(57)【要約】  少なくとも一つの発光団によって発生させられたルミネッセンスの放射の検出のための方法及びセンサーが開示される。本発明の事情において、バイオセンサーは、開口のアレイとして定義されたグリッド（１２０）と共に開口が媒体における励起の光（１０２）の回折限界より下の第一の寸法及びそれより上の第二の寸法を有すること、偏光子（１１５）、並びに、グリッド（１２０）の開口の内側の体積、スリット（１２０）のアレイと偏光子（１１５）との間における体積、及び、偏光子（１１５）へと延在する体積：からなる群より選択された体積に位置決めされた発光団（１１７）を含むが、それにおいて、グリッド（１２０）が第一の方向に延在する透過軸を提供すること及び偏光子（１１５）が第二の方向に延在する透過軸を提供すること、第一の方向及び第二の方向が相互に関して実質的に垂直なものであること、それにおいて、励起の放射（１０２）が、それが、少なくとも一つのグリッド（１２０）及び偏光子（１１５）の一方によって実質的に抑制されると共に少なくとも一つのグリッド（１２０）及び偏光子（１１５）の他方によって実質的に抑制されないように、偏光させられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルミネッセンスのセンサーであって、
開口のアレイとして定義されたグリッド、且つ前記開口が、媒体において励起の光の回折限界より下の第一の寸法及び前記励起の光の回折限界より上の第二の寸法を有すること；
偏光子；並びに
前記グリッドの開口の内側の体積、スリットのアレイと前記偏光子との間の体積、及び前記偏光子へと延在する体積：からなる群より選択された体積に位置決めされた発光団
：を含む、センサーにおいて、
前記グリッドは、第一の方向に延在する透過軸を提供すること、及び
前記偏光子が、第二の方向に延在する透過軸を提供すること、並びに、
前記第一の方向及び前記第二の方向は、相互に関して実質的に垂直なものであること、
を含む、センサー。
【請求項２】
前記偏光子と前記グリッドとの間のガラスプレート
：をさらに含む、請求項１に記載のセンサー。
【請求項３】
前記グリッドと接触したガラスプレート
：をさらに含む、請求項１に記載のセンサー。
【請求項４】
前記偏光子へとエッチングされた複数のエリア、及び前記エリアが、前記グリッドにおける開口に対応すること
：をさらに含む、請求項１に記載のセンサー。
【請求項５】
請求項４に記載のセンサーにおいて、
エッチングの深さは、可変なものである、センサー。
【請求項６】
請求項１に記載のセンサーにおいて、
前記センサーが、励起の放射で照射されるとき、前記励起の放射は、それが、少なくとも前記グリッド及び前記偏光子の一方によって実質的に抑制されると共に少なくとも前記グリッド及び前記偏光子の他方によって実質的に抑制されないように、偏光させられる、センサー。
【請求項７】
請求項６に記載のセンサーにおいて、
前記励起の放射は、それが、前記励起の放射の源から最も遠くに離れた位置決めされる前記偏光子によって実質的に抑制されると共に前記励起の放射の源に対して最も近くに位置決めされる前記グリッドによって実質的に抑制されないように、偏光させられる、センサー。
【請求項８】
請求項１に記載のセンサーにおいて、
前記偏光子が、上部の表面を有すると共に、
前記グリッドが、前記偏光子の前記上部の表面に位置決めされる、センサー。
【請求項９】
請求項１に記載のセンサーにおいて、
前記偏光子は、知られた波長でエネルギーを吸収する吸収帯域を有する、センサー。
【請求項１０】
請求項１に記載のセンサーにおいて、
前記偏光子は、四分の一波長フィルム及びコレステリックのネットワークである、センサー。
【請求項１１】
ルミネッセンスの放射の検出のための方法であって、
前記方法は、
励起の放射でルミネッセンスのセンサーを照射すること
：のステップを含むと共に、前記ルミネッセンスのセンサーは、
開口のアレイとして定義されたグリッド、且つ前記開口が、媒体において励起の光の回折限界より下の第一の寸法及びそれより上の第二の寸法を有すること；
偏光子；並びに
前記グリッドの開口の内側の体積、スリットのアレイと前記偏光子との間の体積、及び前記偏光子へと延在する体積：からなる群より選択された体積に位置決めされた発光団
：を含む、センサーにおいて、
前記グリッドは、第一の方向に延在する透過軸を提供すること、及び
前記偏光子が、第二の方向に延在する透過軸を提供すること、並びに、
前記第一の方向及び前記第二の方向は、相互に関して実質的に垂直なものであること、
を含む、センサーにおいて、
前記励起の放射は、それが、少なくとも前記グリッド及び前記偏光子の一方によって実質的に抑制されると共に少なくとも前記グリッド及び前記偏光子の他方によって実質的に抑制されないように、偏光させられる、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記励起の放射は、前記グリッドによって実質的に抑制されずに、前記偏光子によって実質的に抑制される、方法。
【請求項１３】
発生させられたルミネッセンスの放射を検出することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法において、
前記センサーは、前記偏光子と前記グリッドとの間のガラスプレート：をさらに含む、方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法において、
前記センサーは、前記グリッドと接触したガラスプレート：をさらに含む、方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法において、
前記センサーは、前記偏光子へとエッチングされた複数のエリア：をさらに含むと共に、前記エリアが、前記グリッドにおけるスロットに対応する、方法。
【請求項１７】
偏光子、又は偏光ビームスプリッター及び帯域通過フィルター：からなる群より選択されたフィルター処理するデバイス：をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の方法において、
前記ルミネッセンスのセンサーは、偏光子、又は偏光ビームスプリッター及び帯域通過フィルター：からなる群より選択されたフィルター処理するデバイス：をさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この用途は、バイオセンサーの分野に、及び、より具体的には、開口グリッド及び偏光子を用いるサブ波長のバイオセンサーに、関係付けられる。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサーは、当技術において周知である。例えば、２００５年６月２３日に出願された“Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  ｓｅｎｓｏｒｓ  ｕｓｉｎｇ  ｓｕｂ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｏｒ  ｓｌｉｔｓ”と題された、欧州特許出願公開第０５１０５５９９．４号（特許文献１）（内部の参照の事件整理番号０００５８５ＥＰ１）は、流体の内側で動作するサブ波長の空間的な分解能を備えたバイオセンサーを開示する。単純な説明では、光は、回折限界より下の少なくとも一つの横断の寸法を備えた開口で反射させられる。これは、開口内のエバネッセント場に帰着するが、それは、含有された発光団を励起するために使用される。発生させられるルミネッセンスは、反射する及び反射しない側の両方において開口を出るが、それは、反射しない側でのルミネッセンスの放射から励起の放射の分離に帰着する。開口の励起の側に発生させられた背景のルミネッセンスは、また、反射の効果によって抑制される。
【０００３】
上述した特許出願において、スリットのアレイを用いる、類似のバイオセンサーは、開口の代わりに使用される。この場合には、スリットは、回折限界より下の第一の横方向の（即ち、スリットの平面内における）寸法及び回折限界より上の第二の横方向の寸法を備えた開口である。スリットの利点は、光の抑制が、偏光依存性になるというものである。この場合には、ルミネッセンスの大部分が、それが一般に偏光させられはないと、抑制されない一方で、励起の光を、正しい偏光を使用することによって、抑制することができる（電場が、スリットの第一の横方向の寸法に対して実質的に平行なものである）。結果として生じる余分なルミネッセンスは、検出器に到達し得るものである。２００５年９月２２日に出願された“Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ａｔ  Ｌｅａｓｔ  Ｔｗｏ  Ｗｉｒｅ  Ｇｒｉｄｓ”と題された、欧州特許出願公開第０５１９８７７３．２号（特許文献２）（内部の参照の事件整理番号００５８７ＥＰ１）は、お互いに実質的に垂直に位置決めされた二つの開口のグリッドを組み合わせる。開口のグリッドの組み合わせは、開口の不都合を欠如する一方で、開口のバイオセンサーの利点を備えた開口を作り出す。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０５１０５５９９．４号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０５１９８７７３．２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上の特許出願におけるバイオセンサーは、合理的な費用で丈夫にすることが、困難である。よって、産業界において、より単純な設計及びより低い費用を有する上述された用途のバイオセンサーの利点を組み込むバイオセンサーについての要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
少なくとも一つの発光団によって発生させられたルミネッセンスの放射の検出のための方法及びセンサーが、開示される。本発明の事情において、少なくとも一つの発光団によって発生させられたルミネッセンスの放射の検出のための方法及びセンサーが、開示される。本発明の事情においては、バイオセンサーは、開口のアレイように定義されたグリッド（１２０）と共に、開口が媒体において励起の光（１０２）の回折限界より下の第一の寸法及びそれより上の第二の寸法を有すること、偏光子（１１５）、並びに、グリッド（１２０）の開口の内側の体積、スリット（１２０）のアレイと偏光子（１１５）との間の体積、及び、偏光子（１１５）へと延在する体積：からなる群より選択された体積に位置決めされた発光団（１１７）を含むが、それにおいて、グリッド（１２０）が、第一の方向に延在する透過軸を提供すること、及び、偏光子（１１５）が、第二の方向に延在する透過軸を提供すること、並びに、第一の方向及び第二の方向が、相互に関して実質的に垂直なものであること、それにおいて、励起の放射（１０２）は、それが、少なくともグリッド（１２０）及び偏光子（１１５）の一方によって実質的に抑制されると共に少なくともグリッド（１２０）及び偏光子（１１５）の他方によって実質的に抑制されないように、偏光させられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１Ａは、当該発明の原理に従ったバイオセンサーの第一の例示的な実施形態の断面図を図示する；
図１Ｂは、図１Ａに示されたバイオセンサーの透視図を図示する；
図１Ｃは、当該発明の原理に従ったバイオセンサーの上面図を図示する；
図１Ｄは、図１Ｃに示されたバイオセンサーの（断面Ａ−Ａを通じた）断面図を図示する；
図２は、当該発明の原理に従ったバイオセンサーの第二の例示的な実施形態の断面図を図示する；
図３は、当該発明の原理に従ったバイオセンサーの第三の例示的な実施形態の断面図を図示する；及び
図４は、当該発明の原理に従ったバイオセンサーの第四の例示的な実施形態の断面図を図示する；及び
図５は、当該発明の原理に従ったバイオセンサーの第五の例示的な実施形態の断面図を図示する。
【０００７】
これらの図面が、当該発明の概念を図示する目的のためにあると共に一定の縮尺ではないことは、理解されることである。同じ符号が、適当な場合にはもしかすると参照の文字で補足されるが、対応する部分を識別するために、いたるところで使用されてきたものであることは、認識されると思われる。
【０００８】
本発明を、特定の実施形態を参照して、及び、ある一定の図面を参照して、記載することにするが、しかし、当該発明は、特許請求の範囲によってのみ限定され、それらに限定されるものではない。特許請求の範囲におけるいずれの符号も、範囲を限定するものとして解釈されないものとする。記載された図面は、単に概略的なものであると共に限定しないものである。図面において、要素のいくつかの大きさは、誇張されることがあると共に、図示の目的で一定の縮尺で描かれたものではない。用語“を含む”が、本記載及び特許請求の範囲において使用される場合には、それは、他の要素又はステップを排除するものではない。不定冠詞又は定冠詞、例．“ある”又は“その”が、単数の名詞を指すとき、使用される場合には、これは、他に何かが具体的に述べられるものでない限り、複数のその名詞を包含する。
【０００９】
さらには、当該記載における及び特許請求の範囲における用語“第一の”、“第二の”、“第三の”、及び同様のものは、類似の要素の間で区別するために、使用されると共に、逐次的な又は経時的な順序を記載するために、必ずしも使用されるものではない。そのように使用された用語が、適当な情況の下で可換なものであること、及び、ここに記載された発明の実施形態が、ここに記載された又は図示されたものよりも他の系列において動作の可能なものであることは、理解されるものである。
【００１０】
その上、当該記載及び特許請求の範囲において用語、“上部”、“下部”、“より上の”、“より下の”、及び同様のものは、記載の目的のために使用されると共に、相対的な位置を記載するためには必ずしも使用されない。そのように使用された用語が、適当な情況の下で可換なものであること、及び、ここに記載された発明の実施形態が、ここに記載された又は図示されたものよりも他の配向において動作の可能なものであることは、理解されることである。
【００１１】
特許請求の範囲に使用された、用語“を含む”が、それの後に列挙された手段に制限されるものと解釈されるべきではない；それが、他の要素又はステップを排除するものではないことは、注意されることである。このように、それは、一つの又はより多くの他の特徴、整数、ステップ、若しくは構成成分、又はそれらの群の存在又は添加に言及させられるが、しかし、それを除外するものではない、述べられた特徴、整数、ステップ、又は構成要素の存在を指定するものとして解釈されるものである。このように、表現“手段Ａ及びＢを含むデバイス”の範囲は、構成成分Ａ及びＢのみからなるデバイスに限定されるべきではない。それは、本発明を参照して、デバイスの関連性のある構成成分のみが、Ａ及びＢであることを意味する。
【００１２】
図１Ａは、当該発明の原理に従ったバイオセンサー１１０の第一の例示的な実施形態を図示する。この例示的な実施形態において、励起の光１０２は、バイオセンサー１１０を照明するが、それは、偏光子１１５及び開口のグリッド１２０で構成される。偏光子１１５及び開口のグリッド１２０は、それらのそれぞれの透過軸が、相互に対して実質的に垂直であるように、位置決めされるか又は配向させられる。
【００１３】
この例示的な実施形態において、励起の放射又は光１０２は、それが、偏光子１１５によって抑制されずに、開口のグリッド１２０によって抑制されるように、偏光させられる。放射１０２の抑制が、反射によって達成されるとき、結果として生じる反射させられたビーム１２５は、開口のグリッド１２０から離れて方向付けられる。発光団１１７は、偏光子１１５と開口のグリッド１２０との間に含有される。一つの実施形態において、発光団１１７は、好ましくは、開口のグリッド１２０へ付着させられる。なおも別の実施形態においては、発光団１１７は、開口のグリッド１２０に面する偏光子１１５の表面へ付着させられる。認識されるようなことであろうが、関心のあるものである分子は、従来、発光団で標識付けされると共に、表面に存在するものである特異的な捕捉の分子へ付着させられる。あるいは、付着させられた標的が、発光団で標識付けされると共に不動にされた標的へ付着するか又はフラクションの束縛から解放された捕捉の分子へ付着する二次的な捕捉の分子で検出される。発光体それら自体は、付着させられた標的又は検出分子を介して間接的に付けられる。発光体は、有機の蛍光体、量子ドット、化学発光の分子、又は電界発光の分子であることがある。
【００１４】
光１０２からのエネルギーが、発光団１１７に衝突するとき、ルミネッセンスは、あらゆるパターンで発生させられると共に、光の一部分のみが、開口のグリッド１２０へ方向付けられると共に一部分が、偏光子１１５に向かって方向付けられる。これは、図１Ａの平面において、それぞれ、二つのビーム１３０及び１４０によって図示される。この場合には、ビーム１４０は、開口のグリッド１２０に遭遇すると共に（示されたものではない）検出器へ通過させられることになる。当該発明の一つの態様において、偏光子１１５が、二色性の偏光子であるとき、ビーム１３０は、偏光子１１５によって部分的に吸収されると共に部分的に透過させられることがある。当該発明の別の態様において、偏光子１１５が、複屈折性のスタックの偏光子であるとき、ビーム１３０は、部分的に反射させられると共に部分的に透過させられることがある。その場合には、部分的に反射させられたビーム１３０は、ビーム１４０の信号の強さを向上させる。
【００１５】
開口のグリッド１２０及び偏光子１１５は、配向させられた偏光依存性の吸収体に基づいた二色性の偏光子として選択されることがある。例えば、ポリビニルアルコールの材料は、望まれた特性を達成するために、二色性の染料又はヨウ素の結晶で修飾されることがある。米国特許出願シリアル番号第 号（内部の参照の事件整理番号ＮＬ０３１２８８）において議論されたような、スメクチック偏光子を、基体に２マイクロメートルから６マイクロメートルまでの程度における非常に薄いフィルムを生産するために、使用することができる。それが、密に架橋させられると、それは、グリッド偏光子を生産するためのリソグラフィーのステップのような、さらなる加工するステップについて、アクセス可能なものである。あるいは、偏光子１１５は、反射させる偏光子、例．ＤＢＥＦ偏光子であることがある。このような偏光子は、当技術において周知のものであると共に、ここでは議論されることを必要としないものである。例えば、米国特許第５，０９４，７８８号明細書；米国特許第５，１２２，９０５号明細書；及び米国特許第５，１２２，９０６号明細書を参照のこと。
【００１６】
図１Ｂは、図１Ａに示されたバイオセンサー１１０の透視図を図示する。この図示された図においては、発光団１１７の好適な場所が、示される。さらに図示されるのは、開口のグリッド１２０が、（回折限界より下の）第一の寸法と比べて（ここでは−無限大から＋無限大まで延在するように描かれた）顕著により大きい（回折限界より上の）第二の寸法を備えた開口（スロット、スリット）で構成されることである。
【００１７】
図１Ｃは、本発明の原理に従ったバイオセンサーの上面図を図示する。この図示された図においては、開口のグリッド１２０は、長方形の形状を有する複数の開口で構成される。各々の開口は、第二の方向と比べて顕著により小さい第一の寸法を有する。この場合には、第二の寸法が、励起の光（１０２）の回折限界より上にあるように、選択される一方で、第一の寸法は、励起の光（１０２）の回折限界より下にあるように、選択される。
【００１８】
図１Ｄは、図１Ｃに示された開口のグリッドの、断面Ａ−Ａを通じた、断面図を図示する。この図は、開口のグリッド１２０を形成するために、どのように開口が材料へエッチングされるかを図示する。また示されたものは、開口の体積に位置させられた発光団１１７である。
【００１９】
図２は、当該発明の第二の例示的な実施形態を図示する。この図示された場合においては、開口のグリッド１２０及び偏光子１１５の場所は、切り替えされると共に、励起の光１０２は、偏光子１１５によって抑制される。発光団１１７は、先に議論されたように、開口のグリッド１２０と偏光子１１５との間に包含されると共に、この例においては、偏光子１１５の表面に、又はそれに対して非常に近くに、付着させられる。
【００２０】
励起の体積（即ち、励起の光の強度が、相当のルミネッセンスの発生のために十分に高いところの体積）は、偏光子１１５における吸収の割合によって、決定される。これの利点は、放出されたルミネッセンスが、開口のグリッド１２０から検出器に向かって反射する光のおかげで、増加させられるというものである。
【００２１】
当該発明の一つの態様において、図１Ａ又は図２に示された実施形態で、偏光子１１５に使用されることがある二色性の染料は、狭い吸収帯域を有することがある。この吸収帯域は、それが、励起の光１０２の波長におけるエネルギーを吸収するが、しかし、放出されたビーム１４０の波長で透過するように、選抜されることがある。この場合には、ビーム１４０の強度は、さらに向上させられることがある。
【００２２】
当該発明の別の態様において、偏光子の層１１５は、励起の光１０２の波長について最適化された、四分の一波長フィルム及びコレステリックネットワークからなるフィルムからなることがある。コレステリックネットワークは、ビーム１０２の使用されない部分を選択的に反射させると共に反射させられた光１３０の部分に追加して全ての放出された光１４０を透過させる。コレステリックネットワークの利点は、それが、非常に急峻な反射の帯域を有すると共に、このように励起とルミネッセンスの波長との間の選別を可能とするというものである。
【００２３】
図３は、本発明の第三の例示的な実施形態を図示するが、それにおいては、ガラスプレート３１０が、偏光子１１５と開口のグリッド１２０との間に導入される。
【００２４】
図４は、本発明の第四の例示的な実施形態を図示するが、それにおいては、ガラスプレート４１０が、開口のグリッド１２０と接触して導入される。この場合には、開口のグリッド１２０は、（少なくとも）偏光子１１５とガラスプレート４１０との間に挟まれると共に、流路を形成するが、それらによって、発光団１１７は、開口のグリッド１２０のスロットの間の体積に導入されることがある。
【００２５】
図５は、本発明の別の例示的な実施形態を図示するが、それにおいて、偏光子１１５は、開口のグリッド１２０のスロット５２０に対応する領域においてエッチングされる。当該発明のこの実施形態は、エッチングによって作り出された余分な体積５１０が、励起の出力の全部を有すると共にエッチングの深さを変動することによって調整されることができると、好都合なことである。
【００２６】
当該発明の別の態様において、偏光子及び／又は追加の帯域通過フィルターのような、（示されたものではない）追加のフィルター処理するデバイスは、組み込まれる、選択的に包含されることがある。追加の偏光子及び／又は帯域通過フィルターは、背景の光を抑制する又は励起及び放出の波長の両方をフィルター処理するために、使用されることがある。
【００２７】
示されてきた、記載されてきた、及び指摘されたものが、それらの好適な実施形態へ適用されたような本発明の基礎的な新規な特徴である一方で、開示されたデバイスの形態及び詳細において、並びに、それらの動作において、記載された装置における様々な省略及び置換及び変化が、本発明の主旨から逸脱することなく、当業者によってなされることがあることは、理解されることであると思われる。
【００２８】
同じ結果を達成するための実質的に同じ方式で実質的に同じ機能を行うそれらの要素の全ての組み合わせが、本発明の範囲内にあることは、明示的に意図されたものである。一つの記載された実施形態から別のものまで要素の置換は、また十分に意図された且つ企図されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】図１Ａは、当該発明の原理に従ったバイオセンサーの第一の例示的な実施形態の断面図を図示する。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示されたバイオセンサーの透視図を図示する。
【図１Ｃ】図１Ｃは、当該発明の原理に従ったバイオセンサーの上面図を図示する。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ｃに示されたバイオセンサーの（断面Ａ−Ａを通じた）断面図を図示する。
【図２】図２は、当該発明の原理に従ったバイオセンサーの第二の例示的な実施形態の断面図を図示する。
【図３】図３は、当該発明の原理に従ったバイオセンサーの第三の例示的な実施形態の断面図を図示する。
【図４】図４は、当該発明の原理に従ったバイオセンサーの第四の例示的な実施形態の断面図を図示する。
【図５】図５は、当該発明の原理に従ったバイオセンサーの第五の例示的な実施形態の断面図を図示する。
【図１Ａ】
2009520201.tif 000003
【図１Ｂ】
2009520201.tif 000004
【図１Ｃ】
2009520201.tif 000005
【図１Ｄ】
2009520201.tif 000006
【図２】
2009520201.tif 000007
【図３】
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【図４】
2009520201.tif 000009
【図５】
2009520201.tif 000010
【国際調査報告】
2009520201.tif 000011
2009520201.tif 000012
2009520201.tif 000013