JP2003524178A

JP2003524178A - Ｓｐｒセンサ・システム

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Publication number: JP2003524178A
Application number: JP2001562173A
Authority: JP
Inventors: シュテファン、ディコフ; クリスティナ、シュミット; ディルク、フェッター; クラウス、ブルカート
Original assignee: グラフィニティー、ファーマスーティカルスアーゲー
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2003-08-12
Also published as: US6752963B2; AU4644701A; WO2001063256A1; AU2001246447B2; US20010026943A1; ATE353438T1; DE50112007D1; CA2400828A1; EP1259796B1; EP1259796A1

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のサンプルを同時に感知できるＳＰＲセンサ・アレイ、その製造方法、測定アセンブリ、前記センサ・システムの並列読出しのための調整および測定方法、および活性材料の探索並びに高処理スクリーニングにおけるそれらの使用を提供する。【解決手段】本発明は、基板（１０、２０）上の平面上に存する二次元ラスタ状に配置された多数のＳＰＲセンサ表面（１２０）を具備してなるＳＰＲセンサ・システムに関し、これによりＳＰＲ表面（１２０）は前記平面と平行であり、且つ特定の物理的条件の下でＳＰＲセンサ表面（１２０）内に表面プラズモンを生成できる放射が、ＳＰＲセンサ表面（１２０）から反射されるように、基板（１０、２０）を通してガイドされ得る。本発明は、隣接する表面（１２０）から個々のＳＰＲセンサ表面（１２０）を分離するための分離剤（１１０）をさらに含み、これにより少なくともＳＰＲセンサ表面（１２０）内の表面プラズモン共鳴が起こっていない間に、基板（１０、２０）を通してガイドされる放射（４０）がＳＰＲセンサ表面（１２０）のための領域における場合と異なる方法で分離剤の領域内で反射されるように、且つ少なくともＳＰＲセンサ表面（１２０）内の表面プラズモン共鳴が起こっていない間に、分離剤（１１０）およびＳＰＲ表面センサ（１２０）から反射された放射において、分離剤（１１０）およびＳＰＲ表面センサ（１２０）の間のコントラストを識別することができるように、分離剤（１１０）およびＳＰＲセンサ表面（１２０）が配列されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、複数のサンプルを同時に感知できるＳＰＲセンサ・アレイ、その製
造方法、測定アセンブリ、前記センサ・システムの並列読出しのための調整およ
び測定方法、および活性材料の探索並びに高処理スクリーニングにおけるそれら
の使用に関する。

【０００２】

【従来の技術】

活性材料の探索における現在の一つの解決方法は、自動合成装置により多数の
さまざまな化学化合物を生成することを含み、次に、この多数の多様な構造体は
蛋白質のような生体高分子によりしばしば代表される相互作用パートナーとの結
合についてテストされる。この方法で多数のサンプルを分析する一つの自動的な
方法は、また高処理スクリーニングと呼ばれている。

【０００３】各種結合に関する研究結果の生物学的なバラツキを避けるために、結合テスト
における全ての化合物について同一の条件を厳密に達成することが特に重要であ
る。このために、理想的には可能ならば全てのサンプルについて同時に、且つテ
スト中に相互作用パートナーの同じ溶液でテストが行なわれ、エイジングおよび
温度変動の影響並びに各化合物の結合時間の差異を除去すべきである。生体高分
子を精製する際に伴う複雑な操作を避けるために、テストに必要な量は最小限に
にすべきである。

【０００４】結合テストを実施するのに特に効果的な一つの方法は、表面プラズモン共鳴（
ＳＰＲ）分光分析法である。蛍光発光法および化学ルミネセンス法と異なって、
テストされる蛋白質用のＳＰＲにおいては、着色マークしたサンプルも抗体も要
求されない。ＳＰＲにおいて、相互作用パートナー（例えばリガンド）は金属表
面上に固定されて、もう一つの相互作用パートナー（例えばレセプター）へのそ
の結合が実証される。この目的のために、光学的基板（通常プリズム）が金で塗
布され、プリズム内の内部反射率の下落が設定角度の関数または波長の関数とし
て検出される（クレッチマン構成）。最終的に明示されるものは、分子が表面に
結合するときに生じる金フィルムと反対の面における媒体の屈折率の変化である
。

【０００５】図１ａは、ＳＰＲ効果を測定するためにしばしば使用されるいわゆるクレッチ
マン・ジオメトリを図式的に示している。この場合、プリズム２０に塗布された
薄い金フィルム１２５は、分析すべき溶液１６０と湿潤接触される。通常測定さ
れるものは、入射角θの関数として、または波長λの関数としてのガラス／金／
液体インターフェイスにおける内部反射率である。適切な共鳴条件において、こ
の反射率は大きく減少し、このとき光のエネルギーは金／液体インターフェイス
に沿って電子荷電密度波に変換される。共鳴用の条件は下記式に近似する（Ｇ．
Ｒａｍｓａｙ、ＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓ、Ｊｏｈｎ
Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ（１９９８）、第４章、「ＳｕｒｆａｃｅＰｌａｓ
ｍｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ」から）：

【数１】ここでｎ_{ｐｒｉｓｍ}は前記プリズムの屈折率であり、ｎ_{ｍｅｔａｌ}は金属コー
ティングの複合屈折率であり、ｎ_{ｓａｍｐｌｅ}はサンプルの複合屈折率である。
θおよびλは、それぞれ入射角と入射光の波長を表す。複数の角度スペクトル（
図１ｃ）にそれぞれ対応する波長スペクトル（図１ｂ）は、前記した共鳴条件が
満足される波長範囲または角度範囲における反射率の減少を示す。溶液ｎ_ｓａｍ _ｐｌｅにおける屈折率を変更すると共鳴条件が変わり、その結果として、共振曲
線が、屈折率の小さな変化のため、この変化に対して線形である値だけシフトす
る（より大きな変化に対しては、必要に応じて校正が行なわれる）。反射光は数
１００ｎｍだけしか液体に浸透しないので、屈折率の変化はこの範囲内で局所的
に測定される。溶液中の目標分子（例えば蛋白質）１６２が表面上に固定された
適当な相互作用パートナー１６１と結合する時、（即ち、会合および解離が或る
平衡状態を形成する時）、表面における目標分子の濃度が局所的に増加し、この
ことが屈折率の変化として実証され得る。

【０００６】ＷＯ９９／６０３８２は、複数のサンプルを同時に感知できるＳＰＲセンサに
ついて述べている。そのようなＳＰＲセンサ・システムを並列に読み出す測定ア
センブリがＷＯ００／３１５１５に開示されている。これは複数のサンプルにつ
いて並列にＳＰＲ測定を実施する装置を提案しており、前記装置は波長測定の原
理に基いているが、プリズムを使用せず、「センサ・フィンガ」のアレイを使用
し、前記センサ・フィンガは各センサ・フィンガ上で他の物質を保持することが
できる。このアレイはマイクロタイター・プレート（ＭＴＰ）内に被覆され測定
され得る。即ち、各センサ・フィンガは別々の溶液中で測定され得る。センサ・
フィールドおよび中間領域の間のコントラストは波長のジオメトリにより写し取
られる。この場合、センサ・フィールドが塗布されている領域においてのみ光が
アレイを通過するので、結果として高いコントラストになる。前記装置の欠点は
、センサ・フィンガおよびその物理的接触に対する感度を作成することが高価で
あり、またコーティングの際にサンプルが比較的に多く消費されることである。

【０００７】ＷＯ９８／３４０９８は、プリズムに塗布されたＳＰＲ対応の金フィルム上の
サンプル・フィールドを示している。コントラストは好適な共鳴条件を設定する
ことによリ決定される。この欠点は表面が非常に均一でなければならないことで
ある。なぜならば同じ層の厚さを表すＳＰＲ条件の下で画像のコントラストを示
す範囲がセンサ表面領域のみだからである。

【０００８】別のＳＰＲ画像システムがＢ．Ｐ．Ｎｅｌｓｏｎ他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．１
９９９、７１、３９２８〜３９３４頁に記述されている。この場合、非構造化ガ
ラス・プレートに塗布された均一な金の表面が、ＤＮＡで被覆された５００ｘ５
００μｍの大きな正方形のアレイでパターン化され、アルカンチオールで被覆さ
れた正方形により前記ＤＮＡ正方形が分離され、ＤＮＡ正方形の外側の蛋白質の
吸収を防止している。次に、ＤＮＡ正方形が蛋白質サンプルと接触され、この接
触の前後のＣＣＤチップ上のＳＰＲ角度で、金表面の画像が形成される。ここで
ＤＮＡ正方形を他の領域から識別することは、固定された化学分子または生体分
子の分子量に依存するので、分子量の減少と共にコントラストが減少する。また
、このシステムの欠点は、適切なコントラストを確実にするために、ＣＣＤカメ
ラ上でＤＮＡ正方形が割り当てられるのに必要なピクセル領域が比較的に大きい
ことである。これらの要件は、汎用アプリケーション用の小型化ＳＰＲセンサ・
アレイの要求と矛盾している。請求項１の前文はこの公報から公知である。

【０００９】ＷＯ９０／０５３０５には、光学バイオセンサ・システム（ＷＯ９０／０５２
９５）に使用する置換え可能なセンサ装置が記述されているが、非構造化センサ
装置上のサンプル・フィールドのジオメトリおよび配置は、後者の公報により要
求されていない。センサ装置上でサンプル・フィールドを割当てることは、例え
ばＷＯ９０／０５２９５に開示されているようなスルーフロー・システムなどの
流体処理用のブロック装置と接触させることにより行われているが、このスルー
フロー・システムは、センサ表面の配列を一次元的に定義している（一次元アレ
イ）。この場合の欠点は、スルーフロー・システムを使用することによリ、二次
元サンプル・アレイ（二次元アレイ）を使用し、小型化することが困難になるこ
とである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】

本発明は、改良されたＳＰＲセンサ・アレイを提供する目的に基づいている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

この目的は、請求項１の特徴とする要点および並列の請求項の主題によりそれ
ぞれ達成される。有利な態様は従属請求項の主題である。

【００１２】本発明によれば、分離剤（separating agent）または分離器（separator）が
ＳＰＲセンサ・アレイを構成するために提供され、二次元サンプルアレイが可能
となる。センサ・フィールドまたはセンサ表面領域のジオメトリおよび数並びに
センサ・フィールドおよびそれらの中間領域の間のコントラストが、センサ・シ
ステム上の分離剤により決定され、且つセンサ・フィールドの表面領域がサンプ
ル・アレイの座標面と平行に位置するように、複数のサンプルが二次元センサ・
アレイ内に配置される。分離剤は、ＳＰＲセンサ表面領域内で起こる表面プラズ
モン共鳴の外部にコントラストを形成するので、測定アセンブリ内のセンサ・ア
レイの配置および調整は直接に行なうことが今や可能であり、実際上いかなる放
射もアレイに向けることができるため、ＳＰＲセンサ表面領域および分離剤の間
に生ずるコントラストによる設定が可能となる。なぜならば、このことにより、
これらの領域が画像において相互に容易に識別できるようになり、または個々の
ＳＰＲセンサ表面領域が互いに容易に識別できるようになるからである。

【００１３】言い換えればＢ・Ｐ・ネルソン他による先行技術（前記参照）においては、可
変物理条件（例えばセンサ・アレイの放射の入射角または放射の波長）は、画像
中で分析すべき領域を互いに他と識別できるようにするために、非常に正確に制
御する必要があり、その理由はこの場合共鳴の外部において類似の反射が金の上
にＤＮＡおよびアルカンチオールを配置した領域から発生したからであるが、今
や本発明においては実際上あらゆる物理的条件（あらゆる角度またはあらゆる波
長）の下の放射によりセンスを行なうことができ、現存するコントラストが領域
の識別を可能にする。固定すべき化合物の分子量もまた任意に選択でき、こうし
て小さな有機分子（５０００ダルトン以下好ましくは１０００ダルトン以下、よ
り好ましくは５００ダルトン以下）のアプリケーションも可能である。

【００１４】ＳＰＲセンサ表面領域におこる共鳴の外部にある分離剤の領域の反射が、ＳＰ
Ｒセンサ表面領域の領域内よりも小さいことは可能であるが、分離剤の反射性を
ＳＰＲセンサ表面領域の反射性よりも少なく、即ち少なくともＳＰＲセンサ表面
領域内に起こる共鳴の外部では少なくなるように、構成することが望ましい。共
鳴範囲内の吸収は非常に強いので、共鳴におけるこれらＳＰＲセンサ表面領域内
の反射性が分離剤の反射性よりも少なくなるようにできる。この結果、共鳴範囲
のコントラストが反転して、結像内の領域の識別が直接連続的に可能となる。Ｓ
ＰＲセンサ表面領域の反射スペクトルは、分離剤の（好ましくは一定な）反射性
と二点で交差して、コントラストがないのは正確にこれらの点においてだけであ
り、これは明らかに無視できて、Ｂ・Ｐ・ネルソン他によるシステムよりも確か
に大きな長所である。しかしながら本発明において好ましいのは、ＳＰＲセンサ
表面領域の反射性が、常に分離剤の反射性よりも大きくて、またＳＰＲセンサ表
面領域内の共鳴範囲内にあるように、分離剤とＳＰＲセンサ表面領域を構成する
ことである。

【００１５】一つの好ましい実施例において分離剤はセンサ・システムへ直接塗布される。
分離剤とセンサ表面領域の達成はいかなる適当な方法でも遂行でき、従ってセン
サ基板へ放射−吸収材料を分離剤として堆積させることもできるし、またＳＰＲ
対応材料、例えば、金属、好ましくは、金をＳＰＲセンサ表面領域として堆積さ
せることもできる。基板材料のそれに等しいか若しくはそれよりも大きな反射率
（好ましくは、最大で０．１だけ大きい）を有する材料を分離剤として使用して
、基板から分離剤へ放射が屈折するが、基板へ屈折して戻らないようにすること
ができる。これはまた、例えば、炭素または染料のようなより高い屈折率の追加
の放射−吸収材料を分離剤へ導入することにより、吸収材料の使用と組み合わせ
ることもできる。好ましくは、コントラスト形成材料からなる層の厚さと幅は、
基板からこの層へ屈折する放射が、基板から離れて面する層の側面において最大
２回、基板へ反射して戻るように決定される。

【００１６】分離剤にふさわしい材料は、金属または半導体またはポリマー（例えば、フォ
トレジスト、シリコン）の吸収層である。

【００１７】分離剤は更にセンサ・フィールドまたはＳＰＲセンサ表面領域の間に汚染が何
も起こらないようにすることが望ましい。これは分離剤がＳＰＲセンサ表面領域
上に基板に対して垂直方向に、好ましくは、高さで０．０１ｍｍないし５ｍｍ異
なる隆起を形成することによリ達成される。サンプル液を収容するための容器を
形成する分離剤の側面または表面は、水溶液が他のＳＰＲセンサ表面領域と相互
汚染する可能性無しに良好に収納されるように、疎水性であるかまたは疎水化さ
れているのが好都合である。

【００１８】一つの態様において、ＳＰＲセンサ・アレイは、金属のＳＰＲ対応層で被覆さ
れたプリズムからなり、必要ならば分離剤と共に接着促進フィルムが設けられて
いる。

【００１９】他の態様において、ＳＰＲセンサ・アレイは多数部分に構成され、分離剤、Ｓ
ＰＲセンサ表面領域およびビーム・ガイド素子が設けられたサンプル搬送センサ
・アレイからなっている。ビーム・ガイド素子は、好ましくは、プリズムからな
っている。さらにビーム・ガイド素子およびサンプル搬送センサ装置の間に、屈
折率を適切に調整するための光学的媒介材料が設けられていてもよい。

【００２０】金フィルムの厚さの僅かな不均一性（２〜３ｎｍまで）は、ＳＰＲ共鳴に関係
なくセンサ表面領域の画像が見えるので、これらのアレイの中において受け入れ
可能である。

【００２１】その上本発明は、好ましくは異なった複数のサンプルを並列に測定するための
ＳＰＲセンサ・アレイを含む測定アセンブリに関係し、これらのサンプルは低コ
ストで多くのコピーに製作され、こうして１回限りの使用にも適して、先行技術
のセンサ・システムに比較して、センサ・フィールドを被覆するための材料消費
を減少させる。

【００２２】ＳＰＲ法による相互作用について複数の異なったサンプルを検査するために、
基板上にそれらを二次元に配列し（二次元アレイ）、例えば、ＣＣＤカメラの助
けを借りてそれらを並列に撮像することが有利である。そうした空間解像度検出
器により記録される画像を分析する時に、サンプルが点在する領域（センサ・フ
ィールド）と中間領域の間の強力な明暗コントラストを本発明が生成して、セン
サ・フィールドの鮮明な画像を達成して、これにより画像内の座標に対する基板
上のサンプルの物理的空間座標の改良された割り当てができるようにしたことは
、非常に大きな長所である。

【００２３】この目的のために、先行技術は、ＳＰＲ効果自体を使用して、適切な共鳴条件
の設定のみにより、例えば、角度依存測定のために適切な角度を設定することの
みによりコントラストを生成する。共鳴においてもまた光は全部表面プラズモン
へ変換されるわけではないので、コントラスト生成のこの方法は、本発明（共鳴
においても１０〜２０パーセントの光が反射される）に比較して、不利であり、
同様にこれはまた金フィルムの厚みの均一性への高度な要求を作り出す。構造化
された吸収性の層、即ち本発明の分離剤を採用することにより、より良い結果を
得ることができる。

【００２４】複数のサンプルを並列にセンスするために引用された先行技術の全てに共通の
解決方法は、サンプルが点在するフィールドと中間領域の間のコントラストが、
本発明により教示されたようなコントラスト生成分離剤により指示されていない
ことである。

【００２５】

【発明の実施の形態】

次に図面に従って、本発明を実施例として詳細に説明する。

【００２６】複数のサンプルをテストできるようにするために、サンプルを搬送するセンサ
装置の表面は複数のフィールドへ分割または構造化され、各フィールドまたはセ
ンサ表面領域に、好ましくは一つの分離したサンプルが固定化される。これらフ
ィールドの各々は、それから他のものと分離して空間的に検出される。

【００２７】サンプル搬送センサ・アレイが本発明の範囲内で有利に使用されるが、これは
商用できるロボット式スポッタの助けによりサンプルを割り当てられる。スポッ
ティングにおいて、サンプルは転送ピンまたはマルチ・ピペットにより、マイク
ロタイター・プレートからセンサ・プレートへ転送される。このために転送ピン
がサンプル液に漬けられ、転送ピンの先端に粘着した滴は、それからバイオチッ
プのセンサ・フィールド上へ配置される。ピンのサイズを変えることによリ、異
なる量のサンプルを転送できる。

【００２８】スポッティング技術により、センサ・フィールドをコーティングするための材
料消費は、ＷＯ９９／６０３８２に記述された１５３６型ＭＴＰフォーマット
における一つのセンサ・フィンガのための約５マイクロリットルに比較して、ナ
ノリットルの範囲以内にある。

【００２９】さて図２を参照すると本発明によるセンサ・システムの主要な構成が図示され
ている。

【００３０】コスト効果の良い構造化のために（図２ａに示すように）直接にビーム・ガイ
ド素子２０（好ましくは、プリズム）を構成せずに、代わりに（図２ｂおよび図
２ｃに示すように）サンプル搬送センサ装置１０を挿入してプリズム上に載置す
るのが有利である。このセンサ装置は、平らで光学的に透明な基板、好ましくは
、構造化可能なガラス・プレート（下記にバイオ・チックとも呼ばれる）から成
るが、このプレートは、また適当なプラスチック材料から成っていても良い。

【００３１】更に、光ビーム通路から分離したバイオ・チップを考慮することも可能であり
、この目的のために設けられた、光検出路が既にセットされているリーダおよび
バイオ・チップが、読み取りのためのプリズム上に単に載置される。

【００３２】例えば、構造化可能な吸収フイルム（レジスト、接着されたＳｉ、ポリマーな
ど）の形式で、分離剤１１０がこのバイオ・チップ上に堆積されて、センサ・フ
ィールド１２０を生成する。

【００３３】光は、プリズムの左側の窓へ垂直に入る。ＳＰＲ条件（即ち、入射光_ＳＰＲの
角度が全反射のそれよりも大きい）の下に照射された光４０が、（通常ＳＰＲ測
定においてそうであるように）バイオ・チップ１０に先き立つエアー・ギャップ
とプリズム表面２１０の境界面で反射されないように、それは屈折率整合液また
は屈折率液３０の助けによりプリズム２０と接触させられる。これにより光は屈
折率液３０を通過して、その上に配置されたガラス・プレートの中を通過して、
金で被覆された上側により初めて反射される。屈折率液の一例はオレイン酸また
はオレイン酸を含む混合物である。

【００３４】スポッティングによりセンサ・フィールドのサンプル割り当てがなされた場合
、隣接のフィールドへの漏洩を防止するために、センサ・フィールド上に液滴が
固定化される必要がある。このためにマイクロまたはナノタイター・プレートの
空洞に似た空洞がプレート内に形成される。

【００３５】理解すべきは、図２はＳＰＲセンサ表面領域のアレイの一例を示すのみであっ
て、センサ表面領域は必ずしも図示のように長方形である必要は無く、他のどの
ような形であっても良いことである。こうして或る適用においてはセンサ表面領
域が円形または楕円形であるほうが有利である。また、理解すべきはラスターの
全てのセンサ表面領域が同一形状および／またはサイズである必要はないが、但
しこれが好ましいということである。

【００３６】図２の表示は単なる略図であることにも注意されたい。本発明による実際のセ
ンサ・アレイにおいては、１平方センチメートル当たり１０，０００センサ表面
領域以上のセンサ表面領域密度を達成することが可能であり、微細なサンプル量
の使用において多数のサンプルを同時的に測定できる、迅速で能率的な測定とし
て非常に有利なものである。この配列においてセンサ表面領域密度は１平方セン
チメートル当たり少なくとも１００、より良くは１，０００センサ表面領域のも
のになる。これはＢ・Ｐ・ネルソン他の論文により開示されたものを超える本発
明の更なる長所であり、その理由はＢ・Ｐ・ネルソン他の論文によるものが５０
０×５００μｍ^２の非常に大きなセンサ表面領域（四角形）のみに適しているか
らである。

【００３７】さて隣接するフィールドから光学的に分離された、各々金被覆されたセンサ・
フィールド１２０の光の強度を検出する必要がある。これは空間的に解像する検
出器上のセンサ表面を撮像することにより達成される。検出された画像５１０上
において良好なコントラストで、センサ・フィールドが見えるようにするために
（図３参照）、中間領域１１０に入射する光は、可能な限り吸収され、分散され
または検出方向以外の方向へ向けられる必要がある。センサ領域と縁取りの間の
このコントラストが、画像５１０内の複数のピクセル領域１２１をセンサ・フィ
ールド１２０へ割り当てる事を先ず可能にする。データ捕捉の間、画像内のある
領域の複数のピクセルが合計されて、これにより中間領域１１０の良好な吸収を
伴うことによって、センサ・フィールド１２０のスペクトルが一層情報を提供す
るようになるが、それはＳＰＲ信号をまったく搬送しない下部構造が最小にされ
るからである。

【００３８】システムの調整は、こうして単純であり、最初に（センサ表面領域にサンプル
があるかまたは無い）センサ・アレイが、測定システムへ挿入され、それからい
ずれかの入射条件（即ちいずれかの角度または波長、図１を参照）での照射によ
り撮像が行なわれ、そのコントラストが個々のセンサ表面領域を互いにまたは分
離剤から識別できるようにする。

【００３９】さて図４を参照すると、必要のない位置から光を除去することの２、３の基本
的な可能性が図示されている。

【００４０】図４ａから明らかなようにセンサ・フィールド１２０を生成するために吸収剤
層１１５（レジスト、化学結合Ｓｉ、ポリマーなど）が、ガラス・プレート１０
上に配置される。この層は好ましくはＳＰＲ対応ではない。これに金１２５（ま
たは他のＳＰＲ対応材料）によるコーティングが続き、これにより吸収層が供給
される位置１１０における光が金に浸透できない。金または金属は、一般に知ら
れた技術により、例えば蒸着またはスパッタリングにより堆積され、この場合構
造された層への界面において吸収が起こる。金フィルムを最後に堆積すれば機械
的な応力にさらされることが最も少ないので有利である。しかしながらこの方法
は、光の完全な吸収ができず、界面により光の一部が常に反射される。

【００４１】図４ｂに光除去の第２の可能性を図示する。この場合ガラス基板１０の屈折率
（例えば０．０８）と同一かまたはいくらか高い屈折率を有するポリマー１１６
が使用される。一般に反射率の差が０〜０．１であるのが適当であり、こうして
光は低いパーセントの反射光のみが、このポリマー領域１１６へ浸透できる。光
は主として金に面する側で反射されるが、反射率がより高く角度が全反射に近い
のでガラス基板１０へ逆に浸透して何らかの影響を及ぼすことはできない。ポリ
マー層内で一度か二度反射された後に、光は構造された層の側縁へ出てくるが、
これはここの角度が全反射よりもはるかに低いからである。この配列においてポ
リマー層は光（防止装置）導体として作用する。しかしながらこの基本的機能の
ために重要なことは、好ましくは層１１６を充分に厚くして、ガラス・プレート
１０への反射が一、二度以上には起こらないようにすることであり、それはここ
にはガラスへ逆に浸透する光がいくらかいつも存在するからである。

【００４２】光除去のもう一つの可能性は図４ａと図４ｂに示した可能性の組み合わせ（図
４ｃ）である。この場合もポリマー１１７は、ガラス基板１０よりも高い屈折率
（可能ならば、数百分の一だけ大きい）を有するように構成され、これにより光
がこの層に入って数千分の幾つかのみ反射されるだけである。さらにこの方法に
おいては、光吸収材料例えば炭素またはグラファイトがポリマー材料に一体化さ
れているが、しかし、（図４ｂに説明したものと同様に）光が、ポリマーを貫通
する時の材料の吸収により強化される逸脱機構を経験するように、この材料の選
択が行なわれている。こうしてこれは上述の二つの方法に比較して光の除去にお
いて大きな進歩を達成する。

【００４３】光の除去とは別に、この層の構造はサンプル液の塗布において更なる機能を提
供する。ポリマー構造物の端部１１１は、センサ・フィールド１２０上に液滴１
２０を配置する液体転送ピン２００を案内する役をする。（図５ａおよび図５ｂ
）。

【００４４】格子またはマトリックス構造の更なる性質は、表面の仕上げ、側面１１２が平
滑な疎水性表面であり、これは隣接フィールドの相互の汚染を防止するために、
液滴２１１を固定するのに追加的に役立つ。この効果は、この構造領域を金では
なく例えばテフロン（登録商標）により被覆することにより、強化することがで
き、こうして追加の疎水性表面領域１１８（図５ｃ）を生成して、凹み部の体積
よりも大きな液量２１２を保持できるようにする。追加の疎水性表面領域を生成
するもう一つの可能性は、金フィルムを化学的に疎水化することである。これは
例えばセンサ表面を形成しない金フィルムの領域を、高密度な自己集合単一層を
形成するアルキルチオールで被覆することにより達成される。

【００４５】好ましくはセンサ・フィールドが、オプションのマイクロタイター配列の整数
分割配列を可能にして、これによりサンプルをマイクロタイター・プレートから
センサ・プレートへ、転送ツールにより並列に転送するのを容易にし、数１０μ
ｍまでセンサ間隔を小さくできる分割が達成される。センサ・フィールドは、正
方形、長方形、または円形であって、これによりプラズモン波の形成が制限され
ないのに充分なだけの、光の伝搬方向の広がりを有する（同様に数１０μｍ）。
センサ・フィールドの好ましい表面領域の範囲は、１０^２〜１０^８μｍ^２である
。

【００４６】測定のために相互作用パートナーで被覆されたＳＰＲセンサ・フィールドは、
特性評価すべきサンプル（例えば蛋白質溶液）と接触させられる。このためにバ
イオチップの周りにキュベット枠１５０を当てて（図６ａ）屈折率液による汚染
から保護しながら、サンプル液１６０で満たすことができるようにする。このい
わゆるセンサ・プレートの「ワン・ウエル」デザインは、また並行して金フィル
ム準備の全ての工程（クリーニング、プレコーティングなど）を実施できるよう
にする。

【００４７】測定のためには標本によりＳＰＲ対応金属領域を全部濡らすだけで充分であり
、スペーサ１８０およびガラス・プレート１９０の助けによりセンサ・プレート
１００上に毛細管間隙１７０を生成して、必要な液の量を最小化できる（図６ｂ
）。可能な限り毛細管間隙に空気が入るのを回避すべきである。

【００４８】センサ・プレートは、また毛細管間隙を形成する隆起部および凹み部を設けて
構造されたカバー・プレートにより部分領域に分割され、ＷＯ９９／５６８７
８に開示されているセンサ・プレート上に配置されているが、これはその全文が
参照されている。これらの部分領域を、異なったサンプルで満たすことができ、
充填は毛細管作用により行なわれる。

【００４９】さらなる実施例として可能なものはマイクロタイター・プレートの凹み部に寸
法が似た深い凹み部を有するフィールドであって（図６ｃ）、これにより各セン
サ・フィールドは、もう一つの溶液１６０を用いて測定できる（ガラス・金底付
きのＭＴＰプレート）。この場合センサ・プレートは、分離剤１１９を含む平面
基板１０上にセンサ表面領域を形成する金膜１２５から成る。ここでもキュベッ
ト包囲構造が良好な実行法である。

【００５０】前記のセンサ・プレート（バイオチップ）の生成法の一つの変形は、例えば一
つの基板上に遠心塗布することにより、ポリマーを薄膜として生成する可能性で
ある。この装置において硬化以前の溶解状態で提供され（例えばＰＭＭＡ、ポリ
カーボネート、ＵＶ硬化接着剤、フォトレジストまたはシリコン化ポリマー（商
品名ｃｙｃｌｏｔｅｎｅｓまたはＯＲＭＯＣＥＲＥＳ））が遠心塗布機にかけら
れ、またはガラス基板材料の上に注がれる。光ガイド層内に吸収効果を得るため
に光吸収材料（例えばグラファイトまたは染料）がポリマーの中に混合され、こ
のポリマーはＳＰＲ波長範囲（例えば金については５００ｎｍ以上）内で吸収す
るが、ＵＶにおける光高分子化能力に影響しない。塗布すべきポリマーの屈折率
はガラス基板の屈折率よりもいくらか高く、これにより前記の光逸脱効果が起こ
る。そのうえでガラス基板の屈折率がＳＰＲ効果に対応すべきである。ＵＶ硬化
ポリマーを使用し、均一コーティングに従う時は、非露出領域が分離されて、何
も無い領域の形態のセンサ領域がガラス基板上に残る。こうしてセンサ領域の微
細化は、表面プラズモンの形成がなお可能であることに限られる。他のポリマー
が、スクリーン印刷、リフト・オフ、物理化学的蒸着またはレプリカ技術により
、希望するセンサ・フィールド構造（例えばマトリックス・フィールド）に生成
されることがある。

【００５１】センサ・フィールドを構造化した後に、プラスチック材料の適当なキュベット
枠、位置に接着される。それから完全なセンサ・プレートが、ＳＰＲ対応金膜及
び接着促進フィルムと共に蒸着されて、金とガラスの間にポリマーが全く存在し
ない位置に、ＳＰＲ対応センサ・フィールドが得られる。

【００５２】諸レジスト（例えばエボキシ樹脂）は、可視光および赤外線の範囲において吸
収性のあるポリマーが紫外線についてそうであるのと同様に光高分子構造化でき
る。

【００５３】プリズムとセンサ・プレートの間に必要なものは、センサ・プレートを光に近
づきやすくする光媒体（好ましくは屈折率液）、このために典型的に使用される
のは浸漬油であるが、光媒体としてポリマーまたはゲルを同様に使用できる。屈
折率液の膜は干渉を避けるためにコヒーレントな長さよりも厚くすべきであるが
、熱線に関しては数百μｍで充分である。充填は、好ましくはセンサ・プレート
とプリズムの間に適当なスペーサにより毛細管間隙を生成することにより、毛細
管作用により行なわれる。この配置においては空気の包含を避けるように注意し
なければならないが、それはさもないとセンサ・プレート上の底に位置する領域
が光学的にアクセスできなくなるからである。

【００５４】原則としてＳＰＲセンサ・フィールドを光学的に読み取るいくつかの可能性が
存在する。逐次走査においては、機械加工のレーザ・スキャナと同様にフィール
ドを一つずつ光ビームが走査するが、代わりにｘ−ｙ位置決めテーブルを使用し
てプリズム上でセンサ・プレートを移動させることもでき、これによりセンサ・
フィールドを一つだけ細い光ビームの焦点へ当てることができる。

【００５５】空間解像度検出器を使用して、一行ずつ進行する事も可能であり、その一つの
空間方向においてストライプの位置が結像され、第二の次元においてスペクトル
の波長または角度依存性が結像される。アレイを読み取るためには、それからセ
ンサ・フィールドは、ｘ−位置決めテーブルにより読み取る行全部にわたって移
行される必要がある。

【００５６】さらに空間決定検出器上のセンサ表面領域を二次元撮像することも可能であり
、この場合角度または波長の変動ごとに新しい画像が検出される。この画像の系
列から、センサ・フィールドに割り当てられたピクセル領域上の反射率の合計を
形成することにより、異なった角度または波長について、全てのセンサ・フィー
ルドの各々について一つのスペクトルが構造される（ＷＯ００／３１５１５に
記述されたものと同一）。好ましくは波長スペクトルが選択されるが、それは（
たとえ波長が異なっていても）色彩的に修正された光学機械によって、静止映像
が形成されるからであり、一方角度の関数としてスペクトルを検出する場合は、
動く要素（ゴニオメータ）が必要であり、これは（観察角度が常に変化するので
）静止画像を達成することを、遥かに困難にする。しかしながら数値画像処理に
よるこの角度依存分析法においては、この画像５１０（図３参照）内のセンサ領
域におけるドリフトを考慮に入れることができる。

【００５７】プリズム上に二次元アレイを配列しようとする時は、このセンサ・フィールド
を検出器上にＳＰＲ角度θ_ＳＰＲ（金の場合、約６５°〜８５°の範囲内にある
）で、撮像しなければならない。鮮明な画像がシャイムプフルーク（Ｓｃｈｅｉ
ｍｐｆｌｕｇ）法により得られるが、そこで検出器平面５００と共に対象（キュ
ベット１５０の底）が、撮像レンズ４９０の光学軸に対して傾いていて、その原
理は図７に示されている。しかしながら一つにはこれは対象が傾いている方向に
おける写真から知られるように「下降線」を画像に生成し、他方では画像内でこ
れに垂直な方向に等距離の複数の線を、間隔が順に増加する平行線に垂直に生成
し、こうして長方形グリッドによりこの画像を分析することを困難にしている。

【００５８】これらの画像の歪みは、平行照射によるテレセントリック・イメージングを採
用することにより、回避することができ（ＷＯ００−３１５１５参照）（図８
）、そこでは単色光が、色消しレンズ４２０および４２５を含む望遠鏡により（
センサ・フィールド全体の照射のために）拡大され、平行にされる。スロット孔
４３０が、ビームの断面をプリズム２０の入力窓を照射するのに必要な長方形に
縮小する。前記のように光はキュベット１５０のＳＰＲ対応に構造された底部に
より、ＳＰＲ角で反射される。色消しレンズ４４０と対物レンズ４６０を含む第
２の望遠鏡が、ＣＣＤ検出器５００上に適当な尺度でＳＰＲキュベットの底部を
撮像する。この画像が表面領域全体上で焦点が合うように、ＣＣＤチップは光学
軸に対して傾いている。テレセントリック・イメージングは、センサ・フィール
ド上の長方形グリッドから検出器上の同様に長方形の画像をもたらす。大きなＳ
ＰＲ角のためにセンサ・プレートの画像は光学軸に対して対象が傾いている寸法
に見えるが、しかし係数１／ｃｏｓ（θ_ＳＰＲ）により圧縮される、また図９を
参照されたい。この問題を解決するには、次の３つの方法がある。

【００５９】１．垂直方向よりも大きな格子間隔を、後に傾斜させられる方向で、センサ
・フィールドの格子に供給すること。２．映画撮影法で使用されるのと同様なアナモルフォティック対物レンズ４
５０により、一方向の歪みを補償すること。３．１と２の組合せを使用して、画像の両方向においてセンサ・フィールド
が充分に解像されるような画像を全体として達成すること。

【００６０】波長スペクトルを検出するために光源４００の光は、光学システム４０５によ
り、モノクロメータ４１０へ結合される。（図８においては、基本原理を、ミラ
ーの助けにより一層コンパクトなシステムにするための代替構造へ織り込んで、
よりよく概観できるように拡大して示す）。このモノクロメータは、ＰＣ６００
により制御され、ＰＣ６００は、またＣＣＤの画像を読み取ることができる。そ
れから各波長について一つの画像が記録され、そこからピクセル領域の結果を合
計することにより、各センサ・フィールドについて反射率の値が得られる。それ
からモノクロメータを調節して、各センサ・フィールドについて反射率スペクト
ルを連続的に生成するが、これはプラズモン共鳴により図１ｂに示したようなプ
ロファイルを有する。

【００６１】微細なセンサ表面領域を生成する可能性によって、また空間解像撮像における
センサ表面領域を正確に修正または識別する可能性によって、アレイは、少数の
ピクセル、特に１０以下好ましくは５またはそれ以下のピクセルが、撮像におい
て各センサ・フィールドに割り当てられるように構成することができる。

【００６２】（実施例）図９ａは、前段に記述した光学アセンブリにより得られるような５６２．５ｘ
１１２５μｍ^２のマトリックスを有するセンサ・プレートの画像の詳細（２００
ｘ１５０ピクセル）を示す。この正方形のセンサ・フィールドのサイズは、２８
０ｘ２８０μｍ^２である。これらの寸法により、１２，０００個のセンサ・フィ
ールドをマイクロタイター・プレートの表面領域に収容できる。センサ・プレー
トの構造は、グラファイトを混合したＯｒｏｍｃｅｒにより行なわれ、この層の
厚さは約５０μｍである。撮像は、ＣＣＤチップ１０２４ｘ１２８０ピクセ
ルの大きさのものに行なわれる。拡大図（図９ｂ）から明らかなように、ほぼ５
ピクセルのセンサ・フィールドが、センサ・フィールドの反射スペクトルを検出
するのに利用できる。

【００６３】さて図１０を参照すると５つのピクセルから得られたスペクトルが図示され、
この場合もモノクロメータの伝送結果が重畳されている。これらのスペクトルの
品質は単一の測定における１２，０００サンプルの屈折率変化の検出を２×１０ ^-4 の精度で示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】典型的なクレッチマン・ジオメトリの略図である。

【図２】本発明によるセンサ・システムの基本的構成の実施例を示す図である。

【図３】一つのＣＣＤアレイのピクセルに対する単一のＳＰＲ対応センサ素子の割り当
てを示す図である。

【図４】光がセンサ・システム内の光が望ましくない場所において光を除去する基本的
な可能性を示す図である。

【図５】液体転送ピンをガイドするための構造エッジを示す図である。

【図６】スペーサまたは空洞を含むセンサ・システムを示す図である。

【図７】検出器のセンサ・フィールドの鮮明な画像を得るためのシャイムプフルーク（
Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ）法の基本的原則を図示する。

【図８】画像の歪みを回避するためのテレセントリック・イメージングおよび平行照明
の放射装置を図示する。

【図９】センサ・システムの画像から取られた詳細図である。

【図１０】５つのピクセルから得られたスペクトル図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ディルク、フェッタードイツ連邦共和国ハイデルベルク、ルターシュトラーセ、１ (72)発明者クラウス、ブルカートドイツ連邦共和国ハイデルベルク、ロールバッヒャー、シュトラーセ、131 Ｆターム(参考） 2G059 AA02 AA05 BB04 BB12 CC16 DD13 EE02 FF01 JJ01 JJ11 JJ12 KK04 NN07 【要約の続き】合と異なる方法で分離剤の領域内で反射されるように、且つ少なくともＳＰＲセンサ表面（１２０）内の表面プラズモン共鳴が起こっていない間に、分離剤（１１０）およびＳＰＲ表面センサ（１２０）から反射された放射において、分離剤（１１０）およびＳＰＲ表面センサ（１２０）の間のコントラストを識別することができるように、分離剤（１１０）およびＳＰＲセンサ表面（１２０）が配列されている。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面上に位置する二次元マトリックスおける基板（１０、２０）上に配置され
た複数のＳＰＲセンサ表面領域（１２０）と、ここで前記ＳＰＲセンサ表面領域
（１２０）は前記平面と平行であり、且つ特定の物理的条件の下で前記ＳＰＲセ
ンサ表面領域（１２０）内の表面プラズモンを励起できる放射が、基板（１０、
２０）を通してガイドされ前記ＳＰＲ表面領域から反射され得るものであり、各ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）を、その隣接するＳＰＲセンサ表面領域（
１２０）から分離する分離剤（１１０）とを具備してなるＳＰＲセンサ・アレイ
であって、前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）内で起こる表面プラズモン共鳴の少なく
とも外側では、基板（１０、２０）を通してガイドされる放射（４０）が、前記
ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）の領域内とは異なって前記分離剤の領域内で反
射され、前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）と前記分離剤（１１０）により反
射された放射において、前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）内で起こる表面プ
ラズモン共鳴の少なくとも外部に、前記分離剤（１１０）および前記ＳＰＲセン
サ表面領域（１２０）の間にコントラストを生成するように、前記分離剤（１１
０）およびＳＰＲセンサ表面領域（１２０）が設けられていることを特徴とする
、ＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項２】前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）内で起こる表面プラズモン共鳴の少なく
とも外側で、前記基板（１０、２０）を通してガイドされる放射（４０）が、前
記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）の領域内よりも前記分離剤の領域内で一層弱
く反射されるように、前記分離剤（１１０）および前記ＳＰＲセンサ表面領域（
１２０）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の前記ＳＰＲセン
サ・アレイ。
【請求項３】前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）内に起こる表面プラズモン共鳴上でも、
前記基板（１０、２０）を通してガイドされる放射（４０）が、前記ＳＰＲセン
サ表面領域（１２０）の領域内よりも前記分離剤の領域内で一層弱く反射される
ように、前記分離剤（１１０）および前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）が設
けられていることを特徴とする、請求項２に記載の前記ＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項４】前記分離剤（１１０）が、ＳＰＲ対応でないコントラスト形成材料を含むこと
を特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の前記ＳＰＲセンサ・
アレイ。
【請求項５】前記コントラスト形成材料が基板（１０、２０）と直接に接触することを特徴
とする、請求項４に記載の前記ＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項６】前記コントラスト形成材料が、金属、半導体材料またはポリマーの吸収フィル
ムであることを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の前記ＳＰＲセンサ
・アレイ。
【請求項７】前記コントラスト形成材料が、前記基板（１０、２０）の屈折率と同等または
それを超える屈折率を有することを特徴とする、請求項４ないし請求項６のいず
れかに記載の前記ＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項８】前記コントラスト形成材料の前記屈折率が、前記基板（１０、２０）の前記屈
折率よりも最大で０．１高いことを特徴とする、請求項７に記載の前記ＳＰＲセ
ンサ・アレイ。
【請求項９】前記コントラスト形成材料からなるフィルムの厚さおよび幅は、前記基板（１
０、２０）から前記層に反射される光線が、前記基板の表面から離れて対面する
側面により最大で２回前記基板（１０、２０）に戻り反射されることを特徴とす
る、請求項７または請求項８に記載の前記ＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項１０】前記コントラスト形成材料は、放射吸収を行う材料で形成されることを特徴と
する、請求項４ないし請求項９のいずれかに記載の前記ＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項１１】前記放射吸収材料は炭素または染料であることを特徴とする、請求項１０に記
載の前記ＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項１２】前記基板表面において、前記分離剤（１１０）が、前記ＳＰＲセンサ表面領域
（１２０）に対して隆起（１１５、１１６、１１７）を形成することを特徴とす
る、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の前記ＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項１３】前記基板表面と平行な前記分離剤（１１０）の上面が、前記ＳＰＲセンサ表面
領域（１２０）を被覆する材料と同一のＳＰＲ対応材料の層を含むことを特徴と
する、請求項１２に記載のＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項１４】ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）の厚さと比較して、分離剤（１１０）の厚さ
の差異は０．０５〜５ｍｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項１２または
請求項１３に記載のＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項１５】各ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）を包囲する分離剤（１１０）の側面（１１
２）が、疎水性表面を含むことを特徴とする、請求項１２ないし請求項１４のい
ずれかに記載のＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項１６】前記基板表面と平行な分離剤（１１０）の表面（１１８）が、疎水性表面を含
むことを特徴とする、請求項１２ないし請求項１４のいずれかに記載のＳＰＲセ
ンサ・アレイ。
【請求項１７】前記基板（１０、２０）が、ガラスまたはプラスチック材料のプリズム（２０
）であることを特徴とする、請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載のＳＰ
Ｒセンサ・アレイ。
【請求項１８】前記基板（１０、２０）が、ガラスまたはプラスチック材料のプレート（１０
）であることを特徴とする、請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載のＳＰ
Ｒセンサ・アレイ。
【請求項１９】前記プレート（１０）がプリズム（２０）で被覆されていることを特徴とする
、請求項１８に記載のＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項２０】屈折率整合フィルム（３０）が、プレート（１０）とプリズム（２０）の間に
配置されていることを特徴とする、請求項１９に記載のＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項２１】前記屈折率整合フィルム（３０）が液体であって、好ましくはオレイン酸を含
むことを特徴とする、請求項２０に記載のＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項２２】前記プレート（１０）および前記プリズム（２０）の間の毛細管作用により前
記屈折率整合フィルム３０が充填されるように、前記ＳＰＲセンサ・アレイが構
成されていることを特徴とする、請求項２１に記載のＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項２３】サンプル液（１６０）が前記プレート上に保持され得るように、プレート（１
０、１００）の周辺に沿って縁取り（１５０）が被覆されていることを特徴とす
る、請求項１８ないし請求項２２のいずれかに記載のＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項２４】プレート（１０、１００）上に第２プレート（１９０）を搭載するスペーサ（
１８０）が設けられ、サンプル液で充填可能な毛細管ギャップ（１７０）を形成
することを特徴とする、請求項１８ないし請求項２２のいずかに記載のＳＰＲセ
ンサ・アレイ。
【請求項２５】前記平面内に１平方センチメートル当たり少なくとも１００個、好ましくは１
０，０００個のＳＰＲセンサ表面領域が設けられていることを特徴とする、請求
項１ないし請求項２４のいずれかに記載のＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項２６】前記ＳＰＲセンサ表面領域が楕円形または円形であることを特徴とする、請求
項１ないし請求項２５のいずれかに記載のＳＰＲセンサ・アレイ。
【請求項２７】請求項１に記載のＳＰＲセンサ・アレイの製造方法であって、基板（１０、２０）に分離剤（１１０）を形成または塗布し、各分離剤（１１
０）の間にＰＲセンサ表面領域を画定する空き領域を形成するステップと、少なくとも前記空き領域にＳＰＲ対応材料を塗布し、ＳＰＲセンサ表面領域（
１２０）を形成するステップを含んでなる方法。
【請求項２８】前記分離剤（１１０）を形成する前記ステップが、前記基板の前記表面にポリ
マーを塗布するステップを含むことを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】前記分離剤（１１０）を形成する前記ステップが、前記基板の全表面に光構造可能なポリマーを塗布するステップと、前記分離剤に属する領域および前記センサ表面領域に属する領域を画定するマ
スクと共に前記塗布ポリマー層を露光するステップと、前記ＳＰＲセンサ表面領域に属する領域内の基板表面を露出させるように、前
記露光されたポリマー層を処理するステップを含んでなることを特徴とする、請
求項２８に記載の方法。
【請求項３０】前記分離剤（１１０）を形成するステップは、前記分離剤（１１０）および前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）を定義する
二次元マトリックスにおける前記基板の前記表面にポリマーを塗布するステップ
と、前記ポリマーを硬化するステップを含んでなることを特徴とする、請求項２８
に記載の方法。
【請求項３１】前記ポリマーがシルク・スクリーン技術により塗布されることを特徴とする、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】前記分離剤（１１０）を形成する前記ステップが、前記基板にシリコンの構造
可能層を被覆するステップを含むことを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】前記ＳＰＲ対応材料を塗布する前記ステップが、金属を堆積するステップを含
むことを特徴とする、請求項２７ないし請求項３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】前記金属の堆積に先立って、接着促進フィルムが塗布されることを特徴とする
、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】前記構造化基板の全表面上に、前記金属が蒸着されることを特徴とする、請求
項３３または請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】前記基板に縁取り（１５０）を被覆するステップをさらに含むことを特徴とす
る、請求項２７ないし請求項３５のいずれかに記載の方法。
【請求項３７】前記分離剤（１１０）を形成するステップの後で且つ前記ＳＰＲ対応材料を塗
布するステップの前に、前記縁取り（１５０）が被覆されることを特徴とする、
請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】ＳＰＲ測定のための測定アセンブリであって、請求項１ないし請求項２６のいずれかに記載のＳＰＲセンサ・アレイと、特定の物理的条件の下で前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）内に表面プラズ
モンを励起できる放射を、基板（１０、２０）に照射するための放射手段（４０
５、４１０、４２０、４２５、４３０）と、前記物理的条件を変更するための変更手段（６００）と、種々の物理的条件の下で前記ＳＰＲセンサ・アレイから反射される放射を受け
取るための受入手段（４４０、４５０、４６０、４９０、５００）を含む前記測
定アセンブリ。
【請求項３９】前記特定の物理的条件は、前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）に照射される
放射の入射角および／または前記放射の波長の関数であることを特徴とする、請
求項３８に記載の測定アセンブリ。
【請求項４０】前記ＳＰＲセンサ・アレイおよび前記照射手段（４０５、４１０、４２０、４
２５、４３０）は、前記ＳＰＲセンサ・アレイのＳＰＲセンサ表面領域（１２０
）が逐次的に照射および検出されるように構成されていることを特徴とする、請
求項３８または請求項３９に記載の測定アセンブリ。
【請求項４１】前記ＳＰＲセンサ・アレイの前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）が逐次的に
照射および検出されるように光線を制御する照射手段（４０５、４１０、４２０
、４２５、４３０）に、光線制御手段を含むことを特徴とする、請求項４０に記
載の測定アセンブリ。
【請求項４２】前記ＳＰＲセンサ・アレイの前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）が逐次的に
照射および検出されるように制御される前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）の
前記平面内に、二次元位置決めのための位置決めテーブルを含むことを特徴とす
る、請求項４０に記載の測定アセンブリ。
【請求項４３】前記受入手段（４４０、４５０、４６０、４９０、５００）が二次元空間解像
度用検出器を含むことを特徴とする、請求項３８または請求項３９に記載の測定
アセンブリ。
【請求項４４】前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）の前記平面内の一次元位置決めのための
位置決めテーブルが、前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）の前記二次元マトリ
ックスを一行ずつ読み取るために設けられていることを特徴とする、請求項４３
に記載の測定アセンブリ。
【請求項４５】前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）が同時に照射され、且つ前記ＳＰＲセン
サ表面領域（１２０）の前記マトリックスが前記空間解像度用検出器上で二次元
的に撮像されるように、前記測定アセンブリが構成されていることを特徴とする
、請求項４３に記載の測定アセンブリ。
【請求項４６】前記物理的条件が少なくとも一つの物理的パラメータの値を変えることにより
変更されるように、前記変更手段（６００）が構成され、且つ前記物理的パラメ
ータの値が値範囲にわたって変更され、また前記物理的パラメータの値の変更ご
とに前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）のマトリックスの画像（５１０）が記
録されるされるように、前記アナライザ手段（６００）が構成され、各ＳＰＲセ
ンサ表面領域（１２０）の反射率信号を得ることを特徴とする、請求項４５に記
載の測定アセンブリ。
【請求項４７】結像（５１０）がピクセル・マトリックス上で行われ、且つ各ＳＰＲセンサ表
面領域（１２０）について、反射率信号が、各ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）
に接続する結像領域（１２１）上で反射率を合計することにより得られることを
特徴とする、請求項４６に記載の測定アセンブリ。
【請求項４８】ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）に接続する結像領域（１２１）が１０個また
はそれ以下のピクセル、好ましくは５個またはそれ以下のピクセルを含むことを
特徴とする、請求項４７に記載の測定アセンブリ。
【請求項４９】前記物理的パラメータが、前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）上の放射の入
射角および／または前記放射の波長であることを特徴とする、請求項４６ないし
請求項４８のいずれかに記載の測定アセンブリ。
【請求項５０】前記照射手段（４０５、４１０、４２０、４２５、４３０）が前記ＳＰＲセン
サ表面領域（１２０）の前記マトリックスを照射する平行放射の光線を形成する
手段（４２０、４２５）を含み、且つ前記受入手段（４４０、４５０、４６０、
４９０、５００）が、前記ＳＰＲセンサ・アレイから前記検出器上に反射される
前記放射を結像する望遠鏡要素（４４０、４５０）を含むことを特徴とする、請
求項４３ないし請求項４９のいずれかに記載の測定アセンブリ。
【請求項５１】前記検出器が、前記光学軸に対して傾斜した受入表面領域を含むことを特徴と
する、請求項５０に記載の測定アセンブリ。
【請求項５２】前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）の前記マトリックスは長方形であって、
且つそれに垂直な方向よりも他の１つの方向により大きなマトリックス間隔を有
し、前記センサ表面領域上に前記放射の大きな入射角から生じる画像（５１０）
の歪みを少なくとも部分的に補償することを特徴とする、請求項５１に記載の測
定アセンブリ。
【請求項５３】前記受入手段（４４０、４５０、４６０、４９０、５００）はアナモフィック
・レンズ（４５０）を含み、前記光学軸に対する前記受入表面領域を傾斜するこ
とにより生じる画像（５１０）の歪みを少なくとも部分的に補償することを特徴
とする、請求項５１または５２に記載の測定アセンブリ。
【請求項５４】前記検出器がＣＣＤ素子を含むことを特徴とする、請求項４３ないし請求項５
３のいずれかに記載の測定アセンブリ。
【請求項５５】請求項３８ないし請求項５４のいずれかに記載の測定アセンブリを構成する方
法であって、前記ＳＰＲセンサ表面領域内に表面プラズモンが励起されない物理
的条件の下で、前記ＳＰＲセンサ・アレイが照射され、且つ前記ＳＰＲセンサ表
面領域（１２０）および前記分離剤（１１０）の間のコントラストの助けにより
、前記受入手段（４４０、４５０、４６０、４９０、５００）において、前記Ｓ
ＰＲセンサ表面領域（１２０）および分離剤が相互に識別され、センサ表面領域
および画像内の対応する領域の間の関係を画定することを特徴とする方法。
【請求項５６】請求項３８ないし請求項５４のいずれかに記載の測定アセンブリを使用する測
定方法であって、所定の物質が、前記基板（１０、２０）から離れて対面する前記ＳＰＲセンサ
・アレイの前記ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）の表面に塗布され、前記ＳＰＲセンサ表面領域内の表面プラズモンの発生を決定する前記物理的条
件を指令する少なくとも一つの物理的パラメータが、所定の値範囲にわたって変
更され、表面プラズモン共鳴の範囲を掃引し、且つ前記物理的パラメータの関数
として、各ＳＰＲセンサ表面領域に対して前記反射された放射のスペクトルを記
憶し、分析されるべきサンプルが、所定の物質で被覆された前記ＳＰＲセンサ表面領
域に塗布され、少なくとも一つの物理的パラメータが、前記所定の値範囲にわたって再び変更
され、前記物理的パラメータの関数として、各ＳＰＲセンサ表面領域に対して反
射された放射のスペクトルを再び記録し、各ＳＰＲセンサ表面領域（１２０）に対して二つのスペクトル内の共鳴点にお
けるシフトが決定され、分析されるべき前記サンプルを特徴づけることを特徴と
する測定方法。
【請求項５７】スポッティング技術の助けにより、所定の材料が前記ＳＰＲセンサ表面領域に
塗布されることを特徴とする、請求項５６に記載の測定方法。
【請求項５８】前記所定の材料が、小さな有機分子であることを特徴とする、請求項５７に記
載の測定方法。
【請求項５９】分析されるべき前記サンプルが生体高分子を含み、且つ高処理スクリーニング
が実施されることを特徴とする、請求項５６ないし請求項５８のいずれかに記載
の測定方法。