(57)【要約】【課題】楕円偏光法を使用して溶液中に存在する物質の濃度を決定するための装置を提供すること。【解決手段】装置は、決定されるべき物質の濃度の測度である沈殿速度を決定するように使用される。本発明の目的は、固体表面（基板）に結合された質量を測定するための光学的楕円偏光法又は「表面プラズモン共鳴」（ＳＰＲ）、「水晶微量化学天秤」（ＱＣＭ）などの他の技法に基づいた改良された測定技法を提供することであり、この測定技法によって基板に接触している液体中に存在する物質の濃度を高精度に測定することができる。  本発明によると、本装置はその目的のために、上記物質はグルコースであり、上記基板は該基板に結合されたグルコースオキシダーゼ（ＧＯＸ）及び／又はホースラディッシュペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）を含み、手段は、動作中に測定された基板上のジアミノベンゼン（ＤＡＢ）の沈殿速度に基づいてグルコースの存在を決定するように構成されることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液を収容するための測定空間と、
前記測定空間内に配置された基板と、
前記測定空間内に配置された前記基板に向けて光を放出するための発光要素と、
前記発光要素と前記基板との間に配置された第１偏光子と、
前記第１偏光子と前記基板との間に配置された補償器と、
前記基板によって反射された光を検出するための光吸収要素と、
前記基板と前記光吸収要素との間に配置された第２偏光子と、
前記放出された光と、前記基板に結合された物質によって影響された反射光との間の偏光の変化に基づいて液体中に存在する物質の濃度を決定する手段と
を備えた前記溶液中に存在する前記物質の前記濃度を楕円偏光法を使用して決定するための装置であって、
前記物質はグルコースであり、前記基板は、その基板に結合されたグルコースオキシダーゼ（ＧＯＸ）及び／又はホースラディッシュペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）を含み、前記決定する手段は、動作中に測定される前記基板上のジアミノベンゼン（ＤＡＢ）の沈殿速度に基づいて前記グルコースの存在を決定するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記溶液はＧＯＸ及び又はＨＲＰを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ＧＯＸ及び／又はＨＲＰは前記基板表面に結合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記基板はシリコンで作られていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項又は複数項に記載の装置。
【請求項５】
前記シリコン基板はクロム酸で前処理されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記シリコン基板にはポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）の層が設けられることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ＰＶＣ層の厚さは約５〜２５ｎｍ、特に約１５ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記シリコン基板には、コンカナバリンとグルコースオキシダーゼ（ＧＯＸ）との交互層で層成された多層が設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項又は複数項に記載の装置。
【請求項９】
最外層はホースラディッシュペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）からなることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
沈殿物の厚さは５ｎｍと５０ｎｍとの間の範囲であり、屈折率は１．３５と１．６５との間の範囲であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項又は複数項に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置には、前記測定空間内に存在するグルコース含有液体を攪拌するための攪拌手段が設けられることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項又は複数項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、楕円偏光法を使用して溶液中に存在する物質の濃度を決定するための装置であって、
溶液を収容するための測定空間と、
上記測定空間の中に配置された基板と、
測定空間内に配置された基板に向けて光を放出するための発光要素と、
発光要素と基板との間に配置された第１偏光子と、
第１偏光子と基板との間に配置された補償器と、
基板によって反射された光を検出するための光吸収要素と、
基板と光吸収要素との間に配置された第２偏光子と、
放出された光と、基板に結合された物質によって影響された反射光との間の偏光の変化に基づいて液体中に存在する物質の濃度を決定する手段と
を備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
楕円偏光法、特に光学的楕円偏光法は、材料の誘電的性質をこの材料表面から反射する前後のレーザ光束の偏光状態の変化に基づいて測定する非破壊の光学的方法である。より具体的には、光学的楕円偏光法測定技法によって、当該の材料表面上に吸着された層の屈折率と厚さを決定することができる。この点に関して、表面が例えば酸化物層、脂肪膜又は吸着タンパク質の層などの薄い層の物質で覆われ、次に、当該表面にレーザ光ビームが向けられ、その後で反射の前後におけるレーザ光の偏向変化を決定する測定構成を考えられたい。
【０００３】
吸着タンパク質の層が使用される（いわゆる生物学的用途の）測定技法では、反射面は空気中だけでなく、脂肪やタンパク質を添加できる水又は緩衝液中に置かれる可能性もあることが重要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、固体表面（基板）に結合された質量を測定するための光学的楕円偏光法又は「表面プラズモン共鳴」（ＳＰＲ）、「水晶微量化学天秤」（ＱＣＭ）などの他の技法に基づいた改良された測定技法を提供することであり、この測定技法によって基板と接触している液体中に存在する物質の濃度を高精度に測定することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、本装置は、この目的のために、上記物質がグルコースであり、基板はこれに結合されたグルコースオキシダーゼ（ＧＯＸ）及び／又はホースラディッシュペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）を含み、上記手段は、動作中に測定された基板上のジアミノベンゼン（ＤＡＢ）の沈殿速度に基づいてグルコースの存在を決定するように構成されることを特徴とする。
【０００６】
他の実施態様において、溶液はグルコースオキシダーゼ（ＧＯＸ）を含み、特にホースラディッシュペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）が基板表面に結合され、一方、他の実施態様においては、溶液はホースラディッシュペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）を含み、特にグルコースオキシダーゼ（ＧＯＸ）が基板表面に結合されている。
【０００７】
特定の実施態様において基板はシリコンで作られる。測定精度に対してプラスの効果を持つ高純度であるシリコン表面を有する基板を得ることができる。これに加えて、シリコン基板を、測定を行うためにエッチング技法によって容易に洗浄することができる。
【０００８】
本発明によると、その場合に、シリコン基板をクロム酸で前処理しておき、シリコン基板にポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）の層を設けることができる。効果的な測定を実現するために、ＰＶＣ層の厚さを約５〜２５ｎｍ、特に約１５ｎｍとすることができる。
【０００９】
他の機能的実施態様において、シリコン基板には、コンカナバリンとグルコースオキシダーゼ（ＧＯＸ）との交互層で層成された多層が設けられる。この場合に、最外層はホースラディッシュペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）からなることが望ましい。
【００１０】
他の機能的実施態様において、沈殿の厚さは５ｎｍと５０ｎｍとの間の範囲であり、屈折率は１．３５と１．６５との間の範囲である。
【００１１】
正確な測定値を得るために、装置には、測定空間中に存在するグルコースを含む液体を攪拌するための攪拌手段を設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
ここで、図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
【００１３】
本発明のよりよい理解のために、以下の様々な図面及びその説明において、同様な部分は同一の番号で示される。
【００１４】
図１は、従来技術による楕円偏光計１００の実施形態を示す。楕円偏光計は、この場合にはレーザ１０１である光源と、測定空間すなわちキュベット１０２と、光吸収要素１０３とで作られる。レーザ１０１は測定空間１０２の方向に光ビーム１０５を放射し、この測定空間１０２の中には検査されるべき基板１０４又は溶液２００が存在している。入射光は偏光子１１０及び補償器１１３を通過し、一方、反射光は第２の偏光子１１４を通過する。入射光１０５ａの反射に基づいて、さらには入射光１０５ａと反射光１０５ｂの偏向状態の差異又は変化に基づいて、測定空間１０２内に存在し基板１０４に結合されている物質の特定の材料特性を決定することができる。
【００１５】
本発明を図２に示し、図中、番号１０２は、水溶液又は緩衝液２００で満たされた測定空間を示す。ＧＯＸやＨＲＰが中にある溶液２００に様々な物質が添加されており、それらの酵素の一方又は両方は、例えばコンカナバリンＡ又は抗体であるいわゆる結合剤１２０を介して、基板表面１０４に結合されている。
【００１６】
本発明による測定技法は、グルコースを含む測定空間内の溶液との、測定空間内１０２で発生する反応を利用する。基板１０４には測定中にＧＯＸやＨＲＰによって生成される沈殿物１２２が生じ、沈殿物は存在するグルコースの量に比例した速度で基板１０４上に沈殿する。
【００１７】
本実施形態の測定装置１００は、基板１０４の上に生成される沈殿物の沈殿反応が溶液中で行われている間にも基板１０４上の沈殿が計測されるというさらなる利点を有する。したがって、時間のかかるすすぎ工程を必要とせずに測定結果を得ることができる。
【００１８】
図２の副図（ａ）において本測定方法の第１ステップが行われ、ここで、溶液２００中に存在するグルコース１２３は、結合剤１２０を介して基板１０４に結合されているＧＯＸ１２１によって、副生成物として生成される過酸化水素Ｈ2Ｏ2１２５を伴ってグルコノラクトン１２４に変換される。図２の副図（ｂ）は第２ステップを示す。このステップでは、溶液２００中に存在する可溶性のＤＡＢ１２６は、結合剤１２０を介して基板１０４に結合されているＨＲＰ１２７と、ステップ（ａ）で副生成物として生成される過酸化水素Ｈ2Ｏ2１２５とによって、沈殿するＤＡＢ１２２に変換される。
【００１９】
副図（ａ）及び（ｂ）に示した２つの反応は、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＸ）とホースラディッシュペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）の両方が結合されている基板表面１０４の上で同時に生じる。
【００２０】
さらに、基板上の沈殿を測定するために、楕円偏光法技法の代わりに例えばＳＰＲ又はＱＣＭなどの異なる技法を利用できることにも留意されたい。沈殿物をＨＲＰ及びＤＡＢによって得る必要がないだけでなく、酵素と変換物質の異なる組合せを利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】楕円偏光計構成の概略図である。
【図２】本発明による装置におけるグルコース反応の効果を概略的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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