫々のサンプルで励起された蛍光の強度が測定されることを特徴とする請求項
    １４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 面のプラズマ共鳴が、減衰領域において金属層（１２）に発生され、共鳴角の
    変更又は導波管の変更が測定されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
  17. 【請求項１７】 少なくとも二つの光信号が位相シフトを強度差に変えることによって光干渉的
    に評価されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
  18. 【請求項１８】 キャビティ（４）間のカバー層（３）から発する光が、又、基準信号を得るた
    めに検出されることを特徴とする１４乃至１７の一つに記載の方法。
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