(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端面（２）と、シェル表面（３）と、第２の端面（４）とを備えた少なくとも１つの光導波路（１）を有する、試料（６）によって出射される光を検出するための光学的構成であって、前記試料が前記第１の端面（２）の正面に在る試料媒質中に設けられ、前記少なくとも１つの光導波路本体（１）が、前記試料媒質より高い前記出射光の屈折率を持つ材料から成るように成される前記光学的構成において、
前記第１の端面（２）が少なくとも前記試料（６）の近傍領域において平坦であり、
前記第１の端面（２）は、前記試料媒質との境界面を形成するか、あるいは、前記試料媒質より高い屈折率を持ち、前記第１の端面（２）の正面に配置される媒質と前記試料媒質との間の境界面に光学的に結合していて、前記試料（６）によって出射され、前記境界面を通って前記第１の端面（２）に面する半空間の中へ放射される光であって、エヴァネッセントに放射される光、すなわち全反射角度以上の角度で前記半空間の中へ放射される光を含むほぼ全部の光が、前記第１の端面（２）を通って前記光導波路本体（１）中に入るように成され、
前記光導波路（１）中へ放射された、前記エヴァネッセントに放射されたほぼ全部の光が前記シェル表面（３）で全反射され、再び元の前記光導波路（１）の中へ戻されて前記第２の端面（４）を通って案内されて検出装置（３０）上へ送られるように、前記シェル表面（３）と前記第２の端面（４）とが配設され構成され、
前記シェル表面（３）が、前記試料（６）によって出射され、前記光導波路（１）の中へ放射される、エヴァネッセントに放射される実質的にこの光の部分だけが前記シェル表面（３）に当たるように構成され配設され、
前記光導波路（１）が軸線（５）の周りで左右対称となるように構成され、前記試料（６）が前記軸線のすぐ近傍中に、あるいは、該近傍上に配置され、
前記試料（６）によって出射され、前記光導波路（１）の中を通って伝播される光の部分であって、前記光導波路材料と前記試料媒質との屈折率の比（古典的放射）に対応する全反射の臨界角より小さい、面法線に対するある角度で前記第１の端面（２）の中に入る該光の部分を吸収するように、光吸収アパーチャ（２８）が前記第２の端面（４）と前記検出装置（３０）との間に配設されることを特徴とする光学的構成。
【請求項２】
前記試料媒質より高い屈折率を持つ前記媒質の細い分離用ウィンドウが前記第１の端面（２）と前記境界面との間に設けられ、前記分離用ウィンドウの厚さは、前記エヴァネッセントに放射された光の主要な部分が前記光導波路（１）中に入るように設けられることを特徴とする請求項１に記載の光学的構成。
【請求項３】
前記第１の端面（２）が平坦で、前記第１の端面（２）に隣接する前記シェル表面（３）が、前記第１の端面に対する、前記試料（６）が出射する光が前記シェル表面（３）に当たるような角度であって、前記光導波路材料と周囲の媒質との屈折率の比に対応する全反射の臨界角より大きい、それぞれの面法線に対する角度で設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の光学的構成。
【請求項４】
前記シェル表面（３）が回転放物面の一部であって、前記試料（６) が前記第１の端面（２）の正面の焦点の近くに配置されることを特徴とする請求項１乃至３の中の１つに記載の光学的構成。
【請求項５】
前記シェル表面（３）が回転偏楕円面の一部であって、前記試料（６）が、前記第１の端面（２）の正面の、前記回転偏楕円面の焦点の近くに配置されることを特徴とする請求項１乃至３の中の１つに記載の光学的構成。
【請求項６】
前記シェル表面（３）が円錐の円錐台として構成されることを特徴とする請求項１乃至３の中の１つに記載の光学的構成。
【請求項７】
前記第２の端面（４）が平坦で、前記シェル表面（３）から反射された光が平行光線で前記第２の端面（４）から現れることを特徴とする請求項４または６に記載の光学的構成。
【請求項８】
前記第２の端面（４）が凸面の構成から成り、全反射光用焦点調節用レンズとして機能することを特徴とする請求項４または６に記載の光学的構成。
【請求項９】
分離用ウィンドウが、前記第１の端面（２）から離れて面する表面上に少なくとも１つの試料（６）を保持する顕微鏡用スライド（２４）であることを特徴とする請求項１乃至３の中の１つ記載の光学的構成。
【請求項１０】
前記光導波路（１）に関して前記第１の端面（２）に対して平行に前記顕微鏡用スライド（２４）をシフトすることができるように、前記顕微鏡用スライド（２４）が装着されることを特徴とする請求項９に記載の光学的構成。
【請求項１１】
前記顕微鏡用スライド（２４）がフローセル（２５）の一部であることを特徴とする請求項９に記載の光学的構成。
【請求項１２】
前記試料（６）を照射する光源（２０）を有し、
該光源の光が前記試料側から前記第１の端面（２）上へ放射され、前記光導波路（１）の中を通過後、前記光導波路（１）と前記検出装置（３０）との間に設けられた吸収装置（２７）によって吸収されるように前記光源が配設されることを特徴とする請求項１乃至１１の中の１つに記載の光学的構成。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１のプリアンブルに記載の、試料によって出射された光を検出するための光学的構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分子と、いわゆる“受容体分子”との間の特定の結合を検出することにより、通常光バイオセンサによる分子の検出が行われる。この“受容体分子”は表面に固定化されている。このような特定の結合によって、混合物からであっても非常に選択的に分子の検出を行うことができる。抗体やＤＮＡ分子は代表的受容体分子である。典型的表面は光ファイバーや透明な顕微鏡用スライドやカバー・シート上にある。
【０００３】
分子の検出を行うために、求める分子と受容体分子との結合に特有の蛍光発光信号の検出を行うことが多い。求める分子自身が蛍光を発光できる場合、この蛍光発光信号は分子によって発生される。
【０００４】
しかし、通常、いわゆる“サンドイッチ・テスト”が行われる。このテストでは、求める分子は蛍光を発することができないが、第３の蛍光発光ラベルがつけられた“プローブ分子”が、求める分子と受容体分子との結合複合体を形成後、この複合体と選択的結合を行う。
【０００５】
受容体分子と結合した求める分子の量に関する情報を得るためには、求める分子と受容体分子間の結合複合体を示す、その蛍光を発する光だけを検出しなければならない。そのような複合体は、受容体分子が固定化されている表面近くに常に位置している。以上のことから当然の結果として、測定タスクは、表面に近い結合分子から、すなわち近接表面層から蛍光を発する信号を選択的に検出することであるということになる。
【０００６】
最近、光センサにおけるいわゆる“エヴァネッセント放射”の検出の力を借りる近接表面の蛍光発光の検出が効率的であることが証明された。この検出を行うためには下記の物理学上の原理が利用される。
【０００７】
光線が、高い屈折率を持つ媒質と低い屈折率を持つ媒質との間の境界面に当たるとき、表面法線に関する光線の入射角が全反射の臨界角αより大きい場合全反射が生じる。このαは次式によって決定される、
0004259762.tif 000002
(但し、ｎ２は媒質の低い方の屈折率であり、ｎ１は媒質の高い方の屈折率とする)αより大きい角度で境界面に当たった光線は、幾何学的光学系に起因して、高い屈折率を持つ媒体から出ることができない。
【０００８】
逆もまた同様で、幾何学的光学系に起因して、光線は、全反射臨界角αより大きい境界面に対してある角度で高い屈折率を持つ媒体の中を伝播する場合、低い屈折率を持つ媒質から高い屈折率を持つ媒体の中へ通過することはできない。
【０００９】
しかし、より精密な電磁気上の考察によれば、高い屈折率を持つ媒質から境界面に当たり、全反射される光波の磁界の強さは、低い屈折率を持つ媒質との境界面で急激にゼロにまで低下することはなく、境界面からの距離の関数として高い屈折率を持つ媒質中の値から指数的に低下することが証明されている。磁界の強さのこの指数的低下を表す一般崩壊定数は入射光の波長の範囲内にある。したがって、全反射にもかかわらず、光のある一定部分は低い屈折率を持つ媒質の中に入る。
【００１０】
同様に、低い屈折率を持つ媒質中の、境界面近くに位置するある点から出る光も、全反射の臨界角αより大きいある角度で高い屈折率を持つ媒質中に入ることができる。
【００１１】
上記作用は光ファイバ・センサで利用される。これらのセンサでは、受容体分子はファイバの表面に固定化される。励起光(通常レーザ光)がこのファイバ中へ発射される。レーザ光は全反射によってファイバに沿って伝播する。またレーザ光は、蛍光を発することができる分子が表面に結合されているファイバ領域を通過する。ファイバ表面の励起光のエヴァネッセント磁界に起因して、蛍光を発することができる分子が励起可能となる。結合状態では、ファイバ表面からの分子の距離はほんの数ナノメータにすぎないため、励起光の磁界の強さの指数的低下はほとんど分子の振舞いに影響を与えない。したがって、表面と結合した分子は励起光によって効果的に励起される。分子によって出射された光は次々にファイバ中へ発射され、その一部は、いったんファイバの内部に入った蛍光が全反射のためにファイバに沿って伝播する角度で発射される。結合分子から出る蛍光の伝播部分は、次いで、ファイバの一方の端部で検出することができる。
【００１２】
エヴァネッセント放射を検出する光ファイバセンサの欠点として、出射された蛍光光子の集光(捕獲・伝送)可能効率が非常に制限されているということがある。特に、このような構成の感度は十分なものではなく、個々の蛍光を発する分子の検出を行うことができない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的はより高い屈折率を持つ媒質中へエヴァネッセントに発射される光の集光効率を改善することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、請求項１の特徴を備えた光学的構成によって上記目的が達成される。
【００１５】
本発明による光学的構成は、境界面上で発生した光(化学発光などに起因する)と境界面上で散乱した光(光源などによる励起に起因する蛍光)との双方の光を検出することができる。
【００１６】
このようにして発生した光は集光装置によって集光される。本発明による光導波路のほかに、この集光装置には追加レンズ、ミラー、フィルタ、その他通常の光学的構成要素を含むこともできる。
【００１７】
集光装置によって集光された光は検出装置によって検出される。この検出装置には普通の検出器に加えて、検出器上へ光を送るための追加レンズまたはフィルタを含むことができる。
【００１８】
第１の端面は、試料が配置される領域が完全に平面であってもよいしあるいは単に平坦であってもよい。正面に試料が配置された境界面は第１の端面自身によって直接形成されてもよい。或いは、第１の端面は試料媒質と高い屈折率を持つ媒質との間の境界面と光学的に結合してもよい。この場合、高い屈折率を持つ媒質は、高い屈折率を持つ液浸油の助けによって第１の端面と結合した顕微鏡用スライドの媒質であってもよい。後者の場合、顕微鏡用スライドの直径と、第１の端面のサイズとを選択して、試料によって出射され、高い屈折率を持つ媒質に面する半空間の中へ放射される光が、純粋に幾何学的制限によって第１の端面の中に入ることが妨げられないようにするほうがよい。
【００１９】
蛍光を発する光の発生などによって境界面の近くにある試料から光が出射される場合、光の一部は第１の端面を通って光導波路の中に入り、高い屈折率を持つ媒質と試料媒質との屈折率の比に対応する全反射の臨界角より大きい(試料の在る場所における第１の端面の面法線に関して)ある角度で光導波路の中を伝播する。この“エヴァネッセント”放射は、ファイバー・センサの中で一部がファイバーの端部まで伝播し、したがって検出器上へ伝わることが可能となる。本発明によれば、シェル表面の構成と構造によって、シェル表面におけるエヴァネッセント放射が光導波路の中へ全反射されることが保証される。この全反射は、一方で全反射によって、他方でシェル表面の適切なミラー・コーティングによって行うことができる。次いで、エヴァネッセント放射を検出装置上へ送り、周知の方法で後者(検出装置)によって検出を行うことができる。
【００２０】
このようにして、放射のエヴァネッセント部分をほぼ完全に検出することが可能となる。古典的放射、すなわち、高い屈折率を持つ媒質と試料媒質との屈折率の比に対応する全反射の臨界角より小さいある角度(上述の面法線に関して)で、光導波路の中で伝播する光を検出することもできるので、半空間の全放射の検出のほとんどを行うことが可能となる。
【００２１】
好適な実施例では第１の端面は平坦である。この第１の端面に隣接するシェル表面は、試料によって出射される光がシェル表面で全反射されるように、第１の端面に対してある角度を成して配置される。このようにして、損失のない反射を行うことが可能となる。さらに、シェル表面の特別のミラー・コーティングは必要でなくなる。
【００２２】
本発明の好適な実施例では、ほぼエヴァネッセント部分だけがシェル表面に当たり、シェル表面で全反射が行われるように、シェル表面の構成と構造が選択される。一方、古典的放射は反射されないまま光導波路を出る。
【００２３】
上記によって、エヴァネッセント放射と古典的放射の非常に効率的な分離が可能となる。放射のエヴァネッセント部分は境界面に近い光源から開始することができる。したがって、表面の近くで出射された試料の光を非常に選択的に検出することが可能となる。これは光バイオセンサにとって極めて重要なことである。
【００２４】
本発明の好適な実施例では、光導波路はある軸線の周りで左右対称に構成され、この軸線のすぐ近くに試料が配置される。この場合、シェル表面は回転放物面の一部であってもよく、試料は焦点の近くに配置される。出射光が試料からきた場合(したがって回転放物面の焦点からきた場合)、放射光はシェル表面における反射によって視準される。このように視準された光は単純な方法で集光し検出することが可能となる。第２の端面が平坦である場合この視準された光は光導波路から平行に現れる。この場合、特に簡単に光を処理することが可能となる。さらに、第２の端面から現れる光線の半径方向の距離は明らかに第１の端面に入る入射角に依存する。
【００２５】
本発明の好適な実施例では、シェル表面は回転偏楕円面の一部であり、試料は回転偏楕円面の焦点の近く、または、第１の端面の正面に設けられる。
【００２６】
この改善は、光導波路の第２の端面を越える、回転偏楕円面の第２の焦点における古典的放射とエヴァネッセント放射の集光と検出に特に適している。このようにして、エレガントな方法で、ほとんど点の大きさのセンサを用いて最大の効率を上げる集光が可能となる。
【００２７】
またシェル表面は円錐の円錐台の外面として構成することができる。この構成によって、光導波路の簡単な製造を行うことが可能となる。また、軸線からの放射源の場所のずれによる画像の鮮鋭度への影響が少ないので、円錐台形のシェル表面によって、回転放物面の形状のシェル表面と比較して改善された画質が得られることも証明されている。
【００２８】
別の実施例では、凸面の構成による第２の端面は全反射光のための焦点調節用レンズとして機能する。したがって後者(全反射光)を直接点上へ合焦することが可能となる。例えば、検出装置をこの焦点に配置することができる。この配置によって、実質的に光導波路から成る集光装置の設定を行うことが可能となる。
【００２９】
本発明の好適な実施例では、光導波路から現れる光の古典的放射部分を選択的に吸収するようにする光吸収絞りが、第２の端面と検出装置との間に設けられる。シェル表面のほとんどの設計では、放射のエヴァネッセント部分と古典的部分は、様々な場所でおよび／または第２の端面から様々な角度で現れる。次いで、絞りによって、古典的放射とエヴァネッセント放射の混合の中から古典的放射の選択的吸収が可能となり、エヴァネッセント放射の通過だけが可能になる。したがって、エヴァネッセント放射だけの選択的検出によって境界面の近くで出射された光の選択的検出が可能となる。これは光バイオセンサにとって重要なことである。
【００３０】
上記とは別に、古典的放射とエヴァネッセント放射とを別々に検出するように検出装置を構成することも可能である。例えば、このような検出は、空間分解能を備えた検出器などの力を借りて行うことができる。エヴァネッセント放射と古典的放射とを別々に検出することによって、表面から遠近で散乱した光のさらなる識別が可能となる。第１の境界面から試料までの距離をこの識別によって決定することができる。
【００３１】
試料から蛍光を検出するために、光学的構成は試料照射用の光源を有する。第２の端面で光を注入したり、エヴァネッセントに試料を励起するようにして光の注入を行うことなどにより、光導波路の中を通って試料上へ光の伝送を行うことができる。しかし、通常、光源からの光は試料の端部で導波路の中へ結合され、それによって第１の端面を通って光導波路の中に入る。好適な改善例では、吸収装置が光導波路と検出装置との間に配置され、この吸収装置によって光源からの光が吸収されて検出器まで達しない。このようにして、検出時の光源からの光の有害な影響が防止される。この防止は、非常に高い所望の感度を達成して蛍光を発する個々の分子の検出を行うことができるようにするために極めて重要である。
【００３２】
本発明の好適な実施例では、高い屈折率を持つ媒質から成る細い分離用ウィンドウが第１の端面と境界面との間に設けられる。通常、これは顕微鏡用スライドまたは顕微鏡用カバーシートであってもよい。エヴァネッセント放射の主要部分が光導波路の中に入ることができるように、この分離用ウィンドウの厚さは第１の端面の縦、横、高さのうちの最小の大きさより実質的に小さく成される。このことは決まった手順の分析を行うのに特に好都合である。このような場合一般に受容体分子は顕微鏡用スライドの表面に固定化される。顕微鏡用スライドは、反対側表面に付けられた液浸油によって第１の端面と光学的結合が行われる。このようにして光導波路と試料との間の直接的接触を回避し、それによって第１の端面の汚染の結果生じる背景信号(ノイズ)が回避される。
【００３３】
本発明の好適な実施例では、顕微鏡用スライドは第１の端面に対して平行に、光導波路に関してシフト可能に装着される。たとえ顕微鏡用スライドが液浸油に起因してシフトしても、光導波路と顕微鏡用スライドとの間の光学的結合はそのままに保持される。したがって、顕微鏡用スライドの表面を検索して、求める個々の１つの、または、個々の数個の分子が、顕微鏡用スライドの表面上に固定化された受容体分子と結合しているかどうかを調べることが可能となる。求める分子の濃度が非常に低いために求める分子が所定の狭い観察領域で受容体分子と結合していない場合があるので、高精度の感度を達成する場合にこの調査は重要である。
【００３４】
本発明の好適な実施例では、顕微鏡用スライドはフローセルの一部である。このフローセルによって、測定の自動化と試料の連続したフロー分析が可能となる。
【００３５】
本発明の好適な実施例は従属クレームにおいて特定される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に示す実施例によってさらに詳細に本発明を説明する。
【００３７】
図１は、平坦な第１の端面２を備えた光導波路と、回転放物面の形状を持つシェル表面３と、平坦な第２の端面４とを図示する。この光導波路は軸線５の周りで左右対称となるように構成される。
【００３８】
光導波路の典型的材料は屈折率１.５のガラスである。試料は一般に約１.３の屈折率の水溶液中に配置される。しかし、他の材料や媒質も考慮することができる。例えば、液体媒質や別の固体(プラスチック/ガラス境界面)によって光導波路を取り囲むこともできる。
【００３９】
試料６から光導波路１の中に入る光はまず“古典的”放射８を行う。古典的放射８は、光導波路の材料と試料媒質の屈折率の比に対応する全反射の臨界角αより小さい角度（軸線５に関して）で光導波路１の中に入る。
【００４０】
さらに、光線は全反射の臨界角αより大きい角度で光導波路１の中に入ることができる。これらの光線はエヴァネッセント光線７と呼ばれる。
【００４１】
シェル表面と軸線５で反射した光線７と８との間の距離Ｒは試料６から出るそれぞれの光線が光導波路１の中に入る角度にのみ依存する。したがって、空間分解能検出器(ＣＣＤカメラなど)の力を借りて、第２の端面４を通って現れる放射から試料の放射角特性を再構成すことができる。
【００４２】
このような空間分解能検出器によって、エヴァネッセント放射と古典的放射とを同時に検出することができ、さらにこれらの放射を選択的に分析することができる。これによって境界面から試料までの距離などに関する追加情報を得ることが可能となる。
【００４３】
第１の端面の直径Ｂは自由に選択することができる。試料と焦点とが実際に第１の端面上に位置している場合、回転放物面に属する放物線の正確なコースを次式によって記述することができる。
0004259762.tif 000003
但し、
ｘは、軸線５から放物線上の点(ｘ，ｙ)までの距離であり、
ｙは、第１の端面の平面から点(ｘ，ｙ)までの距離である。
【００４４】
Ｂの一般的値は１〜５ｃｍの範囲内に在る。しかし、非常に小さなＢの値、例えば１００μｍ未満の小型化された光導波路１も考えられる。
【００４５】
図１に示す実施例では、光導波路の厚さＤが選択されて、エヴァネッセント放射８と古典的放射７の双方が、回転放物面の形状を持つシェル表面３で全反射するようになっている。
【００４６】
試料からエヴァネッセント放射全体だけを集光するために、光導波路１のサイズを選択して、古典的放射がシェル表面に当たらないで全反射するようにすることができる。これは光導波路１の相応する小さな厚さＤを選択することにより達成することができる。エヴァネッセント放射が光導波路１の中で伝播する、対称の軸線に関する最小角が式(１)によって与えられ、ｎ２が試料媒質(一般に１.３の屈折率の水溶液)の屈折率であり、ｎ１が光導波路(一般に屈折率１.５のガラス)の屈折率であるという事実が考慮される。この式から約６９°というα値が結果として得られる。軸線５に関して６９°の角度で試料から進む直線と上記放物線ｙとの交点によって、エヴァネッセント放射だけを反射する光導波路の厚さＤが決定される。
【００４７】
図２は図１による光導波路を示すものであるが、平坦な第２の端面４ではなく球形凸面からなる第２の端面４を備えた光導波路が示されている。試料６から光導波路１の中に入った光は、回転放物面の焦点に試料６が存在する場合、回転放物面の形状を有するシェル表面３からの反射の際に視準される。発生した平行な光線７と８は球形凸面の第２の端面４によって点９上へ合焦される。
【００４８】
図３は、平坦な第１の端面２と、平坦な第２の端面４と、回転偏楕円面の形状を有するシェル表面３とを備えた光導波路１を示している。試料６は、回転偏楕円面の対応する２つの焦点のうちの一方に配置される。試料６によって出射され、光導波路１の中に入る光は、回転偏楕円面の形状を有するシェル表面３で主として全反射され、楕円の第２の焦点で合焦する。本図に示す実施例では第２の焦点は光導波路１の外側に在るので、光は、平坦な第２の端面４から現れると、軸線５へ向かって屈折する。したがって、焦点９は回転偏楕円面の第２の焦点より光導波路１の方にいくぶん近い位置に在ることになる。
【００４９】
第２の端面を球形凸面の設計にすることもできる。その結果として焦点９はさらに光導波路１に近い位置に存在することになる。
【００５０】
第２の端面４が球形凹面に設計され、対応する球面の中点が楕円の第２の焦点と一致する場合、回転偏楕円面の形状を有するシェル表面３で反射したすべての光線は屈折することなく第２の端面４を通って現れ、焦点９と回転偏楕円面の第２の焦点と一致する。
【００５１】
図４は、試料によって出射された光を検出する光学的構成が示されている。光線２１が、ダイオード・レーザなどの光源２０から現れる。ダイオード・レーザの放射にはレーザ放射の所望の波長と一致しないスペクトル成分が通常含まれるので、この光線はまず光フィルタ２２によってスペクトルの純化が行われる。次に、レーザ光線は焦点調節用レンズ２３によって試料６上へ合焦される。顕微鏡の対物レンズを焦点調節用レンズとして役立てることもできる。
【００５２】
試料６は顕微鏡側部２４の表面に配置される。顕微鏡用スライドの反対表面は液浸油によって光導波路１と光学的に結合している。顕微鏡用スライド２４はフローセル２５の１つの壁を形成する。顕微鏡用スライド２４の対向する側にあるフローセル２５の壁２６には励起波長を透過するウィンドウが設けられる。
【００５３】
顕微鏡用スライド２４上で抗体などを固定化することができる。求める分子や抗原を含む溶液がフローセルの中へ導入される。試料セル中の媒質は液体の代わりに求める分子を混合した気体であってもよい。
【００５４】
分析の目標は抗原の濃度または抗原の存在を決定することである。この目的のために、溶液の中には、第１の抗体と、該第１の抗体と結合した抗原とから成る複合体とを選択的に結合する“プローブ分子”として知られる第２の抗体も含まれる。第１の抗体はこの抗原に対して選択的である。すなわち第１の抗体によってほとんど排他的にこの抗原との非常に特定的な結合が形成される。プローブ分子は蛍光発光ラベルを有する。その吸収波長が光源２０の放射波長と一致するように蛍光性染料を選択しなければならない。光源が、約６３０ｎｍの放射波長を持つダイオード・レーザである場合、例えば、ローダミンまたはＣｙ５のようなシアニン染料が適切な染料である。検出対象の典型的抗原として腫瘍マーカーがある。
【００５５】
レーザ光線２１は、試料６、顕微鏡用スライド２４、液浸油及び光導波路１の中を通過後、光導波路１から第２の端面４を通って再び現れる。レーザ光線２１は第２の端面４で吸収装置２７によって捕獲される。
【００５６】
試料６によって出射された古典的放射８は環状絞り２８によって吸収される。試料によって出射されたエヴァネッセント放射７は焦点調節用レンズ２９に達する。シェル表面３はこの例では回転放物面の形状をしていて、顕微鏡用スライド２４の表面に固定化された試料が回転放物面の焦点に配置されるように構成されるので、エヴァネッセント放射７は大きく視準されて光導波路１を出ることになる。
【００５７】
焦点調節用レンズ２９は、検出装置３０が配置されている、焦点調節用レンズ２９の焦点上へエヴァネッセント放射７を向ける。
【００５８】
この検出装置は、例えば、単一光子のカウントに適したアバランシェ・フォトダイオード、シリコンＰＩＮダイオード、光電子増倍管あるいはＣＣＤチップなどであってもよい。検出装置３０の正面に、プローブ分子とリンクした染料の蛍光だけしか選択的に通さない別の光学フィルタ３１(通常干渉フィルタ)が存在する。この干渉フィルタは、特に、試料６の近傍で散乱した光源２０の波長の光などをブロックする。
【００５９】
図５は、各々が光導波路１を備えた２つ以上の励起光線２１、２つ以上の試料６及び２つ以上の検出装置と結合した２つ以上の集光装置を示す光学的構成の実施例を示すものである。線図として示される装置４０では、複数の光線２１が発生する。この複数の光線の発生は、複数の光源、または、１つの光源あるいは数個の光源の複数の光線への分割のいずれかによって行うことが可能であり、次いでレンズまたは微小レンズの配列を用いてこれらの光線の合焦が続いて行われる。
【００６０】
光線２１は試料セル４１の中に入る。試料セル４１は顕微鏡用スライド２４によって一方の側に結合される。顕微鏡用スライド上には、受容体分子が通常の方法で固定化される。顕微鏡用スライドは液浸油によって複数の光導波路１と光学的に結合する。これら複数の光導波路１は透明なホールダ４２によって支持される。透明なホールダ４２の底部には、一方で光線２１を吸収するための吸収装置用マスク４３が設けられ、他方で古典的放射が行われる。
【００６１】
透明なホールダ４２より下には、例えばＣＣＤカメラの集積回路などであってもよい検出装置４４が存在する。このようなＣＣＤカメラによって、個々の試料６の結合の時間的経過を同時に追跡することが可能となる。
【００６２】
このような実施例によって、バイオセンサの測定点の並列測定(parallelization)構成が可能となる。これによって一方で分析のスピードアップを行うことができ、他方で、顕微鏡用スライド２４の表面に、異なる試料の様々な受容体分子を固定化して、求める分子を区別する２つ以上の分析を同時に行うことができるようにすることができる。このようなテストは“マルチパラメータ・テスト”と呼ばれる。
【００６３】
図５に示す実施例では、集光装置の一部として、多数の光線２１を発生させるための第１の配列のレンズを第２の配列のレンズと組み合わせ、検出装置として役立つＣＣＤカメラの集積回路の個々の画素のサイズにこれら２つの配列のサイズを調節させることができる。
【００６４】
本発明の範囲内で多数の変更例が可能である。例えば、シェル表面３の形状は回転放物面や偏楕円面の一部に限定されるものではない。試料の光を１本の線上へ対応づける楕円形の部分を持つ放物面のような一般的放物面もまた可能である。唯一の重要なことは、エヴァネッセント放射が可能な限り完全にシェル表面３で反射されることである。
【００６５】
第１及び第２の端面を、互いに平行に配置するか、互いにある角度を成すように配置するかのいずれかにすることが可能である。
【００６６】
命名されている３つの領域２、３、４のほかに、光導波路１は、領域間の遷移の際に追加の狭い領域を設けることができる。
【００６７】
光源２０として、分光学で一般に使用されるすべての光源、すなわち特に多種多様のタイプのランプやレーザの使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】    シェル表面が回転放物面の形状を有する本発明による光導波路の断面を図示する。
【図２】    焦点調節用レンズとして機能する凸面の第２の端面を持つ図１の光導波路を図示する。
【図３】    シェル表面が回転偏楕円面の形状を有する本発明による光導波路の断面を図示する。
【図４】    本発明による光学的構成の断面を図示する。
【図５】    個々の光学的構成の配列から構成される本発明に準拠する光学的構成の実施例の図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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