発光センサ
本発明は、少なくとも一つのチャンバと、少なくとも第１の導電格子により形成される少なくとも一つの光学フィルタとを有する発光センサであって、前記少なくとも第１の導電格子は複数のワイヤを有し、前記少なくとも第１の導電格子の前記複数のワイヤのうちの少なくとも一つは、当該発光センサの少なくとも一つのチャンバの温度を制御するための温度制御装置にリンクされている、発光センサに関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば発光バイオセンサ、発光化学センサなどの発光センサと、斯様な発光センサを製造するための方法と、斯様な発光センサを使用して、サンプル流体の温度を決定し、及び／又は加熱しながら同時に、サンプル流体にある一つ以上の発光団により生成された発光放射線の検出のための方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光などの発光解析は、バイオ化学及び分子バイオ物理学の分野において最も広汎に使用される技術の一つである。多くの現在のバイオ化学プロトコルが蛍光などの発光ラベルをすでに組み込んでいるので、蛍光などの発光検出方法は、非常に魅力的である。したがって、チップベースの分析は、バイオ化学を変更することなく、存在するプロトコルに容易に組み込まれ得る。蛍光などの発光検出は、表面上の静止した又はハイブリッドの（ラベル付けされた）核酸の、染色した細胞の、及びラベル付けされたたんぱく質の、ＤＮＡ増幅の間光学的ビーコンの蛍光検出のような、解析チップ上のさまざまなアプリケーションで使用できる。サンガーシークエンシングのような反応及びポリメラーゼ連鎖反応は、発光ラベリング方法で用いられるように適合された。
【０００３】
一般に、図１に示すように、バイオチップのキャリア２に供された発光サンプル１から発する発光信号の検出が、図１に示されるような光学検出システム１０を用いてなされてもよく、当該システム１０は、光源３、発光フィルタ４及び励起フィルタ５のようなスペクトル光学フィルタ、及び存在する発光団の量を計る卓上／ラボ用マシンにローカライズされたＣＣＤカメラ７のような光学センサを有してもよい。光学検出システム１０は、発光サンプル１と発光フィルタ４との間にレンズ６を更に有する。
【０００４】
卓上／ラボ用マシンに用いられる斯様な光学検出システム１０は、発光信号を取得し解析するために、高額の光学部品を通常要求する。励起スペクトラム（吸収）と発光スペクトラム（発光）との間のシフト（いわゆるストークスシフト）がしばしば小さい（＜５０ｎｍ）ので、特に、鋭い波長カットオフを持つ高い光学フィルタ（すなわち、高い選択フィルタ）が、これら光学システムの要求される感度を得るために用いられる。加えて、発光強度は、典型的には励起強度よりも１０６のオーダーで小さい。結局、発光に基づく光学システムにおいて背景信号の主な源は、前記励起光の部分を検出することにより生じる。
【０００５】
バイオテクノロジーアプリケーションでは、温度制御は極めて重要であり、制御された加熱が、固形試薬の混合、溶解のような機能的能力、たんぱく質及び核酸の熱変性、試料内の分子の強化された拡散率、並びに表面結合係数の変更を提供する。ＤＮＡ増幅技術、リガンド結合、酵素反応、拡張、転写及び交配反応を含む多くの反応が、最適化され、制御された温度で概して実施される。更に、温度制御は、熱的に動作される可逆的又は不可逆的弁及びポンプを操作するのに必須である。
【０００６】
再生可能で正確な温度制御を必要とする生化学プロセスの主要な例は、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）を使用して、ＤＮＡ増幅のための高効率の温度サイクルである。ＰＣＲは、９２℃−９６℃での変性ステップ、３７−６５℃でのアニールステップ及び〜７２℃での延伸ステップである通常３つの反応ステップの周期的繰り返しからなる。ＰＣＲは、短時間内に特定のＤＮＡターゲットシーケンスの何百万もの同一のコピーを作ることができ、特定の遺伝子配列を識別し検出するため、多くの診断、環境及び法医学の研究所において、日常的に使用される工程となった。高速の熱伝達は効率的なＰＣＲを行うために非常に重要であり、これは、温度制御をＰＣＲシステムにおける本質的な特徴となす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、リアルタイムＰＣＲにおける検出感度は、発光信号と励起バックグラウンドとの比によって主に決定される。検出器に到達する入射励起光の一部によって事前に主に生じるバックグラウンド信号は、高い検出感度を持つために、できる限り抑制されるべきである。更に、ＰＣＲのようなプロセスはしばしば再現可能で正確な温度制御を必要とするので、これらのプロセスが実施される装置は、例えば抵抗のような制御可能な加熱手段の存在を要求する。このことは、当該装置に加えられるべき追加の部品を必要とし、よって追加の処理ステップを必要とするので、斯様な装置のコストを増大させる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、良好な発光センサ、斯様な発光センサを製造するための良好な方法、サンプル流体の温度を同時に加熱及び／又は決定する一方で、前記サンプル流体内の一つ以上の発光体により生成される発光放射線の検出のための方法を提供することである。
【０００９】
上記目的は、本発明による方法及び装置により達成される。
【００１０】
第１の態様では、本発明は、少なくとも第１の導電格子（例えばワイヤ・グリッド）により形成される少なくとも一つの光学フィルタを有する発光センサを提供する。このフィルタは、好ましくは偏光フィルタリングに基づいている。第１の態様における本発明は、少なくとも一つのチャンバ（２２）と、少なくとも第１の導電格子（１１）により形成される少なくとも一つの光学フィルタとを有する発光センサであって、前記少なくとも第１の導電格子（１１）は複数のワイヤ（１２）を有し、前記少なくとも第１の導電格子（１１）の前記複数のワイヤ（１２）のうちの少なくとも一つは、当該発光センサの少なくとも一つのチャンバ（２２）の温度を制御するための温度制御装置にリンクされている、発光センサに関する。本発明の実施例による発光センサは、温度制御電極及び高品質の光学フィルタ両方が導電格子内で組み合わせられるので、低コストである。両方とも単一の簡単なプロセスで提供できる。更に、導電格子、例えばワイヤ・グリッドは、例えばリアルタイムＰＣＲでのサンプルの高温度一様性を得ることができる一様な加熱を供給できる。反応チャンバの局所的加熱のための可能性も生じる。
【００１１】
本発明の実施例による発光センサは、少なくとも第２の導電格子により形成される少なくとも第２の光学フィルタを更に有する。斯様な実施例は、発光放射線の少なくとも一部が検出器に到達することを許容する一方で、検出器への入射放射線を抑制できる。斯様な発光センサでは、第１の導電格子は第１のタイプの偏光透過を持ち、第２の導電格子は第２のタイプの偏光透過を持ち、第１及び第２のタイプの偏光透過は、互いに異なる。このように、発光センサに統合された交差偏光器のための少なくとも２つの導電格子は、発光放射線が検出器に到達することを許容する一方で、バックグラウンド信号の良好な抑制ができる。
【００１２】
第２の導電格子は複数のワイヤを有する。第２の導電格子の少なくとも一つのワイヤは温度制御電極として機能するのに適している。これは、前記少なくとも第１の導電格子だけがあるときに対して、改善された局所的加熱を可能にする。
【００１３】
本発明の実施例による発光センサは、基板の表面により形成される第１の側を持つ反応チャンバを有し、少なくとも一つの導電格子が、前記反応チャンバの第１の側に形成される。
【００１４】
本発明の実施例による発光センサは、基板に略平行であって、前記基板から離れて位置する蓋により形成される第２の側を持つ反応チャンバを有する。少なくとも一つの導電格子が前記反応チャンバの第２の側に形成される。
【００１５】
本発明の実施例による発光センサは、発光放射線を検出するための検出器を更に有する。前記発光放射線が、励起放射線の照射を受けた前記発光センサの反応チャンバにある発光団により生成される。
【００１６】
検出器は、発光センサの外部にあってもよく、すなわち、検出器は統合されていない検出器でもよい。検出器は、励起放射線が発光センサに入射する当該発光センサと同じ側に位置してもよい。あるいは、検出器は発光センサの第１の側に位置され、励起放射線が前記発光センサの第２の側で前記発光センサに入力し、すなわち励起放射線源が前記発光センサの第２の側に位置し、第１及び第２の側は、前記反応チャンバに関して互いに対向する。
【００１７】
本発明の実施例において、発光センサは、当該発光センサと検出器との間に検出器フィルタを更に有する。これは、入射励起放射線が前記検出器に到達することを防止する。
【００１８】
本発明の実施例による代替の実施例では、検出器は発光センサに統合されている。これは、検出される発光放射線の強度が強められるので有益である。更に、コストが低減できる。この実施例は、発光放射線のオンチップ検出が検出の速度及び信頼性を改善するので、携帯センサに対して特に有益である。
【００１９】
本発明の実施例による発光センサは、温度制御装置とともに機能するのに適する少なくとも一つの導電格子の少なくとも一つのワイヤを駆動するための駆動手段を更に有する。
【００２０】
本発明の実施例による発光センサでは、前記少なくとも一つのワイヤは、ヒータの一部である。
【００２１】
本発明の実施例による発光センサでは、前記少なくとも一つのワイヤは、温度センサの一部である。
【００２２】
本発明の実施例による発光センサは、好ましくは複数の第１の導電格子を有し、当該複数の第１の導電格子は行及び列に論理的に配されてもよい。用語「列」及び「行」は、一緒にリンクされたアレイのセットを記述するために用いられる。このリンクは、行及び列の直交座標アレイの形式でもよいが、本発明はこれに限定されない。当業者により理解されるように、行及び列は容易に交換可能であり、これらの用語は互いに交換可能であることが、本明細書の意図するところである。また、直交座標形式ではないアレイも考慮され、本発明の範囲に含まれる。したがって、「行」及び「列」は、広く解釈されるべきである。この広い解釈を促すために、ここに「論理的に配された行及び列」と呼ばれる。これにより、導電格子のセットは、形而上的にリニアに交差する態様で共にリンクされるが、当該物理的又は形而上的配列は必ずしも必要ではない。前記複数の導電格子は、アレイの形式で配されてもよい。本発明の実施例によると、行及び列は、熱処理アレイを形成するマトリクスに配されてもよい。
【００２３】
発光センサは、マトリクスの導電格子をアドレスするための行選択電極及び列選択電極を更に有する。
【００２４】
本発明の実施例によると、一つ以上の上記導電格子は、ワイヤ・グリッドでもよい。
【００２５】
本発明の実施例による発光センサは、好ましくは、例えばａ−Ｓｉ、ＬＴＰＳ、有機ＴＦＴ等のような広範囲の電子技術を用いて、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ダイオード、ＭＩＭダイオードのような能動スイッチング素子を更に有する。これら能動スイッチング素子は、電気的制御信号、動作信号（例えば加熱電流）向けのため、又は電流源として（以下に詳述）働くために用いられる。
【００２６】
本発明の実施例による発光センサは、発光バイオセンサ、例えば蛍光バイオセンサでもよい。
【００２７】
第２の態様において、本発明は、少なくとも一つの発光団により生成される発光放射線の検出のための発光センサを製造する方法を提供する。当該発明は、好ましくは偏光ベースの少なくとも一つの光学フィルタとして、複数のワイヤを有する少なくとも第１の導電格子を供給するステップを有し、前記少なくとも第１の導電格子の前記ワイヤの少なくとも一つは前記温度制御装置にリンクされる。この製造方法は、温度制御電極及び高品質の光学フィルタ両方が結合され、単一の単純なプロセスで供給できるので、低コストである。
【００２８】
本発明の実施例による方法は、少なくとも第２の導電格子を供給することにより、少なくとも第２の光学的偏光に基づくフィルタを供給するステップをさらに有する。
【００２９】
前記少なくとも第１の導電格子及び／又は前記少なくとも第２の導電格子は、ワイヤ・グリッドでもよい。
【００３０】
本発明の実施例による方法では、少なくとも第１の導電格子を供給するステップは、第１のタイプの偏光伝送を示す導電格子を供給することにより実施され、少なくとも第２の導電格子を供給するステップは、第２のタイプの偏光伝送を示す導電格子を供給することにより実施され、第１及び第２のタイプの偏光伝送は、互いに異なる。例えばワイヤ・グリッドのような前記少なくとも２つの導電格子は、このように発光センサに統合される交差偏光子を形成する。これは、発光放射線が検出器に到達することを許容する一方で、バックグラウンド信号の良好な抑制を提供する。
【００３１】
本発明の実施例による方法は、発光放射線を検出するための検出器を供給するステップを更に有する。検出器を供給する斯様なステップは、発光センサの基板に検出器を供給することにより実施される。このようにして、検出される発光放射線の強度が強められる。更に、別個の検出器が供給される必要がないので、コストが低減できる。この実施例は、発光放射線のオンチップ検出が検出のスピード及び信頼性を改善するので、携帯センサに対して有益である。
【００３２】
本発明の実施例による方法では、少なくとも第１の導電格子を供給するステップは、行及び列に論理的に配された複数の導電格子を供給することにより実施される。用語「列」及び「行」は、一緒にリンクされたアレイのセットを記述するために用いられる。このリンクは、行及び列の直交座標アレイの形式でもよいが、本発明はこれに限定されない。当業者により理解されるように、行及び列は容易に交換可能であり、これらの用語は互いに交換可能であることが、本明細書の意図するところである。また、直交座標形式ではないアレイも考慮され、本発明の範囲に含まれる。したがって、「行」及び「列」は、広く解釈されるべきである。この広い解釈を促すために、ここに「論理的に配された行及び列」と呼ばれる。これにより、導電格子のセットは、形而上的にリニアに交差する態様で共にリンクされるが、当該物理的又は形而上的配列は必ずしも必要ではない。本発明の実施例によると、行及び列は、熱処理アレイを形成するマトリクスに配されてもよい。
【００３３】
第３の態様によると、本発明は、サンプル流体を加熱しながら同時に前記サンプル流体の発光団により放射された発光放射線を検出するための方法を提供する。当該方法は、励起放射線で前記発光団を照射するステップと、特定のタイプの発光放射線を選択的に伝送し、前記サンプル流体を少なくとも局地的に加熱するため少なくとも第１の導電格子の少なくとも一つのワイヤを駆動するため、複数のワイヤを有する少なくとも第１の導電格子により形成された少なくとも一つの光学フィルタを使用するステップと、発光放射線を検出するステップとを有する。本発明の実施例では、検出される発光放射線は、導電格子により伝送される発光である。本発明の他の実施例では、検出される発光放射線は、発光団から直接放射する発光と組み合わされた、導電格子により反射される発光である。本発明のこの態様の利点は、付加的外部加熱手段が要求されないということである。均一な加熱が可能である。
【００３４】
本発明の第３の態様の実施例による方法では、導電格子の全てのワイヤは同時に駆動され、当該ワイヤの駆動は、電流をこれらワイヤに流すことにより実施される。あるいは、ワイヤの駆動は、これらワイヤの端部をあらかじめ決められた電位に置くことにより実施される。
【００３５】
本発明の第３の態様の実施例による方法では、導電格子の全てのワイヤは駆動可能であり、これらのワイヤは次々とセグメントにおいて駆動される。
【００３６】
本発明の実施例による方法は、導電格子の少なくとも一つのワイヤにわたって電圧を測定し、前記少なくとも一つのワイヤにわたって測定された電圧及び前記少なくとも一つのワイヤを通って流れる電流から前記少なくとも一つのワイヤの抵抗の変化を決定し、前記少なくとも一つのワイヤの抵抗の変化からサンプル流体の温度の変化を決定することによりサンプル流体の温度の変化を決定するステップを有する。
【００３７】
他の態様では、本発明は、サンプル流体の温度の変化を同時にモニタする一方で、サンプル流体の発光団により放射された発光放射線を検出するための方法を提供する。当該方法は、励起放射線で前記発光団を照射するステップと、光学的に偏光ベースのフィルタの少なくとも第１の導電格子の少なくとも一つのワイヤの抵抗の変化を決定するステップと、抵抗の前記変化から前記サンプル流体の温度の変化を決定するステップと、発光放射線を検出するステップとを有する。
【００３８】
抵抗の変化を決定するステップは、前記少なくとも一つのワイヤに電流を送ることによって少なくとも第１の導電格子の少なくとも一つのワイヤを駆動するステップと、前記少なくとも一つのワイヤにわたる電圧の変化を測定するステップと、前記少なくとも一つのワイヤに送られる電流及び前記少なくとも一つのワイヤにわたって測定された電圧から、前記少なくとも一つのワイヤの抵抗の変化を決定するステップとを有する。
【００３９】
本発明の実施例の方法によるサンプル流体の温度の変化を同時にモニタする一方、前記サンプル流体の発光団により放射された発光放射線を検出するための方法において、導電格子は複数のワイヤを有し、前記導電格子の全てのワイヤは同時に駆動され、当該ワイヤの駆動は電流をワイヤに流すことにより実施される。
【００４０】
本発明の実施例による方法によるサンプル流体の温度の変化を同時にモニタする一方、前記サンプル流体の発光団により放射された発光放射線を検出するための代替の方法において、前記導電格子の全てのワイヤは次々にセグメントにおいて駆動される。
【００４１】
他の態様によると、本発明は、発光センサの導電格子の少なくとも一つのワイヤの制御された駆動のための制御器を有する。前記制御器は、導電格子の少なくとも一つのワイヤに電流を流すための少なくとも一つの電流源を制御するための制御ユニットを有する。
【００４２】
本発明は更に、計算手段で実行されるとき、本発明の方法の実施例の何らかの方法を実施するためのコンピュータプログラムを提供する。
【００４３】
本発明は更に、本発明のコンピュータプログラムを格納するためのマシン可読データ格納装置を提供する。
【００４４】
本発明は、ローカル又はワイドエリアの遠隔通信ネットワークにわたって、本発明のコンピュータプログラムを送信することも提供する。
【００４５】
好ましくは偏光ベースのフィルタとセンサ内の温度制御電極とを一つに組み合わせることが、本発明の実施例による発光センサの利点であり、これにより斯様なセンサの製造コストを低減する。
【００４６】
センサ内にあるサンプル流体の均一な加熱を提供することが、本発明の実施例による発光センサの他の利点である。
【００４７】
局所的な加熱が提供できることが、本発明の実施例による発光センサの更に他の利点である。
【００４８】
本発明の特定の及び好ましい態様は、添付の独立請求項及び従属請求項に設定されている。従属請求項内の特徴は、これら請求項内で明瞭に設定されたものだけでなく適当に、独立請求項の特徴及び他の従属請求項の特徴と組み合わせられてもよい。
【００４９】
本発明の上記及び他の特長、特徴及び利点は、本発明の原理を例示として示す添付図面と併せた以下の詳細な記述から明らかとなるであろう。この記述は、本発明の範囲を制限することなく例示としてのみ与えられる。以下に引用される参照図面は、添付された図と呼ばれる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、発光信号を検出するための光学セットアップを図式的に例示する。
【図２】図２は、ワイヤ・グリッド偏光子の概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図４】図４は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図５】図５は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図６】図６は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図７】図７は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図８】図８は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図９】図９は、本発明の異なる実施例による熱制御電極として、ワイヤ・グリッドの使用を図式的に例示する。
【図１０】図１０は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図１１】図１１は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図１２】図１２は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図１３】図１３は、本発明の実施例によるワイヤ・グリッド・ヒータのアドレス指定を図式的に例示する。
【図１４】図１４は、本発明の実施例によるワイヤ・グリッドを有する、アクティブ・マトリックス原理に基づいた熱処理アレイを例示する。
【図１５】図１５は、本発明の実施例によるワイヤ・グリッドを有する、アクティブ・マトリックス原理に基づいた熱処理アレイの一つのセルを例示する。
【図１６】図１６は、定量的リアルタイムＰＣＲ実験のための蛍光信号対サイクル数を例示する。
【図１７】図１７は、本発明の実施例による、発光センサとの使用のためのシステム・コントローラを図式的に例示する。
【図１８】図１８は、本発明の実施例による方法を実行するために使用できる処理システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
異なる図において、同じ参照符号は、同じであるか類似した素子である。
【００５２】
本発明は、具体例及び図面を参照して記述されるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、クレームによってのみ限定されるものである。請求項の何れの参照符号も、範囲を制限するものとして解釈されない。記載されている図面は、単なる概略図であって、非限定的である。図において、素子のいくつかのサイズは、誇張されていて、説明の便宜上スケール通りに描かれてはいない。
【００５３】
「を有する」用語が明細書の説明及び請求項において使われる所では、この用語は他の素子又はステップを除外するものではない。例えば「ａ」などの単数名詞で呼ばれて一般名詞等が用いられる時、特に述べない限り、これはその名詞の複数形を含む。
【００５４】
さらにまた、明細書及び請求項の第１、第２、第３等の用語は、同様の素子を区別するために使われるものであって、時間的にも空間的にもランキング的にも又は他の態様のための何れにおいても順序を記述するためのものでは必ずしもない。よく使用される用語は適当な状況下で交換可能であり、本願明細書に記載されている本発明の実施例が本願明細書において記載され例示されている以外の別のシーケンスで動作できることは、理解されるべきである。
【００５５】
さらに、明細書及び請求項の「一番上の」「上の」「下の」等の用語は、記述目的のために使用され、相対的位置を記載するために必ずしもあるというわけではない。よく使用される用語は適当な状況下で交換可能であり、本願明細書に記載されている本発明の実施例が本願明細書において記載され例示されている以外の別のオリエンテーションで動作できることは、理解されるべきである。
【００５６】
この明細書全体にわたる「一つの実施例」又は「実施例」は、実施例に関連して記載されている特定のフィーチャ、構造体又は特徴が、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれることを意味する。よって、この明細書にわたって種々の場所で述べられるフレーズ「一つの実施例において」、又は「実施例において」という用語は、同じ実施例にすべて必ずしも関連する必要はないが、関連してもよい。さらにまた、特定のフィーチャ、構造体又は特徴は何らかの適切な態様で組み合わせてもよく、この開示から一つ以上の実施例で、当業者にとって明らかである。
【００５７】
同様に、本発明の例示的実施形態の説明において、本開示を合理化し、一つ以上のさまざまな本発明の態様の理解を助けるために、さまざまな本発明の特徴が、単一の実施例、図又は説明においてときどき集められることが理解されるべきである。しかしながら、開示のこの方法は、クレームされた本発明が各請求項において明確に引用されたものより多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明の態様は、前に開示された単一の実施例のすべての特徴より少なくある。このように、詳細な説明の後の請求項は、各請求項が本発明の別々の実施例のようにそれ自身で表わして、この詳細な説明にここに明確に組み込まれる。
【００５８】
さらに、本願明細書において記載されている幾つかの実施例は、他の実施例に含まれる他の特徴でなくいくつかを含む一方、当業者には理解されるように、異なる実施例の特徴の組合せは、本発明の範囲内にあり、異なる実施例を形成することを意味する。例えば、以下の請求項において、請求された実施例のいずれも、何らかの組合せで使われることができる。
【００５９】
さらにまた、実施例のいくつかは、方法として、又はコンピュータシステムのプロセッサによって、若しくは機能を実行する他の手段によって行うことができる方法の要素の組合せとして本願明細書において記述されている。このように、斯様な方法又は方法の要素を実施するための必要な命令を持つプロセッサは、方法を実施するための手段又は方法の要素を形成する。さらにまた、装置実施例の中で本願明細書において記載されている素子は、本発明を実施するための素子によって実行される機能を実行するための手段の実施例である。
【００６０】
本願明細書において提供される説明において、多数の具体的な詳細が、記載される。しかしながら、本発明の実施例がこれらの具体的な詳細なしで実践されてもよいものと理解される。他の例において、よく知られた方法、構造体及び技術は、この説明の理解を不明瞭にしないために、詳細には示されなかった。
【００６１】
本発明の第１の態様において、発光センサが提供される。本発明は、良好なＳＢ比（信号対背景ノイズ比）を示す、質的又は量的センサを提供する。センサは特に発光センサであり、例えば発光バイオセンサ（例えば蛍光バイオセンサ又は発光化学センサ）である。本発明は、斯様な発光センサを製造する方法、及び斯様な発光センサを使用して少なくとも一つの発光団によって生成された発光放射線の検出のための方法も提供する。
【００６２】
本発明の実施例による発光センサは、少なくとも一つの光学フィルタを有する。これは、少なくとも第１の導電格子（例えばワイヤ・グリッド）によって形成される。前記少なくとも第１の導電格子（例えばワイヤ・グリッド）は、複数のワイヤを有する。ワイヤは、必ずしもそうである必要はないが、規則的なアレイに位置し、入射ビームに対して垂直な平面に置かれる。本発明の実施例によると、前記少なくとも第１の導電格子（例えばワイヤ・グリッド）のワイヤの少なくとも１つは、さらに、温度制御（例えばヒータの一部）又は温度センサにおいて使用される電極として機能するのに適している。
【００６３】
したがって、少なくとも一つの導電格子（例えばワイヤ・グリッド）は、本発明の実施例による、発光センサに組み込まれる。発光センサは、好ましくはミクロな流体の装置であり、最も好ましくはＲＴ―ＰＣＲ（リアルタイム・ポリメラーゼ連鎖反応）プロセスにおいて用いられるミクロな流体の装置である。本発明の実施例によると、少なくとも一つの導電格子（例えばワイヤ・グリッド）は、分極化ベースのフィルタとして、及び温度制御又は測定の（例えばヒータの一部又は温度センサとしての）電極両方として機能する。導電格子は、少なくとも一つの開口を持つ複数の平行したワイヤのアレイを有する。開口の１方の平面方向の寸法は開口を充填する媒体の回折限界より下にあり、他方の平面方向の寸法は開口を充填する媒体の回折限界より上にある。必ずしもそうである必要はないが、アレイは周期的なアレイである。導電格子のワイヤは、これらが光学偏光子として、及びオプションで熱制御素子として機能することができるために、導電材料でできている。好ましくは、ワイヤの材料の屈折率の虚数部分は、十分に大きくあるべきであり、１より典型的に大きい。ワイヤのための適切な材料は、例えばＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒである。ワイヤは、何らかの適切な方法、例えばパターン化された金属構造体の印刷又はスパッタされた金属コーティングのパターン化を含む、薄膜処理技術によって製造されるか又は形成される。
【００６４】
図２は、偏光子として使用されるワイヤ・グリッド１１のような導電格子に基づく偏光子の原理を図式的に例示する。更なる説明はワイヤ・グリッドに関連してなされるが、本発明はこれに制限されない。例示される実施例のワイヤ・グリッドの場合には、ワイヤ・グリッド１１は、規則的なアレイの複数の平行なワイヤ１２を有する。ワイヤ・グリッド１１は、分極化依存的なサプレッションを持つ。ワイヤ・グリッド偏光子の性能は、入射光の波長とワイヤ１２の中心‐中心間の距離又は周期とにより決定される。ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２間の間隔又は周期が入射光の波長より非常に短い場合、ワイヤ・グリッド１１はワイヤ１２と平行に分極化する電磁放射を反射し、直角方向分極の放射線を送信する偏光子として機能する。概して、偏光されていない放射線（図２の参照番号１３で示される）がワイヤ・グリッド１１に入射するとき（矢印１４によって示される）、ワイヤ・グリッド１１はワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２に平行な電界ベクトルを持つ放射線を反射し（図２に示されない）、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２に対して垂直な電界ベクトルを持つ放射線（参照番号１５によって示される）を伝送する。理想的には、ワイヤ・グリッド偏光子は、例えばｓ分極化放射線のような第１のタイプの分極化の放射線に対する完璧な鏡として機能し、例えばｐ分極化放射線のような第２のタイプの分極化の放射線に対して完全に透過である。しかしながら、実際は、最も反射する金属で形成されるワイヤ１２でさえ、入射光の若干を吸収し、第１のタイプに当たる光の９０％〜９５％だけを反射する。また、ワイヤ・グリッド１１が形成される基板は、入射光の全部分を伝送しない。斯様な基板が、例えば、平坦なガラスから作られるときでも、例えば表面反射により、当該基板は入射光の全１００％を伝送しない。
【００６５】
しかしながら、以下の本発明の説明では、説明の容易さのため、上記の反射又は吸収は特に言及されず、これらは本発明の性質を変えるようには考慮されない。
【００６６】
分極化ベースのフィルタとして、及び温度制御（例えばヒータ、温度センサとして）に用いられる電極として機能しているワイヤ・グリッドの使用は、入射励起光によって生じる光学バックグラウンド信号を抑制する一方、例えば蛍光の発光のラベル又はプローブから例えば放射する発光センサの反応チャンバのサンプル流体から発生する例えば蛍光の発光信号の光学検出を可能にする。他の説明において、例えば蛍光のような発光のラベル又はプローブは、発光団（例えばフルオロフォア）と呼ばれる。
【００６７】
大部分の実用的なケースで、例えば流体内で、励起放射線（例えば励起光）によって励起される発光団によって生成される発光放射線は、励起放射線の分極化から独立しているとみなされる。ランダムであるとみなされ、すなわち５０％のｐ分極化及び５０％のｓ分極化発光放射線を有する。
【００６８】
本発明の第１の実施例（異なる実施例が図３〜８に図示される）によると、発光センサ２０は基板２１を有し、この上に導電格子（例えば複数の並列ワイヤ１２を有するワイヤ・グリッド１１）が位置する。ワイヤ１２は、概して５０ナノメートルと１５０ナノメートルの間（例えば１００ナノメートル）のワイヤ間のすきまを満たす媒体内における放射線の波長の半分未満のワイヤ１２間の分離距離を持って、規則的なパターンに位置する。分離距離とは、ワイヤの周期ではなく、ワイヤ間のオープンスペースをいう。ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２は、当業者によって、既知の何らかの適切な導電材料（典型的には１より大きい虚数の屈折率を持つ）、好ましくは例えば金、Ｐｔ、アルミニウム、銅、銀等のような金属で形成される。ワイヤ１２は、２５ナノメートル以上の、より好ましくは、５０ナノメートル以上の、そして、最も好ましくは５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間の幅を持つ。ワイヤの幅があまり小さいと、導電格子（例えばワイヤ・グリッド）の性能を悪化させる。ワイヤは、かなりの消光比（ｐ及びｓ偏光に対する伝達間比率）を持つ偏光子として作用するために、十分に広くなければならない。好ましくは、ワイヤ幅は、ワイヤ間の分離距離の２倍である。ワイヤ・グリッド１１は、前述したように光学的分極化ベースのフィルタとして機能する。ワイヤ・グリッド１１の分極化伝送のタイプは、アプリケーションに応じて選択される。例えば、ｐ分極化放射線を伝送し、ｓ分極化放射線を反射するように、ワイヤ・グリッド１１は形成されてもよいし、逆でもよい。
【００６９】
発光センサ２０は、第１の平面に位置している基板２１の表面によって形成される第１側部、基板２１より上に位置して、第１の平面と実質的に平行な第２の平面に位置している蓋２３の面により形成される第２側部、及び基板２１と蓋２３との間に位置して、第１及び第２の平面と実質的に直角をなす第３の平面に位置している側壁２４を持つ反応チャンバ２２をさらに有する。物質の何れの適切な組合せも、発光の信号を得るために用いられてもよい。以下において、特定の組合せが記載されているが、これは単なる実施例である。
【００７０】
例えばフルオロフォアである発光団２５のような物質を有するサンプル流体は、反応チャンバ２２に供給される。例えばフルオロフォアである発光団２５のような物質は、例えば、検出されるべきサンプル流体のターゲット部分に結合する。本発明の実施例による発光センサ２０の原則の簡略化及び説明のために、図において、例えばフルオロフォアのような発光団２５のみが例示され、ターゲット部分は例示されない。励起放射線（矢印２６によって示される）での発光団２５の照射は、発光団２５を励起し、続いて発光（例えば蛍光）放射線を生じる。入射励起放射線２６は、偏光される（ｐ又はｓ偏光）か、又は偏光されてない（ｐ及びｓ偏光両方を持つ）。本発明の実施例によると、サンプル流体の照射は、蓋２３（図３〜５を参照）を通って実行されるか又は基板２１（図６〜８を参照）を通って実行される。例えばフルオロフォアの発光団２５から来る発光（例えば蛍光）放射線（矢印２７で示される）は、光学的検出器のような放射線検出器２８によって検出される。検出器２８は、本発明の実施例によると、発光センサ２０が照射を受ける（図３、４、６及び７を参照）センサ２０の側に位置する。他の実施例によると、検出器２８は、センサ２０が照射を受ける（図５、８、１０を参照）側の反対側である発光センサ２０の側に位置する。本発明の実施例によると、検出器２８は、ＣＣＤ検出器であるが、発光（例えば蛍光）放射線２７を検出することに適している何れの他の検出器でもよい。
【００７１】
本発明による光学的偏光ベースのフィルタとしてのワイヤ・グリッド１１の機能の他に、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２のうちの少なくとも１つは、温度制御又は温度の測定用の電極としても機能する。本発明の実施例によると、電極は、例えば、ヒータ（例えば抵抗性加熱器）又は温度センサである。ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２は、何らかの適切な金属で形成され、２５ナノメートル以上、より好ましくは、５０ナノメートル以上の、最も好ましくは５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間（例えば１００ナノメートルの幅）の典型的幅を持つ金属電極を形成する。ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２は、概して５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間（例えば１００ナノメートル）のワイヤ間のすきまを満たす媒体内の放射線の半分の波長より小さい、ワイヤ１２間の分離距離の間隔を持って置かれる。温度制御で用いられる一つ又は複数の金属電極を有するので、斯様なワイヤ・グリッド１１は均一なヒータを供給する。均一なヒータは、サンプル流体の高温均一性を得ることを可能にする。これは、例えば、リアルタイム・ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ―ＰＣＲ）プロセスにおいて必要とされる。
【００７２】
ワイヤ１２は、本発明の実施例によると、個々に、又は一斉にアドレスされることができる。個々にワイヤ１２をアドレスすることの効果は、反応チャンバ２２が局所的に加熱されることができるということであり、又は、ワイヤがセンサとして用いられる場合、検出が局所化されることである。一斉にワイヤ１２をアドレスすることの効果は、反応チャンバ２２のサンプル流体が一様に加熱されることができるということであり、これは例えばＰＣＲのような反応チャンバ２２内において、例えば特定の化学的、生物学的、生化学的な反応又はプロセスのために必要とされる。
【００７３】
本発明の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２が、温度制御電極として用いられる。あるいは、幾つかのワイヤが一方の機能のために使用され、残りのワイヤが他方の機能のために使われる。例えば、一つ以上のワイヤが温度検知のために用いられ、一つ以上のワイヤは加熱のために用いられる。例えば、実施例によると、ワイヤ１２が、抵抗加熱電極（図９（ａ）を参照）として用いられる。図９（ａ）に図示したように、例えば電流源３１によってワイヤ１２に流れる電流を駆動することによって、熱は、ワイヤ１２における電力消散によって発生する。これらの実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２は、同じ電流源３１に接続されている。他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２は、異なる電流源３１ａ、３１ｂ（図９（ｂ）を参照）への部分１１ａ、１１ｂに接続される。これらの実施例によると、ワイヤ・グリッド１１の異なる部分１１ａ、１１ｂは、異なる時間に及び／又は異なる駆動信号で駆動される。これらは、例えば、反応チャンバ２２内の例えば特定の化学的、生物学的、生化学的反応又はプロセスのために必要とされる反応チャンバ２２の局所的加熱のために用いられる。
【００７４】
他の実施例（図示されない）によると、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２が、抵抗温度感知電極として用いられてもよい。従って、電流源３１は、ワイヤ１２を流れる電流を送るために供給され、電圧測定手段３２は、ワイヤ１２にわたる電圧を測定するために供給される。ワイヤ１２を通って送られる電流及びワイヤにわたって測定される電圧の変化から、ワイヤ１２の抵抗の変化が決定できる。ワイヤ１２の抵抗の変化は、このとき、サンプル流体の温度の変化の尺度である。斯様な情報は、反応チャンバ２２内の前記サンプル流体において起こっている化学的、生化学的、又は生物学的反応に関する情報を与える。
【００７５】
好ましい実施例によると、ワイヤ・グリッド１１の第１の数のワイヤ１２ａは、抵抗加熱に用いられ、ワイヤ・グリッド１１の第２の数のワイヤ１２ｂは抵抗温度検知のために用いられる。これは、図９（ｃ）に示される。これらの実施例によると、例えば、サンプル流体は、反応を始めるためにヒータとして機能するワイヤ１２ａを流れる電流を送ることによって、一様に加熱される。これは、電流源３１ａによってなされる。一旦反応が始まったならば、抵抗温度センサとして機能するよう適応されたワイヤ１２ｂは、当該機能を止めるか、又は反応の間、前記サンプル流体の温度を決定するために用いられる。よって、すでに上で説明されたように、ワイヤ１２の抵抗力の変化が、ワイヤ１２ａを通って送られる電流及びワイヤ１２ｂにわたって測定される電圧の変化から決定される。ワイヤ１２ｂの抵抗力の変化は、サンプル流体の温度の変化に対する尺度であり、反応チャンバ２２のサンプル流体に起こっている化学的、生化学的又は生物学的反応に関する情報を与える。
【００７６】
さらに他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２は、これらが加熱及び温度検知両方のために使われるように構成される。
【００７７】
以下に、本発明の第１の実施例による発光センサ２０の可能性ある構成を例示している幾つかの具体例が、記載されている。温度電極の機能は、以下に記載されている実施例に対しては、もはや述べられない点に留意されたい。以下に述べられるすべての実施例では、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２はまた、上記のような実施例のいずれかによる温度制御電極としても機能すると理解されなければならない。ｓ偏光又はｐ偏光が下記の実施例のどこで使われても、より一般的にいえば、第１及び第２のタイプの偏光が意味され、両方のタイプが交換可能であることを理解すべきである。
【００７８】
図３は、本発明の第１の実施例による、発光センサ２０の第１の実施例を例示する。この実施例によると、入射放射線２６は、ｐ偏光放射線、例えばｐ偏光である。ｐ偏光放射線２６は、本実施例によると、反応チャンバ２２のサンプル流体にある、発光団２５（例えばフルオロフォア）へ、蓋２３を通って入射する。この実施例によると、ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。蓋２３は、使用される励起放射線に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料から作られる。したがって、蓋２３に入射するｐ偏光放射線２６は、蓋２３を通って伝送され、反応チャンバ２２において発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これにより発光（例えば蛍光）放射線２７を生成する。入射ｐ偏光放射線２６はワイヤ・グリッド１１を通って更に伝送され、基板２１によって吸収されるか、又は当該基板が例えばガラス又はプラスチックのような透明材料でできているときは、基板２１を通って発光センサ２０に残るだろう。発光（例えば蛍光）放射線２７の一部は、蓋２３を通って検出器２８に達することが可能である。この部分は、矢印２９によって示される。発光団２５（例えばフルオロフォア）によって生成される発光（例えば蛍光）放射線２７は、ランダムに分散され、５０％ｐ偏光及び５０％ｓ偏光の発光（例えば蛍光）放射線２７を有するとみなされる。さらに、図３にて図示したように、発光団２５（例えばフルオロフォア）は、全方向に発光（例えば蛍光）放射線２７を放射する。この実施例によると、ワイヤ・グリッド１１がｐ偏光伝送を示すものであるので、実質的に半分のｐ偏光部分の発光（例えば蛍光）放射線２７が基板２１を通過し、検出されることなく発光センサ２０に残るとみなされる。残り半分のｐ偏光部分の発光放射線は、検出器２８に達することができる。他方、ワイヤ・グリッド１１はｐ偏光放射線だけを通過させるので、ｓ偏光部分の発光（例えば蛍光）放射線２７は、検出器２８の方向にワイヤ・グリッド１１によって反射され、よって検出器２８によってほとんど完全に検出される。したがって、インタフェース反射及び吸収を考慮することなく、本発明のこの実施例によると、発光団２５（例えばフルオロフォア）によって生成される発光（例えば蛍光）放射線２７の強度の７５％（すなわちｐ偏光の発光（例えば蛍光）放射線の強度の２５％、及びｓ偏光の発光（例えば蛍光）放射線の強度の５０％）が、検出器２８に達する。ワイヤ・グリッド１１が存在しなかったときは、実質的に半分のｐ偏光部分と実質的に半分のｓ偏光部分との発光（例えば蛍光）放射線２７が検出器２８に達することができ、実質的に半分のｓ偏光部分及びｐ偏光部分の発光（例えば蛍光）光２７が、基板２１によって吸収されたか又は伝送されたので、発光（例えば蛍光）放射線２７のわずか５０％が検出されただろう。
【００７９】
本発明の実施例によると、ｓ偏光を伝送し、ｐ偏光を反射する検出器フィルタ（図３に示されていない）は、インタフェースで反射されたか又は散乱された入射ｐ偏光励起放射線２６が検出器２８に達するのを防止するため検出器２８の前に配置される。これは、測定された発光（例えば蛍光）信号内のバックグラウンド信号を減らす際の助けとなる。
【００８０】
図４は、第１の実施例による発光センサ２０の他の実施例を例示する。この例では、入射放射線２６は、非偏光である。発光センサ２０は、蓋２３を通って照明される。蓋２３は、使用される励起放射線に対して透過である、例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。非偏光２６は、センサ２０の蓋２３を通過し、反応チャンバ２２にある発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これにより発光団２５（例えばフルオロフォア）が発光（例えば蛍光）光２７を生成する。図３に図示される実施例のワイヤ・グリッド１１と同様に、本実施例のワイヤ・グリッド１１は、第１のタイプの偏光（例えばｐ偏光）放射線を伝送し、第２のタイプの偏光（例えばｓ偏光）放射線を反射するようなものである。したがって、非偏光２６のｐ偏光部分はワイヤ・グリッド１１を通過し、基板２１によって吸収されるか、又は、基板２１が例えばガラス又はプラスチックのような透明材料で形成されているとき、検出器２８によって検出されることなく、基板２１を通って発光センサ２０に残る。入射非偏光２６のｓ偏光部分は、ワイヤ・グリッド２４によって反射され、励起した発光団２５（例えばフルオロフォア）から生成された発光（例えば蛍光）光２７と共に、検出器２８に達するだろう。ｐ偏光伝送を示す偏光フィルタ３０は、図４に図示されるように、入射励起光２６の反射されたｓ偏光部分が検出器２８に達することを防止するために、検出器２８の前に用いられる。この偏光フィルタ３０の使用の結果は、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分だけが検出器２８に達するということである。したがって、インタフェース反射又は吸収を考慮することなく、発光（例えば蛍光）光２７がランダムで、５０％ｐ偏光及び５０％ｓ偏光の発光（例えば蛍光）光２７とすると、発光（例えば蛍光）光２７の強度の２５％は、検出器２８に達する。この２５％は、ｐ偏光発光（例えば蛍光）光２７の半分によって形成される。検出器２８に達する発光（例えば蛍光）光２７の部分は、矢印２９によって示される。
【００８１】
さらに、本発明の第１の実施例による発光センサ２０の他の実施例が、図５に図示される。この実施例によると、入射放射線２６は、ｓ偏光である。ｓ偏光２６は、反応チャンバ２２内の発光団２５（例えばフルオロフォア）上へ蓋２３を通って入射され、当該発光団２５は、励起され、発光（例えば蛍光）光２７を放射する。蓋２３は、使用される励起放射線に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。また、ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。したがって、入射ｓ偏光２６は、ワイヤ・グリッド１１によって反射されるだろう。この実施例によると、検出器２８は、発光センサ２０の照射を受ける側よりむしろ発光センサ２０のその反対側にある。このように、本実施例によると、入射ｓ偏光２６がワイヤ・グリッド１１によって検出器２８から離れるように反射されるので、入射光２６の検出によって生じるバックグラウンド信号が最小にされることができる。発光団２５（例えばフルオロフォア）によって生成される発光（例えば蛍光）光２７は、検出器２８によって検出できる前に、基板２１を通過しなければならない。従って、前記基板は、本実施例において好ましくは、生成された発光の放射線（例えば蛍光の光２７）に対して透過であり、例えばガラス又はプラスチックである材料で形成されている。ワイヤ・グリッド１１がｐ偏光伝送を示すので、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分だけが、検出器２８に達することができる。発光（例えば蛍光）光２７は、５０％のｐ偏光及び５０％のｓ偏光の発光（例えば蛍光）光２７を有するとすると、発光（例えば蛍光）光２７の強度の２５％、すなわち発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の半分は、検出器２８に達する。発光団２５（例えばフルオロフォア）によって生成される発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の残り半分は、蓋２３に達し、蓋２３により吸収されるか、蓋２３が生成された発光放射線２７に対して透過な材料で形成されるとき、蓋２３を通ってセンサ２０に残るだろう。検出器２８に達する発光（例えば蛍光）光２７の部分は、矢印２９によって示される。
【００８２】
上記の実施例において、図４に図示される実施例は、入射励起放射線２６（例えば励起光）のサプレッションに関する好適なものである。これは、ワイヤ・グリッド１１及び追加検出器フィルタ３０が、例えば１０００倍のｓ偏光のサプレッションを持つと仮定することで以下に例示される。図３及び５に図示される実施例は、斯様な検出器フィルタ３０を有しないので、図３及び５に図示される実施例は、１０００倍の励起光のサプレッションを示す一方、図４に図示される実施例は１０００＊１０００＝１００００００倍の励起光のサプレッションを示す。したがって、図４において例示される発光センサ２０は、図３及び５に図示される発光センサ２０より低いバックグラウンド信号を持つ。
【００８３】
上記の実施例において、発光センサ２０は、上から照射される、すなわち換言すれば、蓋２３を通って照射される。しかしながら、他の実施例によると、発光センサ２０は、下から照射されてもよく、すなわち換言すれば、基板２１を通って照射されてもよい。これは、本発明の第１の実施例による、発光センサ２０の以下の実施例において記載されている。
【００８４】
図６は、本発明の第１の実施例による、発光センサ２０の他の実施例を例示する。この実施例によると、入射放射線２６は、ｐ偏光である。ｐ偏光２６は、基板２１を通って入射される。したがって、この実施例によると、基板は、入射放射線２６に対して透過であるガラス又はプラスチックのような材料で形成される。ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。したがって、入射ｐ偏光２６は、基板２１を通って、ワイヤ・グリッド１１を通って伝わり、反応チャンバ２２のサンプル流体にある発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起して、これにより発光（例えば蛍光）光２７を放射する。この実施例によると、発光（例えば蛍光）光２７を検出するための検出器２８は、センサ２０が照射される側より発光のセンサ２０と同じ側に位置する。ワイヤ・グリッド１１がｐ偏光伝送を示すので、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分だけが、検出器２８に達することが可能である。発光団２５（例えばフルオロフォア）が全方向に発光（例えば蛍光）光２７を放射するので、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の約半分は、検出器２８に到達できる。発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の残り半分は、蓋２３によって吸収されるか、蓋２３が生成された発光の放射線に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成されるとき、検出されることなく、蓋２３を通ってセンサ２１に残る。したがって、反射及び／又は吸収を考慮することなく、本実施例によると、発光（例えば蛍光）光２７の強度の２５％は、検出器２８に到達するだろう。検出器２８に達する発光（例えば蛍光）光２７の部分が、矢印２９によって示される。
【００８５】
図７は、本発明の第１の実施例による、発光センサ２０の他の実施例を例示する。この実施例によると、入射放射線２６は、非偏光である。非偏光２６は、この実施例によると、基板２１を通って入射する。従って、また、基板２１は、使用される励起放射線に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。したがって、入射非偏光２６は基板２１を通って送信されるが、入射非偏光２６のｐ偏光部分だけがワイヤ・グリッド１１を通って伝送され、反応チャンバ２２のサンプル流体の発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これによって発光（例えば蛍光）光２７を生成する。入射非偏光２６のｓ偏光部分は、基板２１を通って、発光センサ２０から反射される。追加フィルタ３０は、入射励起光２６のｓ偏光部分が検出器２８に達するのを防止するため、基板２１と検出器２８との間に好ましくは位置する。この態様では、バックグラウンド信号が、最小限に保たれることができる。ワイヤ・グリッド１１がｐ偏光伝送を示すので、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分だけが、検出器２８に到達できる。発光団２５（例えばフルオロフォア）は、全方向に発光（例えば蛍光）光２７を放射する。発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の半分がワイヤ・グリッド１１及び基板２１を通って伝送し、検出器２８に達する。発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の残り半分及び発光光２７のｓ偏光部分は、蓋２３によって吸収されるか、蓋２３が生成された発光放射線に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成されるとき、検出されることなく、蓋２３を通ってセンサ２０に残る。インタフェース反射又は吸収を考慮しないで、この実施例によると、発光（例えば蛍光）光２７の強度の２５％、すなわち換言すれば、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の半分は、検出器２８に到達するだろう。検出器２８に到達する発光（例えば蛍光）光２７の部分は、矢印２９によって示される。
【００８６】
更に、本発明の第１の実施例による発光センサ２０の他の実施例が、図８に図示される。この実施例によると、入射放射線２６は、偏光されていないか又はｐ偏光である。偏光されていない光又はｐ偏光２６は、基板２１を通って入射する。したがって、前記基板は、例えばガラス又はプラスチックのような透明材料で形成される。ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。よって、非偏光の又はｐ偏光の両方の場合において、入射光２６のｐ偏光部分は、ワイヤ・グリッド１１を通って伝送され、反応チャンバ２２のサンプル流体の発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これによって発光（例えば蛍光）放射線２７を生成する。入射放射線が非偏光２６である場合、入射非偏光２６のｓ偏光部分はワイヤ・グリッド１１によってセンサ２０から反射される。この実施例によると、検出器２８は、照射を受ける側より発光センサ２０のその反対側に位置される。ｓ偏光伝送を示す検出器フィルタ３０は、入射光２６のｐ偏光部分が検出器２８に達するのを防止するために、検出器２８の前に用いられる。これは、入射放射線２６の検出によるバックグラウンド信号を最小にする際の助けとなる。結果として、発光（例えば蛍光）光２７のｓ偏光部分だけが、検出器２８によって検出される。発光団２５（例えばフルオロフォア）は、全方向に発光（例えば蛍光）光２７を放射する。しかしながら、ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示し、基板２１に向かう部分がワイヤ・グリッド１１によって反射されるので、すべてのｓ偏光発光（例えば蛍光）光２５は、検出器２８に向かっていくだろう。したがって、インタフェース反射又は吸収を考慮せずに、この実施例によると、発光団２５（例えばフルオロフォア）によって放射される発光（例えば蛍光）光２７の５０％の強度は、検出器２８によって検出される。検出器２８に達する発光（例えば蛍光）光２７の部分は、矢印２９によって示される。
【００８７】
本発明の第１の実施例による発光センサ２０のすべての実施例において、入射放射線２６のｐ及びｓ偏光部分、ワイヤ・グリッド１１のｐ又はｓ偏光伝送、オプションの検出器フィルタ３０のｐ又はｓ偏光伝送が交換されてもよいことは、理解されるべきである。
【００８８】
上記例から、発光センサ２０が蓋２３を通るか又は基板２１を通って照射されるかどうかとは関係なく、検出器２８は最も好ましくは、ワイヤ・グリッド１１が位置する側の反対側、例示される実施例のように、すなわち蓋２３（図３及び８を参照）側に配置されることであることが明らかになる。これらの場合、最も高い発光（例えば蛍光）信号（それぞれ７５％及び５０％）が、検出器２８によって検出される。これらの実施例において好ましくは、偏光ベースの検出器フィルタ３０が、検出器２８の前に用いられる。これは発光（例えば蛍光）信号を抑制するにもかかわらず、インタフェース及び他の異質で反射され及び／又は散乱された入射放射線２６が検出器２８に達することを防ぎ、よって、入射放射線２６の検出から生じているバックグラウンド信号を最小にする。他の実施例によると、偏光ベースの検出器フィルタ３０の代わりに、反射防止コーティングが、検出器２８への入射放射線２６の反射を防止するために、検出器２８と放射線源（図示されない）との間に備えられる。
【００８９】
励起放射線２６を生成するための放射線源は、例えば、ＬＥＤ又はレーザーでもよく、狭いスペクトル幅（例えばモノクロの光源）を持つ。好ましくは、入射励起放射線２６は、検出器２８への入射放射線２６の鏡面反射を防止するためにコリメートされている。
【００９０】
他の実施例によると、他の光学特徴が、更にバックグラウンド信号を抑制するために、発光センサ２０に組み込まれる。例えば、スペクトルフィルタが、放射線源とサンプル流体との間に、及び／又は検出器２８とサンプル流体との間に位置する。
【００９１】
放射線源及び検出器２８が発光センサ２０の同じ側に置かれる上記の実施例において、蓋２３又は基板２１の何らかによって形成された発光センサ２０の前記側は、励起放射線及び生成された発光放射線に対して透過である、例えばガラス又はプラスチックのような、材料で形成される。これらの場合、基板２１又は蓋２３の何らかによって形成された発光センサ２０の反対側は、例えば黒いレジストのような吸収層を有してもよい。これは、さもなければ、検出器２８によって検出されるバックグラウンド信号となる入射放射線２６の反射を抑制する。
【００９２】
概して、検出器２８又は放射線源のどちらか又は両方とも基板２１の側にあるとき、基板２１は、発光放射線及び／又は励起放射線に透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。検出器２８又は放射線源のどちらか又は両方とも蓋２３の側にあるとき、蓋２３は、発光放射線及び／又は励起放射線に透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。検出器２８及び放射線源のいずれも基板２１の側にないとき、基板２１は例えば黒いレジストのような吸収層を有する。同じことは、検出器２８又は放射線源のいずれも蓋２３の側にないとき、蓋２３にあてはまり、蓋２３は、例えば黒いレジストのような吸収層を有する。
【００９３】
異なる実施例で述べられるバックグラウンド信号の抑制の他に、本発明の実施例による温度制御電極及び偏光ベースの光学フィルタの機能を持つ導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）の組込みは、以下の付加的な効果を持つ。
【００９４】
−本発明の実施例による導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）は、特に導電格子が金属電極から成るとき、均一なヒータを供給する。斯様な均一なヒータは、例えば、生化学（例えばリアルタイムＰＣＲ）の特定の技術のために必要とされる試料ボリュームの高温均一性を得ることを可能にする。
【００９５】
−本発明の実施例による導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）は、単一の単純なプロセスの中で温度制御電極（例えばヒータ又はセンサ）及び高品質の偏光ベースの光学フィルタ両方を組み込むための低コスト・ソリューションを提供する。バイオ素子は、例えば、一般に使い捨ての装置である。従って、発光センサ２０は比較的廉価でなければならず、したがって、光学式検出器２８を照射することから励起放射線を抑制するための高品質のスペクトルフィルタ（卓上／ラボ用マシンへ）の組込みはオプションにはならない。
【００９６】
−本発明の実施例による導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）を使用することの他の効果は、それが広範囲にわたる入射角に対する高い消光値（ｐ及びｓ偏光間の比率）を持つということである。例えば市販のワイヤ・グリッド偏光子に対して、２０度までの入射角の適切な動作が決まって示された。
【００９７】
−スペクトル・フィルタリングが使われる場合より本発明の実施例による偏光ベースのフィルタリングが使われるとき、光学式検出器２８で検出できる発光（例えば蛍光）放射線２７の強度は、より高い。スペクトル・フィルタリングは、有効なスペクトルバンド幅を著しく狭めるのに対し、偏光ベースのフィルタリングを用いることにより、十分な励起スペクトル及び発光（例えば蛍光）スペクトルが使われることができる。
【００９８】
−読出装置（例えば卓上装置）による装置（例えばＬａｂ―ｏｎ―ａ―Ｃｈｉｐ）から来る偏光ベースのフィルタリングに基づく発光（例えば蛍光）信号の光学的検出を考慮すると、異なる発光団２５（例えばフルオロフォア）（すなわち異なるスペクトルを持つ）が検出されるべきとき、前記読出装置のフィルタは、変えられる必要がない。従来から使用されたスペクトルフィルタとは対照的に、偏光ベースのフィルタは、励起放射線のスペクトル又は発光（例えば蛍光）スペクトルに依存しない。したがって、本発明の実施例による導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）によって可能にされる偏光ベースのフィルタ手法は、発光団２５（例えばフルオロフォア）の発光（例えば蛍光）スペクトルに整合させる必要なくセットされる単一のフィルタを通って反応チャンバ２２のサンプル流体に存在する異なる発光団２５（例えばフルオロフォア）から放射している複数の異なる発光（例えば蛍光）スペクトルを検出することを可能にする。
【００９９】
本発明の第２の実施例によると、発光センサ２０は、第１の実施例にて説明したような、その実施例の特徴を持つ発光センサ２０であるが、蓋２３の表面に位置される少なくとも第２の導電格子（例えばワイヤ・グリッド３３）をさらに有してもよい。換言すれば、少なくとも第２の導電格子（例えばワイヤ・グリッド３３）は、第１の導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）が位置される反応チャンバ２２の側と対向する反応チャンバ２２の側に位置する。したがって、本発明の第２の実施例によると、発光センサ２０は、少なくとも２つの導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１、３３）を有し、少なくとも一つの導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）は、基板２１に位置し、少なくとも一つの導電格子（ｅ．ｇ；ワイヤ・グリッド３３）は、蓋２３に位置する。本発明によると、導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１、３３）のうちの少なくとも１つの導電格子の少なくとも一つのワイヤ１２が、温度制御電極（例えばヒータとして及び／又はセンサとして）として用いられる。本発明の第２の実施例は、ワイヤ・グリッドである導電格子に関して更に説明されるが、しかしながら、本発明は、これに限定されるわけではない。導電格子は、少なくとも一つの開口を持つ複数の平行ワイヤのアレイを有する。開口の一方の平面方向の寸法は、開口を充填する媒体の回折限界より小さく、他方の平面方向の寸法は、開口を充填する媒体の回折限界より大きい。前記アレイは、必ずしも必要ではないが、周期的なアレイである。ワイヤ・グリッドの場合、前記アレイは、周期的なアレイである。少なくとも、導電格子のいくつかのワイヤは、導電材料でできている。好ましくは、ワイヤの材料の屈折率の虚数部分は、十分に大きくあるべきであり、１より典型的に大きくなければならない。ワイヤのための適切な材料は、例えばＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒである。ワイヤは、何らかの適切な方法によって、例えばパターン化された金属構造体の印刷ステップ又はスパッタされた金属コーティングをパターン化するステップを含む、薄膜処理技術によって、製造されるか又は形成される。
【０１００】
光学的には、少なくとも２つのワイヤ・グリッド１１、３３は、最も好ましくは異なる偏光伝送を持ち、よって、発光センサ２０に統合された交差した偏光子として機能する。例えば、本発明の実施例によると、基板２１上の第１のワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示す一方、蓋２３上のワイヤ・グリッド３３はｓ偏光伝送を示すが、又はこの逆もありえる。ワイヤ・グリッド１１、３３は、高い偏光比率を有する（〉９９．９％、すなわち１０００より良好な消光）ので、発光（例えば蛍光）放射線２７の少なくとも一部が検出器２８に達することを許容する一方、第１及び第２のワイヤ・グリッド１１、３３によって形成される交差したワイヤ・グリッド偏光子は、バックグラウンド信号を抑制する。
【０１０１】
第１の実施例と同様で、すでに上述したように、光学的偏光ベースのフィルタとしてのワイヤ・グリッド１１の機能の他に、本発明によると、第１及び第２のワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドのワイヤ１２のうちの少なくとも１つが、温度制御電極としても機能する。本発明の実施例によると、前記温度制御電極は、例えば、ヒータ（例えば抵抗性加熱器）又は温度センサである。
【０１０２】
少なくとも２つのワイヤ・グリッド１１、３３のワイヤ１２は、何らかの適切な金属で形成され、２５ナノメートル以上、より好ましくは５０ナノメートル以上、最も好ましくは５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間（例えば１００ナノメートルの幅）の典型的な幅を持つ金属電極を形成する。ワイヤ１２は、概して５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間、例えば１００ナノメートルで、ワイヤ間のすきまを満たす媒体の放射線の波長の半分未満で、ワイヤ１２間の分離距離を持つ間隔で置かれる。分離距離とは、ワイヤ間のオープンスペースをいい、ワイヤの周期ではない。例えばワイヤ・グリッドが金属電極を有するとき、斯様なワイヤ・グリッド１１、３３は均一なヒータを提供する。均一なヒータは、サンプル流体の高温均一性を得ることを可能にする。これは、例えば、リアルタイム・ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ―ＰＣＲ）プロセスにおいて必要とされる。
【０１０３】
ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドの複数のワイヤ１２が温度制御電極として機能するために用いられるとき、ワイヤ１２は、本発明の実施例によると、個々にアドレスされることができるか又は一斉にアドレスされることができる。個々にワイヤ１２をアドレスすることの効果は、反応チャンバ２２が局所的に加熱されることができるということである。一斉にワイヤ１２をアドレスすることの効果は、反応チャンバ２２のサンプル流体が一様に加熱されることができるということであり、これは、例えばＰＣＲのような反応チャンバ２２内の例えば特定の化学的、生物学的、若しくは生化学的反応又はプロセスのために必要とされる。
【０１０４】
本発明の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドのすべてのワイヤ１２が、温度制御電極として用いられてもよい。実施例によると、ワイヤ１２が、抵抗加熱電極（図９（ａ）を参照）として用いられる。図９（ａ）にて図示したように、例えば電流源３１によってワイヤ１２に流れる電流を駆動することによって、熱は、ワイヤ１２のパワーの消散によって生成される。実施例によると、電流源は、少なくとも２つのワイヤ・グリッド１１、３３の各々のために供給される。他の実施例によると、１つの電流源は、少なくとも２つのワイヤ・グリッド１１、３３の全てのために供給される。他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドのワイヤ１２は、異なる電流源３１ａ、３１ｂ（図９（ｂ）を参照）に、部分１１ａ、１１ｂにおいて接続される。これらの実施例によると、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドの異なる部分は、異なる時間に駆動されることができ、例えば、反応チャンバ２２を局所的に加熱するために使われることができ、これは、反応チャンバ２２の例えば特定の化学的、生物学的若しくは生化学的反応又はプロセスのために必要とされる。
【０１０５】
他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドのワイヤ１２が、抵抗温度感知電極として用いられる。従って、電流源３１は、ワイヤ１２を流れる電流を伝送し、電圧測定手段３２はワイヤ１２にわたって電圧を測定するために供給される。ワイヤ１２によって送られる電流及びワイヤ１２にわたって測定される電圧の変化から、ワイヤ１２の抵抗力の変化が決定できる。ワイヤ１２の抵抗力の変化は、このときサンプル流体の温度の変化に対する尺度であり、反応チャンバ２２のサンプル流体において起こっている化学的、生化学的、又は生物学的反応に関する情報を提供する。
【０１０６】
好ましい実施例によると、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドの第１の番号のワイヤ１２ａは、抵抗加熱のために用いられ、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドの第２の番号のワイヤ１２ｂは抵抗温度検出のために用いられる（図９（ｃ）を参照）。これらの実施例によると、例えば、サンプル流体は、反応を開始するため、ヒータとして機能するワイヤ１２ａに電流を送ることによって、一様に加熱される。これは、電流源３１ａによってなされる。一旦反応が開始したならば、抵抗温度センサとして機能するために適したワイヤ１２ｂが、反応の間、サンプル流体の温度を決定するために用いられる。よって、すでに上で説明されたように、ワイヤ１２ｂの抵抗力の変化が、ワイヤ１２ｂに送られる電流及びワイヤ１２ｂにわたって測定される電圧の変化から決定されることができる。ワイヤ１２ｂの抵抗の変化は、この時サンプル流体の温度の変化のための尺度となり、反応チャンバ２２のサンプル流体において起こっている化学的、生化学的又は生物学的反応に関する情報を与える。
【０１０７】
さらに他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドのすべてのワイヤ１２は、加熱及び温度検出のために使われるのに適している。
【０１０８】
以下、第２の実施例による発光センサ２０の実施例が、記載されている。この例では、温度制御電極としてのワイヤ・グリッド１１、３３の機能は、もう述べられないだろう。実施例のワイヤ・グリッド１１、３３が、上記の実施例のいずれかによる温度制御電極として機能することができると理解されなければならない。
【０１０９】
本発明の第２の実施例による発光センサ２０の構成の実施例が、図１０に図示される。この実施例によると、入射放射線２６は、非偏光である。非偏光２６は、蓋２３を通って入射する。蓋２３は、入射放射線２６を透過する例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。この実施例によると、蓋２３上のワイヤ・グリッド３３は、ｓ偏光伝送を示すようなものであり、基板２１上のワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。したがって、本実施例によれば、非偏光２６は、蓋２３を通って伝送し、入射非偏光２６のｓ偏光部分は、ワイヤ・グリッド３３を通って伝送され、反応チャンバ２２のサンプル流体にある発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これにより発光（例えば蛍光）光２７を生成する。検出器２８は、当該検出器２８が照射を受ける側（すなわち基板２１の側で）の反対側の発光センサ２０の側に位置する。発光団２５（例えばフルオロフォア）は、全方向に発光（例えば蛍光）光２７を放射する。蓋２３上のワイヤ・グリッド３３がｓ偏光伝送及びよってｐ偏光反射を示すので、ワイヤ・グリッド３３が蓋２３に存在しないときには、蓋２３によって吸収されるか又は送信される発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分は、ワイヤ・グリッド３３によって反射され、基板２１上のワイヤ・グリッド１１を通って伝送できる。従って、発光団２５（例えばフルオロフォア）によって放射される発光（例えば蛍光）光２７は、ランダムであり、略５０％のｐ偏光及び略５０％のｓ偏光を有するとすると、発光（例えば蛍光）光２７の略５０％（ｐ偏光部分）は、基板２１上のワイヤ・グリッド１１を通って伝送される。検出器２８に到達する発光（例えば蛍光）光２７の部分は、矢印２９によって示される。インタフェース反射又は吸収を考慮しないで、本実施例によって示されたように、発光（例えば蛍光）光２７の強度の略５０％が、検出器２８に到達する。同じことは、図１０の上記の設定の入射放射線２６がｓ偏光であるときでも、あてはまる。
【０１１０】
また、第２の実施例の上記説明において、入射放射線２６のｓ及びｐ偏光とワイヤ・グリッド１１、３２のｓ及びｐ偏光とが交換されてもよいことは、理解されるべきである。さらにまた、励起放射線２６は、蓋２３（図面に図示されない実施例）側に検出器２８が位置されて、基板２１を通って入射してもよい。
【０１１１】
バックグラウンド信号の抑制の他に、本発明の実施例による少なくとも２つのワイヤ・グリッド１１、３３の組込みが、付加的な効果を持つ。
【０１１２】
−ワイヤ・グリッドが導電性電極（例えば金属電極）から成るとき、本発明の実施例によるワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つは、均一なヒータを供給する。斯様に均一なヒータは、試料ボリュームにおいて、例えば、生化学（例えばＲＴ―ＰＣＲ）の特定の技術のために必要とされる高温均一性を得ることを可能にする。
【０１１３】
−本発明の実施例による少なくとも２つのワイヤ・グリッド１１、３３の使用は、単一の単純なプロセスの中で高品質の偏光ベースの光学フィルタと、温度制御電極（例えばヒータ又はセンサ）との両方を組み込む低コストソリューションを供給する。例えば、バイオ素子は、一般に使い捨ての装置である。従って、発光センサ２０は、比較的廉価でなければならないので、光学式検出器２８を照明するために励起放射線を抑制する高品質のスペクトルフィルタの（卓上／ラボ用マシンへの）組込みは、オプションではない。
【０１１４】
本発明の第３の実施例によると、上述の発光センサ実施例のいずれかの発光センサではあるが、上記の実施例のような外部光学式検出器２８の代わりに、発光センサ２０の基板２１において統合される光学式検出器３４を有する発光センサ２０が供給される。
【０１１５】
本発明の第３の実施例による発光センサ２０は、センサ２０の基板２１に位置する少なくとも第１のワイヤ・グリッド１１を有する。上記実施例や例にて説明したように、少なくとも第１のワイヤ・グリッド１１は、複数のワイヤ１２を有し、偏光ベースの光学フィルタ及び温度制御電極両方として機能する。本発明の実施例によると、温度制御電極は、例えば、ヒータ（例えば抵抗性加熱器）又は温度センサである。ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２は、何らかの適切な導電材料、好ましくは金属で形成され、導電性電極、例えば、２５ナノメートル以上、より好ましくは、５０ナノメートル以上の、最も好ましくは５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間（例えば１００ナノメートルの幅）の典型的幅を持つ金属電極を形成する。ワイヤ１２は、概して５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間（例えば１００ナノメートル）での、ワイヤ間のすきまを満たす媒体の放射線の半分の波長より小さい、ワイヤ１２間に分離距離を持った間隔を持つ。分離距離とは、ワイヤ間のオープンスペースをいい、ワイヤの周期ではない。斯様なワイヤ・グリッド１１は、導電の、例えば金属電極を有するので、均一なヒータを供給する。均一なヒータは、サンプル流体の高温均一性を得ることを可能にする。これは、例えば、リアルタイム・ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ―ＰＣＲ）プロセスにおいて必要とされる。
【０１１６】
本発明の実施例によると、ワイヤ１２は、個々に、又は一斉にアドレスされることができる。ワイヤ１２を個々にアドレスすることの効果は、反応チャンバ２２が局所的に加熱されることができるということである。一斉にワイヤ１２をアドレスすることの効果は、反応チャンバ２２のサンプル流体が一様に加熱されることができるということであり、これは、反応チャンバ２２の例えば特定の化学的、生物学的、若しくは生化学的反応又はプロセス（例えばＰＣＲ）のために必要とされる。
【０１１７】
本発明の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２が、温度制御電極として用いられる。実施例によると、ワイヤ１２が、抵抗加熱電極（図９（ａ）を参照）として用いられる。図９（ａ）にて図示したように、例えば電流源３１によってワイヤ１２を通る電流を駆動することによって、熱が、ワイヤ１２のパワーの消散によって生成される。これらの実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２は、同じ電流源３１に接続されている。他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２は、異なる電流源３１ａ、３１ｂ（図９（ｂ）を参照）とセグメント１１ａ、１１ｂにおいて接続される。これらの実施例によると、ワイヤ・グリッド１１の異なるセグメントが、異なる時間にドライブされることができ、例えば、反応チャンバ２２を局所的に加熱するために用いられることができ、これは、反応チャンバ２２の例えば特定の化学的、生物学的若しくは生化学的反応又はプロセスのために必要とされる。
【０１１８】
他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２が、抵抗温度感知電極として用いられる。従って、電流供給源３１は、ワイヤ１２を流れる電流を伝送し、ワイヤ１２にわたって電圧を測定するための電圧測定手段３２のために供給される。ワイヤ１２を通って送られる電流及びワイヤにわたって測定される電圧の変化から、ワイヤ１２の抵抗の変化が、決定できる。ワイヤ１２の抵抗の変化は、サンプル流体の温度の変化のための尺度であり、反応チャンバ２２のサンプル流体において起こっている化学的、生化学的又は生物学的反応に関する情報を供給する。
【０１１９】
好ましい実施例によると、ワイヤ・グリッド１１の第１の番号のワイヤ１２ａは、抵抗加熱のために用いられ、ワイヤ・グリッド１１の第２の番号のワイヤ１２ｂは、抵抗温度検出のために用いられる。これは、図９（ｃ）に示される。これらの実施例によると、例えば、サンプル流体は、反応を開始するためにヒータとして機能するワイヤ１２ａに電流を伝送することによって、一様に加熱される。これは、電流源３１ａによってされる。一旦反応が始まったならば、抵抗温度センサとして機能するのに適合されているワイヤ１２ｂは、反応の間、サンプル流体の温度を決定するために用いられる。よって、すでに上で説明されたように、ワイヤ１２の抵抗の変化が、ワイヤ１２ｂに送られる電流及びワイヤ１２ｂにわたって測定される電圧の変化から決定されることができる。ワイヤ１２ｂの抵抗の変化は、この時サンプル流体の温度の変化のための尺度となり、反応チャンバ２２のサンプル流体において起こっている化学的、生化学的又は生物学的反応に関する情報を与える。
【０１２０】
さらに他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２は、加熱及び温度検出両方のために使われるのに適している。
【０１２１】
以下、本発明の第３の実施例による発光の構成例が、記載されている。これらの例では、ワイヤ・グリッド１１の少なくとも一つの温度制御電極の機能は、もう述べられないだろう。ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２が、上記の実施例のいずれかによる温度制御電極として機能することができると理解されなければならない。
【０１２２】
図１１において挙げられる実施例において、励起放射線２６は、蓋２３を通って、すなわち、統合した光学式検出器３４が位置する発光センサ２０の側よりむしろ発光センサ２０のその反対側から入射する。蓋２３は、入射放射線２６を透過する例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。この実施例によれば、入射放射線２６は、ｓ偏光である。ｓ偏光２６は、発光センサ２０の蓋２３を通って入射し、反応チャンバ２２のサンプル流体にある発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これによって発光（例えば蛍光）光２７を生成する。発光団２５（例えばフルオロフォア）は、すべての方向において発光（例えば蛍光）光２７を放射する。この実施例によると、ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。したがって、発光（例えば蛍光）光のｓ偏光部分は、ワイヤ・グリッド１１によって反射され、基板２１において統合された検出器３４に到達できない。発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の半分は、ワイヤ・グリッド１１及び基板２１を通過し、よって基板２１において統合された光学式検出器３４に到達する。蓋２３が発光の光２７に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成されるので、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の残り半分は、蓋２３を通ってセンサ２０に残る。本実施例に従って、インタフェース反射及び吸収を考慮しないとすると、発光団２５（例えばフルオロフォア）によって生成される発光（例えば蛍光）光２７の強度の２５％は、統合された検出器３４に到達する。
【０１２３】
図１２は、励起放射線２６が入射する発光センサ２０の同じ側に光学式検出器３４が統合される、第３の実施例による発光センサ２０の他のより好適な実施例を例示する。この実施例によると、入射放射線２６は、例えばｐ偏光である。基板２１上のワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。ｐ偏光２６は、基板２１を通って入射し、ワイヤ・グリッド１１を通過する。基板２１は、励起放射線２６に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。反応チャンバ２２において、ｐ偏光２６は発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これにより発光（例えば蛍光）光２７を生成する。発光団２５（例えばフルオロフォア）は、全方向に発光（例えば蛍光）光２７を放射する。ワイヤ・グリッド１１がｐ偏光伝送を示すので、発光（例えば蛍光）光２７のｓ偏光部分は、ワイヤ・グリッド１１によって反射され、よって検出器３４から離れていく。発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の半分は、ワイヤ・グリッド１１を通って伝送でき、よって統合した検出器３４に到達する。発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の残り半分は、蓋２３によって吸収されるか、又は蓋２３が発光放射線２７に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成されるとき、蓋２３を通ってセンサ２０に残るだろう。本実施例に従って、インタフェース反射及び吸収を考慮しないとすると、発光団２５（例えばフルオロフォア）によって生成される発光（例えば蛍光）光２７の強度の２５％は、検出器３４に到達する。
【０１２４】
図１２に図示される実施例において、入射励起放射線２６による、統合した光学式検出器３４への直射的な照射を防止するため、発光センサ２０は、光学式検出器３４と励起放射線源（図に示されない）との間に位置される（例えば金属質の又は黒い）シールドを有する。本発明の実施例によると、前記シールドは、例えば、統合した光学式検出器３４の一部分である。本発明の実施例において、統合した光学式検出器３４は、流体チャンバ（図１２に図示される状況と異なって）の下の領域より小さい。本発明の別の実施例において、統合した光学式検出器３４は、規則的であるか不規則なアレイに例えば配置される、複数の別々の発光検出素子を有するように構想されてもよい。パターン化されたシールドは、裏面にあり、前記シールドのパターンは、発光検出素子のアレイに対応し、これによって、入射光が発光団に到達することができ、入射光が光学式検出器３４に直接衝突することを防止する。
【０１２５】
統合した検出器３４は、外部光学式検出器２８より反応チャンバ２２に近く位置されるので、インタフェース及び／又は不均質で反射及び／又は散乱した入射放射線２６であって、統合した光学式検出器３４によって検出された当該入射放射線２６の強度が本発明の第１及び第２の実施例の場合のような外部光学式検出器２８の場合より低いので、発光センサ２０の統合した検出器３４の使用は有利である。加えて、統合した光学式検出器３４は、外部検出器２８より大きい発光（例えば蛍光）強度を検出することが可能である。これは、発光（例えば蛍光）放射線２７が、統合した検出器３４によって検出されるために、センサ２０を離れる必要はないので空気の散乱による損失がより少ないからである。さらにまた、収集の角度は増大し、検出器３４が基板２１に統合されるので、媒体境界及び対応する反射の数は減少する。
【０１２６】
統合した光学式検出器３４は、例えばピン―ダイオードのような、例えばフォトダイオードである。統合した光学式検出器３４は、光学式検出器３４のアレイを有する。例えば、複数にセグメント化された検出器３４又は複数の検出器３４は、発光センサ２０の基板２１に組み込まれる。好ましくは、統合した光学式検出器３４は、既知の広域エレクトロニクス技術（例えばａ―Ｓｉ、ＬＴＰＳ又は有機技術）の１つを用いて組み立てられる。
【０１２７】
とりわけ、統合した光学センサ３４を持つ発光センサ２０の効果は、以下の通りである。
【０１２８】
−オンチップ発光（例えば蛍光）信号獲得又は生成システムは、分析チップ又はセンサ・デバイスの速度及び信頼性を改善する。
【０１２９】
−例えばポイントケア診断及びロードサイドテストのような（すなわち、中心卓上マシンがもはや必要でない）アプリケーション用の携帯用の携帯センサ・デバイスの場合、特に有利である、製造プロセスのコストの削減。
【０１３０】
−収集の角度が増大し、媒体の境界及び対応する反射の数が減少するので、発光（例えば蛍光）放射線２７の強度が大きくなる。
【０１３１】
本発明の第３の実施例による発光センサ２０は、他の構成も持つ。第１及び第２の実施例並びにこれらの実施例における上記の構成は、第３実施例による発光センサ２０にも適用されることに留意されたい。上記の構成間の唯一の違いは、第３実施例による発光センサ２０は、外部光学式検出器２８よりもむしろ統合した光学式検出器３４を有することである。本発明の第３の実施例による発光センサ２０は、本発明の第１及び第２の実施例のために記載されたものと同じ効果を持つ、すなわち、バックグラウンド信号の抑制の他に本発明の実施例によるワイヤ・グリッド１１の組込みは、付加的な効果を持つことは、当業者によって理解されるだろう。
【０１３２】
−本発明の実施例によるワイヤ・グリッド１１は、導電性電極（例えば金属電極）から成るので、均一なヒータを供給する。斯様な均一なヒータは、例えば、生化学（例えばリアルタイムＰＣＲ）の特定の技術のために必要とされる試料ボリュームの高温均一性を得ることを可能にする。
【０１３３】
−本発明の実施例によるワイヤ・グリッド１１は、単一の単純なプロセスで、ヒータ又はセンサのような温度制御電極及び高品質の偏光ベースの光学フィルタ両方を組み込むため低コスト・ソリューションを提供する。例えば、バイオ素子は、一般に使い捨ての装置である。従って、発光センサ２０は、比較的廉価でなければならないので、光学式検出器２８を照明するために励起放射線を抑制する高品質のスペクトルフィルタの（卓上／ラボ用マシンにおいてのような）組込みは、オプションではない。
【０１３４】
本発明の第４の実施態様によると、発光センサ２０は、熱処理アレイにおいて統合される本発明の異なる実施例及び例にて説明したように、複数のワイヤ・グリッド１１を有する。複数のワイヤ・グリッド１１の各々は、個々にアドレスされる。図１３は、広域エレクトロニクス技術（例えばａ―Ｓｉ、ＬＴＰＳ、有機ＴＦＴなど）を好ましくは使用した、好ましくは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であるが、ダイオード、ＭＩＭダイオードでもよい、スイッチ３５（例えばトランジスタスイッチ）を介した熱処理アレイのような、ワイヤ・グリッド１１をアドレスするやり方を図式的に例示する。本発明によると、ワイヤ１２のうちの少なくとも１つが温度制御電極（例えばヒータ又はセンサ）として用いられる一方、ワイヤ・グリッド１１は偏光ベースの光学フィルタとして機能する。
【０１３５】
図１３において挙げられる実施例は、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２用に１つの電流源３１だけを持つ。従って、ワイヤ１２は、図１３にて図示したように、２本のワイヤ電極４１の間に付与される。電流源３１は、バイア穴接続４２を通るスイッチ３５に接続されている。ワイヤ・グリッド１１がアドレスされるとき、スイッチ３５によって電流がワイヤ電極４１を通ってワイヤ１２に流れることができる。
【０１３６】
図１３に挙げられる実施例がいかなる形であれ、本発明を制限することを目的としないと理解されるべきである。熱処理アレイ４０のワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２も、上記実施例で記載されたように、図９（ａ）−（ｃ）で図示されたように、アドレスされる。
【０１３７】
熱処理アレイ４０は、パラレルに処理でき、高い用途の広さ及び高いスループットを独立に許容するため、温度制御された区画３６のアレイを有する（図１４を参照）。斯様な処理アレイ４０は、各区画３６に対して偏光ベースの光学フィルタとして機能する少なくとも一つのワイヤ・グリッド１１と、加熱素子及び／又は温度センサとしても機能している少なくとも一つのワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２のうちの少なくとも１つのワイヤとを有する。区画３６は、フィードバック制御システムをさらに有する。
【０１３８】
本発明の第４の実施態様による熱処理アレイ４０が、個々に各区画３６の全域全体の常温を維持するために使用できるか、あるいは、各区画３６がアレイ形式で構成され、反応チャンバ２２の異なる部分が異なる温度を必要とする場合、各区画３６においてあらかじめ決められた時間依存温度プロフィールをつくるために使用できる。全ての場合に、熱処理アレイ４０は、複数の個々にアドレス指定可能で、ドリル加工可能なワイヤ・グリッド１１を有し、温度センサ及び流体混合素子又は流体ポンプ素子のような追加素子をオプションで有してもよい。
【０１３９】
本発明の実施例による熱処理アレイ４０は、多数の生物工学的なアプリケーションのために有益である。例えば、リアルタイムＰＣＲの多重化の程度は通常４に限られていて、よりしばしば２（例えば生化学のため）に限られている。診断されるか又は検出されるべき分析物の総数を増加させるために、異なる分析物のパラレル検出のため複数の異なる区画３６を有する熱処理アレイ４０は、リアルタイムＰＣＲプロセスのようなＤＮＡ増幅プロセス用に有益である。
【０１４０】
温度制御素子のアレイは、例えば、個々に制御素子を有する温度制御素子（ＵＳ２００４／００５３２９０Ａ１を参照）、又はＣＭＯＳ技術に基づく温度制御素子（ＷＯ２００５−０３７４３３Ａ１を参照）のように、文献にすでに記載されている。しかしながら、本発明によれば、偏光ベースの光学フィルタ及び温度制御電極両方として機能する、複数のワイヤ１２を持つワイヤ・グリッド１１を有する熱処理アレイを発光センサ（例えば発光バイオセンサ、例えば蛍光バイオセンサ）へ組み込むことが提案される。
【０１４１】
好ましくは、熱処理アレイ４０は、アクティブ・マトリックス原理に基づく。これは、図１４に図示されている。アクティブ・マトリックス手法において、個別のワイヤ・グリッド１１が行及び列に論理的に組織される。用語「列」及び「コラム」は、特定のワイヤ・グリッド１１において、共にリンクされたアレイ素子のセットを記載するために用いられる。リンクは、行列の直交式のアレイ形式であるが、本発明は、これに限定されない。当業者に理解されるように、行及び列は容易に交換でき、これらの用語が交換可能であることが本明細書では意図される。また、非直交式のアレイも考慮され、本発明の範囲内に含まれる。よって、用語「行」及び「列」は、広く解釈されるべきである。この広い解釈を容易にするために、「論理的に組織化された行又は列」と呼ばれてもよい。これによって、ワイヤ・グリッドのセットは、トポロジー的に線形交差した態様で共にリンクされているが、物理的又は地形的配置がそうである必要はないことを意味する。
【０１４２】
個々のワイヤ・グリッド１１は、一度に１つの行又は１つの列をアドレスする。ワイヤ・グリッド１１の行は、行選択ドライバ、例えば選択ドライバＩＣ３７によって選択される。列選択ドライバ、例えばヒータ・ドライバＩＣ３８は、対応するトランジスタスイッチ３５が開き、選択されたワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２が対応する区画３６を加熱するように、選択された行の特定の列のワイヤ・グリッド１１をアドレスする。
【０１４３】
アクティブマトリックスアレイは、よく知られた広域エレクトロニクス技術（例えばａ―Ｓｉ、ＬＴＰＳ又は有機半導体技術）の１つから、好ましくは製造される。スイッチ３５としてＴＦＴの他に、また、ダイオード又はＭＩＭ（金属―絶縁体―金属）が、能動素子として用いられることができる。
【０１４４】
本発明の他の実施例によると、選択ドライバＩＣ３７は、局所的メモリ機能をドライブし、これによりヒータが実際にアドレスされる時を越えて駆動信号を特定のセル３６まで広げることが可能になる。これは、あらかじめ決められた時間依存温度プロフィールをつくるために用いることができる。局所的メモリ機能は、メモリ素子３９によって形成できる。多くの場合、前記メモリ素子は、単純なコンデンサである。例えば、ワイヤ・グリッド１１（図１５を参照）を駆動する電流信号の場合、メモリ素子３９、例えば追加のキャパシタは、例えばワイヤ・グリッド１１の他のラインがアドレスされる間、電流源トランジスタ３１のゲートの電圧を格納し、ヒータ電流を維持するために、スイッチ３５とライン電圧源との間に供給される。局所的メモリ機能３９を加えることによって加熱信号がより長い間付与されることができ、これによって、温度プロフィールはよりよく制御できる。
【０１４５】
以下、リアルタイム・ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ―ＰＣＲ）の発光センサの使用の具体例が示される。分子診断法（例えば臨床アプリケーション、法医学、食品アプリケーションのため）のような多数の生物工学的なアプリケーションにおいて、光学的発光（例えば蛍光）信号が、高い信号対背景比率で読み出し得る（個々に）温度制御された反応区画のアレイを有する（使い捨ての）バイオチップ又は同様のシステムのリアルタイム定量的ＤＮＡ増幅（ＲＴ―ＰＣＲ）モジュールに対するニーズがある。従って、本発明の実施例による発光（例えば蛍光）センサ２０は、リアルタイムＰＣＲにおいて好適に用いられる。
【０１４６】
本発明は、例えば医学診断法の定量的リアルタイムＰＣＲのために使われてもよい。定量的リアルタイムＰＣＲにおいて、増幅産物の存在は、同じ装置でのリアルタイムに測定される光学的信号を生成するリポーター分子（例えば分子ビーコン、スコーピオン等）を使用して、温度処理の間、量的に記録される。記録された信号は、特定の核酸分子（例えば（制限されるわけではないが）バクテリア又は一組のバクテリア）の濃度と同様に、存在のための尺度である。
【０１４７】
定量的リアルタイム―ＰＣＲは、非常に正確で、開始ターゲット分子の決定の非常に大きいダイナミックレンジを持つ（エンドポイント分析で典型的に観察される大きさの１、２のオーダーと比較して、少なくとも５倍のオーダー）。他の定量的ＰＣＲ方法とは異なり、フルオレジェニック（ｆｌｕｏｒｅｇｅｎｉｃ）プローブ又はフルオロフォアに基づいたリアルタイムＰＣＲは、ポストＰＣＲサンプル処理、潜在的ＰＣＲ製品キャリーオーバー汚染防止を必要としないので、非常により速く、より高いスループット分析に結果としてなる。さらに、定量的リアルタイムＰＣＲは、ＤＮＡのトレース検出に依存した法律及び規則の施行で、ますます頼られている。
【０１４８】
リアルタイムＰＣＲにおいて、反応は、一定のサイクル数の後の蓄積したＰＣＲプロダクト量の時よりもむしろＰＣＲプロダクトの増幅が先ず検出される時の循環の間のポイントにより特徴づけられる。
【０１４９】
図１６は、代表的な増幅プロット線（サイクル数の関数における蛍光）を示し、量子化分析において使用される用語を規定する。
【０１５０】
基線（参照番号４４によって示される）より上の蛍光（曲線４３によって示される）の増加は、蓄積されるＰＣＲプロダクトの検出を示す。パラメータＣＴ（閾値サイクル）は、蛍光が一定の閾値４５を超える部分的なサイクル数として定義される。ゲノムＤＮＡの初期の量がより高いほど、蓄積されたプロダクトは、ＰＣＲプロセスにおいてすぐに検出され、ＣＴ値がより低い。一組の標準の初期のターゲットコピー数対ＣＴのログのプロット線は、直線である。未知サンプルのターゲットの量の量子化は、ＣＴを測定し、開始コピー数を決定するための標準曲線を使用することによって達成される。閾値がＰＣＲの指数フェーズにあるように採られるので、ＣＴ値は反復試験でよく再生可能である。指数フェーズにおいて、反応構成素子は制限しないで、反復試験反応は均一で再生可能な結果を呈する。
【０１５１】
リアルタイムＰＣＲは、実験の間の再生可能で正確な温度制御が実行されることを必要とし、異なるステップが異なる温度を必要とする。本発明の実施例による発光センサ２０を使用するとき、加熱機能が、発光センサ２０において統合されたワイヤ・グリッド１１に組み込まれるので、追加の加熱装置は、必要とされない。サンプル流体を加熱し、サンプル流体の温度を測定し、発光（例えば蛍光）放射線２７を検出することは、単一のセンサ２０ででき、複雑なプロセス・ステップを必要としない。
【０１５２】
さらにまた、定量的リアルタイムＰＣＲの検出感度は、発光（例えば蛍光）信号対励起バックグラウンド比率で主に決定される。高い検出感度を得るために、検出器２８、３４に到達する、入射励起放射線２６（例えば励起光）の一部によって主に生じるバックグラウンド信号は、可能な限り抑制されなければならない。上記の実施例にて説明したように、前記バックグラウンド信号の抑制は、本発明の実施例による発光センサ２０によって好適に得られる。最大検出感度を許容する他に、これは、閾値が低減できるので、分析が実行できる速度も上げる。
【０１５３】
他の態様において、本発明は、本発明の実施例による発光センサ２０のワイヤ・グリッド１１の少なくとも一つのワイヤ１２の駆動を制御するため、発光センサ２０用のシステム・コントローラ５０を提供する。図１７において図示されるシステム・コントローラ５０は、ワイヤ・グリッド１１の少なくとも一つのワイヤ１２に電流を流すための電流源３１を制御する制御ユニット５１を有する。
【０１５４】
システム・コントローラ５０は、例えばマイクロプロセッサのようなコンピュータ装置を含み、例えば、これはマイクロ・コントローラである。特に、これは、プログラマブルコントローラ（たとえばＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＡｒｒａｙＬｏｇｉｃ（ＰＡＬ）、ＰＬＡ、プログラマブルゲートアレイ、特にＦＰＧＡのようなプログラム可能なデジタル論理装置）を含む。ＦＰＧＡの使用は、例えばＦＰＧＡの必要な設定をダウンロードすることによって、微小流体システムのその後のプログラミングを許容する。システム・コントローラ５０は、駆動パラメータ（例えば温度及びタイミング・パラメータ）のような、設定可能なパラメータに従って動作される。
【０１５５】
本発明の実施例による上記の方法は、図１８に示されるような演算処理システム６０で行う。図１８は、メモリ（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等）の少なくとも一つの形式を含むメモリ・サブシステム６２に結合された少なくとも一つのプログラマブルプロセッサ６１を含む演算処理システム６０の１つの構成を示す。プロセッサ６１又は複数のプロセッサは、一般的な目的又は特別な目的プロセッサであり、装置（例えば、他の機能を実行する他の構成素子を持つチップ）に含まれてもよいことに留意されたい。このように、一つ以上の本発明の態様は、デジタル電子回路で、又はコンピュータ・ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア若しくはこれらの組合せで行うことができる。演算処理システムは、少なくとも一つのディスク駆動装置及び／又はＣＤ―ＲＯＭドライブ及び／又はＤＶＤドライブを持つストレージ・サブシステム６３を含んでもよい。いくつかの実施態様において、ディスプレイシステム、キーボード及びポインティング・デバイスは、ユーザが手動で情報（例えばパラメータ値）を入力するために供給するユーザ・インタフェース・サブシステム６４の一部として含まれる。データ（例えば所望の又は得られたフローレート）の入出力のポートも、含まれてもよい。ネットワーク接続のようなより多くの素子、各種デバイスに対するインタフェース等が含まれてもよいが、図１８には図示されていない。演算処理システム６０のさまざまな素子は、単一バスとして説明を簡単にするため図１８に示されるバス・サブシステム６５を介することを含む、さまざまな態様で結合されてもよいが、少なくとも一つのバスのシステムを含むことは当業者に理解されるだろう。メモリ・サブシステム６２のメモリは、演算処理システム６０で実行されるとき、ここに記載されている方法の実施例のステップを実施する一組の指示の全て又は一部（いずれも６６として示される）を、ある時期保持してもよい。
【０１５６】
本発明はまた、コンピュータ装置で実行されるとき、本発明による方法のいずれかの機能を供給するコンピュータ・プログラム製品を含む。斯様なコンピュータ・プログラム製品は、プログラマブルプロセッサによる実行のためのマシン読み取り可読コードを担持している担体媒体で、明らかに例示されることができる。本発明は、このように、計算手段で実行されるとき、上記の方法のいずれかを実行するための命令を供給するコンピュータ・プログラム製品を担持している担体媒体に関する。「担体媒体」という用語は、実行のためプロセッサに命令を供給することに関与するいかなる媒体のこともいう。斯様な媒体は、不揮発性メディア及び伝送メディアを含む多くの形式を採用するが、これに限定されるものではない。不揮発性メディアは、例えば、大容量記憶装置の一部であるストレージ装置のような光学又は磁気ディスクを含む。コンピュータ可読媒体の一般の形式は、ＣＤ―ＲＯＭ、ＤＶＤ、フレキシブル・ディスク、フレキシブルディスク、テープ、メモリ・チップ、カートリッジ又はコンピュータが読むことができる何れの他の媒体も含む。コンピュータ可読媒体のさまざまな形式は、実行するためのプロセッサへ、一つ以上の命令の一つ以上のシーケンスを坦持することを含む。コンピュータ・プログラム製品は、ネットワーク（例えばＬＡＮ、ＷＡＮ又はインターネット）のキャリアを介して、送信されることもできる。伝送メディアは、電波及び赤外線通信の間、生成されるような、音響又は光の波という形をとることができる。伝送メディアは、コンピュータ内のバスを有するワイヤを含む、同軸ケーブル、銅のワイヤ及び光ファイバを含む。
【０１５７】
好ましい実施例、特定の構造及び構成（材料と同様に）が本発明による装置のために本願明細書において述べられたが、形式及び細部のさまざまな変化又は修正は、本発明の範囲及び趣旨を逸脱しない範囲でなされてもよいことは、理解されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば発光バイオセンサ、発光化学センサなどの発光センサと、斯様な発光センサを製造するための方法と、斯様な発光センサを使用して、サンプル流体の温度を決定し、及び／又は加熱しながら同時に、サンプル流体にある一つ以上の発光団により生成された発光放射線の検出のための方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光などの発光解析は、バイオ化学及び分子バイオ物理学の分野において最も広汎に使用される技術の一つである。多くの現在のバイオ化学プロトコルが蛍光などの発光ラベルをすでに組み込んでいるので、蛍光などの発光検出方法は、非常に魅力的である。したがって、チップベースの分析は、バイオ化学を変更することなく、存在するプロトコルに容易に組み込まれ得る。蛍光などの発光検出は、表面上の静止した又はハイブリッドの（ラベル付けされた）核酸の、染色した細胞の、及びラベル付けされたたんぱく質の、ＤＮＡ増幅の間光学的ビーコンの蛍光検出のような、解析チップ上のさまざまなアプリケーションで使用できる。サンガーシークエンシングのような反応及びポリメラーゼ連鎖反応は、発光ラベリング方法で用いられるように適合された。
【０００３】
一般に、図１に示すように、バイオチップのキャリア２に供された発光サンプル１から発する発光信号の検出が、図１に示されるような光学検出システム１０を用いてなされてもよく、当該システム１０は、光源３、発光フィルタ４及び励起フィルタ５のようなスペクトル光学フィルタ、及び存在する発光団の量を計る卓上／ラボ用マシンにローカライズされたＣＣＤカメラ７のような光学センサを有してもよい。光学検出システム１０は、発光サンプル１と発光フィルタ４との間にレンズ６を更に有する。
【０００４】
卓上／ラボ用マシンに用いられる斯様な光学検出システム１０は、発光信号を取得し解析するために、高額の光学部品を通常要求する。励起スペクトラム（吸収）と発光スペクトラム（発光）との間のシフト（いわゆるストークスシフト）がしばしば小さい（＜５０ｎｍ）ので、特に、鋭い波長カットオフを持つ高い光学フィルタ（すなわち、高い選択フィルタ）が、これら光学システムの要求される感度を得るために用いられる。加えて、発光強度は、典型的には励起強度よりも１０６のオーダーで小さい。結局、発光に基づく光学システムにおいて背景信号の主な源は、前記励起光の部分を検出することにより生じる。
【０００５】
バイオテクノロジーアプリケーションでは、温度制御は極めて重要であり、制御された加熱が、固形試薬の混合、溶解のような機能的能力、たんぱく質及び核酸の熱変性、試料内の分子の強化された拡散率、並びに表面結合係数の変更を提供する。ＤＮＡ増幅技術、リガンド結合、酵素反応、拡張、転写及び交配反応を含む多くの反応が、最適化され、制御された温度で概して実施される。更に、温度制御は、熱的に動作される可逆的又は不可逆的弁及びポンプを操作するのに必須である。
【０００６】
再生可能で正確な温度制御を必要とする生化学プロセスの主要な例は、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）を使用して、ＤＮＡ増幅のための高効率の温度サイクルである。ＰＣＲは、９２℃−９６℃での変性ステップ、３７−６５℃でのアニールステップ及び〜７２℃での延伸ステップである通常３つの反応ステップの周期的繰り返しからなる。ＰＣＲは、短時間内に特定のＤＮＡターゲットシーケンスの何百万もの同一のコピーを作ることができ、特定の遺伝子配列を識別し検出するため、多くの診断、環境及び法医学の研究所において、日常的に使用される工程となった。高速の熱伝達は効率的なＰＣＲを行うために非常に重要であり、これは、温度制御をＰＣＲシステムにおける本質的な特徴となす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、リアルタイムＰＣＲにおける検出感度は、発光信号と励起バックグラウンドとの比によって主に決定される。検出器に到達する入射励起光の一部によって事前に主に生じるバックグラウンド信号は、高い検出感度を持つために、できる限り抑制されるべきである。更に、ＰＣＲのようなプロセスはしばしば再現可能で正確な温度制御を必要とするので、これらのプロセスが実施される装置は、例えば抵抗のような制御可能な加熱手段の存在を要求する。このことは、当該装置に加えられるべき追加の部品を必要とし、よって追加の処理ステップを必要とするので、斯様な装置のコストを増大させる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、良好な発光センサ、斯様な発光センサを製造するための良好な方法、サンプル流体の温度を同時に加熱及び／又は決定する一方で、前記サンプル流体内の一つ以上の発光体により生成される発光放射線の検出のための方法を提供することである。
【０００９】
上記目的は、本発明による方法及び装置により達成される。
【００１０】
第１の態様では、本発明は、少なくとも第１の導電格子（例えばワイヤ・グリッド）により形成される少なくとも一つの光学フィルタを有する発光センサを提供する。このフィルタは、好ましくは偏光フィルタリングに基づいている。第１の態様における本発明は、少なくとも一つのチャンバ（２２）と、少なくとも第１の導電格子（１１）により形成される少なくとも一つの光学フィルタとを有する発光センサであって、前記少なくとも第１の導電格子（１１）は複数のワイヤ（１２）を有し、前記少なくとも第１の導電格子（１１）の前記複数のワイヤ（１２）のうちの少なくとも一つは、当該発光センサの少なくとも一つのチャンバ（２２）の温度を制御するための温度制御装置にリンクされている、発光センサに関する。本発明の実施例による発光センサは、温度制御電極及び高品質の光学フィルタ両方が導電格子内で組み合わせられるので、低コストである。両方とも単一の簡単なプロセスで提供できる。更に、導電格子、例えばワイヤ・グリッドは、例えばリアルタイムＰＣＲでのサンプルの高温度一様性を得ることができる一様な加熱を供給できる。反応チャンバの局所的加熱のための可能性も生じる。
【００１１】
本発明の実施例による発光センサは、少なくとも第２の導電格子により形成される少なくとも第２の光学フィルタを更に有する。斯様な実施例は、発光放射線の少なくとも一部が検出器に到達することを許容する一方で、検出器への入射放射線を抑制できる。斯様な発光センサでは、第１の導電格子は第１のタイプの偏光透過を持ち、第２の導電格子は第２のタイプの偏光透過を持ち、第１及び第２のタイプの偏光透過は、互いに異なる。このように、発光センサに統合された交差偏光器のための少なくとも２つの導電格子は、発光放射線が検出器に到達することを許容する一方で、バックグラウンド信号の良好な抑制ができる。
【００１２】
第２の導電格子は複数のワイヤを有する。第２の導電格子の少なくとも一つのワイヤは温度制御電極として機能するのに適している。これは、前記少なくとも第１の導電格子だけがあるときに対して、改善された局所的加熱を可能にする。
【００１３】
本発明の実施例による発光センサは、基板の表面により形成される第１の側を持つ反応チャンバを有し、少なくとも一つの導電格子が、前記反応チャンバの第１の側に形成される。
【００１４】
本発明の実施例による発光センサは、基板に略平行であって、前記基板から離れて位置する蓋により形成される第２の側を持つ反応チャンバを有する。少なくとも一つの導電格子が前記反応チャンバの第２の側に形成される。
【００１５】
本発明の実施例による発光センサは、発光放射線を検出するための検出器を更に有する。前記発光放射線が、励起放射線の照射を受けた前記発光センサの反応チャンバにある発光団により生成される。
【００１６】
検出器は、発光センサの外部にあってもよく、すなわち、検出器は統合されていない検出器でもよい。検出器は、励起放射線が発光センサに入射する当該発光センサと同じ側に位置してもよい。あるいは、検出器は発光センサの第１の側に位置され、励起放射線が前記発光センサの第２の側で前記発光センサに入力し、すなわち励起放射線源が前記発光センサの第２の側に位置し、第１及び第２の側は、前記反応チャンバに関して互いに対向する。
【００１７】
本発明の実施例において、発光センサは、当該発光センサと検出器との間に検出器フィルタを更に有する。これは、入射励起放射線が前記検出器に到達することを防止する。
【００１８】
本発明の実施例による代替の実施例では、検出器は発光センサに統合されている。これは、検出される発光放射線の強度が強められるので有益である。更に、コストが低減できる。この実施例は、発光放射線のオンチップ検出が検出の速度及び信頼性を改善するので、携帯センサに対して特に有益である。
【００１９】
本発明の実施例による発光センサは、温度制御装置とともに機能するのに適する少なくとも一つの導電格子の少なくとも一つのワイヤを駆動するための駆動手段を更に有する。
【００２０】
本発明の実施例による発光センサでは、前記少なくとも一つのワイヤは、ヒータの一部である。
【００２１】
本発明の実施例による発光センサでは、前記少なくとも一つのワイヤは、温度センサの一部である。
【００２２】
本発明の実施例による発光センサは、好ましくは複数の第１の導電格子を有し、当該複数の第１の導電格子は行及び列に論理的に配されてもよい。用語「列」及び「行」は、一緒にリンクされたアレイのセットを記述するために用いられる。このリンクは、行及び列の直交座標アレイの形式でもよいが、本発明はこれに限定されない。当業者により理解されるように、行及び列は容易に交換可能であり、これらの用語は互いに交換可能であることが、本明細書の意図するところである。また、直交座標形式ではないアレイも考慮され、本発明の範囲に含まれる。したがって、「行」及び「列」は、広く解釈されるべきである。この広い解釈を促すために、ここに「論理的に配された行及び列」と呼ばれる。これにより、導電格子のセットは、形而上的にリニアに交差する態様で共にリンクされるが、当該物理的又は形而上的配列は必ずしも必要ではない。前記複数の導電格子は、アレイの形式で配されてもよい。本発明の実施例によると、行及び列は、熱処理アレイを形成するマトリクスに配されてもよい。
【００２３】
発光センサは、マトリクスの導電格子をアドレスするための行選択電極及び列選択電極を更に有する。
【００２４】
本発明の実施例によると、一つ以上の上記導電格子は、ワイヤ・グリッドでもよい。
【００２５】
本発明の実施例による発光センサは、好ましくは、例えばａ−Ｓｉ、ＬＴＰＳ、有機ＴＦＴ等のような広範囲の電子技術を用いて、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ダイオード、ＭＩＭダイオードのような能動スイッチング素子を更に有する。これら能動スイッチング素子は、電気的制御信号、動作信号（例えば加熱電流）向けのため、又は電流源として（以下に詳述）働くために用いられる。
【００２６】
本発明の実施例による発光センサは、発光バイオセンサ、例えば蛍光バイオセンサでもよい。
【００２７】
第２の態様において、本発明は、少なくとも一つの発光団により生成される発光放射線の検出のための発光センサを製造する方法を提供する。当該発明は、好ましくは偏光ベースの少なくとも一つの光学フィルタとして、複数のワイヤを有する少なくとも第１の導電格子を供給するステップを有し、前記少なくとも第１の導電格子の前記ワイヤの少なくとも一つは前記温度制御装置にリンクされる。この製造方法は、温度制御電極及び高品質の光学フィルタ両方が結合され、単一の単純なプロセスで供給できるので、低コストである。
【００２８】
本発明の実施例による方法は、少なくとも第２の導電格子を供給することにより、少なくとも第２の光学的偏光に基づくフィルタを供給するステップをさらに有する。
【００２９】
前記少なくとも第１の導電格子及び／又は前記少なくとも第２の導電格子は、ワイヤ・グリッドでもよい。
【００３０】
本発明の実施例による方法では、少なくとも第１の導電格子を供給するステップは、第１のタイプの偏光伝送を示す導電格子を供給することにより実施され、少なくとも第２の導電格子を供給するステップは、第２のタイプの偏光伝送を示す導電格子を供給することにより実施され、第１及び第２のタイプの偏光伝送は、互いに異なる。例えばワイヤ・グリッドのような前記少なくとも２つの導電格子は、このように発光センサに統合される交差偏光子を形成する。これは、発光放射線が検出器に到達することを許容する一方で、バックグラウンド信号の良好な抑制を提供する。
【００３１】
本発明の実施例による方法は、発光放射線を検出するための検出器を供給するステップを更に有する。検出器を供給する斯様なステップは、発光センサの基板に検出器を供給することにより実施される。このようにして、検出される発光放射線の強度が強められる。更に、別個の検出器が供給される必要がないので、コストが低減できる。この実施例は、発光放射線のオンチップ検出が検出のスピード及び信頼性を改善するので、携帯センサに対して有益である。
【００３２】
本発明の実施例による方法では、少なくとも第１の導電格子を供給するステップは、行及び列に論理的に配された複数の導電格子を供給することにより実施される。用語「列」及び「行」は、一緒にリンクされたアレイのセットを記述するために用いられる。このリンクは、行及び列の直交座標アレイの形式でもよいが、本発明はこれに限定されない。当業者により理解されるように、行及び列は容易に交換可能であり、これらの用語は互いに交換可能であることが、本明細書の意図するところである。また、直交座標形式ではないアレイも考慮され、本発明の範囲に含まれる。したがって、「行」及び「列」は、広く解釈されるべきである。この広い解釈を促すために、ここに「論理的に配された行及び列」と呼ばれる。これにより、導電格子のセットは、形而上的にリニアに交差する態様で共にリンクされるが、当該物理的又は形而上的配列は必ずしも必要ではない。本発明の実施例によると、行及び列は、熱処理アレイを形成するマトリクスに配されてもよい。
【００３３】
第３の態様によると、本発明は、サンプル流体を加熱しながら同時に前記サンプル流体の発光団により放射された発光放射線を検出するための方法を提供する。当該方法は、励起放射線で前記発光団を照射するステップと、特定のタイプの発光放射線を選択的に伝送し、前記サンプル流体を少なくとも局地的に加熱するため少なくとも第１の導電格子の少なくとも一つのワイヤを駆動するため、複数のワイヤを有する少なくとも第１の導電格子により形成された少なくとも一つの光学フィルタを使用するステップと、発光放射線を検出するステップとを有する。本発明の実施例では、検出される発光放射線は、導電格子により伝送される発光である。本発明の他の実施例では、検出される発光放射線は、発光団から直接放射する発光と組み合わされた、導電格子により反射される発光である。本発明のこの態様の利点は、付加的外部加熱手段が要求されないということである。均一な加熱が可能である。
【００３４】
本発明の第３の態様の実施例による方法では、導電格子の全てのワイヤは同時に駆動され、当該ワイヤの駆動は、電流をこれらワイヤに流すことにより実施される。あるいは、ワイヤの駆動は、これらワイヤの端部をあらかじめ決められた電位に置くことにより実施される。
【００３５】
本発明の第３の態様の実施例による方法では、導電格子の全てのワイヤは駆動可能であり、これらのワイヤは次々とセグメントにおいて駆動される。
【００３６】
本発明の実施例による方法は、導電格子の少なくとも一つのワイヤにわたって電圧を測定し、前記少なくとも一つのワイヤにわたって測定された電圧及び前記少なくとも一つのワイヤを通って流れる電流から前記少なくとも一つのワイヤの抵抗の変化を決定し、前記少なくとも一つのワイヤの抵抗の変化からサンプル流体の温度の変化を決定することによりサンプル流体の温度の変化を決定するステップを有する。
【００３７】
他の態様では、本発明は、サンプル流体の温度の変化を同時にモニタする一方で、サンプル流体の発光団により放射された発光放射線を検出するための方法を提供する。当該方法は、励起放射線で前記発光団を照射するステップと、光学的に偏光ベースのフィルタの少なくとも第１の導電格子の少なくとも一つのワイヤの抵抗の変化を決定するステップと、抵抗の前記変化から前記サンプル流体の温度の変化を決定するステップと、発光放射線を検出するステップとを有する。
【００３８】
抵抗の変化を決定するステップは、前記少なくとも一つのワイヤに電流を送ることによって少なくとも第１の導電格子の少なくとも一つのワイヤを駆動するステップと、前記少なくとも一つのワイヤにわたる電圧の変化を測定するステップと、前記少なくとも一つのワイヤに送られる電流及び前記少なくとも一つのワイヤにわたって測定された電圧から、前記少なくとも一つのワイヤの抵抗の変化を決定するステップとを有する。
【００３９】
本発明の実施例の方法によるサンプル流体の温度の変化を同時にモニタする一方、前記サンプル流体の発光団により放射された発光放射線を検出するための方法において、導電格子は複数のワイヤを有し、前記導電格子の全てのワイヤは同時に駆動され、当該ワイヤの駆動は電流をワイヤに流すことにより実施される。
【００４０】
本発明の実施例による方法によるサンプル流体の温度の変化を同時にモニタする一方、前記サンプル流体の発光団により放射された発光放射線を検出するための代替の方法において、前記導電格子の全てのワイヤは次々にセグメントにおいて駆動される。
【００４１】
他の態様によると、本発明は、発光センサの導電格子の少なくとも一つのワイヤの制御された駆動のための制御器を有する。前記制御器は、導電格子の少なくとも一つのワイヤに電流を流すための少なくとも一つの電流源を制御するための制御ユニットを有する。
【００４２】
本発明は更に、計算手段で実行されるとき、本発明の方法の実施例の何らかの方法を実施するためのコンピュータプログラムを提供する。
【００４３】
本発明は更に、本発明のコンピュータプログラムを格納するためのマシン可読データ格納装置を提供する。
【００４４】
本発明は、ローカル又はワイドエリアの遠隔通信ネットワークにわたって、本発明のコンピュータプログラムを送信することも提供する。
【００４５】
好ましくは偏光ベースのフィルタとセンサ内の温度制御電極とを一つに組み合わせることが、本発明の実施例による発光センサの利点であり、これにより斯様なセンサの製造コストを低減する。
【００４６】
センサ内にあるサンプル流体の均一な加熱を提供することが、本発明の実施例による発光センサの他の利点である。
【００４７】
局所的な加熱が提供できることが、本発明の実施例による発光センサの更に他の利点である。
【００４８】
本発明の特定の及び好ましい態様は、添付の独立請求項及び従属請求項に設定されている。従属請求項内の特徴は、これら請求項内で明瞭に設定されたものだけでなく適当に、独立請求項の特徴及び他の従属請求項の特徴と組み合わせられてもよい。
【００４９】
本発明の上記及び他の特長、特徴及び利点は、本発明の原理を例示として示す添付図面と併せた以下の詳細な記述から明らかとなるであろう。この記述は、本発明の範囲を制限することなく例示としてのみ与えられる。以下に引用される参照図面は、添付された図と呼ばれる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、発光信号を検出するための光学セットアップを図式的に例示する。
【図２】図２は、ワイヤ・グリッド偏光子の概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図４】図４は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図５】図５は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図６】図６は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図７】図７は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図８】図８は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図９】図９は、本発明の異なる実施例による熱制御電極として、ワイヤ・グリッドの使用を図式的に例示する。
【図１０】図１０は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図１１】図１１は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図１２】図１２は、本発明の実施例による、発光センサを例示する。
【図１３】図１３は、本発明の実施例によるワイヤ・グリッド・ヒータのアドレス指定を図式的に例示する。
【図１４】図１４は、本発明の実施例によるワイヤ・グリッドを有する、アクティブ・マトリックス原理に基づいた熱処理アレイを例示する。
【図１５】図１５は、本発明の実施例によるワイヤ・グリッドを有する、アクティブ・マトリックス原理に基づいた熱処理アレイの一つのセルを例示する。
【図１６】図１６は、定量的リアルタイムＰＣＲ実験のための蛍光信号対サイクル数を例示する。
【図１７】図１７は、本発明の実施例による、発光センサとの使用のためのシステム・コントローラを図式的に例示する。
【図１８】図１８は、本発明の実施例による方法を実行するために使用できる処理システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
異なる図において、同じ参照符号は、同じであるか類似した素子である。
【００５２】
本発明は、具体例及び図面を参照して記述されるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、クレームによってのみ限定されるものである。請求項の何れの参照符号も、範囲を制限するものとして解釈されない。記載されている図面は、単なる概略図であって、非限定的である。図において、素子のいくつかのサイズは、誇張されていて、説明の便宜上スケール通りに描かれてはいない。
【００５３】
「を有する」用語が明細書の説明及び請求項において使われる所では、この用語は他の素子又はステップを除外するものではない。例えば「ａ」などの単数名詞で呼ばれて一般名詞等が用いられる時、特に述べない限り、これはその名詞の複数形を含む。
【００５４】
さらにまた、明細書及び請求項の第１、第２、第３等の用語は、同様の素子を区別するために使われるものであって、時間的にも空間的にもランキング的にも又は他の態様のための何れにおいても順序を記述するためのものでは必ずしもない。よく使用される用語は適当な状況下で交換可能であり、本願明細書に記載されている本発明の実施例が本願明細書において記載され例示されている以外の別のシーケンスで動作できることは、理解されるべきである。
【００５５】
さらに、明細書及び請求項の「一番上の」「上の」「下の」等の用語は、記述目的のために使用され、相対的位置を記載するために必ずしもあるというわけではない。よく使用される用語は適当な状況下で交換可能であり、本願明細書に記載されている本発明の実施例が本願明細書において記載され例示されている以外の別のオリエンテーションで動作できることは、理解されるべきである。
【００５６】
この明細書全体にわたる「一つの実施例」又は「実施例」は、実施例に関連して記載されている特定のフィーチャ、構造体又は特徴が、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれることを意味する。よって、この明細書にわたって種々の場所で述べられるフレーズ「一つの実施例において」、又は「実施例において」という用語は、同じ実施例にすべて必ずしも関連する必要はないが、関連してもよい。さらにまた、特定のフィーチャ、構造体又は特徴は何らかの適切な態様で組み合わせてもよく、この開示から一つ以上の実施例で、当業者にとって明らかである。
【００５７】
同様に、本発明の例示的実施形態の説明において、本開示を合理化し、一つ以上のさまざまな本発明の態様の理解を助けるために、さまざまな本発明の特徴が、単一の実施例、図又は説明においてときどき集められることが理解されるべきである。しかしながら、開示のこの方法は、クレームされた本発明が各請求項において明確に引用されたものより多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明の態様は、前に開示された単一の実施例のすべての特徴より少なくある。このように、詳細な説明の後の請求項は、各請求項が本発明の別々の実施例のようにそれ自身で表わして、この詳細な説明にここに明確に組み込まれる。
【００５８】
さらに、本願明細書において記載されている幾つかの実施例は、他の実施例に含まれる他の特徴でなくいくつかを含む一方、当業者には理解されるように、異なる実施例の特徴の組合せは、本発明の範囲内にあり、異なる実施例を形成することを意味する。例えば、以下の請求項において、請求された実施例のいずれも、何らかの組合せで使われることができる。
【００５９】
さらにまた、実施例のいくつかは、方法として、又はコンピュータシステムのプロセッサによって、若しくは機能を実行する他の手段によって行うことができる方法の要素の組合せとして本願明細書において記述されている。このように、斯様な方法又は方法の要素を実施するための必要な命令を持つプロセッサは、方法を実施するための手段又は方法の要素を形成する。さらにまた、装置実施例の中で本願明細書において記載されている素子は、本発明を実施するための素子によって実行される機能を実行するための手段の実施例である。
【００６０】
本願明細書において提供される説明において、多数の具体的な詳細が、記載される。しかしながら、本発明の実施例がこれらの具体的な詳細なしで実践されてもよいものと理解される。他の例において、よく知られた方法、構造体及び技術は、この説明の理解を不明瞭にしないために、詳細には示されなかった。
【００６１】
本発明の第１の態様において、発光センサが提供される。本発明は、良好なＳＢ比（信号対背景ノイズ比）を示す、質的又は量的センサを提供する。センサは特に発光センサであり、例えば発光バイオセンサ（例えば蛍光バイオセンサ又は発光化学センサ）である。本発明は、斯様な発光センサを製造する方法、及び斯様な発光センサを使用して少なくとも一つの発光団によって生成された発光放射線の検出のための方法も提供する。
【００６２】
本発明の実施例による発光センサは、少なくとも一つの光学フィルタを有する。これは、少なくとも第１の導電格子（例えばワイヤ・グリッド）によって形成される。前記少なくとも第１の導電格子（例えばワイヤ・グリッド）は、複数のワイヤを有する。ワイヤは、必ずしもそうである必要はないが、規則的なアレイに位置し、入射ビームに対して垂直な平面に置かれる。本発明の実施例によると、前記少なくとも第１の導電格子（例えばワイヤ・グリッド）のワイヤの少なくとも１つは、さらに、温度制御（例えばヒータの一部）又は温度センサにおいて使用される電極として機能するのに適している。
【００６３】
したがって、少なくとも一つの導電格子（例えばワイヤ・グリッド）は、本発明の実施例による、発光センサに組み込まれる。発光センサは、好ましくはミクロな流体の装置であり、最も好ましくはＲＴ―ＰＣＲ（リアルタイム・ポリメラーゼ連鎖反応）プロセスにおいて用いられるミクロな流体の装置である。本発明の実施例によると、少なくとも一つの導電格子（例えばワイヤ・グリッド）は、分極化ベースのフィルタとして、及び温度制御又は測定の（例えばヒータの一部又は温度センサとしての）電極両方として機能する。導電格子は、少なくとも一つの開口を持つ複数の平行したワイヤのアレイを有する。開口の１方の平面方向の寸法は開口を充填する媒体の回折限界より下にあり、他方の平面方向の寸法は開口を充填する媒体の回折限界より上にある。必ずしもそうである必要はないが、アレイは周期的なアレイである。導電格子のワイヤは、これらが光学偏光子として、及びオプションで熱制御素子として機能することができるために、導電材料でできている。好ましくは、ワイヤの材料の屈折率の虚数部分は、十分に大きくあるべきであり、１より典型的に大きい。ワイヤのための適切な材料は、例えばＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒである。ワイヤは、何らかの適切な方法、例えばパターン化された金属構造体の印刷又はスパッタされた金属コーティングのパターン化を含む、薄膜処理技術によって製造されるか又は形成される。
【００６４】
図２は、偏光子として使用されるワイヤ・グリッド１１のような導電格子に基づく偏光子の原理を図式的に例示する。更なる説明はワイヤ・グリッドに関連してなされるが、本発明はこれに制限されない。例示される実施例のワイヤ・グリッドの場合には、ワイヤ・グリッド１１は、規則的なアレイの複数の平行なワイヤ１２を有する。ワイヤ・グリッド１１は、分極化依存的なサプレッションを持つ。ワイヤ・グリッド偏光子の性能は、入射光の波長とワイヤ１２の中心‐中心間の距離又は周期とにより決定される。ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２間の間隔又は周期が入射光の波長より非常に短い場合、ワイヤ・グリッド１１はワイヤ１２と平行に分極化する電磁放射を反射し、直角方向分極の放射線を送信する偏光子として機能する。概して、偏光されていない放射線（図２の参照番号１３で示される）がワイヤ・グリッド１１に入射するとき（矢印１４によって示される）、ワイヤ・グリッド１１はワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２に平行な電界ベクトルを持つ放射線を反射し（図２に示されない）、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２に対して垂直な電界ベクトルを持つ放射線（参照番号１５によって示される）を伝送する。理想的には、ワイヤ・グリッド偏光子は、例えばｓ分極化放射線のような第１のタイプの分極化の放射線に対する完璧な鏡として機能し、例えばｐ分極化放射線のような第２のタイプの分極化の放射線に対して完全に透過である。しかしながら、実際は、最も反射する金属で形成されるワイヤ１２でさえ、入射光の若干を吸収し、第１のタイプに当たる光の９０％〜９５％だけを反射する。また、ワイヤ・グリッド１１が形成される基板は、入射光の全部分を伝送しない。斯様な基板が、例えば、平坦なガラスから作られるときでも、例えば表面反射により、当該基板は入射光の全１００％を伝送しない。
【００６５】
しかしながら、以下の本発明の説明では、説明の容易さのため、上記の反射又は吸収は特に言及されず、これらは本発明の性質を変えるようには考慮されない。
【００６６】
分極化ベースのフィルタとして、及び温度制御（例えばヒータ、温度センサとして）に用いられる電極として機能しているワイヤ・グリッドの使用は、入射励起光によって生じる光学バックグラウンド信号を抑制する一方、例えば蛍光の発光のラベル又はプローブから例えば放射する発光センサの反応チャンバのサンプル流体から発生する例えば蛍光の発光信号の光学検出を可能にする。他の説明において、例えば蛍光のような発光のラベル又はプローブは、発光団（例えばフルオロフォア）と呼ばれる。
【００６７】
大部分の実用的なケースで、例えば流体内で、励起放射線（例えば励起光）によって励起される発光団によって生成される発光放射線は、励起放射線の分極化から独立しているとみなされる。ランダムであるとみなされ、すなわち５０％のｐ分極化及び５０％のｓ分極化発光放射線を有する。
【００６８】
本発明の第１の実施例（異なる実施例が図３〜８に図示される）によると、発光センサ２０は基板２１を有し、この上に導電格子（例えば複数の並列ワイヤ１２を有するワイヤ・グリッド１１）が位置する。ワイヤ１２は、概して５０ナノメートルと１５０ナノメートルの間（例えば１００ナノメートル）のワイヤ間のすきまを満たす媒体内における放射線の波長の半分未満のワイヤ１２間の分離距離を持って、規則的なパターンに位置する。分離距離とは、ワイヤの周期ではなく、ワイヤ間のオープンスペースをいう。ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２は、当業者によって、既知の何らかの適切な導電材料（典型的には１より大きい虚数の屈折率を持つ）、好ましくは例えば金、Ｐｔ、アルミニウム、銅、銀等のような金属で形成される。ワイヤ１２は、２５ナノメートル以上の、より好ましくは、５０ナノメートル以上の、そして、最も好ましくは５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間の幅を持つ。ワイヤの幅があまり小さいと、導電格子（例えばワイヤ・グリッド）の性能を悪化させる。ワイヤは、かなりの消光比（ｐ及びｓ偏光に対する伝達間比率）を持つ偏光子として作用するために、十分に広くなければならない。好ましくは、ワイヤ幅は、ワイヤ間の分離距離の２倍である。ワイヤ・グリッド１１は、前述したように光学的分極化ベースのフィルタとして機能する。ワイヤ・グリッド１１の分極化伝送のタイプは、アプリケーションに応じて選択される。例えば、ｐ分極化放射線を伝送し、ｓ分極化放射線を反射するように、ワイヤ・グリッド１１は形成されてもよいし、逆でもよい。
【００６９】
発光センサ２０は、第１の平面に位置している基板２１の表面によって形成される第１側部、基板２１より上に位置して、第１の平面と実質的に平行な第２の平面に位置している蓋２３の面により形成される第２側部、及び基板２１と蓋２３との間に位置して、第１及び第２の平面と実質的に直角をなす第３の平面に位置している側壁２４を持つ反応チャンバ２２をさらに有する。物質の何れの適切な組合せも、発光の信号を得るために用いられてもよい。以下において、特定の組合せが記載されているが、これは単なる実施例である。
【００７０】
例えばフルオロフォアである発光団２５のような物質を有するサンプル流体は、反応チャンバ２２に供給される。例えばフルオロフォアである発光団２５のような物質は、例えば、検出されるべきサンプル流体のターゲット部分に結合する。本発明の実施例による発光センサ２０の原則の簡略化及び説明のために、図において、例えばフルオロフォアのような発光団２５のみが例示され、ターゲット部分は例示されない。励起放射線（矢印２６によって示される）での発光団２５の照射は、発光団２５を励起し、続いて発光（例えば蛍光）放射線を生じる。入射励起放射線２６は、偏光される（ｐ又はｓ偏光）か、又は偏光されてない（ｐ及びｓ偏光両方を持つ）。本発明の実施例によると、サンプル流体の照射は、蓋２３（図３〜５を参照）を通って実行されるか又は基板２１（図６〜８を参照）を通って実行される。例えばフルオロフォアの発光団２５から来る発光（例えば蛍光）放射線（矢印２７で示される）は、光学的検出器のような放射線検出器２８によって検出される。検出器２８は、本発明の実施例によると、発光センサ２０が照射を受ける（図３、４、６及び７を参照）センサ２０の側に位置する。他の実施例によると、検出器２８は、センサ２０が照射を受ける（図５、８、１０を参照）側の反対側である発光センサ２０の側に位置する。本発明の実施例によると、検出器２８は、ＣＣＤ検出器であるが、発光（例えば蛍光）放射線２７を検出することに適している何れの他の検出器でもよい。
【００７１】
本発明による光学的偏光ベースのフィルタとしてのワイヤ・グリッド１１の機能の他に、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２のうちの少なくとも１つは、温度制御又は温度の測定用の電極としても機能する。本発明の実施例によると、電極は、例えば、ヒータ（例えば抵抗性加熱器）又は温度センサである。ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２は、何らかの適切な金属で形成され、２５ナノメートル以上、より好ましくは、５０ナノメートル以上の、最も好ましくは５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間（例えば１００ナノメートルの幅）の典型的幅を持つ金属電極を形成する。ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２は、概して５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間（例えば１００ナノメートル）のワイヤ間のすきまを満たす媒体内の放射線の半分の波長より小さい、ワイヤ１２間の分離距離の間隔を持って置かれる。温度制御で用いられる一つ又は複数の金属電極を有するので、斯様なワイヤ・グリッド１１は均一なヒータを供給する。均一なヒータは、サンプル流体の高温均一性を得ることを可能にする。これは、例えば、リアルタイム・ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ―ＰＣＲ）プロセスにおいて必要とされる。
【００７２】
ワイヤ１２は、本発明の実施例によると、個々に、又は一斉にアドレスされることができる。個々にワイヤ１２をアドレスすることの効果は、反応チャンバ２２が局所的に加熱されることができるということであり、又は、ワイヤがセンサとして用いられる場合、検出が局所化されることである。一斉にワイヤ１２をアドレスすることの効果は、反応チャンバ２２のサンプル流体が一様に加熱されることができるということであり、これは例えばＰＣＲのような反応チャンバ２２内において、例えば特定の化学的、生物学的、生化学的な反応又はプロセスのために必要とされる。
【００７３】
本発明の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２が、温度制御電極として用いられる。あるいは、幾つかのワイヤが一方の機能のために使用され、残りのワイヤが他方の機能のために使われる。例えば、一つ以上のワイヤが温度検知のために用いられ、一つ以上のワイヤは加熱のために用いられる。例えば、実施例によると、ワイヤ１２が、抵抗加熱電極（図９（ａ）を参照）として用いられる。図９（ａ）に図示したように、例えば電流源３１によってワイヤ１２に流れる電流を駆動することによって、熱は、ワイヤ１２における電力消散によって発生する。これらの実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２は、同じ電流源３１に接続されている。他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２は、異なる電流源３１ａ、３１ｂ（図９（ｂ）を参照）への部分１１ａ、１１ｂに接続される。これらの実施例によると、ワイヤ・グリッド１１の異なる部分１１ａ、１１ｂは、異なる時間に及び／又は異なる駆動信号で駆動される。これらは、例えば、反応チャンバ２２内の例えば特定の化学的、生物学的、生化学的反応又はプロセスのために必要とされる反応チャンバ２２の局所的加熱のために用いられる。
【００７４】
他の実施例（図示されない）によると、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２が、抵抗温度感知電極として用いられてもよい。従って、電流源３１は、ワイヤ１２を流れる電流を送るために供給され、電圧測定手段３２は、ワイヤ１２にわたる電圧を測定するために供給される。ワイヤ１２を通って送られる電流及びワイヤにわたって測定される電圧の変化から、ワイヤ１２の抵抗の変化が決定できる。ワイヤ１２の抵抗の変化は、このとき、サンプル流体の温度の変化の尺度である。斯様な情報は、反応チャンバ２２内の前記サンプル流体において起こっている化学的、生化学的、又は生物学的反応に関する情報を与える。
【００７５】
好ましい実施例によると、ワイヤ・グリッド１１の第１の数のワイヤ１２ａは、抵抗加熱に用いられ、ワイヤ・グリッド１１の第２の数のワイヤ１２ｂは抵抗温度検知のために用いられる。これは、図９（ｃ）に示される。これらの実施例によると、例えば、サンプル流体は、反応を始めるためにヒータとして機能するワイヤ１２ａを流れる電流を送ることによって、一様に加熱される。これは、電流源３１ａによってなされる。一旦反応が始まったならば、抵抗温度センサとして機能するよう適応されたワイヤ１２ｂは、当該機能を止めるか、又は反応の間、前記サンプル流体の温度を決定するために用いられる。よって、すでに上で説明されたように、ワイヤ１２の抵抗力の変化が、ワイヤ１２ａを通って送られる電流及びワイヤ１２ｂにわたって測定される電圧の変化から決定される。ワイヤ１２ｂの抵抗力の変化は、サンプル流体の温度の変化に対する尺度であり、反応チャンバ２２のサンプル流体に起こっている化学的、生化学的又は生物学的反応に関する情報を与える。
【００７６】
さらに他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２は、これらが加熱及び温度検知両方のために使われるように構成される。
【００７７】
以下に、本発明の第１の実施例による発光センサ２０の可能性ある構成を例示している幾つかの具体例が、記載されている。温度電極の機能は、以下に記載されている実施例に対しては、もはや述べられない点に留意されたい。以下に述べられるすべての実施例では、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２はまた、上記のような実施例のいずれかによる温度制御電極としても機能すると理解されなければならない。ｓ偏光又はｐ偏光が下記の実施例のどこで使われても、より一般的にいえば、第１及び第２のタイプの偏光が意味され、両方のタイプが交換可能であることを理解すべきである。
【００７８】
図３は、本発明の第１の実施例による、発光センサ２０の第１の実施例を例示する。この実施例によると、入射放射線２６は、ｐ偏光放射線、例えばｐ偏光である。ｐ偏光放射線２６は、本実施例によると、反応チャンバ２２のサンプル流体にある、発光団２５（例えばフルオロフォア）へ、蓋２３を通って入射する。この実施例によると、ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。蓋２３は、使用される励起放射線に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料から作られる。したがって、蓋２３に入射するｐ偏光放射線２６は、蓋２３を通って伝送され、反応チャンバ２２において発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これにより発光（例えば蛍光）放射線２７を生成する。入射ｐ偏光放射線２６はワイヤ・グリッド１１を通って更に伝送され、基板２１によって吸収されるか、又は当該基板が例えばガラス又はプラスチックのような透明材料でできているときは、基板２１を通って発光センサ２０に残るだろう。発光（例えば蛍光）放射線２７の一部は、蓋２３を通って検出器２８に達することが可能である。この部分は、矢印２９によって示される。発光団２５（例えばフルオロフォア）によって生成される発光（例えば蛍光）放射線２７は、ランダムに分散され、５０％ｐ偏光及び５０％ｓ偏光の発光（例えば蛍光）放射線２７を有するとみなされる。さらに、図３にて図示したように、発光団２５（例えばフルオロフォア）は、全方向に発光（例えば蛍光）放射線２７を放射する。この実施例によると、ワイヤ・グリッド１１がｐ偏光伝送を示すものであるので、実質的に半分のｐ偏光部分の発光（例えば蛍光）放射線２７が基板２１を通過し、検出されることなく発光センサ２０に残るとみなされる。残り半分のｐ偏光部分の発光放射線は、検出器２８に達することができる。他方、ワイヤ・グリッド１１はｐ偏光放射線だけを通過させるので、ｓ偏光部分の発光（例えば蛍光）放射線２７は、検出器２８の方向にワイヤ・グリッド１１によって反射され、よって検出器２８によってほとんど完全に検出される。したがって、インタフェース反射及び吸収を考慮することなく、本発明のこの実施例によると、発光団２５（例えばフルオロフォア）によって生成される発光（例えば蛍光）放射線２７の強度の７５％（すなわちｐ偏光の発光（例えば蛍光）放射線の強度の２５％、及びｓ偏光の発光（例えば蛍光）放射線の強度の５０％）が、検出器２８に達する。ワイヤ・グリッド１１が存在しなかったときは、実質的に半分のｐ偏光部分と実質的に半分のｓ偏光部分との発光（例えば蛍光）放射線２７が検出器２８に達することができ、実質的に半分のｓ偏光部分及びｐ偏光部分の発光（例えば蛍光）光２７が、基板２１によって吸収されたか又は伝送されたので、発光（例えば蛍光）放射線２７のわずか５０％が検出されただろう。
【００７９】
本発明の実施例によると、ｓ偏光を伝送し、ｐ偏光を反射する検出器フィルタ（図３に示されていない）は、インタフェースで反射されたか又は散乱された入射ｐ偏光励起放射線２６が検出器２８に達するのを防止するため検出器２８の前に配置される。これは、測定された発光（例えば蛍光）信号内のバックグラウンド信号を減らす際の助けとなる。
【００８０】
図４は、第１の実施例による発光センサ２０の他の実施例を例示する。この例では、入射放射線２６は、非偏光である。発光センサ２０は、蓋２３を通って照明される。蓋２３は、使用される励起放射線に対して透過である、例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。非偏光２６は、センサ２０の蓋２３を通過し、反応チャンバ２２にある発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これにより発光団２５（例えばフルオロフォア）が発光（例えば蛍光）光２７を生成する。図３に図示される実施例のワイヤ・グリッド１１と同様に、本実施例のワイヤ・グリッド１１は、第１のタイプの偏光（例えばｐ偏光）放射線を伝送し、第２のタイプの偏光（例えばｓ偏光）放射線を反射するようなものである。したがって、非偏光２６のｐ偏光部分はワイヤ・グリッド１１を通過し、基板２１によって吸収されるか、又は、基板２１が例えばガラス又はプラスチックのような透明材料で形成されているとき、検出器２８によって検出されることなく、基板２１を通って発光センサ２０に残る。入射非偏光２６のｓ偏光部分は、ワイヤ・グリッド２４によって反射され、励起した発光団２５（例えばフルオロフォア）から生成された発光（例えば蛍光）光２７と共に、検出器２８に達するだろう。ｐ偏光伝送を示す偏光フィルタ３０は、図４に図示されるように、入射励起光２６の反射されたｓ偏光部分が検出器２８に達することを防止するために、検出器２８の前に用いられる。この偏光フィルタ３０の使用の結果は、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分だけが検出器２８に達するということである。したがって、インタフェース反射又は吸収を考慮することなく、発光（例えば蛍光）光２７がランダムで、５０％ｐ偏光及び５０％ｓ偏光の発光（例えば蛍光）光２７とすると、発光（例えば蛍光）光２７の強度の２５％は、検出器２８に達する。この２５％は、ｐ偏光発光（例えば蛍光）光２７の半分によって形成される。検出器２８に達する発光（例えば蛍光）光２７の部分は、矢印２９によって示される。
【００８１】
さらに、本発明の第１の実施例による発光センサ２０の他の実施例が、図５に図示される。この実施例によると、入射放射線２６は、ｓ偏光である。ｓ偏光２６は、反応チャンバ２２内の発光団２５（例えばフルオロフォア）上へ蓋２３を通って入射され、当該発光団２５は、励起され、発光（例えば蛍光）光２７を放射する。蓋２３は、使用される励起放射線に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。また、ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。したがって、入射ｓ偏光２６は、ワイヤ・グリッド１１によって反射されるだろう。この実施例によると、検出器２８は、発光センサ２０の照射を受ける側よりむしろ発光センサ２０のその反対側にある。このように、本実施例によると、入射ｓ偏光２６がワイヤ・グリッド１１によって検出器２８から離れるように反射されるので、入射光２６の検出によって生じるバックグラウンド信号が最小にされることができる。発光団２５（例えばフルオロフォア）によって生成される発光（例えば蛍光）光２７は、検出器２８によって検出できる前に、基板２１を通過しなければならない。従って、前記基板は、本実施例において好ましくは、生成された発光の放射線（例えば蛍光の光２７）に対して透過であり、例えばガラス又はプラスチックである材料で形成されている。ワイヤ・グリッド１１がｐ偏光伝送を示すので、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分だけが、検出器２８に達することができる。発光（例えば蛍光）光２７は、５０％のｐ偏光及び５０％のｓ偏光の発光（例えば蛍光）光２７を有するとすると、発光（例えば蛍光）光２７の強度の２５％、すなわち発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の半分は、検出器２８に達する。発光団２５（例えばフルオロフォア）によって生成される発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の残り半分は、蓋２３に達し、蓋２３により吸収されるか、蓋２３が生成された発光放射線２７に対して透過な材料で形成されるとき、蓋２３を通ってセンサ２０に残るだろう。検出器２８に達する発光（例えば蛍光）光２７の部分は、矢印２９によって示される。
【００８２】
上記の実施例において、図４に図示される実施例は、入射励起放射線２６（例えば励起光）のサプレッションに関する好適なものである。これは、ワイヤ・グリッド１１及び追加検出器フィルタ３０が、例えば１０００倍のｓ偏光のサプレッションを持つと仮定することで以下に例示される。図３及び５に図示される実施例は、斯様な検出器フィルタ３０を有しないので、図３及び５に図示される実施例は、１０００倍の励起光のサプレッションを示す一方、図４に図示される実施例は１０００＊１０００＝１００００００倍の励起光のサプレッションを示す。したがって、図４において例示される発光センサ２０は、図３及び５に図示される発光センサ２０より低いバックグラウンド信号を持つ。
【００８３】
上記の実施例において、発光センサ２０は、上から照射される、すなわち換言すれば、蓋２３を通って照射される。しかしながら、他の実施例によると、発光センサ２０は、下から照射されてもよく、すなわち換言すれば、基板２１を通って照射されてもよい。これは、本発明の第１の実施例による、発光センサ２０の以下の実施例において記載されている。
【００８４】
図６は、本発明の第１の実施例による、発光センサ２０の他の実施例を例示する。この実施例によると、入射放射線２６は、ｐ偏光である。ｐ偏光２６は、基板２１を通って入射される。したがって、この実施例によると、基板は、入射放射線２６に対して透過であるガラス又はプラスチックのような材料で形成される。ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。したがって、入射ｐ偏光２６は、基板２１を通って、ワイヤ・グリッド１１を通って伝わり、反応チャンバ２２のサンプル流体にある発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起して、これにより発光（例えば蛍光）光２７を放射する。この実施例によると、発光（例えば蛍光）光２７を検出するための検出器２８は、センサ２０が照射される側より発光のセンサ２０と同じ側に位置する。ワイヤ・グリッド１１がｐ偏光伝送を示すので、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分だけが、検出器２８に達することが可能である。発光団２５（例えばフルオロフォア）が全方向に発光（例えば蛍光）光２７を放射するので、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の約半分は、検出器２８に到達できる。発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の残り半分は、蓋２３によって吸収されるか、蓋２３が生成された発光の放射線に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成されるとき、検出されることなく、蓋２３を通ってセンサ２１に残る。したがって、反射及び／又は吸収を考慮することなく、本実施例によると、発光（例えば蛍光）光２７の強度の２５％は、検出器２８に到達するだろう。検出器２８に達する発光（例えば蛍光）光２７の部分が、矢印２９によって示される。
【００８５】
図７は、本発明の第１の実施例による、発光センサ２０の他の実施例を例示する。この実施例によると、入射放射線２６は、非偏光である。非偏光２６は、この実施例によると、基板２１を通って入射する。従って、また、基板２１は、使用される励起放射線に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。したがって、入射非偏光２６は基板２１を通って送信されるが、入射非偏光２６のｐ偏光部分だけがワイヤ・グリッド１１を通って伝送され、反応チャンバ２２のサンプル流体の発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これによって発光（例えば蛍光）光２７を生成する。入射非偏光２６のｓ偏光部分は、基板２１を通って、発光センサ２０から反射される。追加フィルタ３０は、入射励起光２６のｓ偏光部分が検出器２８に達するのを防止するため、基板２１と検出器２８との間に好ましくは位置する。この態様では、バックグラウンド信号が、最小限に保たれることができる。ワイヤ・グリッド１１がｐ偏光伝送を示すので、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分だけが、検出器２８に到達できる。発光団２５（例えばフルオロフォア）は、全方向に発光（例えば蛍光）光２７を放射する。発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の半分がワイヤ・グリッド１１及び基板２１を通って伝送し、検出器２８に達する。発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の残り半分及び発光光２７のｓ偏光部分は、蓋２３によって吸収されるか、蓋２３が生成された発光放射線に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成されるとき、検出されることなく、蓋２３を通ってセンサ２０に残る。インタフェース反射又は吸収を考慮しないで、この実施例によると、発光（例えば蛍光）光２７の強度の２５％、すなわち換言すれば、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の半分は、検出器２８に到達するだろう。検出器２８に到達する発光（例えば蛍光）光２７の部分は、矢印２９によって示される。
【００８６】
更に、本発明の第１の実施例による発光センサ２０の他の実施例が、図８に図示される。この実施例によると、入射放射線２６は、偏光されていないか又はｐ偏光である。偏光されていない光又はｐ偏光２６は、基板２１を通って入射する。したがって、前記基板は、例えばガラス又はプラスチックのような透明材料で形成される。ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。よって、非偏光の又はｐ偏光の両方の場合において、入射光２６のｐ偏光部分は、ワイヤ・グリッド１１を通って伝送され、反応チャンバ２２のサンプル流体の発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これによって発光（例えば蛍光）放射線２７を生成する。入射放射線が非偏光２６である場合、入射非偏光２６のｓ偏光部分はワイヤ・グリッド１１によってセンサ２０から反射される。この実施例によると、検出器２８は、照射を受ける側より発光センサ２０のその反対側に位置される。ｓ偏光伝送を示す検出器フィルタ３０は、入射光２６のｐ偏光部分が検出器２８に達するのを防止するために、検出器２８の前に用いられる。これは、入射放射線２６の検出によるバックグラウンド信号を最小にする際の助けとなる。結果として、発光（例えば蛍光）光２７のｓ偏光部分だけが、検出器２８によって検出される。発光団２５（例えばフルオロフォア）は、全方向に発光（例えば蛍光）光２７を放射する。しかしながら、ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示し、基板２１に向かう部分がワイヤ・グリッド１１によって反射されるので、すべてのｓ偏光発光（例えば蛍光）光２５は、検出器２８に向かっていくだろう。したがって、インタフェース反射又は吸収を考慮せずに、この実施例によると、発光団２５（例えばフルオロフォア）によって放射される発光（例えば蛍光）光２７の５０％の強度は、検出器２８によって検出される。検出器２８に達する発光（例えば蛍光）光２７の部分は、矢印２９によって示される。
【００８７】
本発明の第１の実施例による発光センサ２０のすべての実施例において、入射放射線２６のｐ及びｓ偏光部分、ワイヤ・グリッド１１のｐ又はｓ偏光伝送、オプションの検出器フィルタ３０のｐ又はｓ偏光伝送が交換されてもよいことは、理解されるべきである。
【００８８】
上記例から、発光センサ２０が蓋２３を通るか又は基板２１を通って照射されるかどうかとは関係なく、検出器２８は最も好ましくは、ワイヤ・グリッド１１が位置する側の反対側、例示される実施例のように、すなわち蓋２３（図３及び８を参照）側に配置されることであることが明らかになる。これらの場合、最も高い発光（例えば蛍光）信号（それぞれ７５％及び５０％）が、検出器２８によって検出される。これらの実施例において好ましくは、偏光ベースの検出器フィルタ３０が、検出器２８の前に用いられる。これは発光（例えば蛍光）信号を抑制するにもかかわらず、インタフェース及び他の異質で反射され及び／又は散乱された入射放射線２６が検出器２８に達することを防ぎ、よって、入射放射線２６の検出から生じているバックグラウンド信号を最小にする。他の実施例によると、偏光ベースの検出器フィルタ３０の代わりに、反射防止コーティングが、検出器２８への入射放射線２６の反射を防止するために、検出器２８と放射線源（図示されない）との間に備えられる。
【００８９】
励起放射線２６を生成するための放射線源は、例えば、ＬＥＤ又はレーザーでもよく、狭いスペクトル幅（例えばモノクロの光源）を持つ。好ましくは、入射励起放射線２６は、検出器２８への入射放射線２６の鏡面反射を防止するためにコリメートされている。
【００９０】
他の実施例によると、他の光学特徴が、更にバックグラウンド信号を抑制するために、発光センサ２０に組み込まれる。例えば、スペクトルフィルタが、放射線源とサンプル流体との間に、及び／又は検出器２８とサンプル流体との間に位置する。
【００９１】
放射線源及び検出器２８が発光センサ２０の同じ側に置かれる上記の実施例において、蓋２３又は基板２１の何らかによって形成された発光センサ２０の前記側は、励起放射線及び生成された発光放射線に対して透過である、例えばガラス又はプラスチックのような、材料で形成される。これらの場合、基板２１又は蓋２３の何らかによって形成された発光センサ２０の反対側は、例えば黒いレジストのような吸収層を有してもよい。これは、さもなければ、検出器２８によって検出されるバックグラウンド信号となる入射放射線２６の反射を抑制する。
【００９２】
概して、検出器２８又は放射線源のどちらか又は両方とも基板２１の側にあるとき、基板２１は、発光放射線及び／又は励起放射線に透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。検出器２８又は放射線源のどちらか又は両方とも蓋２３の側にあるとき、蓋２３は、発光放射線及び／又は励起放射線に透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。検出器２８及び放射線源のいずれも基板２１の側にないとき、基板２１は例えば黒いレジストのような吸収層を有する。同じことは、検出器２８又は放射線源のいずれも蓋２３の側にないとき、蓋２３にあてはまり、蓋２３は、例えば黒いレジストのような吸収層を有する。
【００９３】
異なる実施例で述べられるバックグラウンド信号の抑制の他に、本発明の実施例による温度制御電極及び偏光ベースの光学フィルタの機能を持つ導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）の組込みは、以下の付加的な効果を持つ。
【００９４】
−本発明の実施例による導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）は、特に導電格子が金属電極から成るとき、均一なヒータを供給する。斯様な均一なヒータは、例えば、生化学（例えばリアルタイムＰＣＲ）の特定の技術のために必要とされる試料ボリュームの高温均一性を得ることを可能にする。
【００９５】
−本発明の実施例による導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）は、単一の単純なプロセスの中で温度制御電極（例えばヒータ又はセンサ）及び高品質の偏光ベースの光学フィルタ両方を組み込むための低コスト・ソリューションを提供する。バイオ素子は、例えば、一般に使い捨ての装置である。従って、発光センサ２０は比較的廉価でなければならず、したがって、光学式検出器２８を照射することから励起放射線を抑制するための高品質のスペクトルフィルタ（卓上／ラボ用マシンへ）の組込みはオプションにはならない。
【００９６】
−本発明の実施例による導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）を使用することの他の効果は、それが広範囲にわたる入射角に対する高い消光値（ｐ及びｓ偏光間の比率）を持つということである。例えば市販のワイヤ・グリッド偏光子に対して、２０度までの入射角の適切な動作が決まって示された。
【００９７】
−スペクトル・フィルタリングが使われる場合より本発明の実施例による偏光ベースのフィルタリングが使われるとき、光学式検出器２８で検出できる発光（例えば蛍光）放射線２７の強度は、より高い。スペクトル・フィルタリングは、有効なスペクトルバンド幅を著しく狭めるのに対し、偏光ベースのフィルタリングを用いることにより、十分な励起スペクトル及び発光（例えば蛍光）スペクトルが使われることができる。
【００９８】
−読出装置（例えば卓上装置）による装置（例えばＬａｂ―ｏｎ―ａ―Ｃｈｉｐ）から来る偏光ベースのフィルタリングに基づく発光（例えば蛍光）信号の光学的検出を考慮すると、異なる発光団２５（例えばフルオロフォア）（すなわち異なるスペクトルを持つ）が検出されるべきとき、前記読出装置のフィルタは、変えられる必要がない。従来から使用されたスペクトルフィルタとは対照的に、偏光ベースのフィルタは、励起放射線のスペクトル又は発光（例えば蛍光）スペクトルに依存しない。したがって、本発明の実施例による導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）によって可能にされる偏光ベースのフィルタ手法は、発光団２５（例えばフルオロフォア）の発光（例えば蛍光）スペクトルに整合させる必要なくセットされる単一のフィルタを通って反応チャンバ２２のサンプル流体に存在する異なる発光団２５（例えばフルオロフォア）から放射している複数の異なる発光（例えば蛍光）スペクトルを検出することを可能にする。
【００９９】
本発明の第２の実施例によると、発光センサ２０は、第１の実施例にて説明したような、その実施例の特徴を持つ発光センサ２０であるが、蓋２３の表面に位置される少なくとも第２の導電格子（例えばワイヤ・グリッド３３）をさらに有してもよい。換言すれば、少なくとも第２の導電格子（例えばワイヤ・グリッド３３）は、第１の導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）が位置される反応チャンバ２２の側と対向する反応チャンバ２２の側に位置する。したがって、本発明の第２の実施例によると、発光センサ２０は、少なくとも２つの導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１、３３）を有し、少なくとも一つの導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１）は、基板２１に位置し、少なくとも一つの導電格子（ｅ．ｇ；ワイヤ・グリッド３３）は、蓋２３に位置する。本発明によると、導電格子（例えばワイヤ・グリッド１１、３３）のうちの少なくとも１つの導電格子の少なくとも一つのワイヤ１２が、温度制御電極（例えばヒータとして及び／又はセンサとして）として用いられる。本発明の第２の実施例は、ワイヤ・グリッドである導電格子に関して更に説明されるが、しかしながら、本発明は、これに限定されるわけではない。導電格子は、少なくとも一つの開口を持つ複数の平行ワイヤのアレイを有する。開口の一方の平面方向の寸法は、開口を充填する媒体の回折限界より小さく、他方の平面方向の寸法は、開口を充填する媒体の回折限界より大きい。前記アレイは、必ずしも必要ではないが、周期的なアレイである。ワイヤ・グリッドの場合、前記アレイは、周期的なアレイである。少なくとも、導電格子のいくつかのワイヤは、導電材料でできている。好ましくは、ワイヤの材料の屈折率の虚数部分は、十分に大きくあるべきであり、１より典型的に大きくなければならない。ワイヤのための適切な材料は、例えばＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒである。ワイヤは、何らかの適切な方法によって、例えばパターン化された金属構造体の印刷ステップ又はスパッタされた金属コーティングをパターン化するステップを含む、薄膜処理技術によって、製造されるか又は形成される。
【０１００】
光学的には、少なくとも２つのワイヤ・グリッド１１、３３は、最も好ましくは異なる偏光伝送を持ち、よって、発光センサ２０に統合された交差した偏光子として機能する。例えば、本発明の実施例によると、基板２１上の第１のワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示す一方、蓋２３上のワイヤ・グリッド３３はｓ偏光伝送を示すが、又はこの逆もありえる。ワイヤ・グリッド１１、３３は、高い偏光比率を有する（〉９９．９％、すなわち１０００より良好な消光）ので、発光（例えば蛍光）放射線２７の少なくとも一部が検出器２８に達することを許容する一方、第１及び第２のワイヤ・グリッド１１、３３によって形成される交差したワイヤ・グリッド偏光子は、バックグラウンド信号を抑制する。
【０１０１】
第１の実施例と同様で、すでに上述したように、光学的偏光ベースのフィルタとしてのワイヤ・グリッド１１の機能の他に、本発明によると、第１及び第２のワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドのワイヤ１２のうちの少なくとも１つが、温度制御電極としても機能する。本発明の実施例によると、前記温度制御電極は、例えば、ヒータ（例えば抵抗性加熱器）又は温度センサである。
【０１０２】
少なくとも２つのワイヤ・グリッド１１、３３のワイヤ１２は、何らかの適切な金属で形成され、２５ナノメートル以上、より好ましくは５０ナノメートル以上、最も好ましくは５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間（例えば１００ナノメートルの幅）の典型的な幅を持つ金属電極を形成する。ワイヤ１２は、概して５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間、例えば１００ナノメートルで、ワイヤ間のすきまを満たす媒体の放射線の波長の半分未満で、ワイヤ１２間の分離距離を持つ間隔で置かれる。分離距離とは、ワイヤ間のオープンスペースをいい、ワイヤの周期ではない。例えばワイヤ・グリッドが金属電極を有するとき、斯様なワイヤ・グリッド１１、３３は均一なヒータを提供する。均一なヒータは、サンプル流体の高温均一性を得ることを可能にする。これは、例えば、リアルタイム・ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ―ＰＣＲ）プロセスにおいて必要とされる。
【０１０３】
ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドの複数のワイヤ１２が温度制御電極として機能するために用いられるとき、ワイヤ１２は、本発明の実施例によると、個々にアドレスされることができるか又は一斉にアドレスされることができる。個々にワイヤ１２をアドレスすることの効果は、反応チャンバ２２が局所的に加熱されることができるということである。一斉にワイヤ１２をアドレスすることの効果は、反応チャンバ２２のサンプル流体が一様に加熱されることができるということであり、これは、例えばＰＣＲのような反応チャンバ２２内の例えば特定の化学的、生物学的、若しくは生化学的反応又はプロセスのために必要とされる。
【０１０４】
本発明の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドのすべてのワイヤ１２が、温度制御電極として用いられてもよい。実施例によると、ワイヤ１２が、抵抗加熱電極（図９（ａ）を参照）として用いられる。図９（ａ）にて図示したように、例えば電流源３１によってワイヤ１２に流れる電流を駆動することによって、熱は、ワイヤ１２のパワーの消散によって生成される。実施例によると、電流源は、少なくとも２つのワイヤ・グリッド１１、３３の各々のために供給される。他の実施例によると、１つの電流源は、少なくとも２つのワイヤ・グリッド１１、３３の全てのために供給される。他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドのワイヤ１２は、異なる電流源３１ａ、３１ｂ（図９（ｂ）を参照）に、部分１１ａ、１１ｂにおいて接続される。これらの実施例によると、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドの異なる部分は、異なる時間に駆動されることができ、例えば、反応チャンバ２２を局所的に加熱するために使われることができ、これは、反応チャンバ２２の例えば特定の化学的、生物学的若しくは生化学的反応又はプロセスのために必要とされる。
【０１０５】
他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドのワイヤ１２が、抵抗温度感知電極として用いられる。従って、電流源３１は、ワイヤ１２を流れる電流を伝送し、電圧測定手段３２はワイヤ１２にわたって電圧を測定するために供給される。ワイヤ１２によって送られる電流及びワイヤ１２にわたって測定される電圧の変化から、ワイヤ１２の抵抗力の変化が決定できる。ワイヤ１２の抵抗力の変化は、このときサンプル流体の温度の変化に対する尺度であり、反応チャンバ２２のサンプル流体において起こっている化学的、生化学的、又は生物学的反応に関する情報を提供する。
【０１０６】
好ましい実施例によると、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドの第１の番号のワイヤ１２ａは、抵抗加熱のために用いられ、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドの第２の番号のワイヤ１２ｂは抵抗温度検出のために用いられる（図９（ｃ）を参照）。これらの実施例によると、例えば、サンプル流体は、反応を開始するため、ヒータとして機能するワイヤ１２ａに電流を送ることによって、一様に加熱される。これは、電流源３１ａによってなされる。一旦反応が開始したならば、抵抗温度センサとして機能するために適したワイヤ１２ｂが、反応の間、サンプル流体の温度を決定するために用いられる。よって、すでに上で説明されたように、ワイヤ１２ｂの抵抗力の変化が、ワイヤ１２ｂに送られる電流及びワイヤ１２ｂにわたって測定される電圧の変化から決定されることができる。ワイヤ１２ｂの抵抗の変化は、この時サンプル流体の温度の変化のための尺度となり、反応チャンバ２２のサンプル流体において起こっている化学的、生化学的又は生物学的反応に関する情報を与える。
【０１０７】
さらに他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つのワイヤ・グリッドのすべてのワイヤ１２は、加熱及び温度検出のために使われるのに適している。
【０１０８】
以下、第２の実施例による発光センサ２０の実施例が、記載されている。この例では、温度制御電極としてのワイヤ・グリッド１１、３３の機能は、もう述べられないだろう。実施例のワイヤ・グリッド１１、３３が、上記の実施例のいずれかによる温度制御電極として機能することができると理解されなければならない。
【０１０９】
本発明の第２の実施例による発光センサ２０の構成の実施例が、図１０に図示される。この実施例によると、入射放射線２６は、非偏光である。非偏光２６は、蓋２３を通って入射する。蓋２３は、入射放射線２６を透過する例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。この実施例によると、蓋２３上のワイヤ・グリッド３３は、ｓ偏光伝送を示すようなものであり、基板２１上のワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。したがって、本実施例によれば、非偏光２６は、蓋２３を通って伝送し、入射非偏光２６のｓ偏光部分は、ワイヤ・グリッド３３を通って伝送され、反応チャンバ２２のサンプル流体にある発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これにより発光（例えば蛍光）光２７を生成する。検出器２８は、当該検出器２８が照射を受ける側（すなわち基板２１の側で）の反対側の発光センサ２０の側に位置する。発光団２５（例えばフルオロフォア）は、全方向に発光（例えば蛍光）光２７を放射する。蓋２３上のワイヤ・グリッド３３がｓ偏光伝送及びよってｐ偏光反射を示すので、ワイヤ・グリッド３３が蓋２３に存在しないときには、蓋２３によって吸収されるか又は送信される発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分は、ワイヤ・グリッド３３によって反射され、基板２１上のワイヤ・グリッド１１を通って伝送できる。従って、発光団２５（例えばフルオロフォア）によって放射される発光（例えば蛍光）光２７は、ランダムであり、略５０％のｐ偏光及び略５０％のｓ偏光を有するとすると、発光（例えば蛍光）光２７の略５０％（ｐ偏光部分）は、基板２１上のワイヤ・グリッド１１を通って伝送される。検出器２８に到達する発光（例えば蛍光）光２７の部分は、矢印２９によって示される。インタフェース反射又は吸収を考慮しないで、本実施例によって示されたように、発光（例えば蛍光）光２７の強度の略５０％が、検出器２８に到達する。同じことは、図１０の上記の設定の入射放射線２６がｓ偏光であるときでも、あてはまる。
【０１１０】
また、第２の実施例の上記説明において、入射放射線２６のｓ及びｐ偏光とワイヤ・グリッド１１、３２のｓ及びｐ偏光とが交換されてもよいことは、理解されるべきである。さらにまた、励起放射線２６は、蓋２３（図面に図示されない実施例）側に検出器２８が位置されて、基板２１を通って入射してもよい。
【０１１１】
バックグラウンド信号の抑制の他に、本発明の実施例による少なくとも２つのワイヤ・グリッド１１、３３の組込みが、付加的な効果を持つ。
【０１１２】
−ワイヤ・グリッドが導電性電極（例えば金属電極）から成るとき、本発明の実施例によるワイヤ・グリッド１１、３３のうちの少なくとも１つは、均一なヒータを供給する。斯様に均一なヒータは、試料ボリュームにおいて、例えば、生化学（例えばＲＴ―ＰＣＲ）の特定の技術のために必要とされる高温均一性を得ることを可能にする。
【０１１３】
−本発明の実施例による少なくとも２つのワイヤ・グリッド１１、３３の使用は、単一の単純なプロセスの中で高品質の偏光ベースの光学フィルタと、温度制御電極（例えばヒータ又はセンサ）との両方を組み込む低コストソリューションを供給する。例えば、バイオ素子は、一般に使い捨ての装置である。従って、発光センサ２０は、比較的廉価でなければならないので、光学式検出器２８を照明するために励起放射線を抑制する高品質のスペクトルフィルタの（卓上／ラボ用マシンへの）組込みは、オプションではない。
【０１１４】
本発明の第３の実施例によると、上述の発光センサ実施例のいずれかの発光センサではあるが、上記の実施例のような外部光学式検出器２８の代わりに、発光センサ２０の基板２１において統合される光学式検出器３４を有する発光センサ２０が供給される。
【０１１５】
本発明の第３の実施例による発光センサ２０は、センサ２０の基板２１に位置する少なくとも第１のワイヤ・グリッド１１を有する。上記実施例や例にて説明したように、少なくとも第１のワイヤ・グリッド１１は、複数のワイヤ１２を有し、偏光ベースの光学フィルタ及び温度制御電極両方として機能する。本発明の実施例によると、温度制御電極は、例えば、ヒータ（例えば抵抗性加熱器）又は温度センサである。ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２は、何らかの適切な導電材料、好ましくは金属で形成され、導電性電極、例えば、２５ナノメートル以上、より好ましくは、５０ナノメートル以上の、最も好ましくは５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間（例えば１００ナノメートルの幅）の典型的幅を持つ金属電極を形成する。ワイヤ１２は、概して５０ナノメートルと１５０ナノメートルとの間（例えば１００ナノメートル）での、ワイヤ間のすきまを満たす媒体の放射線の半分の波長より小さい、ワイヤ１２間に分離距離を持った間隔を持つ。分離距離とは、ワイヤ間のオープンスペースをいい、ワイヤの周期ではない。斯様なワイヤ・グリッド１１は、導電の、例えば金属電極を有するので、均一なヒータを供給する。均一なヒータは、サンプル流体の高温均一性を得ることを可能にする。これは、例えば、リアルタイム・ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ―ＰＣＲ）プロセスにおいて必要とされる。
【０１１６】
本発明の実施例によると、ワイヤ１２は、個々に、又は一斉にアドレスされることができる。ワイヤ１２を個々にアドレスすることの効果は、反応チャンバ２２が局所的に加熱されることができるということである。一斉にワイヤ１２をアドレスすることの効果は、反応チャンバ２２のサンプル流体が一様に加熱されることができるということであり、これは、反応チャンバ２２の例えば特定の化学的、生物学的、若しくは生化学的反応又はプロセス（例えばＰＣＲ）のために必要とされる。
【０１１７】
本発明の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２が、温度制御電極として用いられる。実施例によると、ワイヤ１２が、抵抗加熱電極（図９（ａ）を参照）として用いられる。図９（ａ）にて図示したように、例えば電流源３１によってワイヤ１２を通る電流を駆動することによって、熱が、ワイヤ１２のパワーの消散によって生成される。これらの実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２は、同じ電流源３１に接続されている。他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２は、異なる電流源３１ａ、３１ｂ（図９（ｂ）を参照）とセグメント１１ａ、１１ｂにおいて接続される。これらの実施例によると、ワイヤ・グリッド１１の異なるセグメントが、異なる時間にドライブされることができ、例えば、反応チャンバ２２を局所的に加熱するために用いられることができ、これは、反応チャンバ２２の例えば特定の化学的、生物学的若しくは生化学的反応又はプロセスのために必要とされる。
【０１１８】
他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２が、抵抗温度感知電極として用いられる。従って、電流供給源３１は、ワイヤ１２を流れる電流を伝送し、ワイヤ１２にわたって電圧を測定するための電圧測定手段３２のために供給される。ワイヤ１２を通って送られる電流及びワイヤにわたって測定される電圧の変化から、ワイヤ１２の抵抗の変化が、決定できる。ワイヤ１２の抵抗の変化は、サンプル流体の温度の変化のための尺度であり、反応チャンバ２２のサンプル流体において起こっている化学的、生化学的又は生物学的反応に関する情報を供給する。
【０１１９】
好ましい実施例によると、ワイヤ・グリッド１１の第１の番号のワイヤ１２ａは、抵抗加熱のために用いられ、ワイヤ・グリッド１１の第２の番号のワイヤ１２ｂは、抵抗温度検出のために用いられる。これは、図９（ｃ）に示される。これらの実施例によると、例えば、サンプル流体は、反応を開始するためにヒータとして機能するワイヤ１２ａに電流を伝送することによって、一様に加熱される。これは、電流源３１ａによってされる。一旦反応が始まったならば、抵抗温度センサとして機能するのに適合されているワイヤ１２ｂは、反応の間、サンプル流体の温度を決定するために用いられる。よって、すでに上で説明されたように、ワイヤ１２の抵抗の変化が、ワイヤ１２ｂに送られる電流及びワイヤ１２ｂにわたって測定される電圧の変化から決定されることができる。ワイヤ１２ｂの抵抗の変化は、この時サンプル流体の温度の変化のための尺度となり、反応チャンバ２２のサンプル流体において起こっている化学的、生化学的又は生物学的反応に関する情報を与える。
【０１２０】
さらに他の実施例によると、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２は、加熱及び温度検出両方のために使われるのに適している。
【０１２１】
以下、本発明の第３の実施例による発光の構成例が、記載されている。これらの例では、ワイヤ・グリッド１１の少なくとも一つの温度制御電極の機能は、もう述べられないだろう。ワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２が、上記の実施例のいずれかによる温度制御電極として機能することができると理解されなければならない。
【０１２２】
図１１において挙げられる実施例において、励起放射線２６は、蓋２３を通って、すなわち、統合した光学式検出器３４が位置する発光センサ２０の側よりむしろ発光センサ２０のその反対側から入射する。蓋２３は、入射放射線２６を透過する例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。この実施例によれば、入射放射線２６は、ｓ偏光である。ｓ偏光２６は、発光センサ２０の蓋２３を通って入射し、反応チャンバ２２のサンプル流体にある発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これによって発光（例えば蛍光）光２７を生成する。発光団２５（例えばフルオロフォア）は、すべての方向において発光（例えば蛍光）光２７を放射する。この実施例によると、ワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。したがって、発光（例えば蛍光）光のｓ偏光部分は、ワイヤ・グリッド１１によって反射され、基板２１において統合された検出器３４に到達できない。発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の半分は、ワイヤ・グリッド１１及び基板２１を通過し、よって基板２１において統合された光学式検出器３４に到達する。蓋２３が発光の光２７に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成されるので、発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の残り半分は、蓋２３を通ってセンサ２０に残る。本実施例に従って、インタフェース反射及び吸収を考慮しないとすると、発光団２５（例えばフルオロフォア）によって生成される発光（例えば蛍光）光２７の強度の２５％は、統合された検出器３４に到達する。
【０１２３】
図１２は、励起放射線２６が入射する発光センサ２０の同じ側に光学式検出器３４が統合される、第３の実施例による発光センサ２０の他のより好適な実施例を例示する。この実施例によると、入射放射線２６は、例えばｐ偏光である。基板２１上のワイヤ・グリッド１１は、ｐ偏光伝送を示すようなものである。ｐ偏光２６は、基板２１を通って入射し、ワイヤ・グリッド１１を通過する。基板２１は、励起放射線２６に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成される。反応チャンバ２２において、ｐ偏光２６は発光団２５（例えばフルオロフォア）を励起し、これにより発光（例えば蛍光）光２７を生成する。発光団２５（例えばフルオロフォア）は、全方向に発光（例えば蛍光）光２７を放射する。ワイヤ・グリッド１１がｐ偏光伝送を示すので、発光（例えば蛍光）光２７のｓ偏光部分は、ワイヤ・グリッド１１によって反射され、よって検出器３４から離れていく。発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の半分は、ワイヤ・グリッド１１を通って伝送でき、よって統合した検出器３４に到達する。発光（例えば蛍光）光２７のｐ偏光部分の残り半分は、蓋２３によって吸収されるか、又は蓋２３が発光放射線２７に対して透過である例えばガラス又はプラスチックのような材料で形成されるとき、蓋２３を通ってセンサ２０に残るだろう。本実施例に従って、インタフェース反射及び吸収を考慮しないとすると、発光団２５（例えばフルオロフォア）によって生成される発光（例えば蛍光）光２７の強度の２５％は、検出器３４に到達する。
【０１２４】
図１２に図示される実施例において、入射励起放射線２６による、統合した光学式検出器３４への直射的な照射を防止するため、発光センサ２０は、光学式検出器３４と励起放射線源（図に示されない）との間に位置される（例えば金属質の又は黒い）シールドを有する。本発明の実施例によると、前記シールドは、例えば、統合した光学式検出器３４の一部分である。本発明の実施例において、統合した光学式検出器３４は、流体チャンバ（図１２に図示される状況と異なって）の下の領域より小さい。本発明の別の実施例において、統合した光学式検出器３４は、規則的であるか不規則なアレイに例えば配置される、複数の別々の発光検出素子を有するように構想されてもよい。パターン化されたシールドは、裏面にあり、前記シールドのパターンは、発光検出素子のアレイに対応し、これによって、入射光が発光団に到達することができ、入射光が光学式検出器３４に直接衝突することを防止する。
【０１２５】
統合した検出器３４は、外部光学式検出器２８より反応チャンバ２２に近く位置されるので、インタフェース及び／又は不均質で反射及び／又は散乱した入射放射線２６であって、統合した光学式検出器３４によって検出された当該入射放射線２６の強度が本発明の第１及び第２の実施例の場合のような外部光学式検出器２８の場合より低いので、発光センサ２０の統合した検出器３４の使用は有利である。加えて、統合した光学式検出器３４は、外部検出器２８より大きい発光（例えば蛍光）強度を検出することが可能である。これは、発光（例えば蛍光）放射線２７が、統合した検出器３４によって検出されるために、センサ２０を離れる必要はないので空気の散乱による損失がより少ないからである。さらにまた、収集の角度は増大し、検出器３４が基板２１に統合されるので、媒体境界及び対応する反射の数は減少する。
【０１２６】
統合した光学式検出器３４は、例えばピン―ダイオードのような、例えばフォトダイオードである。統合した光学式検出器３４は、光学式検出器３４のアレイを有する。例えば、複数にセグメント化された検出器３４又は複数の検出器３４は、発光センサ２０の基板２１に組み込まれる。好ましくは、統合した光学式検出器３４は、既知の広域エレクトロニクス技術（例えばａ―Ｓｉ、ＬＴＰＳ又は有機技術）の１つを用いて組み立てられる。
【０１２７】
とりわけ、統合した光学センサ３４を持つ発光センサ２０の効果は、以下の通りである。
【０１２８】
−オンチップ発光（例えば蛍光）信号獲得又は生成システムは、分析チップ又はセンサ・デバイスの速度及び信頼性を改善する。
【０１２９】
−例えばポイントケア診断及びロードサイドテストのような（すなわち、中心卓上マシンがもはや必要でない）アプリケーション用の携帯用の携帯センサ・デバイスの場合、特に有利である、製造プロセスのコストの削減。
【０１３０】
−収集の角度が増大し、媒体の境界及び対応する反射の数が減少するので、発光（例えば蛍光）放射線２７の強度が大きくなる。
【０１３１】
本発明の第３の実施例による発光センサ２０は、他の構成も持つ。第１及び第２の実施例並びにこれらの実施例における上記の構成は、第３実施例による発光センサ２０にも適用されることに留意されたい。上記の構成間の唯一の違いは、第３実施例による発光センサ２０は、外部光学式検出器２８よりもむしろ統合した光学式検出器３４を有することである。本発明の第３の実施例による発光センサ２０は、本発明の第１及び第２の実施例のために記載されたものと同じ効果を持つ、すなわち、バックグラウンド信号の抑制の他に本発明の実施例によるワイヤ・グリッド１１の組込みは、付加的な効果を持つことは、当業者によって理解されるだろう。
【０１３２】
−本発明の実施例によるワイヤ・グリッド１１は、導電性電極（例えば金属電極）から成るので、均一なヒータを供給する。斯様な均一なヒータは、例えば、生化学（例えばリアルタイムＰＣＲ）の特定の技術のために必要とされる試料ボリュームの高温均一性を得ることを可能にする。
【０１３３】
−本発明の実施例によるワイヤ・グリッド１１は、単一の単純なプロセスで、ヒータ又はセンサのような温度制御電極及び高品質の偏光ベースの光学フィルタ両方を組み込むため低コスト・ソリューションを提供する。例えば、バイオ素子は、一般に使い捨ての装置である。従って、発光センサ２０は、比較的廉価でなければならないので、光学式検出器２８を照明するために励起放射線を抑制する高品質のスペクトルフィルタの（卓上／ラボ用マシンにおいてのような）組込みは、オプションではない。
【０１３４】
本発明の第４の実施態様によると、発光センサ２０は、熱処理アレイにおいて統合される本発明の異なる実施例及び例にて説明したように、複数のワイヤ・グリッド１１を有する。複数のワイヤ・グリッド１１の各々は、個々にアドレスされる。図１３は、広域エレクトロニクス技術（例えばａ―Ｓｉ、ＬＴＰＳ、有機ＴＦＴなど）を好ましくは使用した、好ましくは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であるが、ダイオード、ＭＩＭダイオードでもよい、スイッチ３５（例えばトランジスタスイッチ）を介した熱処理アレイのような、ワイヤ・グリッド１１をアドレスするやり方を図式的に例示する。本発明によると、ワイヤ１２のうちの少なくとも１つが温度制御電極（例えばヒータ又はセンサ）として用いられる一方、ワイヤ・グリッド１１は偏光ベースの光学フィルタとして機能する。
【０１３５】
図１３において挙げられる実施例は、ワイヤ・グリッド１１のすべてのワイヤ１２用に１つの電流源３１だけを持つ。従って、ワイヤ１２は、図１３にて図示したように、２本のワイヤ電極４１の間に付与される。電流源３１は、バイア穴接続４２を通るスイッチ３５に接続されている。ワイヤ・グリッド１１がアドレスされるとき、スイッチ３５によって電流がワイヤ電極４１を通ってワイヤ１２に流れることができる。
【０１３６】
図１３に挙げられる実施例がいかなる形であれ、本発明を制限することを目的としないと理解されるべきである。熱処理アレイ４０のワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２も、上記実施例で記載されたように、図９（ａ）−（ｃ）で図示されたように、アドレスされる。
【０１３７】
熱処理アレイ４０は、パラレルに処理でき、高い用途の広さ及び高いスループットを独立に許容するため、温度制御された区画３６のアレイを有する（図１４を参照）。斯様な処理アレイ４０は、各区画３６に対して偏光ベースの光学フィルタとして機能する少なくとも一つのワイヤ・グリッド１１と、加熱素子及び／又は温度センサとしても機能している少なくとも一つのワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２のうちの少なくとも１つのワイヤとを有する。区画３６は、フィードバック制御システムをさらに有する。
【０１３８】
本発明の第４の実施態様による熱処理アレイ４０が、個々に各区画３６の全域全体の常温を維持するために使用できるか、あるいは、各区画３６がアレイ形式で構成され、反応チャンバ２２の異なる部分が異なる温度を必要とする場合、各区画３６においてあらかじめ決められた時間依存温度プロフィールをつくるために使用できる。全ての場合に、熱処理アレイ４０は、複数の個々にアドレス指定可能で、ドリル加工可能なワイヤ・グリッド１１を有し、温度センサ及び流体混合素子又は流体ポンプ素子のような追加素子をオプションで有してもよい。
【０１３９】
本発明の実施例による熱処理アレイ４０は、多数の生物工学的なアプリケーションのために有益である。例えば、リアルタイムＰＣＲの多重化の程度は通常４に限られていて、よりしばしば２（例えば生化学のため）に限られている。診断されるか又は検出されるべき分析物の総数を増加させるために、異なる分析物のパラレル検出のため複数の異なる区画３６を有する熱処理アレイ４０は、リアルタイムＰＣＲプロセスのようなＤＮＡ増幅プロセス用に有益である。
【０１４０】
温度制御素子のアレイは、例えば、個々に制御素子を有する温度制御素子（ＵＳ２００４／００５３２９０Ａ１を参照）、又はＣＭＯＳ技術に基づく温度制御素子（ＷＯ２００５−０３７４３３Ａ１を参照）のように、文献にすでに記載されている。しかしながら、本発明によれば、偏光ベースの光学フィルタ及び温度制御電極両方として機能する、複数のワイヤ１２を持つワイヤ・グリッド１１を有する熱処理アレイを発光センサ（例えば発光バイオセンサ、例えば蛍光バイオセンサ）へ組み込むことが提案される。
【０１４１】
好ましくは、熱処理アレイ４０は、アクティブ・マトリックス原理に基づく。これは、図１４に図示されている。アクティブ・マトリックス手法において、個別のワイヤ・グリッド１１が行及び列に論理的に組織される。用語「列」及び「コラム」は、特定のワイヤ・グリッド１１において、共にリンクされたアレイ素子のセットを記載するために用いられる。リンクは、行列の直交式のアレイ形式であるが、本発明は、これに限定されない。当業者に理解されるように、行及び列は容易に交換でき、これらの用語が交換可能であることが本明細書では意図される。また、非直交式のアレイも考慮され、本発明の範囲内に含まれる。よって、用語「行」及び「列」は、広く解釈されるべきである。この広い解釈を容易にするために、「論理的に組織化された行又は列」と呼ばれてもよい。これによって、ワイヤ・グリッドのセットは、トポロジー的に線形交差した態様で共にリンクされているが、物理的又は地形的配置がそうである必要はないことを意味する。
【０１４２】
個々のワイヤ・グリッド１１は、一度に１つの行又は１つの列をアドレスする。ワイヤ・グリッド１１の行は、行選択ドライバ、例えば選択ドライバＩＣ３７によって選択される。列選択ドライバ、例えばヒータ・ドライバＩＣ３８は、対応するトランジスタスイッチ３５が開き、選択されたワイヤ・グリッド１１のワイヤ１２が対応する区画３６を加熱するように、選択された行の特定の列のワイヤ・グリッド１１をアドレスする。
【０１４３】
アクティブマトリックスアレイは、よく知られた広域エレクトロニクス技術（例えばａ―Ｓｉ、ＬＴＰＳ又は有機半導体技術）の１つから、好ましくは製造される。スイッチ３５としてＴＦＴの他に、また、ダイオード又はＭＩＭ（金属―絶縁体―金属）が、能動素子として用いられることができる。
【０１４４】
本発明の他の実施例によると、選択ドライバＩＣ３７は、局所的メモリ機能をドライブし、これによりヒータが実際にアドレスされる時を越えて駆動信号を特定のセル３６まで広げることが可能になる。これは、あらかじめ決められた時間依存温度プロフィールをつくるために用いることができる。局所的メモリ機能は、メモリ素子３９によって形成できる。多くの場合、前記メモリ素子は、単純なコンデンサである。例えば、ワイヤ・グリッド１１（図１５を参照）を駆動する電流信号の場合、メモリ素子３９、例えば追加のキャパシタは、例えばワイヤ・グリッド１１の他のラインがアドレスされる間、電流源トランジスタ３１のゲートの電圧を格納し、ヒータ電流を維持するために、スイッチ３５とライン電圧源との間に供給される。局所的メモリ機能３９を加えることによって加熱信号がより長い間付与されることができ、これによって、温度プロフィールはよりよく制御できる。
【０１４５】
以下、リアルタイム・ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ―ＰＣＲ）の発光センサの使用の具体例が示される。分子診断法（例えば臨床アプリケーション、法医学、食品アプリケーションのため）のような多数の生物工学的なアプリケーションにおいて、光学的発光（例えば蛍光）信号が、高い信号対背景比率で読み出し得る（個々に）温度制御された反応区画のアレイを有する（使い捨ての）バイオチップ又は同様のシステムのリアルタイム定量的ＤＮＡ増幅（ＲＴ―ＰＣＲ）モジュールに対するニーズがある。従って、本発明の実施例による発光（例えば蛍光）センサ２０は、リアルタイムＰＣＲにおいて好適に用いられる。
【０１４６】
本発明は、例えば医学診断法の定量的リアルタイムＰＣＲのために使われてもよい。定量的リアルタイムＰＣＲにおいて、増幅産物の存在は、同じ装置でのリアルタイムに測定される光学的信号を生成するリポーター分子（例えば分子ビーコン、スコーピオン等）を使用して、温度処理の間、量的に記録される。記録された信号は、特定の核酸分子（例えば（制限されるわけではないが）バクテリア又は一組のバクテリア）の濃度と同様に、存在のための尺度である。
【０１４７】
定量的リアルタイム―ＰＣＲは、非常に正確で、開始ターゲット分子の決定の非常に大きいダイナミックレンジを持つ（エンドポイント分析で典型的に観察される大きさの１、２のオーダーと比較して、少なくとも５倍のオーダー）。他の定量的ＰＣＲ方法とは異なり、フルオレジェニック（ｆｌｕｏｒｅｇｅｎｉｃ）プローブ又はフルオロフォアに基づいたリアルタイムＰＣＲは、ポストＰＣＲサンプル処理、潜在的ＰＣＲ製品キャリーオーバー汚染防止を必要としないので、非常により速く、より高いスループット分析に結果としてなる。さらに、定量的リアルタイムＰＣＲは、ＤＮＡのトレース検出に依存した法律及び規則の施行で、ますます頼られている。
【０１４８】
リアルタイムＰＣＲにおいて、反応は、一定のサイクル数の後の蓄積したＰＣＲプロダクト量の時よりもむしろＰＣＲプロダクトの増幅が先ず検出される時の循環の間のポイントにより特徴づけられる。
【０１４９】
図１６は、代表的な増幅プロット線（サイクル数の関数における蛍光）を示し、量子化分析において使用される用語を規定する。
【０１５０】
基線（参照番号４４によって示される）より上の蛍光（曲線４３によって示される）の増加は、蓄積されるＰＣＲプロダクトの検出を示す。パラメータＣＴ（閾値サイクル）は、蛍光が一定の閾値４５を超える部分的なサイクル数として定義される。ゲノムＤＮＡの初期の量がより高いほど、蓄積されたプロダクトは、ＰＣＲプロセスにおいてすぐに検出され、ＣＴ値がより低い。一組の標準の初期のターゲットコピー数対ＣＴのログのプロット線は、直線である。未知サンプルのターゲットの量の量子化は、ＣＴを測定し、開始コピー数を決定するための標準曲線を使用することによって達成される。閾値がＰＣＲの指数フェーズにあるように採られるので、ＣＴ値は反復試験でよく再生可能である。指数フェーズにおいて、反応構成素子は制限しないで、反復試験反応は均一で再生可能な結果を呈する。
【０１５１】
リアルタイムＰＣＲは、実験の間の再生可能で正確な温度制御が実行されることを必要とし、異なるステップが異なる温度を必要とする。本発明の実施例による発光センサ２０を使用するとき、加熱機能が、発光センサ２０において統合されたワイヤ・グリッド１１に組み込まれるので、追加の加熱装置は、必要とされない。サンプル流体を加熱し、サンプル流体の温度を測定し、発光（例えば蛍光）放射線２７を検出することは、単一のセンサ２０ででき、複雑なプロセス・ステップを必要としない。
【０１５２】
さらにまた、定量的リアルタイムＰＣＲの検出感度は、発光（例えば蛍光）信号対励起バックグラウンド比率で主に決定される。高い検出感度を得るために、検出器２８、３４に到達する、入射励起放射線２６（例えば励起光）の一部によって主に生じるバックグラウンド信号は、可能な限り抑制されなければならない。上記の実施例にて説明したように、前記バックグラウンド信号の抑制は、本発明の実施例による発光センサ２０によって好適に得られる。最大検出感度を許容する他に、これは、閾値が低減できるので、分析が実行できる速度も上げる。
【０１５３】
他の態様において、本発明は、本発明の実施例による発光センサ２０のワイヤ・グリッド１１の少なくとも一つのワイヤ１２の駆動を制御するため、発光センサ２０用のシステム・コントローラ５０を提供する。図１７において図示されるシステム・コントローラ５０は、ワイヤ・グリッド１１の少なくとも一つのワイヤ１２に電流を流すための電流源３１を制御する制御ユニット５１を有する。
【０１５４】
システム・コントローラ５０は、例えばマイクロプロセッサのようなコンピュータ装置を含み、例えば、これはマイクロ・コントローラである。特に、これは、プログラマブルコントローラ（たとえばＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＡｒｒａｙＬｏｇｉｃ（ＰＡＬ）、ＰＬＡ、プログラマブルゲートアレイ、特にＦＰＧＡのようなプログラム可能なデジタル論理装置）を含む。ＦＰＧＡの使用は、例えばＦＰＧＡの必要な設定をダウンロードすることによって、微小流体システムのその後のプログラミングを許容する。システム・コントローラ５０は、駆動パラメータ（例えば温度及びタイミング・パラメータ）のような、設定可能なパラメータに従って動作される。
【０１５５】
本発明の実施例による上記の方法は、図１８に示されるような演算処理システム６０で行う。図１８は、メモリ（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等）の少なくとも一つの形式を含むメモリ・サブシステム６２に結合された少なくとも一つのプログラマブルプロセッサ６１を含む演算処理システム６０の１つの構成を示す。プロセッサ６１又は複数のプロセッサは、一般的な目的又は特別な目的プロセッサであり、装置（例えば、他の機能を実行する他の構成素子を持つチップ）に含まれてもよいことに留意されたい。このように、一つ以上の本発明の態様は、デジタル電子回路で、又はコンピュータ・ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア若しくはこれらの組合せで行うことができる。演算処理システムは、少なくとも一つのディスク駆動装置及び／又はＣＤ―ＲＯＭドライブ及び／又はＤＶＤドライブを持つストレージ・サブシステム６３を含んでもよい。いくつかの実施態様において、ディスプレイシステム、キーボード及びポインティング・デバイスは、ユーザが手動で情報（例えばパラメータ値）を入力するために供給するユーザ・インタフェース・サブシステム６４の一部として含まれる。データ（例えば所望の又は得られたフローレート）の入出力のポートも、含まれてもよい。ネットワーク接続のようなより多くの素子、各種デバイスに対するインタフェース等が含まれてもよいが、図１８には図示されていない。演算処理システム６０のさまざまな素子は、単一バスとして説明を簡単にするため図１８に示されるバス・サブシステム６５を介することを含む、さまざまな態様で結合されてもよいが、少なくとも一つのバスのシステムを含むことは当業者に理解されるだろう。メモリ・サブシステム６２のメモリは、演算処理システム６０で実行されるとき、ここに記載されている方法の実施例のステップを実施する一組の指示の全て又は一部（いずれも６６として示される）を、ある時期保持してもよい。
【０１５６】
本発明はまた、コンピュータ装置で実行されるとき、本発明による方法のいずれかの機能を供給するコンピュータ・プログラム製品を含む。斯様なコンピュータ・プログラム製品は、プログラマブルプロセッサによる実行のためのマシン読み取り可読コードを担持している担体媒体で、明らかに例示されることができる。本発明は、このように、計算手段で実行されるとき、上記の方法のいずれかを実行するための命令を供給するコンピュータ・プログラム製品を担持している担体媒体に関する。「担体媒体」という用語は、実行のためプロセッサに命令を供給することに関与するいかなる媒体のこともいう。斯様な媒体は、不揮発性メディア及び伝送メディアを含む多くの形式を採用するが、これに限定されるものではない。不揮発性メディアは、例えば、大容量記憶装置の一部であるストレージ装置のような光学又は磁気ディスクを含む。コンピュータ可読媒体の一般の形式は、ＣＤ―ＲＯＭ、ＤＶＤ、フレキシブル・ディスク、フレキシブルディスク、テープ、メモリ・チップ、カートリッジ又はコンピュータが読むことができる何れの他の媒体も含む。コンピュータ可読媒体のさまざまな形式は、実行するためのプロセッサへ、一つ以上の命令の一つ以上のシーケンスを坦持することを含む。コンピュータ・プログラム製品は、ネットワーク（例えばＬＡＮ、ＷＡＮ又はインターネット）のキャリアを介して、送信されることもできる。伝送メディアは、電波及び赤外線通信の間、生成されるような、音響又は光の波という形をとることができる。伝送メディアは、コンピュータ内のバスを有するワイヤを含む、同軸ケーブル、銅のワイヤ及び光ファイバを含む。
【０１５７】
好ましい実施例、特定の構造及び構成（材料と同様に）が本発明による装置のために本願明細書において述べられたが、形式及び細部のさまざまな変化又は修正は、本発明の範囲及び趣旨を逸脱しない範囲でなされてもよいことは、理解されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのチャンバと、少なくとも第１の導電格子により形成される少なくとも一つの光学フィルタとを有する発光センサであって、前記少なくとも第１の導電格子は複数のワイヤを有し、前記少なくとも第１の導電格子の前記複数のワイヤのうちの少なくとも一つは、当該発光センサの少なくとも一つのチャンバの温度を制御するための温度制御装置にリンクされている、発光センサ。
【請求項２】
少なくとも第２の導電格子により形成される少なくとも第２の光学フィルタを更に有する、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項３】
第１の導電格子は第１のタイプの偏光透過を持ち、第２の導電格子は第２のタイプの偏光透過を持ち、第１及び第２のタイプの偏光透過は、互いに異なる、請求項２に記載の発光センサ。
【請求項４】
第２の導電格子は複数のワイヤを有し、第２の導電格子の少なくとも一つのワイヤは温度制御電極として機能する、請求項２又は３に記載の発光センサ。
【請求項５】
基板の面により形成される第１の側を持つ反応チャンバを有する請求項１乃至４の何れか一項に記載の発光センサであって、少なくとも一つの導電格子が、前記反応チャンバの第１の側に形成される、発光センサ。
【請求項６】
基板に略平行であって、前記基板から離れて位置する蓋により形成される第２の側を持つ反応チャンバを有する請求項１乃至５の何れか一項に記載の発光センサであって、少なくとも一つの導電格子が前記反応チャンバの第２の側に形成される、発光センサ。
【請求項７】
発光放射線を検出するための検出器を更に有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の発光センサ。
【請求項８】
前記発光放射線が、励起放射線の照射を受けて前記発光センサの反応チャンバにある発光団により生成される、請求項７に記載の発光センサ。
【請求項９】
前記検出器は前記発光センサの第１の側に位置され、励起放射線が前記発光センサの第２の側で前記発光センサに入力し、第１及び第２の側は、前記反応チャンバに関して互いに対向する、請求項８に記載の発光センサ。
【請求項１０】
前記少なくとも一つのワイヤがヒータの一部である、請求項１乃至９の何れか一項に記載の発光センサ。
【請求項１１】
少なくとも一つの発光団により生成される発光放射線の検出のための請求項１に記載の発光センサを製造する方法であって、少なくとも一つの光学フィルタとして、複数のワイヤを有する少なくとも第１の導電格子を供給するステップと、前記温度制御装置にリンクされた前記少なくとも第１の導電格子の前記ワイヤの少なくとも一つを供給するステップとを有する、方法。
【請求項１２】
サンプル流体を同時に加熱しながら前記サンプル流体の発光団により放射された発光放射線を検出するための方法であって、励起放射線で前記発光団を照射するステップと、特定のタイプの発光放射線を選択的に伝送し、前記サンプル流体を少なくとも局地的に加熱するため少なくとも第１の導電格子の少なくとも一つのワイヤを駆動するため、複数のワイヤを有する少なくとも第１の導電格子により形成された少なくとも一つの光学フィルタを使用するステップと、発光放射線を検出するステップとを有する、方法。
【請求項１３】
計算手段で実行されるとき、請求項１１又は１２に記載の方法を実施するためのコンピュータプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンピュータプログラムを格納するためのマシン可読データ格納装置。
【請求項１】
少なくとも一つのチャンバと、少なくとも第１の導電格子により形成される少なくとも一つの光学フィルタとを有する発光センサであって、前記少なくとも第１の導電格子は複数のワイヤを有し、前記少なくとも第１の導電格子の前記複数のワイヤのうちの少なくとも一つは、当該発光センサの少なくとも一つのチャンバの温度を制御するための温度制御装置にリンクされている、発光センサ。
【請求項２】
少なくとも第２の導電格子により形成される少なくとも第２の光学フィルタを更に有する、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項３】
第１の導電格子は第１のタイプの偏光透過を持ち、第２の導電格子は第２のタイプの偏光透過を持ち、第１及び第２のタイプの偏光透過は、互いに異なる、請求項２に記載の発光センサ。
【請求項４】
第２の導電格子は複数のワイヤを有し、第２の導電格子の少なくとも一つのワイヤは温度制御電極として機能する、請求項２又は３に記載の発光センサ。
【請求項５】
基板の面により形成される第１の側を持つ反応チャンバを有する請求項１乃至４の何れか一項に記載の発光センサであって、少なくとも一つの導電格子が、前記反応チャンバの第１の側に形成される、発光センサ。
【請求項６】
基板に略平行であって、前記基板から離れて位置する蓋により形成される第２の側を持つ反応チャンバを有する請求項１乃至５の何れか一項に記載の発光センサであって、少なくとも一つの導電格子が前記反応チャンバの第２の側に形成される、発光センサ。
【請求項７】
発光放射線を検出するための検出器を更に有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の発光センサ。
【請求項８】
前記発光放射線が、励起放射線の照射を受けて前記発光センサの反応チャンバにある発光団により生成される、請求項７に記載の発光センサ。
【請求項９】
前記検出器は前記発光センサの第１の側に位置され、励起放射線が前記発光センサの第２の側で前記発光センサに入力し、第１及び第２の側は、前記反応チャンバに関して互いに対向する、請求項８に記載の発光センサ。
【請求項１０】
前記少なくとも一つのワイヤがヒータの一部である、請求項１乃至９の何れか一項に記載の発光センサ。
【請求項１１】
少なくとも一つの発光団により生成される発光放射線の検出のための請求項１に記載の発光センサを製造する方法であって、少なくとも一つの光学フィルタとして、複数のワイヤを有する少なくとも第１の導電格子を供給するステップと、前記温度制御装置にリンクされた前記少なくとも第１の導電格子の前記ワイヤの少なくとも一つを供給するステップとを有する、方法。
【請求項１２】
サンプル流体を同時に加熱しながら前記サンプル流体の発光団により放射された発光放射線を検出するための方法であって、励起放射線で前記発光団を照射するステップと、特定のタイプの発光放射線を選択的に伝送し、前記サンプル流体を少なくとも局地的に加熱するため少なくとも第１の導電格子の少なくとも一つのワイヤを駆動するため、複数のワイヤを有する少なくとも第１の導電格子により形成された少なくとも一つの光学フィルタを使用するステップと、発光放射線を検出するステップとを有する、方法。
【請求項１３】
計算手段で実行されるとき、請求項１１又は１２に記載の方法を実施するためのコンピュータプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンピュータプログラムを格納するためのマシン可読データ格納装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図９ｃ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図９ｃ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公表番号】特表２０１０−５２２３２２（Ｐ２０１０−５２２３２２Ａ）
【公表日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５５４１１６（Ｐ２００９−５５４１１６）
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００８／０５１０３２
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１１７２０８
【国際公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００８／０５１０３２
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１１７２０８
【国際公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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