空洞エネルギーを増加させるためのワイヤグリッドを使用したバイオセンサ
本発明は、入力反射鏡（２５３）及び出力反射鏡（２５４）を有した、バイオセンシングのための発光センサを開示している。入力反射鏡と出力反射鏡の隙間（Ｓ）は光学空洞を構成する。入力反射鏡及び出力反射鏡のうち１つ又は両方が、開口部（２１１、２１２）を有したワイヤグリッド（２７０）でありえ、前記開口部のうち少なくとも１次元が回折限界よりも小さい。入力放射線（２２１）が入力反射鏡に衝突すると、わずかな入力放射線が空洞内へ透過される。前記空洞の共鳴特性のため、空洞内の放射線のエネルギーは増加する。空洞励起エネルギーの増加により、空洞内の発光粒子から放出される発光放射線を空洞外で検出することができる。入力及び出力反射鏡は高い反射係数を有しているため、入力放射線は、発光検出器を通って透過するのを効果的に禁止される。さらに、前記空洞内で生じた発光は空洞外で生じた発光よりも有意に高い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオセンサに関し、特に、生体分子により生じた発光を検出するためのバイオセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
生物学的分子を含有した生物学的試料は、放射線のビームでその生物学的試料を照射し、放出された光を検出することにより分析することができる。一般的に標的分子と呼ばれる特定の生物学的分子の存在あるいは量の検出を可能にするために、その標的分子が対応するプローブ分子に結合する方法を利用することができる。標的分子は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、細胞、蛋白質、ウイルス、細菌、及び抗体等を含む。従って、プローブ分子に結合する能力がある標的分子は、例えば抗体−抗原、細胞−抗体、及び、受容体−リガンドの対等、標的−プローブの対を形成する。さらなる例には、例えばＤＮＡ−ＤＮＡの対、ＲＮＡ−ＲＮＡの対、及び、ＤＮＡ−ＲＮＡハイブリッド等の結合又はハイブリダイゼーションが含まれる。発光団から放出される発光を検出することによって標的分子の存在又は量を決定することができるように、例えばフルオロフォア等の発光団を標的分子あるいはプローブ分子に結合させることができる。
【０００３】
用意された体積内の標的分子、又は、用意された結合表面に結合された標的分子の存在又は量を検出するために、発光と照射放射線を区別することにおいて問題が生じる。それは、発光の威力が、一般的に、照射放射線の威力よりもはるかに低いためである。別の問題が、用意された体積内に存在するか、又は、用意された結合表面に結合された標的分子により生じた発光とどこか他で生じた発光を区別することにおいて生じる。従って、検出システムから、十分な発光の放射線力、及び、好ましくは十分に局所化された発光の放射線力を生じるという問題として見ることができる。
【０００４】
従って、バイオセンサは有利であり、特に、より効率的及び／又は信頼できるバイオセンサが有利である。
【０００５】
非公開の欧州特許出願第０５１０５５９９．４号は、上部平板を通った、スリット又は開口部内の流体に溶解した発光団の励起を開示しており、励起光はその上部平板を通して伝えることができる。励起放射線がＴＥ偏光されていると、エバネッセント場を生じることができ、スリットが十分に深い場合、励起放射線は本質的にスリットを通して伝達することができない。生じた発光は、従って、上部平板及び下部平板を通して検出することができる。スリット及びエバネッセント励起体積を使用した場合、その有意に小さいスリット内への透過度のため、ＴＥ偏光された励起光は、ＴＭ偏光された光よりも好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明は、前述の問題のうち１又は複数の問題を１つずつ若しくはいかなる組合せでも軽減、解消、又は除去するよう求めることが好ましい。特に、発光センサの空洞に置かれた、供給された発光粒子から発光放射線を生じる能力がある改善された発光センサを提供することによって前述の問題を解決するバイオセンサを提供することを本発明の目的として見ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的及びいくつか他の目的は、第１の所定の波長を有した入力放射線を受ける能力がある入力反射鏡、及び、出力反射鏡を含んだ発光センサを提供することにより、本発明の第１の態様において達せられ、
前記入力反射鏡と前記出力反射鏡の隙間は、前記第１の所定の波長を有した放射線の空洞励起エネルギー（ｃａｖｉｔｙ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ）を増加させる能力がある空洞を構成し、該空洞は発光放射線を出力する能力があり、
前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のうち少なくとも１つが、開口部を有したワイヤグリッドであり、該ワイヤグリッドの面における前記開口部のうち少なくとも１次元（ｏｎｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が、前記入力放射線の回析限界よりも小さく、
前記入力反射鏡の反射係数は、前記第１の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光に対して０．５を超え、さらに、
前記出力反射鏡の反射係数は、前記第１の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光に対して０．５を超える。
【０００８】
本発明は、特に、しかし排他的ではなく、前記入力反射鏡と前記出力反射鏡の間の空洞に置かれた発光粒子から発光放射線を生じる能力がある発光センサを得ることに対して有利である。
【０００９】
好ましくは５０％を超える、かなり大部分の、発光検出器の入力反射鏡に衝突する入力放射線を発光センサから反射させることができる。前記入力放射線のうち別の、好ましくは５０％未満の部分は、前記空洞内に透過させることができる。前記空洞は入力放射線の共鳴条件を満たすことができるため、及び、出力反射鏡のできる限り大きいおそらく０．５よりも大きい反射係数のため、空洞内の入力放射線の部分を放射線の空洞励起エネルギーの増加にさらすことができる。供給された発光粒子を励起する空洞励起エネルギーの増加のため、発光放射線のエネルギーは、空洞励起エネルギーの増加に対応して増加することができる。
【００１０】
空洞励起エネルギーの増加を得ることは、そのような増加した空洞励起エネルギーが空洞内に置かれた発光粒子からの発光放射線の生じたエネルギーを増加させることができるため、第１の態様の利点であり得る。
【００１１】
発光センサから放射されている入力放射線に対する発光放射線の増加した比を得ることも第１の態様の利点であり得る。この利点は、０．５を超える入力反射鏡及び出力反射鏡の反射係数と組み合わせて、増加した空洞励起エネルギーにより達成することができる。
【００１２】
前記空洞内に置かれた発光粒子から生じる発光力／エネルギーが、前記空洞外に置かれた発光粒子から生じる発光力／エネルギーよりも有意に高いので、生じた発光放射線は十分に前記空洞に局在化されることが別の利点であり得る。
【００１３】
一実施形態において、当該発光センサの入力反射鏡及び出力反射鏡のうち少なくとも1つは、開口部を有したワイヤグリッドであり、該ワイヤグリッドの面における前記開口部のうち少なくとも２次元（ｔｗｏ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）が、前記入力放射線の回析限界よりも小さい。入力反射鏡の前のＴＥ及びＴＭ偏光された放射線が抑制されることがこの実施形態の利点であり得る。すなわち、前記空洞の前で生じたそのような放射線における前記空洞を通る透過を減少させることができる。
【００１４】
別の実施形態において、前記入力反射鏡のワイヤグリッドの開口部は、前記入力放射線を受けるよう方向づけられ、前記入力放射線の電場は、前記開口部の縦次元（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）に平行して偏光される。開口部の縦次元に偏光された放射線が入力反射鏡からの高い反射にさらされることは、この実施形態の利点であり得る。
【００１５】
さらなる実施形態において、前記入力反射鏡のワイヤグリッドの開口部の縦次元は、前記出力反射鏡のワイヤグリッドの開口部の縦次元に平行して方向づけられる。開口部の縦次元に偏光された電場を有した入力放射線が空洞励起エネルギーを増加させることができ、同時に、入力放射線が入力反射鏡及び出力反射鏡を通って透過されるのを禁止するということがこの実施形態の利点であり得る。
【００１６】
本発明の実施形態において、前記入力反射鏡の反射係数は、前記第1の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光方向に対して、例えば０．９３等、０．７を超える、好ましくは０．８を超える。発光センサから放射される入力放射線に対する発光放射線の比を増加させるために、前記入力反射鏡の反射係数は０．７を超えるということが利点であり得る。前記空洞励起エネルギーが増加されるということがさらなる利点であり得る。
【００１７】
類似の実施形態において、前記出力反射鏡の反射係数は、前記第1の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光方向に対して、例えば０．９８等、０．８を超える、好ましくは０．９を超える。発光センサから放射される入力放射線に対する発光放射線の比を増加させるために、前記出力反射鏡の反射係数は０．８を超えるということがさらなる利点であり得る。前記空洞励起エネルギーが増加されるということがさらなる利点であり得る。
【００１８】
一実施形態において、前記出力反射鏡のワイヤグリッドのデューティサイクルは、例えば０．２５等、０．９未満、好ましくは０．７５未満、より好ましくは０．６５未満であり、前記入力反射鏡のワイヤグリッドのデューティサイクルは、例えば０．６３等、０．９未満、好ましくは０．８５未満、より好ましくは０．８未満である。発光センサから放射される入力放射線に対する発光放射線の比を増加させるために、前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のデューティサイクルが０．９未満であることは利点であり得る。前記空洞励起エネルギーが増加されるということがさらなる利点であり得る。
【００１９】
別の実施形態において、前記入力反射鏡のワイヤグリッド及び前記出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つは流体に対して浸透性がある。発光粒子を含有した流体が前記少なくとも１つのワイヤグリッドを通して前記空洞に供給されることがこの実施形態の利点であり得る。
【００２０】
さらなる実施形態において、前記入力反射鏡のワイヤグリッド及び前記出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つは、透明な基板上に固定される。透明な基板上に固定されたワイヤグリッドは、独立したワイヤグリッドよりも耐久性があるということがこの実施形態の利点であり得る。
【００２１】
一実施形態において、前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のうち少なくとも１つは、非浸透性の反射鏡であり、このことは、例えば入力反射鏡に対するワイヤグリッド及び出力反射鏡に対する反射表面を使用することによって前記空洞を生じることができるため利点であり得る。
【００２２】
第２の態様において、本発明は、発光放射線を生じるための発光センサの使用に関する。
【００２３】
第３の態様において、本発明は、第１の態様による入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのデューティサイクルを選ぶ方法に関し、
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルの関数として空洞励起エネルギーを決定する能力があるモデルを提供するステップ、
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルを変えるステップ、
前記ワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルにおける各変更に対して前記空洞励起エネルギーを算出するステップ、
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルの値を選ぶステップ、
を含む。
【００２４】
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のデューティサイクルの値は、例えば、最大空洞励起エネルギーを提供するデューティサイクル、空洞励起エネルギーとワイヤグリッドの浸透性の組合せ、又は、空洞励起エネルギー対入力放射線の波長に対する許容度における変化等、種々の判断基準から選ぶことができる。
【００２５】
第４の態様において、本発明は、バイオセンシングのための検出システムに関し、
第１の態様による発光センサ、
入力放射線を生じる能力がある放射線源、
発光放射線を検出する能力がある検出器、及び
前記発光センサに発光粒子を供給する能力がある容器
を含む。
【００２６】
第５の態様において、本発明は、発光センサを使用したバイオセンシングの方法に関し、
第１の態様による発光センサを提供するステップ、
前記入力反射鏡と前記出力反射鏡の間の空洞に発光粒子を提供するステップ、
前記入力反射鏡を入力放射線で照射するステップ、
前記発光粒子から放出される発光放射線を検出するステップ、
を含む。
【００２７】
本発明の基本的な見解は、入力反射鏡と出力反射鏡の間の空洞における励起放射線のエネルギーを、前記空洞の共鳴特性を利用することにより増加させることに関する。比較的高い反射係数を有した入力及び出力反射鏡を提供することによって、励起放射線を効果的に増加させるよう、さらに、その励起放射線が発光センサから透過されるのを効果的に禁止するよう成し遂げることができる。その結果、発光センサに相対して配置された付随の放射線検出器が高い解像度で発光放射線のみを検出することができるように、入力放射線が発光放射線から効果的に取り除かれるということを成し遂げることができる。
【００２８】
本発明の第１、第２、第３、第４、及び第５の態様はそれぞれ、他の態様のうちどの態様とも組み合わせることができる。本発明の前記及び他の態様は、以下に記述される実施形態から明らかになり、さらに、以下の実施形態を参考にして説明される。
【００２９】
本発明は、次に、例えば付随の図のみを参考にして説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】発光センサ１０１、容器１６０、放射線源１１１、及び検出器１３０を含むバイオセンシングのための検出システム１００の概略図を示している。
【図２】発光センサ１０１の例証を示している。
【図３】ワイヤグリッドの反射及び透過特性のシミュレーションを示したグラフを示している。
【図４】発光センサの空洞内部の放射線におけるエネルギー増強のシミュレーションを示したグラフを示している。
【図５】放射線のエネルギー増強を示したグラフを示している。
【図６Ａ】入力放射線２２１、１１０のうち出力反射鏡のワイヤグリッドを通って透過された割合のシミュレーションを示したグラフを示している。
【図６Ｂ】一部の発光粒子６５０が出力反射鏡１０４、２５４の裏に置かれた発光センサの例証である。
【図７】入力反射鏡と出力反射鏡の間の隙間スペースの関数として、空洞におけるエネルギー増強曲線７１０を示したグラフを示している。
【図８】増強エネルギーの波長依存性を示したグラフを示している。
【図９】空洞内部の放射線エネルギーと透過された放射線のエネルギーの比を示したグラフを示している。
【図１０】発光センサ２０１の厚さに対する位置１０１３の関数として、放射線エネルギー密度１０１２を示したグラフを示している。
【図１１】２次元のワイヤグリッド１１００の例を示している。
【図１２】透明な基板１２０１上に固定されたワイヤグリッドを示している。
【図１３】入力反射鏡１０３又は出力反射鏡１０４が反射面１３０１である例を示している。
【図１４】反射鏡１０３と２５４の間に依然として画定されている空洞が、固体の材料から作製され且つ隙間Ｓに一致する厚さを有した平板１４０１を含む例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、実施形態による発光センサ１０１を含んだ、バイオセンシングのための検出システム１００の概略図である。発光センサ１０１は、光学空洞１０２を形成する入力反射鏡１０３及び出力反射鏡１０４を含む。空洞１０２には、例えば流体１５１内に含有させることができる発光粒子１５０を供給することができる。発光粒子１５０を含有した流体１５１を、流体連絡路１６１を介して容器１６０から発光センサ１０１に供給することができる。
【００３２】
発光粒子１５０は、発光団を結合させた生物学的分子であり得る。生物学的分子は、例えば、標的がプローブに結合するようプローブ分子と反応してきた標的分子を含むことができる。標的分子とプローブ分子の対の例は、抗体−抗原の対、細胞−抗体の組合せ、ＤＮＡ鎖の対、ＲＮＡ鎖の対、抗体−抗原の対、及び、受容体−リガンドの対である。
【００３３】
標的分子を含有した流体１５１を空洞１０２に供給する前に、プローブが空洞１０２内の一部の表面に固着するようにプローブ分子は空洞内に提供されている場合がある。
【００３４】
あるいは、反応したプローブ／標的の対、又は、発光団に結合した他の生物学的分子を発光センサ１０１に供給することができる。
【００３５】
標的分子、又はプローブ分子には、発光若しくは蛍光特性を有したラベリング剤を提供することができるか、又は、前記ラベリング剤に結合させることができる。そのようなラベリング剤は、発光団、量子ドット、フルオロフォア、発色団、染料、発光ナノ粒子、ナノロッド、ビーズ、及び、金粒子を含む。
【００３６】
入力反射鏡１０３には、放射線源１１１から生じた入力放射線１１０を受ける能力があり、入力放射線１１０のうちわずかな力を空洞１０２に透過する能力がある。入力反射鏡１０３と出力反射鏡１０４の距離が入力放射線１１０の波長に対する共鳴条件を満たす場合、空洞１０２内の放射線の空洞励起エネルギーは増加する。従って、発光粒子１５０が増加した空洞励起エネルギーの放射線で照射及び励起された場合、発光粒子１５０は発光放射線１２０を放出する。発光放射線１２０の力の一部が出力反射鏡１０４を通して透過され、検出器１３０により受け取られる。従って、検出器１３０は、例えば発光粒子１５０の存在あるいは量に関する情報を提供することができる。
【００３７】
例えば放射線エネルギー又は空洞励起エネルギー等のエネルギーが参照される場合はいつでも、これは、放射力又は空洞励起力として等しく理解することができる。
【００３８】
図１における検出システム１００の概略図は、検出システムにおける単なる一例である。従って、本発明の他の実施形態から明らかになるように、発光センサ１０１、検出器１３０、入力放射線１１０、及び容器１６０を組み合わせる他の方法が存在する。例えば、検出器１３０は、発光センサ１０１の前に配置することができる。
【００３９】
図２は、入力反射鏡２５３及び出力反射鏡２５４を含む発光センサ１０１の例証である。入力反射鏡２５３は、条片２０１及び開口部２１１により形成されたワイヤグリッド２７０である。同様に、出力反射鏡２５４は、条片２０２及び開口部２１２により形成されたワイヤグリッド２７０である。条片２０１、２０２及び開口部２１１、２１２は、図２の面に垂直な方向に延びる縦次元を有している。
【００４０】
従って、入力反射鏡２５３のワイヤグリッドの開口部２１１又は条片２０１の縦次元は、出力反射鏡２５４のワイヤグリッドの開口部２１２又は条片２０２の縦次元と平行に方向づけられる。開口部２１１及び２１２、又は、条片２０１及び２０２は、厳密に平行である必要はなく、すなわち、平行から、例えば５度等、数度のずれは許容されることが理解されるべきである。
【００４１】
条片２０１及び２０２は、例えばアルミニウム、金、又は銀等、いかなる金属からも作製することができる。ワイヤグリッドは、金属をパターン形成するための腐食技術と組み合わせた、転写−、レーザ−、干渉−、又は、深紫外線リソグラフィー等のプロセスにより作製することができる。
【００４２】
条片２０１及び開口部２１１の形状は、隣接する条片間の距離Ｄ１により画定される。開口部２１１の幅は距離ｆ１Ｄ１により与えられ、ｆ１はワイヤグリッド２７０のデューティサイクルである。すなわち、ｆ１は、開口部２１１の幅と距離Ｄ１の比である。条片２０２及び開口部２１２の形状は、距離Ｄ２、距離ｆ２Ｄ２、及び、開口部２１２の幅と距離Ｄ２の比であるデューティサイクルｆ２により同様に画定される。
【００４３】
条片２０１及び条片２０２の深度は、それぞれｔ１及びｔ２によって表示される。入力反射鏡２５３のワイヤグリッド２７０と出力反射鏡２５４のワイヤグリッド２７０の距離Ｓは、隙間Ｓにより画定される。
【００４４】
入力反射鏡２５３と出力反射鏡２５４の隙間Ｓはナノ空洞２６０を構成し、そのナノ空洞２６０は、空洞２６０内の放射線２２３、２２４のエネルギーを増強する能力がある。
【００４５】
入力反射鏡２５３及び出力反射鏡２５４を形成するワイヤグリッドは、環境２０３、１５１により取り囲まれる。環境２０３、１５１は、例えば水等の流体であり得る。従って、環境２０３は、開口部２１１、２１２、並びに空洞２６０を充填することができる。入力及び出力反射鏡２５３、２５４の間の空洞２０６内に存在する環境２０３は、一般に、入力反射鏡２５３の前、又は、第２の反射鏡２５４の後ろに存在する環境２０３とは異なり得ることに気づくべきである。
【００４６】
発光センサ１０１は、開口部の縦次元と平行に偏光された電場を有した入力放射線を受けるよう方向づけられた入力反射鏡のワイヤグリッド２７０の開口部を有することによって、入力放射線２２１を受けるようされる。従って、入力放射線２２１はＴＥ偏光され（２３０）、すなわち、入力放射線は、入力放射線２２１の電場が図２の面に対して垂直に偏光される偏光方向を有する。入力放射線２２１のうちわずかな力が、反射された放射線２２２として入力反射鏡２５３から反射されるが、入力放射線２２１のうち別の部分の力が入力反射鏡を通って空洞２６０内に透過される。空洞２６０内の放射線は順方向伝搬性の放射線２２３及び逆方向伝搬性の放射線２２４を含む。空洞２６０内の放射線のうちわずかな力が、透過された放射線２２５として出力反射鏡２５４を通って透過される。空洞２６０内の放射線のうち別の部分の力が、反射された放射線２２２として入力反射鏡２５３を通って透過される。
【００４７】
空洞２６０が共鳴において作用するよう入力放射線２２１の波長及び距離Ｓが選択された場合、空洞内の空洞放射線における放射線２２３、２２４のエネルギーの増強が得られる。従って、空洞励起エネルギーが増加するので、発光放射線１２０も等しく増加する。
【００４８】
入力放射線２２１は、例えばレーザ、ガスレーザ、又は、ダイオードレーザ等の放射線源１１１により生じる。あるいは、入力放射線２２１は、広範囲なスペクトルバンド幅を有した発光ダイオード等、他の放射線源により生じることができる。
【００４９】
入力放射線２２１の波長は、１０〜４００ｎｍのＵＶスペクトル、３８０〜７８０ｎｍの可視スペクトル、又は、７５０〜１６００ｎｍの赤外スペクトル内であり得る。放射線の波長が参照される場合、１つの波長数が参照されるけれども、放射線は、例えば波長数の中央に位置するスペクトル分布を有しているとして理解されるべきである。
【００５０】
距離Ｄ１及びＤ２は、入力放射線の波長に応じて１０〜１０００ｎｍの範囲内にあり得る。深度ｔ１及びｔ２は、例えば１００ｎｍ等、１０〜１０００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲内にあり得る。デューティサイクルｆ１及びｆ２は、０から１に及ぶことができる。
【００５１】
ワイヤグリッドの面における開口部の幅ｆ１Ｄ１及びｆ２Ｄ２は、入力放射線１１０の回折限界に等しいか、又は、それよりも小さいことが好ましい。ここで、さらには詳細な説明において他の箇所でも、回折限界は、開口部２１１、２１２、及び空洞２６０を充填する媒体における入力放射線の回折限界として理解されるべきである。ワイヤグリッド２７０の面における、条片２０１、２０２及び開口部２１１、２１２の縦次元は、入力放射線１１０の回折限界よりも大きい長さを有する。例えば、開口部２１１、２１２、及び／又は空洞２６０を充填する環境２０３が水の屈折率に相当する１．３という屈折率を有していると仮定すると、縦次元の長さは、３８０ｎｍという入力放射線１１０、２２１の波長に対して１４６ｎｍを超えるか、又は、例えば、７８０ｎｍという入力放射線１１０、２２１の波長に対して３００ｎｍを超える。
【００５２】
回折限界よりも小さい１次元、及び、回折限界よりも大きい１次元を有したワイヤグリッド２７０は、１次元のワイヤグリッドと呼ばれることになる。従って、１次元のワイヤグリッド２７０の開口部は、長方形の孔又は長円形の孔等、細長い孔として見ることができる。
【００５３】
入力反射鏡２５３及び出力反射鏡２５４のワイヤグリッドは、反射鏡を流体１５１に対して浸透性にする開口部を有しているということが利点である。従って、発光粒子を含有した流体１５１を、ワイヤグリッド内の開口部を介して空洞１６０内に移すことができる。
【００５４】
図３は、ワイヤグリッド２７０の反射及び透過の特性におけるシミュレーションを示したグラフ３００であり、デューティサイクルｆａの関数として、１つのワイヤグリッド２７０の、曲線３１１は反射係数を示し、曲線３１２は透過係数を示している。従って、グラフ１００の横座標に沿ったデューティサイクルｆａは、図２に関して記述されたｆ１又はｆ２に相当し、すなわち、ｆａは距離Ｄ１又はＤ２の幅に対する開口部の幅の比である。グラフ３００の縦座標は、それぞれ反射曲線３１１及び透過曲線３１２に対する反射係数Ｒ及び透過係数Ｔを示している。
【００５５】
０と等しいデューティサイクルｆａは、開口部２１１又は２１２の幅が０であるワイヤグリッド２７０に等しく、すなわち、ワイヤグリッド２７０は完全に閉じている。１と等しいデューティサイクルｆａは、条片２０１又は２０２の幅が０であるワイヤグリッド２７０に等しく、すなわち、ワイヤグリッド２７０は完全に開いている。
【００５６】
図３は、デューティサイクルｆａが増加する（すなわち、ワイヤグリッド２７０はより開くようになる）に従い、ワイヤグリッド２７０の反射係数３１１は減少するが、デューティサイクルｆａが増加するに従い、ワイヤグリッド２７０の透過係数３１２は増加することを示している。
【００５７】
図３の曲線は、６５０ｎｍの波長を有し且つＴＥ偏光された、すなわち、放射線の電気要素が条片２０１又は２０２の縦次元に沿って方向づけられた入力放射線を使用して算出される。ワイヤグリッド２７０は１００ｎｍの深度ｔ１を有し、距離Ｄ１は２００ｎｍである。条片２０１の材料はアルミニウムである。
【００５８】
図４は、図２に示された発光センサに相当する発光センサ１０１の空洞２０６内の放射線２２３、２２４のエネルギー増強のシミュレーションを示したグラフ４００である。空洞２６０は、入力反射鏡２５３のワイヤグリッド２７０と出力反射鏡２５４のワイヤグリッド２７０の隙間Ｓにより形成される。等高線に沿った領域４１２は、横座標に沿ったデューティサイクルｆ１及び縦座標に沿ったデューティサイクルｆ２の関数として、シミュレートしたエネルギー増強を示している。従って、等高線に沿った領域４１２は、ｆ１及びｆ２を変え、各変更に対するエネルギー増強を引きだすことにより算出される。エネルギー増強数４１１は、異なる等高線４１２に対する数字で表されたエネルギー増強を示している。エネルギー増強数４１１は、１という数字で表されたエネルギー値を有する入力放射線１１０に相関して理解されるべきである。例えば、入射する放射線が１というエネルギー値を有していると仮定すると、１００％反射する鏡の前のエネルギー増強は、鏡上で反射されることになる垂直に入射する放射線に対して２である。
【００５９】
図３中の曲線は、６５０ｎｍの波長を有し且つＴＥ偏光された、垂直に入射する入力放射線１１０を使用して算出される。ワイヤグリッドは１００ｎｍの深度ｔ１及びｔ２を有し、距離Ｄ１及びＤ２は２００ｎｍである。条片２０１の材料はアルミニウムである。共鳴条件が空洞２６０内の入力放射線１１０に対して満たされるように、隙間Ｓは選ばれる。
【００６０】
このように、図４に示された等高線のシミュレーションは、最高のエネルギー増強が見つかるまでデューティサイクルｆ１及びｆ２を変えることによって最適のデューティサイクルｆ１及びｆ２を得る方法を提供する。あるいは、入力反射鏡２５３、１０３の最適の反射係数、及び／又は、出力反射鏡２５４、１０４の最適の反射係数を、最高のエネルギー増強が見つかるまで入力反射鏡及び／又は出力反射鏡の反射係数を変えることによって得ることができる。
【００６１】
図５は、図４と同じシミュレーションに基づくグラフ５００を示しており、デューティサイクルｆ２は０．２５に固定され、デューティサイクルｆ１は横座標に沿って０から１まで変更されている。縦座標は、エネルギー増強５１２を示している。エネルギー増強曲線５１１は、デューティサイクルｆ１が０．６３の場合に５１．６というピークの増強を示している。
【００６２】
図５を参考にすると、図３から反射係数を読むことにより確証できるように、出力鏡のワイヤグリッド２７０のデューティサイクルｆ２＝０．２５は、約０．９８の反射係数に相当するが、入力鏡のワイヤグリッド２７０のデューティサイクルｆ１＝０．６３は、約０．９３の反射係数に相当する。
【００６３】
このように、５１．６という高いエネルギー増強が、特定の高い反射係数を有した入力鏡２５３及び出力鏡２５４の使用により得られる。例えば、ワイヤグリッドの形状が図４〜５の例とは異なる、又は、入力放射線２２１が異なる波長を有する等、入力鏡２５３及び出力鏡２５４の他の配置において、他の最適なデューティサイクルｆ１及びｆ２を算出することができる。
【００６４】
しかし、空洞２６０において高いエネルギー増強を得るために、入力反射鏡２５３及び出力反射鏡２５４は、特定の高い反射係数を有するべきである。好ましくは、入力反射鏡２５３の反射係数は０．５を超えているべきであり、それは、０．９未満のデューティサイクルに対応し、図４から確証することができるように５〜１０以上のエネルギー増強を生じる。より好ましくは、入力反射鏡２５３の反射係数は０．７を超えているべきであり、それは、０．８５未満のデューティサイクルに対応し、１５〜２０以上のエネルギー増強を生じる。さらにより好ましくは、入力反射鏡２５３の反射係数は０．８を超えているべきであり、それは、０．８未満のデューティサイクルに対応し、２５〜３０以上のエネルギー増強を生じる。
【００６５】
同様に、出力鏡２５４の反射係数は、好ましくは０．５を超えているべきであり、それは、０．９未満のデューティサイクルに対応し、図４から確証することができるように０〜５以上のエネルギー増強を生じる。より好ましくは、入力反射鏡２５３の反射係数は０．８を超えているべきであり、それは、０．７５未満のデューティサイクルに対応し、１０〜１５以上のエネルギー増強を生じる。さらにより好ましくは、入力反射鏡２５３の反射係数は０．９を超えているべきであり、それは、０．６５未満のデューティサイクルに対応し、２５〜３０のエネルギー増強を生じる。
【００６６】
図６Ａは、入力放射線２２１、１１０のうち、出力反射鏡２５４のワイヤグリッド２７０を通って透過された割合のシミュレーションを示したグラフ６００である。等高線６１１は、放射線エネルギーに対する、出力反射鏡２５４のワイヤグリッド２７０を通って透過された入力放射線エネルギーの割合における数値６１２を有した領域を示している。数値６１２により与えられた放射線の比は、透過割合と呼ばれる。
【００６７】
従って、グラフ６００により、約０．１パーセントの入力放射線エネルギー２２１が出力反射鏡を通って透過されると示されている。特定の計算は、デューティサイクルｆ１＝０．６３及びｆ２＝０．２５に対して透過された放射線の割合が、図６Ａから確証することができるように０．１６パーセントであることを示している。０．１６パーセントの透過割合を図５に示されている５１．４のエネルギー増強と比較することにより、５１．６／０．００１６＝３２２３０という出力反射鏡裏の入力放射線の抑制割合が生じる。
【００６８】
図６Ｂは、例えば空洞１０２、２６０内の発光粒子１５０が浸透性の出力反射鏡１０４、２５４のワイヤグリッドを通って移動できる場合にあり得るように、一部の発光粒子６５０が出力反射鏡１０４、２５４の後ろに置かれた発光センサ１０１の例証である。前に記述された特徴の数字と同一の数字を有した図６Ｂにおける特徴は、前に記述された特徴と同一又はそれに対応する機能を有しており、従って、ここでは説明は省略される。空洞内部の発光粒子１５０により生じる発光１２０のエネルギーは、ここでもエネルギー増強率（例えば５１．６）に相当する空洞１０２内部の放射線のエネルギーと比例しているため、３２２５０の抑制率は、空洞裏の発光粒子６５０により生じる発光放射線６２０が、空洞内部の発光粒子１５０により生じる発光１２０と比較してどのくらい効率的に抑制されているかを示している。すなわち、空洞外の発光粒子６５０は、空洞内部の発光粒子を励起する放射線エネルギーよりも約３２２５０（抑制率）倍低い放射線エネルギーで励起されるため、空洞外で生じた発光６２０は、空洞内部で生じた発光１２０よりも３２２５０倍低い。大きな抑制率は、例えば発光粒子１５０の量又は濃度のより正確で局在化された測定を可能にするため有利である。
【００６９】
図７は、入力反射鏡２５３と出力反射鏡２５４の間の隙間スペース７１１、Ｓ、の関数として、空洞２６０におけるエネルギー増強曲線７１０を示したグラフ７００を示している。エネルギー増強が縦座標７１２に沿って示されている。グラフ７００は、隙間スペース７１１が空洞２６０内の入力放射線２１１の共鳴に対する条件を満たす位置を示している。共鳴条件を満たす隙間スペース７１１の第１の位置は、約１９８ｎｍに等しい隙間の距離Ｓにより与えられる。グラフ７０１における曲線７１５は、第１のエネルギー増強曲線７１０の拡大されたバージョンを示している。
【００７０】
エネルギー増強曲線７１０のスペクトルバンド幅は隙間の距離Ｓと逆比例するため、隙間スペース７１１又は隙間の距離Ｓは、共鳴条件を満たす最小の隙間の距離Ｓとして有利に選ばれる。
【００７１】
図８では、グラフ８００の曲線８１０が、隙間７１１、Ｓ、がＳ＝２００ｎｍであるように選ばれた場合に、曲線８１０により与えられた、空洞２６０内部の増強エネルギー８１２の波長依存性８１１を示している。図７において描写されたエネルギー増強曲線７１０と比較して、５１．４という最大エネルギー増強率が、ここでは、６５６ｎｍの波長にあり、Ｓ＝２００ｎｍを有した空洞２６０の１番目の縦共鳴モードに相当している。２番目の縦モードである３４８ｎｍの波長周辺の増強エネルギーにおける第１のピークは、たったの７．７という有意に低いエネルギー増強、並びに、ＦＷＨＭがたったの７．２ｎｍである６５６ｎｍにおけるスペクトル分布と比較してより広範なスペクトル分布（ＦＷＨＭ＝２２ｎｍ）を示している。エネルギー増強率及びＦＷＨＭ値における差は、３４８ｎｍの波長における入力及び出力反射鏡１０２、１０４のより低い反射係数並びにより高い透過係数によって生じる。グラフ８０１の曲線８１５は、６５６ｎｍでの共鳴ピークをより詳細に示している。
【００７２】
図９は、曲線９１１が、図６Ａに関連して規定された抑制率９１３すなわち空洞２６０内部の放射線エネルギーと透過割合の比を示すグラフ９００である。曲線９１１は、波長９１２（マイクロメートル）の関数として、抑制率９１３を示している。
【００７３】
図１０は、発光センサ２０１の厚さに対する位置１０１３の関数として、放射線エネルギー密度１０１２を示したグラフである。入力反射鏡２５３は、線１０１０により示され、出力反射鏡は線１０１１により示されている。縦座標１０１４は、正規化されたエネルギー密度を示している。入力放射線１１０が位置０にて入力鏡２５３のワイヤグリッド２７０に入ると、放射線エネルギーは開口部の深度ｔ１を通して増加する。空洞１０１５内では、エネルギーが出力反射鏡１０１１のワイヤグリッド２７０の端面で０に近づくように放射線エネルギーが減少し始めるまで、放射線エネルギーはさらなる増加を経験する。
【００７４】
入射放射線１１０はＴＥ偏光されるけれども、例えば発光粒子により生じる等、ある量のＴＭ偏光された放射線を入力鏡２５３の前で生じる場合がある。電場方向は開口部２１１の縦方向に垂直しているため、ＴＭ偏光された放射線はワイヤグリッド２７０を通して効果的に透過される。従って、例えばたった０．１８％のＴＥ偏光された入力放射線を出力反射鏡２５４のワイヤグリッドを通して透過するのに対して、１００％ほどのＴＭ偏光された入力放射線を出力反射鏡２５４のワイヤグリッド２７０を通して透過する場合がある。
【００７５】
細長い開口部の幅が回折限界よりも小さく、細長い開口部の縦次元が回折限界よりも大きい１次元のワイヤグリッドを使用することの代わりに、ワイヤグリッド２７０の面における開口部の２次元が回折限界よりも小さい２次元のワイヤグリッド２７０を使用することが可能である。従って、２次元のワイヤグリッド２７０の開口部は、円形、長円形、正方形、又は長方形の孔として理解することができる。
【００７６】
図１１は、２次元のワイヤグリッド１１００の例を示しており、ワイヤグリッド１１００の面における開口部ｆ１１Ｄ１及びｆ１２Ｄ２の２次元は回折限界よりも小さい。図１１に示された２次元のワイヤグリッド１１００も図２に示された１次元のワイヤグリッド２６０も、入力反射鏡２５３及び出力反射鏡２５４のうちどれに対しても等しく使用することができ、従って、ワイヤグリッドが参照される時はいつでも、これは２次元のワイヤグリッド２７０、１１００、又は、１次元のワイヤグリッド２７０、１１００であるとして理解されるべきである。
【００７７】
１次元のワイヤグリッド２７０と同様に、２次元のワイヤグリッド２７０も流体に対して浸透性である。
【００７８】
２次元のワイヤグリッド２７０は、ＴＭ偏光された入射放射線に対する反射特徴を有しており、図３において描かれたＴＥ偏光された入射放射線に対する反射特徴に等しいか、又は、それに相当する。従って、入力反射鏡１０３、２５４が２次元のワイヤグリッドである場合、ＴＭ偏光された放射線の、入力反射鏡を通った、従って出力反射鏡も通った透過は、入力反射鏡１０３の面における１次元のワイヤグリッド２７０を使用した場合と比較して、非常に減少される。
【００７９】
入力反射鏡２５４に対して２次元のワイヤグリッドを使用することの利点は、入力反射鏡１０３前で生じたＴＥ偏光された放射線もＴＭ偏光された放射線も抑制されるということである。すなわち、空洞の前で生じたそのような放射線の空洞を通した透過は減少される。従って、空洞（１０２）と共鳴する（すなわち、増強される）放射線のスペクトル部分からは除いて、入力放射線１１０及び／又は発光センサ１０１の前に置かれた発光粒子により生じた発光放射線１２０の形状のＴＥ及びＴＭ偏光された放射線は、発光センサ１０１を通して透過するのを実質的に禁止される。一般に、生じた発光のスペクトルは、入力放射線１１０のスペクトルよりも有意により広範（一般的に５０ｎｍ）である（例えば、ＨｅＮｅレーザの入力放射線１１０のスペクトルは、２０ｃｍのコヒーレンス長と調和して２ｐｍ（ピコメートル）であり得る）。発光センサ１０１の前で生じる発光放射線のスペクトルと入力放射線１１０のスペクトルにおける差のため、発光センサ１０１の前で生じる発光放射線は、空洞１０２内で生じる発光放射線１２０に対して、効果的に抑制されるか、又は、少なくとも実質的に抑制される。
【００８０】
従って、出力反射鏡２５４はＴＭ偏光された放射線に対して優れた透過を有し、ＴＭ偏光された放射線に対する有意なエネルギー増強を阻止するため、２次元のワイヤグリッド２７０と１次元のワイヤグリッド２７０の隙間において形成された空洞２６０は、ＴＭ偏光された放射線に対して低フィネスの空洞として理解することができる。
【００８１】
入力反射鏡２５３に対して２次元のワイヤグリッド２７０が使用される場合、ＴＭ偏光された発光放射線１２０の一部は、直接１次元の出力反射鏡２５４を通って放出されるが、ＴＭ偏光された発光放射線２５４の別の部分は、入力反射鏡２５３の２次元のワイヤグリッド２７０に向かって放出され、放射線は出力反射鏡２５４に向かって逆反射され、且つ、出力反射鏡２５４を通り抜けて反射される。
【００８２】
２次元のワイヤグリッド２７０の場合、ワイヤグリッド２７０の２つのデューティサイクルｆ１１及びｆ１２を開口部の面における２次元に対して規定することができる。特別な場合において、ｆ１１はｆ１２に等しくなる。デューティサイクルｆ１１及びｆ１２は、１次元のワイヤグリッドと同じ方法で２次元のワイヤグリッド２７０に対して規定される。すなわち、第１のデューティサイクルｆ１１は、ワイヤグリッドの面における第１の方向において規定され、第２のデューティサイクルｆ１２は、ワイヤグリッドの面における第２の方向において規定され、そこで、第２の方向は第１の方向に対して垂直又は実質的に垂直である。
【００８３】
ｆ１１がｆ１２に等しい特別な場合において、最適なデューティサイクルｆ１１及びｆ２を得る方法は、図４に関して記述されたエネルギー増強を最適化する方法に一致する。従って、その方法には、最高のエネルギー増強が見つかるまでデューティサイクルｆ１１及びｆ２を変えるステップが含まれる。ｆ１１がｆ１２とは異なる一般的な場合において、最高のエネルギー増強が見つかるまでデューティサイクルｆ１１、ｆ１２、及びｆ２を変えるにより、エネルギー増強を最適化することができる。
【００８４】
図１２に示されているように、ガラス等の透明な基板１２０１上にワイヤグリッド２７０を固定することは有利であり得る。従って、入力反射鏡は透明な基板１２０１上に固定された１次元又は２次元のワイヤグリッド２７０、１１００を含むことができる。あるいいは、又は、さらに、出力反射鏡は、透明な基板１２０１上に固定された１次元のワイヤグリッド２７０又は２次元のワイヤグリッド２７０、１１００を含むことができる。透明な基板１２０１は、ワイヤグリッド１２０１のどちらかの側面に置くことができる。透明な基板１２０１は、入力反射鏡１０３に使用される場合は入力放射線１１０に対して透明であるべきであるが、透明な基板は、出力反射鏡１０４に使用される場合は入力放射線１１０に対しても発光放射線１２０に対しても透明であるべきである。入力反射鏡も出力反射鏡も透明な基板を利用する場合、流体１５０は反射鏡間の開口部を介して空洞１０２に供給することができる。
【００８５】
入力反射鏡１０３の前に検出器１３０を置くことは有利であり得る。この場合、出力反射鏡１０４は、浸透性であるか又は透明な基板に固定された有利な２次元のワイヤグリッドである。入力反射鏡を通して検出器１３０に向かってＴＭ偏光された発光放射線を透過するために、入力反射鏡は、浸透性であるか又は透明な基板に固定された有利な１次元のワイヤグリッドである。
【００８６】
入力反射鏡１０３又は出力反射鏡１０４は、図１３において示されているように、非浸透性の反射鏡１３０１であり得る。非浸透性の反射鏡１３０１は、例えば金属被覆された鏡若しくは誘電体被覆された鏡１３等の反射面又は鏡であり得る。反射面１３０１は、完全に反射的又は半透明であり得る。
【００８７】
発光検出器１０１は、スペクトル及び／若しくは偏光フィルタリング目的のために入力反射鏡１０３の前若しくは出力反射鏡１０４と検出器１３０の間に置かれた、波長フィルタ、偏光フィルタ、又は、他の光学的要素と組み合わせることができる。
【００８８】
次に図１４を参考にすると、本発明に従い、反射鏡１０３と２５４の間に依然として画定されている空洞は、固体の材料から作製され且つ隙間Ｓに一致する厚さを有した平板１４０１を含むことができる。
【００８９】
好ましくは、この平板１４０１は、少なくとも４００から９００ｎｍの波長に対して透明である。
【００９０】
例えば反射鏡２５４等、反射鏡のうち少なくとも１つは、流体検体（ａｎａｌｙｔｅ ｆｒｕｉｄ）１２０に対して、条片２０２間の開口部１４０２又はスリット１４０２を介して浸透性である。
【００９１】
平板１４０１とこの浸透性の反射鏡２５４の界面で、及び、前記開口部又はスリット内で、捕獲プローブ６６０は置かれる。
【００９２】
媒体１２０内に存在する発光分子６７０又は発光ラベル分子６７０は、これらの捕獲プローブ６６０に結合することができる。
【００９３】
前記界面は空洞の一部であるため、発光分子６７０の励起は、依然として前記空洞内の励起光の増強から利益を得ることができる。
【００９４】
励起光強度のエバネッセントの減衰も、スリット又は開口部外にある発光分子又は発光でラベルされた分子６５０により生じた発光が、スリット又は開口部内にある発光分子又は発光でラベルされた分子６７０により生じた蛍光よりも実質的に低いことを確実にする。
【００９５】
さらに、例えば腐食技術により実現することができる、開口部又はスリットの深度を平板材料内に（例えば図１４の矢印ＥＸの方向に）拡張することによって、空洞のより中心（中心は隙間Ｓの厚さの半分を意味する）に向かって置かれた結合部位を、開口部又はスリット１４０２と平板１４０１の界面に捕獲プローブ６６０を置くことにより生じることが可能である（励起エネルギーが最大の場合、この点においては図１０を再度参照されたい）。
【００９６】
そのような平板１４０１内への開口部又はスリット１４０２の拡張におけるさらなる利点は、捕獲プローブを置くことができる表面積の増加である。
【００９７】
反射鏡２５４が１次元のワイヤグリッドである場合、装置１４００は反射鏡１０３を介した励起光で照射され、励起された発光分子６７０により生じた発光放射線の検出は、励起源とは反対である装置側、すなわち、反射鏡２５４側に設置された検出器により行われる。
【００９８】
反射的な配置において、検出器は、励起源と同じ側、すなわち、反射鏡１０３の側に設置することができる。
【００９９】
この場合、反射鏡２５４による強い反射を経るために、励起光をＴＥ偏光することができる。
【０１００】
反射鏡２５４が２次元のワイヤグリッドである場合、励起源とは反対である装置側、すなわち、反射鏡２５４側に検出器を置くことが好ましい。
【０１０１】
本発明は特定の実施形態に関して記述されてきたけれども、本明細書において規定された特定の形態に限定するよう意図されない。正しくは、本発明の範囲は付随の特許請求の範囲によってのみ限定される。特許請求の範囲において、「含む」という用語は、他の要素又はステップの存在を除外しない。さらに、請求項によってそれぞれ異なる特徴を含むことができるけれども、これらはおそらく有利に組み合わせることができ、ことなる請求項に含むことは、特徴の組合せが可能でない及び／又は有利でないと意味しない。加えて、単数名詞の言及は、複数形を除外しない。従って、不定冠詞、定冠詞、「第１」、「第２」等の言及は、複数形を排除しない。さらに、特許請求の範囲内の参照番号は、その範囲を限定するとして解釈するべきではない。
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオセンサに関し、特に、生体分子により生じた発光を検出するためのバイオセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
生物学的分子を含有した生物学的試料は、放射線のビームでその生物学的試料を照射し、放出された光を検出することにより分析することができる。一般的に標的分子と呼ばれる特定の生物学的分子の存在あるいは量の検出を可能にするために、その標的分子が対応するプローブ分子に結合する方法を利用することができる。標的分子は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、細胞、蛋白質、ウイルス、細菌、及び抗体等を含む。従って、プローブ分子に結合する能力がある標的分子は、例えば抗体−抗原、細胞−抗体、及び、受容体−リガンドの対等、標的−プローブの対を形成する。さらなる例には、例えばＤＮＡ−ＤＮＡの対、ＲＮＡ−ＲＮＡの対、及び、ＤＮＡ−ＲＮＡハイブリッド等の結合又はハイブリダイゼーションが含まれる。発光団から放出される発光を検出することによって標的分子の存在又は量を決定することができるように、例えばフルオロフォア等の発光団を標的分子あるいはプローブ分子に結合させることができる。
【０００３】
用意された体積内の標的分子、又は、用意された結合表面に結合された標的分子の存在又は量を検出するために、発光と照射放射線を区別することにおいて問題が生じる。それは、発光の威力が、一般的に、照射放射線の威力よりもはるかに低いためである。別の問題が、用意された体積内に存在するか、又は、用意された結合表面に結合された標的分子により生じた発光とどこか他で生じた発光を区別することにおいて生じる。従って、検出システムから、十分な発光の放射線力、及び、好ましくは十分に局所化された発光の放射線力を生じるという問題として見ることができる。
【０００４】
従って、バイオセンサは有利であり、特に、より効率的及び／又は信頼できるバイオセンサが有利である。
【０００５】
非公開の欧州特許出願第０５１０５５９９．４号は、上部平板を通った、スリット又は開口部内の流体に溶解した発光団の励起を開示しており、励起光はその上部平板を通して伝えることができる。励起放射線がＴＥ偏光されていると、エバネッセント場を生じることができ、スリットが十分に深い場合、励起放射線は本質的にスリットを通して伝達することができない。生じた発光は、従って、上部平板及び下部平板を通して検出することができる。スリット及びエバネッセント励起体積を使用した場合、その有意に小さいスリット内への透過度のため、ＴＥ偏光された励起光は、ＴＭ偏光された光よりも好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明は、前述の問題のうち１又は複数の問題を１つずつ若しくはいかなる組合せでも軽減、解消、又は除去するよう求めることが好ましい。特に、発光センサの空洞に置かれた、供給された発光粒子から発光放射線を生じる能力がある改善された発光センサを提供することによって前述の問題を解決するバイオセンサを提供することを本発明の目的として見ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的及びいくつか他の目的は、第１の所定の波長を有した入力放射線を受ける能力がある入力反射鏡、及び、出力反射鏡を含んだ発光センサを提供することにより、本発明の第１の態様において達せられ、
前記入力反射鏡と前記出力反射鏡の隙間は、前記第１の所定の波長を有した放射線の空洞励起エネルギー（ｃａｖｉｔｙ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ）を増加させる能力がある空洞を構成し、該空洞は発光放射線を出力する能力があり、
前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のうち少なくとも１つが、開口部を有したワイヤグリッドであり、該ワイヤグリッドの面における前記開口部のうち少なくとも１次元（ｏｎｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が、前記入力放射線の回析限界よりも小さく、
前記入力反射鏡の反射係数は、前記第１の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光に対して０．５を超え、さらに、
前記出力反射鏡の反射係数は、前記第１の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光に対して０．５を超える。
【０００８】
本発明は、特に、しかし排他的ではなく、前記入力反射鏡と前記出力反射鏡の間の空洞に置かれた発光粒子から発光放射線を生じる能力がある発光センサを得ることに対して有利である。
【０００９】
好ましくは５０％を超える、かなり大部分の、発光検出器の入力反射鏡に衝突する入力放射線を発光センサから反射させることができる。前記入力放射線のうち別の、好ましくは５０％未満の部分は、前記空洞内に透過させることができる。前記空洞は入力放射線の共鳴条件を満たすことができるため、及び、出力反射鏡のできる限り大きいおそらく０．５よりも大きい反射係数のため、空洞内の入力放射線の部分を放射線の空洞励起エネルギーの増加にさらすことができる。供給された発光粒子を励起する空洞励起エネルギーの増加のため、発光放射線のエネルギーは、空洞励起エネルギーの増加に対応して増加することができる。
【００１０】
空洞励起エネルギーの増加を得ることは、そのような増加した空洞励起エネルギーが空洞内に置かれた発光粒子からの発光放射線の生じたエネルギーを増加させることができるため、第１の態様の利点であり得る。
【００１１】
発光センサから放射されている入力放射線に対する発光放射線の増加した比を得ることも第１の態様の利点であり得る。この利点は、０．５を超える入力反射鏡及び出力反射鏡の反射係数と組み合わせて、増加した空洞励起エネルギーにより達成することができる。
【００１２】
前記空洞内に置かれた発光粒子から生じる発光力／エネルギーが、前記空洞外に置かれた発光粒子から生じる発光力／エネルギーよりも有意に高いので、生じた発光放射線は十分に前記空洞に局在化されることが別の利点であり得る。
【００１３】
一実施形態において、当該発光センサの入力反射鏡及び出力反射鏡のうち少なくとも1つは、開口部を有したワイヤグリッドであり、該ワイヤグリッドの面における前記開口部のうち少なくとも２次元（ｔｗｏ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）が、前記入力放射線の回析限界よりも小さい。入力反射鏡の前のＴＥ及びＴＭ偏光された放射線が抑制されることがこの実施形態の利点であり得る。すなわち、前記空洞の前で生じたそのような放射線における前記空洞を通る透過を減少させることができる。
【００１４】
別の実施形態において、前記入力反射鏡のワイヤグリッドの開口部は、前記入力放射線を受けるよう方向づけられ、前記入力放射線の電場は、前記開口部の縦次元（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）に平行して偏光される。開口部の縦次元に偏光された放射線が入力反射鏡からの高い反射にさらされることは、この実施形態の利点であり得る。
【００１５】
さらなる実施形態において、前記入力反射鏡のワイヤグリッドの開口部の縦次元は、前記出力反射鏡のワイヤグリッドの開口部の縦次元に平行して方向づけられる。開口部の縦次元に偏光された電場を有した入力放射線が空洞励起エネルギーを増加させることができ、同時に、入力放射線が入力反射鏡及び出力反射鏡を通って透過されるのを禁止するということがこの実施形態の利点であり得る。
【００１６】
本発明の実施形態において、前記入力反射鏡の反射係数は、前記第1の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光方向に対して、例えば０．９３等、０．７を超える、好ましくは０．８を超える。発光センサから放射される入力放射線に対する発光放射線の比を増加させるために、前記入力反射鏡の反射係数は０．７を超えるということが利点であり得る。前記空洞励起エネルギーが増加されるということがさらなる利点であり得る。
【００１７】
類似の実施形態において、前記出力反射鏡の反射係数は、前記第1の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光方向に対して、例えば０．９８等、０．８を超える、好ましくは０．９を超える。発光センサから放射される入力放射線に対する発光放射線の比を増加させるために、前記出力反射鏡の反射係数は０．８を超えるということがさらなる利点であり得る。前記空洞励起エネルギーが増加されるということがさらなる利点であり得る。
【００１８】
一実施形態において、前記出力反射鏡のワイヤグリッドのデューティサイクルは、例えば０．２５等、０．９未満、好ましくは０．７５未満、より好ましくは０．６５未満であり、前記入力反射鏡のワイヤグリッドのデューティサイクルは、例えば０．６３等、０．９未満、好ましくは０．８５未満、より好ましくは０．８未満である。発光センサから放射される入力放射線に対する発光放射線の比を増加させるために、前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のデューティサイクルが０．９未満であることは利点であり得る。前記空洞励起エネルギーが増加されるということがさらなる利点であり得る。
【００１９】
別の実施形態において、前記入力反射鏡のワイヤグリッド及び前記出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つは流体に対して浸透性がある。発光粒子を含有した流体が前記少なくとも１つのワイヤグリッドを通して前記空洞に供給されることがこの実施形態の利点であり得る。
【００２０】
さらなる実施形態において、前記入力反射鏡のワイヤグリッド及び前記出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つは、透明な基板上に固定される。透明な基板上に固定されたワイヤグリッドは、独立したワイヤグリッドよりも耐久性があるということがこの実施形態の利点であり得る。
【００２１】
一実施形態において、前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のうち少なくとも１つは、非浸透性の反射鏡であり、このことは、例えば入力反射鏡に対するワイヤグリッド及び出力反射鏡に対する反射表面を使用することによって前記空洞を生じることができるため利点であり得る。
【００２２】
第２の態様において、本発明は、発光放射線を生じるための発光センサの使用に関する。
【００２３】
第３の態様において、本発明は、第１の態様による入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのデューティサイクルを選ぶ方法に関し、
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルの関数として空洞励起エネルギーを決定する能力があるモデルを提供するステップ、
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルを変えるステップ、
前記ワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルにおける各変更に対して前記空洞励起エネルギーを算出するステップ、
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルの値を選ぶステップ、
を含む。
【００２４】
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のデューティサイクルの値は、例えば、最大空洞励起エネルギーを提供するデューティサイクル、空洞励起エネルギーとワイヤグリッドの浸透性の組合せ、又は、空洞励起エネルギー対入力放射線の波長に対する許容度における変化等、種々の判断基準から選ぶことができる。
【００２５】
第４の態様において、本発明は、バイオセンシングのための検出システムに関し、
第１の態様による発光センサ、
入力放射線を生じる能力がある放射線源、
発光放射線を検出する能力がある検出器、及び
前記発光センサに発光粒子を供給する能力がある容器
を含む。
【００２６】
第５の態様において、本発明は、発光センサを使用したバイオセンシングの方法に関し、
第１の態様による発光センサを提供するステップ、
前記入力反射鏡と前記出力反射鏡の間の空洞に発光粒子を提供するステップ、
前記入力反射鏡を入力放射線で照射するステップ、
前記発光粒子から放出される発光放射線を検出するステップ、
を含む。
【００２７】
本発明の基本的な見解は、入力反射鏡と出力反射鏡の間の空洞における励起放射線のエネルギーを、前記空洞の共鳴特性を利用することにより増加させることに関する。比較的高い反射係数を有した入力及び出力反射鏡を提供することによって、励起放射線を効果的に増加させるよう、さらに、その励起放射線が発光センサから透過されるのを効果的に禁止するよう成し遂げることができる。その結果、発光センサに相対して配置された付随の放射線検出器が高い解像度で発光放射線のみを検出することができるように、入力放射線が発光放射線から効果的に取り除かれるということを成し遂げることができる。
【００２８】
本発明の第１、第２、第３、第４、及び第５の態様はそれぞれ、他の態様のうちどの態様とも組み合わせることができる。本発明の前記及び他の態様は、以下に記述される実施形態から明らかになり、さらに、以下の実施形態を参考にして説明される。
【００２９】
本発明は、次に、例えば付随の図のみを参考にして説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】発光センサ１０１、容器１６０、放射線源１１１、及び検出器１３０を含むバイオセンシングのための検出システム１００の概略図を示している。
【図２】発光センサ１０１の例証を示している。
【図３】ワイヤグリッドの反射及び透過特性のシミュレーションを示したグラフを示している。
【図４】発光センサの空洞内部の放射線におけるエネルギー増強のシミュレーションを示したグラフを示している。
【図５】放射線のエネルギー増強を示したグラフを示している。
【図６Ａ】入力放射線２２１、１１０のうち出力反射鏡のワイヤグリッドを通って透過された割合のシミュレーションを示したグラフを示している。
【図６Ｂ】一部の発光粒子６５０が出力反射鏡１０４、２５４の裏に置かれた発光センサの例証である。
【図７】入力反射鏡と出力反射鏡の間の隙間スペースの関数として、空洞におけるエネルギー増強曲線７１０を示したグラフを示している。
【図８】増強エネルギーの波長依存性を示したグラフを示している。
【図９】空洞内部の放射線エネルギーと透過された放射線のエネルギーの比を示したグラフを示している。
【図１０】発光センサ２０１の厚さに対する位置１０１３の関数として、放射線エネルギー密度１０１２を示したグラフを示している。
【図１１】２次元のワイヤグリッド１１００の例を示している。
【図１２】透明な基板１２０１上に固定されたワイヤグリッドを示している。
【図１３】入力反射鏡１０３又は出力反射鏡１０４が反射面１３０１である例を示している。
【図１４】反射鏡１０３と２５４の間に依然として画定されている空洞が、固体の材料から作製され且つ隙間Ｓに一致する厚さを有した平板１４０１を含む例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、実施形態による発光センサ１０１を含んだ、バイオセンシングのための検出システム１００の概略図である。発光センサ１０１は、光学空洞１０２を形成する入力反射鏡１０３及び出力反射鏡１０４を含む。空洞１０２には、例えば流体１５１内に含有させることができる発光粒子１５０を供給することができる。発光粒子１５０を含有した流体１５１を、流体連絡路１６１を介して容器１６０から発光センサ１０１に供給することができる。
【００３２】
発光粒子１５０は、発光団を結合させた生物学的分子であり得る。生物学的分子は、例えば、標的がプローブに結合するようプローブ分子と反応してきた標的分子を含むことができる。標的分子とプローブ分子の対の例は、抗体−抗原の対、細胞−抗体の組合せ、ＤＮＡ鎖の対、ＲＮＡ鎖の対、抗体−抗原の対、及び、受容体−リガンドの対である。
【００３３】
標的分子を含有した流体１５１を空洞１０２に供給する前に、プローブが空洞１０２内の一部の表面に固着するようにプローブ分子は空洞内に提供されている場合がある。
【００３４】
あるいは、反応したプローブ／標的の対、又は、発光団に結合した他の生物学的分子を発光センサ１０１に供給することができる。
【００３５】
標的分子、又はプローブ分子には、発光若しくは蛍光特性を有したラベリング剤を提供することができるか、又は、前記ラベリング剤に結合させることができる。そのようなラベリング剤は、発光団、量子ドット、フルオロフォア、発色団、染料、発光ナノ粒子、ナノロッド、ビーズ、及び、金粒子を含む。
【００３６】
入力反射鏡１０３には、放射線源１１１から生じた入力放射線１１０を受ける能力があり、入力放射線１１０のうちわずかな力を空洞１０２に透過する能力がある。入力反射鏡１０３と出力反射鏡１０４の距離が入力放射線１１０の波長に対する共鳴条件を満たす場合、空洞１０２内の放射線の空洞励起エネルギーは増加する。従って、発光粒子１５０が増加した空洞励起エネルギーの放射線で照射及び励起された場合、発光粒子１５０は発光放射線１２０を放出する。発光放射線１２０の力の一部が出力反射鏡１０４を通して透過され、検出器１３０により受け取られる。従って、検出器１３０は、例えば発光粒子１５０の存在あるいは量に関する情報を提供することができる。
【００３７】
例えば放射線エネルギー又は空洞励起エネルギー等のエネルギーが参照される場合はいつでも、これは、放射力又は空洞励起力として等しく理解することができる。
【００３８】
図１における検出システム１００の概略図は、検出システムにおける単なる一例である。従って、本発明の他の実施形態から明らかになるように、発光センサ１０１、検出器１３０、入力放射線１１０、及び容器１６０を組み合わせる他の方法が存在する。例えば、検出器１３０は、発光センサ１０１の前に配置することができる。
【００３９】
図２は、入力反射鏡２５３及び出力反射鏡２５４を含む発光センサ１０１の例証である。入力反射鏡２５３は、条片２０１及び開口部２１１により形成されたワイヤグリッド２７０である。同様に、出力反射鏡２５４は、条片２０２及び開口部２１２により形成されたワイヤグリッド２７０である。条片２０１、２０２及び開口部２１１、２１２は、図２の面に垂直な方向に延びる縦次元を有している。
【００４０】
従って、入力反射鏡２５３のワイヤグリッドの開口部２１１又は条片２０１の縦次元は、出力反射鏡２５４のワイヤグリッドの開口部２１２又は条片２０２の縦次元と平行に方向づけられる。開口部２１１及び２１２、又は、条片２０１及び２０２は、厳密に平行である必要はなく、すなわち、平行から、例えば５度等、数度のずれは許容されることが理解されるべきである。
【００４１】
条片２０１及び２０２は、例えばアルミニウム、金、又は銀等、いかなる金属からも作製することができる。ワイヤグリッドは、金属をパターン形成するための腐食技術と組み合わせた、転写−、レーザ−、干渉−、又は、深紫外線リソグラフィー等のプロセスにより作製することができる。
【００４２】
条片２０１及び開口部２１１の形状は、隣接する条片間の距離Ｄ１により画定される。開口部２１１の幅は距離ｆ１Ｄ１により与えられ、ｆ１はワイヤグリッド２７０のデューティサイクルである。すなわち、ｆ１は、開口部２１１の幅と距離Ｄ１の比である。条片２０２及び開口部２１２の形状は、距離Ｄ２、距離ｆ２Ｄ２、及び、開口部２１２の幅と距離Ｄ２の比であるデューティサイクルｆ２により同様に画定される。
【００４３】
条片２０１及び条片２０２の深度は、それぞれｔ１及びｔ２によって表示される。入力反射鏡２５３のワイヤグリッド２７０と出力反射鏡２５４のワイヤグリッド２７０の距離Ｓは、隙間Ｓにより画定される。
【００４４】
入力反射鏡２５３と出力反射鏡２５４の隙間Ｓはナノ空洞２６０を構成し、そのナノ空洞２６０は、空洞２６０内の放射線２２３、２２４のエネルギーを増強する能力がある。
【００４５】
入力反射鏡２５３及び出力反射鏡２５４を形成するワイヤグリッドは、環境２０３、１５１により取り囲まれる。環境２０３、１５１は、例えば水等の流体であり得る。従って、環境２０３は、開口部２１１、２１２、並びに空洞２６０を充填することができる。入力及び出力反射鏡２５３、２５４の間の空洞２０６内に存在する環境２０３は、一般に、入力反射鏡２５３の前、又は、第２の反射鏡２５４の後ろに存在する環境２０３とは異なり得ることに気づくべきである。
【００４６】
発光センサ１０１は、開口部の縦次元と平行に偏光された電場を有した入力放射線を受けるよう方向づけられた入力反射鏡のワイヤグリッド２７０の開口部を有することによって、入力放射線２２１を受けるようされる。従って、入力放射線２２１はＴＥ偏光され（２３０）、すなわち、入力放射線は、入力放射線２２１の電場が図２の面に対して垂直に偏光される偏光方向を有する。入力放射線２２１のうちわずかな力が、反射された放射線２２２として入力反射鏡２５３から反射されるが、入力放射線２２１のうち別の部分の力が入力反射鏡を通って空洞２６０内に透過される。空洞２６０内の放射線は順方向伝搬性の放射線２２３及び逆方向伝搬性の放射線２２４を含む。空洞２６０内の放射線のうちわずかな力が、透過された放射線２２５として出力反射鏡２５４を通って透過される。空洞２６０内の放射線のうち別の部分の力が、反射された放射線２２２として入力反射鏡２５３を通って透過される。
【００４７】
空洞２６０が共鳴において作用するよう入力放射線２２１の波長及び距離Ｓが選択された場合、空洞内の空洞放射線における放射線２２３、２２４のエネルギーの増強が得られる。従って、空洞励起エネルギーが増加するので、発光放射線１２０も等しく増加する。
【００４８】
入力放射線２２１は、例えばレーザ、ガスレーザ、又は、ダイオードレーザ等の放射線源１１１により生じる。あるいは、入力放射線２２１は、広範囲なスペクトルバンド幅を有した発光ダイオード等、他の放射線源により生じることができる。
【００４９】
入力放射線２２１の波長は、１０〜４００ｎｍのＵＶスペクトル、３８０〜７８０ｎｍの可視スペクトル、又は、７５０〜１６００ｎｍの赤外スペクトル内であり得る。放射線の波長が参照される場合、１つの波長数が参照されるけれども、放射線は、例えば波長数の中央に位置するスペクトル分布を有しているとして理解されるべきである。
【００５０】
距離Ｄ１及びＤ２は、入力放射線の波長に応じて１０〜１０００ｎｍの範囲内にあり得る。深度ｔ１及びｔ２は、例えば１００ｎｍ等、１０〜１０００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲内にあり得る。デューティサイクルｆ１及びｆ２は、０から１に及ぶことができる。
【００５１】
ワイヤグリッドの面における開口部の幅ｆ１Ｄ１及びｆ２Ｄ２は、入力放射線１１０の回折限界に等しいか、又は、それよりも小さいことが好ましい。ここで、さらには詳細な説明において他の箇所でも、回折限界は、開口部２１１、２１２、及び空洞２６０を充填する媒体における入力放射線の回折限界として理解されるべきである。ワイヤグリッド２７０の面における、条片２０１、２０２及び開口部２１１、２１２の縦次元は、入力放射線１１０の回折限界よりも大きい長さを有する。例えば、開口部２１１、２１２、及び／又は空洞２６０を充填する環境２０３が水の屈折率に相当する１．３という屈折率を有していると仮定すると、縦次元の長さは、３８０ｎｍという入力放射線１１０、２２１の波長に対して１４６ｎｍを超えるか、又は、例えば、７８０ｎｍという入力放射線１１０、２２１の波長に対して３００ｎｍを超える。
【００５２】
回折限界よりも小さい１次元、及び、回折限界よりも大きい１次元を有したワイヤグリッド２７０は、１次元のワイヤグリッドと呼ばれることになる。従って、１次元のワイヤグリッド２７０の開口部は、長方形の孔又は長円形の孔等、細長い孔として見ることができる。
【００５３】
入力反射鏡２５３及び出力反射鏡２５４のワイヤグリッドは、反射鏡を流体１５１に対して浸透性にする開口部を有しているということが利点である。従って、発光粒子を含有した流体１５１を、ワイヤグリッド内の開口部を介して空洞１６０内に移すことができる。
【００５４】
図３は、ワイヤグリッド２７０の反射及び透過の特性におけるシミュレーションを示したグラフ３００であり、デューティサイクルｆａの関数として、１つのワイヤグリッド２７０の、曲線３１１は反射係数を示し、曲線３１２は透過係数を示している。従って、グラフ１００の横座標に沿ったデューティサイクルｆａは、図２に関して記述されたｆ１又はｆ２に相当し、すなわち、ｆａは距離Ｄ１又はＤ２の幅に対する開口部の幅の比である。グラフ３００の縦座標は、それぞれ反射曲線３１１及び透過曲線３１２に対する反射係数Ｒ及び透過係数Ｔを示している。
【００５５】
０と等しいデューティサイクルｆａは、開口部２１１又は２１２の幅が０であるワイヤグリッド２７０に等しく、すなわち、ワイヤグリッド２７０は完全に閉じている。１と等しいデューティサイクルｆａは、条片２０１又は２０２の幅が０であるワイヤグリッド２７０に等しく、すなわち、ワイヤグリッド２７０は完全に開いている。
【００５６】
図３は、デューティサイクルｆａが増加する（すなわち、ワイヤグリッド２７０はより開くようになる）に従い、ワイヤグリッド２７０の反射係数３１１は減少するが、デューティサイクルｆａが増加するに従い、ワイヤグリッド２７０の透過係数３１２は増加することを示している。
【００５７】
図３の曲線は、６５０ｎｍの波長を有し且つＴＥ偏光された、すなわち、放射線の電気要素が条片２０１又は２０２の縦次元に沿って方向づけられた入力放射線を使用して算出される。ワイヤグリッド２７０は１００ｎｍの深度ｔ１を有し、距離Ｄ１は２００ｎｍである。条片２０１の材料はアルミニウムである。
【００５８】
図４は、図２に示された発光センサに相当する発光センサ１０１の空洞２０６内の放射線２２３、２２４のエネルギー増強のシミュレーションを示したグラフ４００である。空洞２６０は、入力反射鏡２５３のワイヤグリッド２７０と出力反射鏡２５４のワイヤグリッド２７０の隙間Ｓにより形成される。等高線に沿った領域４１２は、横座標に沿ったデューティサイクルｆ１及び縦座標に沿ったデューティサイクルｆ２の関数として、シミュレートしたエネルギー増強を示している。従って、等高線に沿った領域４１２は、ｆ１及びｆ２を変え、各変更に対するエネルギー増強を引きだすことにより算出される。エネルギー増強数４１１は、異なる等高線４１２に対する数字で表されたエネルギー増強を示している。エネルギー増強数４１１は、１という数字で表されたエネルギー値を有する入力放射線１１０に相関して理解されるべきである。例えば、入射する放射線が１というエネルギー値を有していると仮定すると、１００％反射する鏡の前のエネルギー増強は、鏡上で反射されることになる垂直に入射する放射線に対して２である。
【００５９】
図３中の曲線は、６５０ｎｍの波長を有し且つＴＥ偏光された、垂直に入射する入力放射線１１０を使用して算出される。ワイヤグリッドは１００ｎｍの深度ｔ１及びｔ２を有し、距離Ｄ１及びＤ２は２００ｎｍである。条片２０１の材料はアルミニウムである。共鳴条件が空洞２６０内の入力放射線１１０に対して満たされるように、隙間Ｓは選ばれる。
【００６０】
このように、図４に示された等高線のシミュレーションは、最高のエネルギー増強が見つかるまでデューティサイクルｆ１及びｆ２を変えることによって最適のデューティサイクルｆ１及びｆ２を得る方法を提供する。あるいは、入力反射鏡２５３、１０３の最適の反射係数、及び／又は、出力反射鏡２５４、１０４の最適の反射係数を、最高のエネルギー増強が見つかるまで入力反射鏡及び／又は出力反射鏡の反射係数を変えることによって得ることができる。
【００６１】
図５は、図４と同じシミュレーションに基づくグラフ５００を示しており、デューティサイクルｆ２は０．２５に固定され、デューティサイクルｆ１は横座標に沿って０から１まで変更されている。縦座標は、エネルギー増強５１２を示している。エネルギー増強曲線５１１は、デューティサイクルｆ１が０．６３の場合に５１．６というピークの増強を示している。
【００６２】
図５を参考にすると、図３から反射係数を読むことにより確証できるように、出力鏡のワイヤグリッド２７０のデューティサイクルｆ２＝０．２５は、約０．９８の反射係数に相当するが、入力鏡のワイヤグリッド２７０のデューティサイクルｆ１＝０．６３は、約０．９３の反射係数に相当する。
【００６３】
このように、５１．６という高いエネルギー増強が、特定の高い反射係数を有した入力鏡２５３及び出力鏡２５４の使用により得られる。例えば、ワイヤグリッドの形状が図４〜５の例とは異なる、又は、入力放射線２２１が異なる波長を有する等、入力鏡２５３及び出力鏡２５４の他の配置において、他の最適なデューティサイクルｆ１及びｆ２を算出することができる。
【００６４】
しかし、空洞２６０において高いエネルギー増強を得るために、入力反射鏡２５３及び出力反射鏡２５４は、特定の高い反射係数を有するべきである。好ましくは、入力反射鏡２５３の反射係数は０．５を超えているべきであり、それは、０．９未満のデューティサイクルに対応し、図４から確証することができるように５〜１０以上のエネルギー増強を生じる。より好ましくは、入力反射鏡２５３の反射係数は０．７を超えているべきであり、それは、０．８５未満のデューティサイクルに対応し、１５〜２０以上のエネルギー増強を生じる。さらにより好ましくは、入力反射鏡２５３の反射係数は０．８を超えているべきであり、それは、０．８未満のデューティサイクルに対応し、２５〜３０以上のエネルギー増強を生じる。
【００６５】
同様に、出力鏡２５４の反射係数は、好ましくは０．５を超えているべきであり、それは、０．９未満のデューティサイクルに対応し、図４から確証することができるように０〜５以上のエネルギー増強を生じる。より好ましくは、入力反射鏡２５３の反射係数は０．８を超えているべきであり、それは、０．７５未満のデューティサイクルに対応し、１０〜１５以上のエネルギー増強を生じる。さらにより好ましくは、入力反射鏡２５３の反射係数は０．９を超えているべきであり、それは、０．６５未満のデューティサイクルに対応し、２５〜３０のエネルギー増強を生じる。
【００６６】
図６Ａは、入力放射線２２１、１１０のうち、出力反射鏡２５４のワイヤグリッド２７０を通って透過された割合のシミュレーションを示したグラフ６００である。等高線６１１は、放射線エネルギーに対する、出力反射鏡２５４のワイヤグリッド２７０を通って透過された入力放射線エネルギーの割合における数値６１２を有した領域を示している。数値６１２により与えられた放射線の比は、透過割合と呼ばれる。
【００６７】
従って、グラフ６００により、約０．１パーセントの入力放射線エネルギー２２１が出力反射鏡を通って透過されると示されている。特定の計算は、デューティサイクルｆ１＝０．６３及びｆ２＝０．２５に対して透過された放射線の割合が、図６Ａから確証することができるように０．１６パーセントであることを示している。０．１６パーセントの透過割合を図５に示されている５１．４のエネルギー増強と比較することにより、５１．６／０．００１６＝３２２３０という出力反射鏡裏の入力放射線の抑制割合が生じる。
【００６８】
図６Ｂは、例えば空洞１０２、２６０内の発光粒子１５０が浸透性の出力反射鏡１０４、２５４のワイヤグリッドを通って移動できる場合にあり得るように、一部の発光粒子６５０が出力反射鏡１０４、２５４の後ろに置かれた発光センサ１０１の例証である。前に記述された特徴の数字と同一の数字を有した図６Ｂにおける特徴は、前に記述された特徴と同一又はそれに対応する機能を有しており、従って、ここでは説明は省略される。空洞内部の発光粒子１５０により生じる発光１２０のエネルギーは、ここでもエネルギー増強率（例えば５１．６）に相当する空洞１０２内部の放射線のエネルギーと比例しているため、３２２５０の抑制率は、空洞裏の発光粒子６５０により生じる発光放射線６２０が、空洞内部の発光粒子１５０により生じる発光１２０と比較してどのくらい効率的に抑制されているかを示している。すなわち、空洞外の発光粒子６５０は、空洞内部の発光粒子を励起する放射線エネルギーよりも約３２２５０（抑制率）倍低い放射線エネルギーで励起されるため、空洞外で生じた発光６２０は、空洞内部で生じた発光１２０よりも３２２５０倍低い。大きな抑制率は、例えば発光粒子１５０の量又は濃度のより正確で局在化された測定を可能にするため有利である。
【００６９】
図７は、入力反射鏡２５３と出力反射鏡２５４の間の隙間スペース７１１、Ｓ、の関数として、空洞２６０におけるエネルギー増強曲線７１０を示したグラフ７００を示している。エネルギー増強が縦座標７１２に沿って示されている。グラフ７００は、隙間スペース７１１が空洞２６０内の入力放射線２１１の共鳴に対する条件を満たす位置を示している。共鳴条件を満たす隙間スペース７１１の第１の位置は、約１９８ｎｍに等しい隙間の距離Ｓにより与えられる。グラフ７０１における曲線７１５は、第１のエネルギー増強曲線７１０の拡大されたバージョンを示している。
【００７０】
エネルギー増強曲線７１０のスペクトルバンド幅は隙間の距離Ｓと逆比例するため、隙間スペース７１１又は隙間の距離Ｓは、共鳴条件を満たす最小の隙間の距離Ｓとして有利に選ばれる。
【００７１】
図８では、グラフ８００の曲線８１０が、隙間７１１、Ｓ、がＳ＝２００ｎｍであるように選ばれた場合に、曲線８１０により与えられた、空洞２６０内部の増強エネルギー８１２の波長依存性８１１を示している。図７において描写されたエネルギー増強曲線７１０と比較して、５１．４という最大エネルギー増強率が、ここでは、６５６ｎｍの波長にあり、Ｓ＝２００ｎｍを有した空洞２６０の１番目の縦共鳴モードに相当している。２番目の縦モードである３４８ｎｍの波長周辺の増強エネルギーにおける第１のピークは、たったの７．７という有意に低いエネルギー増強、並びに、ＦＷＨＭがたったの７．２ｎｍである６５６ｎｍにおけるスペクトル分布と比較してより広範なスペクトル分布（ＦＷＨＭ＝２２ｎｍ）を示している。エネルギー増強率及びＦＷＨＭ値における差は、３４８ｎｍの波長における入力及び出力反射鏡１０２、１０４のより低い反射係数並びにより高い透過係数によって生じる。グラフ８０１の曲線８１５は、６５６ｎｍでの共鳴ピークをより詳細に示している。
【００７２】
図９は、曲線９１１が、図６Ａに関連して規定された抑制率９１３すなわち空洞２６０内部の放射線エネルギーと透過割合の比を示すグラフ９００である。曲線９１１は、波長９１２（マイクロメートル）の関数として、抑制率９１３を示している。
【００７３】
図１０は、発光センサ２０１の厚さに対する位置１０１３の関数として、放射線エネルギー密度１０１２を示したグラフである。入力反射鏡２５３は、線１０１０により示され、出力反射鏡は線１０１１により示されている。縦座標１０１４は、正規化されたエネルギー密度を示している。入力放射線１１０が位置０にて入力鏡２５３のワイヤグリッド２７０に入ると、放射線エネルギーは開口部の深度ｔ１を通して増加する。空洞１０１５内では、エネルギーが出力反射鏡１０１１のワイヤグリッド２７０の端面で０に近づくように放射線エネルギーが減少し始めるまで、放射線エネルギーはさらなる増加を経験する。
【００７４】
入射放射線１１０はＴＥ偏光されるけれども、例えば発光粒子により生じる等、ある量のＴＭ偏光された放射線を入力鏡２５３の前で生じる場合がある。電場方向は開口部２１１の縦方向に垂直しているため、ＴＭ偏光された放射線はワイヤグリッド２７０を通して効果的に透過される。従って、例えばたった０．１８％のＴＥ偏光された入力放射線を出力反射鏡２５４のワイヤグリッドを通して透過するのに対して、１００％ほどのＴＭ偏光された入力放射線を出力反射鏡２５４のワイヤグリッド２７０を通して透過する場合がある。
【００７５】
細長い開口部の幅が回折限界よりも小さく、細長い開口部の縦次元が回折限界よりも大きい１次元のワイヤグリッドを使用することの代わりに、ワイヤグリッド２７０の面における開口部の２次元が回折限界よりも小さい２次元のワイヤグリッド２７０を使用することが可能である。従って、２次元のワイヤグリッド２７０の開口部は、円形、長円形、正方形、又は長方形の孔として理解することができる。
【００７６】
図１１は、２次元のワイヤグリッド１１００の例を示しており、ワイヤグリッド１１００の面における開口部ｆ１１Ｄ１及びｆ１２Ｄ２の２次元は回折限界よりも小さい。図１１に示された２次元のワイヤグリッド１１００も図２に示された１次元のワイヤグリッド２６０も、入力反射鏡２５３及び出力反射鏡２５４のうちどれに対しても等しく使用することができ、従って、ワイヤグリッドが参照される時はいつでも、これは２次元のワイヤグリッド２７０、１１００、又は、１次元のワイヤグリッド２７０、１１００であるとして理解されるべきである。
【００７７】
１次元のワイヤグリッド２７０と同様に、２次元のワイヤグリッド２７０も流体に対して浸透性である。
【００７８】
２次元のワイヤグリッド２７０は、ＴＭ偏光された入射放射線に対する反射特徴を有しており、図３において描かれたＴＥ偏光された入射放射線に対する反射特徴に等しいか、又は、それに相当する。従って、入力反射鏡１０３、２５４が２次元のワイヤグリッドである場合、ＴＭ偏光された放射線の、入力反射鏡を通った、従って出力反射鏡も通った透過は、入力反射鏡１０３の面における１次元のワイヤグリッド２７０を使用した場合と比較して、非常に減少される。
【００７９】
入力反射鏡２５４に対して２次元のワイヤグリッドを使用することの利点は、入力反射鏡１０３前で生じたＴＥ偏光された放射線もＴＭ偏光された放射線も抑制されるということである。すなわち、空洞の前で生じたそのような放射線の空洞を通した透過は減少される。従って、空洞（１０２）と共鳴する（すなわち、増強される）放射線のスペクトル部分からは除いて、入力放射線１１０及び／又は発光センサ１０１の前に置かれた発光粒子により生じた発光放射線１２０の形状のＴＥ及びＴＭ偏光された放射線は、発光センサ１０１を通して透過するのを実質的に禁止される。一般に、生じた発光のスペクトルは、入力放射線１１０のスペクトルよりも有意により広範（一般的に５０ｎｍ）である（例えば、ＨｅＮｅレーザの入力放射線１１０のスペクトルは、２０ｃｍのコヒーレンス長と調和して２ｐｍ（ピコメートル）であり得る）。発光センサ１０１の前で生じる発光放射線のスペクトルと入力放射線１１０のスペクトルにおける差のため、発光センサ１０１の前で生じる発光放射線は、空洞１０２内で生じる発光放射線１２０に対して、効果的に抑制されるか、又は、少なくとも実質的に抑制される。
【００８０】
従って、出力反射鏡２５４はＴＭ偏光された放射線に対して優れた透過を有し、ＴＭ偏光された放射線に対する有意なエネルギー増強を阻止するため、２次元のワイヤグリッド２７０と１次元のワイヤグリッド２７０の隙間において形成された空洞２６０は、ＴＭ偏光された放射線に対して低フィネスの空洞として理解することができる。
【００８１】
入力反射鏡２５３に対して２次元のワイヤグリッド２７０が使用される場合、ＴＭ偏光された発光放射線１２０の一部は、直接１次元の出力反射鏡２５４を通って放出されるが、ＴＭ偏光された発光放射線２５４の別の部分は、入力反射鏡２５３の２次元のワイヤグリッド２７０に向かって放出され、放射線は出力反射鏡２５４に向かって逆反射され、且つ、出力反射鏡２５４を通り抜けて反射される。
【００８２】
２次元のワイヤグリッド２７０の場合、ワイヤグリッド２７０の２つのデューティサイクルｆ１１及びｆ１２を開口部の面における２次元に対して規定することができる。特別な場合において、ｆ１１はｆ１２に等しくなる。デューティサイクルｆ１１及びｆ１２は、１次元のワイヤグリッドと同じ方法で２次元のワイヤグリッド２７０に対して規定される。すなわち、第１のデューティサイクルｆ１１は、ワイヤグリッドの面における第１の方向において規定され、第２のデューティサイクルｆ１２は、ワイヤグリッドの面における第２の方向において規定され、そこで、第２の方向は第１の方向に対して垂直又は実質的に垂直である。
【００８３】
ｆ１１がｆ１２に等しい特別な場合において、最適なデューティサイクルｆ１１及びｆ２を得る方法は、図４に関して記述されたエネルギー増強を最適化する方法に一致する。従って、その方法には、最高のエネルギー増強が見つかるまでデューティサイクルｆ１１及びｆ２を変えるステップが含まれる。ｆ１１がｆ１２とは異なる一般的な場合において、最高のエネルギー増強が見つかるまでデューティサイクルｆ１１、ｆ１２、及びｆ２を変えるにより、エネルギー増強を最適化することができる。
【００８４】
図１２に示されているように、ガラス等の透明な基板１２０１上にワイヤグリッド２７０を固定することは有利であり得る。従って、入力反射鏡は透明な基板１２０１上に固定された１次元又は２次元のワイヤグリッド２７０、１１００を含むことができる。あるいいは、又は、さらに、出力反射鏡は、透明な基板１２０１上に固定された１次元のワイヤグリッド２７０又は２次元のワイヤグリッド２７０、１１００を含むことができる。透明な基板１２０１は、ワイヤグリッド１２０１のどちらかの側面に置くことができる。透明な基板１２０１は、入力反射鏡１０３に使用される場合は入力放射線１１０に対して透明であるべきであるが、透明な基板は、出力反射鏡１０４に使用される場合は入力放射線１１０に対しても発光放射線１２０に対しても透明であるべきである。入力反射鏡も出力反射鏡も透明な基板を利用する場合、流体１５０は反射鏡間の開口部を介して空洞１０２に供給することができる。
【００８５】
入力反射鏡１０３の前に検出器１３０を置くことは有利であり得る。この場合、出力反射鏡１０４は、浸透性であるか又は透明な基板に固定された有利な２次元のワイヤグリッドである。入力反射鏡を通して検出器１３０に向かってＴＭ偏光された発光放射線を透過するために、入力反射鏡は、浸透性であるか又は透明な基板に固定された有利な１次元のワイヤグリッドである。
【００８６】
入力反射鏡１０３又は出力反射鏡１０４は、図１３において示されているように、非浸透性の反射鏡１３０１であり得る。非浸透性の反射鏡１３０１は、例えば金属被覆された鏡若しくは誘電体被覆された鏡１３等の反射面又は鏡であり得る。反射面１３０１は、完全に反射的又は半透明であり得る。
【００８７】
発光検出器１０１は、スペクトル及び／若しくは偏光フィルタリング目的のために入力反射鏡１０３の前若しくは出力反射鏡１０４と検出器１３０の間に置かれた、波長フィルタ、偏光フィルタ、又は、他の光学的要素と組み合わせることができる。
【００８８】
次に図１４を参考にすると、本発明に従い、反射鏡１０３と２５４の間に依然として画定されている空洞は、固体の材料から作製され且つ隙間Ｓに一致する厚さを有した平板１４０１を含むことができる。
【００８９】
好ましくは、この平板１４０１は、少なくとも４００から９００ｎｍの波長に対して透明である。
【００９０】
例えば反射鏡２５４等、反射鏡のうち少なくとも１つは、流体検体（ａｎａｌｙｔｅ ｆｒｕｉｄ）１２０に対して、条片２０２間の開口部１４０２又はスリット１４０２を介して浸透性である。
【００９１】
平板１４０１とこの浸透性の反射鏡２５４の界面で、及び、前記開口部又はスリット内で、捕獲プローブ６６０は置かれる。
【００９２】
媒体１２０内に存在する発光分子６７０又は発光ラベル分子６７０は、これらの捕獲プローブ６６０に結合することができる。
【００９３】
前記界面は空洞の一部であるため、発光分子６７０の励起は、依然として前記空洞内の励起光の増強から利益を得ることができる。
【００９４】
励起光強度のエバネッセントの減衰も、スリット又は開口部外にある発光分子又は発光でラベルされた分子６５０により生じた発光が、スリット又は開口部内にある発光分子又は発光でラベルされた分子６７０により生じた蛍光よりも実質的に低いことを確実にする。
【００９５】
さらに、例えば腐食技術により実現することができる、開口部又はスリットの深度を平板材料内に（例えば図１４の矢印ＥＸの方向に）拡張することによって、空洞のより中心（中心は隙間Ｓの厚さの半分を意味する）に向かって置かれた結合部位を、開口部又はスリット１４０２と平板１４０１の界面に捕獲プローブ６６０を置くことにより生じることが可能である（励起エネルギーが最大の場合、この点においては図１０を再度参照されたい）。
【００９６】
そのような平板１４０１内への開口部又はスリット１４０２の拡張におけるさらなる利点は、捕獲プローブを置くことができる表面積の増加である。
【００９７】
反射鏡２５４が１次元のワイヤグリッドである場合、装置１４００は反射鏡１０３を介した励起光で照射され、励起された発光分子６７０により生じた発光放射線の検出は、励起源とは反対である装置側、すなわち、反射鏡２５４側に設置された検出器により行われる。
【００９８】
反射的な配置において、検出器は、励起源と同じ側、すなわち、反射鏡１０３の側に設置することができる。
【００９９】
この場合、反射鏡２５４による強い反射を経るために、励起光をＴＥ偏光することができる。
【０１００】
反射鏡２５４が２次元のワイヤグリッドである場合、励起源とは反対である装置側、すなわち、反射鏡２５４側に検出器を置くことが好ましい。
【０１０１】
本発明は特定の実施形態に関して記述されてきたけれども、本明細書において規定された特定の形態に限定するよう意図されない。正しくは、本発明の範囲は付随の特許請求の範囲によってのみ限定される。特許請求の範囲において、「含む」という用語は、他の要素又はステップの存在を除外しない。さらに、請求項によってそれぞれ異なる特徴を含むことができるけれども、これらはおそらく有利に組み合わせることができ、ことなる請求項に含むことは、特徴の組合せが可能でない及び／又は有利でないと意味しない。加えて、単数名詞の言及は、複数形を除外しない。従って、不定冠詞、定冠詞、「第１」、「第２」等の言及は、複数形を排除しない。さらに、特許請求の範囲内の参照番号は、その範囲を限定するとして解釈するべきではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の所定の波長を有した入力放射線を受ける能力がある入力反射鏡、及び、出力反射鏡を含む発光センサであって、
前記入力反射鏡と前記出力反射鏡の隙間が、前記第１の所定の波長を有した放射線の空洞励起エネルギーを増加させる能力がある空洞を構成し、該空洞は発光放射線を出力する能力があり、
前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のうち少なくとも１つが、開口部を有したワイヤグリッドであり、該ワイヤグリッドの面における前記開口部のうち少なくとも１次元が、前記入力放射線の回析限界よりも小さく、
前記入力反射鏡の反射係数が、前記第１の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光に対して０．５を超え、さらに、
前記出力反射鏡の反射係数が、前記第１の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光に対して０．５を超える、
発光センサ。
【請求項２】
前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のうち少なくとも１つが、開口部を有したワイヤグリッドであり、該ワイヤグリッドの面における前記開口部のうち少なくとも２次元が、前記入力放射線の回析限界よりも小さい、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項３】
前記入力反射鏡の前記ワイヤグリッドの前記開口部が、前記入力放射線を受けるよう方向づけられ、前記入力放射線の電場が、前記開口部の縦次元に平行して偏光される、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項４】
前記入力反射鏡のワイヤグリッドの開口部の縦次元が、前記出力反射鏡の前記ワイヤグリッドの前記開口部の縦次元に平行して方向づけられる、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項５】
前記入力反射鏡の反射係数が、前記第1の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光方向に対して、例えば０．９３等、０．７を超える、好ましくは０．８を超える、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項６】
前記出力反射鏡の反射係数が、前記第1の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光方向に対して、例えば０．９８等、０．８を超える、好ましくは０．９を超える、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項７】
前記出力反射鏡のワイヤグリッドのデューティサイクルが、例えば０．２５等、０．９未満、好ましくは０．７５未満、より好ましくは０．６５未満であり、前記入力反射鏡のワイヤグリッドのデューティサイクルが、例えば０．６３等、０．９未満、好ましくは０．８５未満、より好ましくは０．８未満である、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項８】
前記入力反射鏡のワイヤグリッド及び前記出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つが流体に対して浸透性がある、請求項１又は２に記載の発光センサ。
【請求項９】
前記入力反射鏡のワイヤグリッド及び前記出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つが透明な基板上に固定される、請求項１又は２に記載の発光センサ。
【請求項１０】
前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のうち少なくとも１つが、非浸透性の反射鏡である、請求項１又は２に記載の発光センサ。
【請求項１１】
発光放射線を生じる発光センサの使用であって、前記発光センサが第１の所定の波長を有した入力放射線を受ける能力がある入力反射鏡、及び、出力反射鏡を含み、
前記入力反射鏡と前記出力反射鏡の隙間が、前記第１の所定の波長を有した放射線の空洞励起エネルギーを増加させる能力がある空洞を構成し、該空洞は前記発光放射線を出力する能力があり、
前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のうち少なくとも１つが、開口部を有したワイヤグリッドであり、該ワイヤグリッドの面における前記開口部のうち少なくとも１次元が、前記入力放射線の回析限界よりも小さく、
前記入力反射鏡の反射係数が、前記第１の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光に対して０．５を超え、さらに、
前記出力反射鏡の反射係数が、前記第１の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光に対して０．５を超える、
使用。
【請求項１２】
請求項１又は２に記載の入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのデューティサイクルを選ぶ方法であって、
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルの関数として空洞励起エネルギーを決定する能力があるモデルを提供するステップ、
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルを変えるステップ、
前記ワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルにおける各変更に対して前記空洞励起エネルギーを算出するステップ、
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルの値を選ぶステップ、
を含む方法。
【請求項１３】
バイオセンシングのための検出システムであって、
請求項１に記載の発光センサ、
入力放射線を生じる能力がある放射線源、
発光放射線を検出する能力がある検出器、及び
前記発光センサに発光粒子を供給する能力がある容器
を含む、検出システム。
【請求項１４】
発光センサを使用したバイオセンシングの方法であって、
請求項１に記載の発光センサを提供するステップ、
前記入力反射鏡と前記出力反射鏡の間の空洞に発光粒子を提供するステップ、
前記入力反射鏡を入力放射線で照射するステップ、
前記発光粒子から放出される発光放射線を検出するステップ、
を含む方法。
【請求項１５】
前記隙間が平板、好ましくはガラスの基板を含み、所定の発光分子又は発光でラベルされた分子が結合することができる捕獲プローブが前記反射鏡のうちの１つと前記平板の界面付近で固定化される、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項１】
第１の所定の波長を有した入力放射線を受ける能力がある入力反射鏡、及び、出力反射鏡を含む発光センサであって、
前記入力反射鏡と前記出力反射鏡の隙間が、前記第１の所定の波長を有した放射線の空洞励起エネルギーを増加させる能力がある空洞を構成し、該空洞は発光放射線を出力する能力があり、
前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のうち少なくとも１つが、開口部を有したワイヤグリッドであり、該ワイヤグリッドの面における前記開口部のうち少なくとも１次元が、前記入力放射線の回析限界よりも小さく、
前記入力反射鏡の反射係数が、前記第１の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光に対して０．５を超え、さらに、
前記出力反射鏡の反射係数が、前記第１の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光に対して０．５を超える、
発光センサ。
【請求項２】
前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のうち少なくとも１つが、開口部を有したワイヤグリッドであり、該ワイヤグリッドの面における前記開口部のうち少なくとも２次元が、前記入力放射線の回析限界よりも小さい、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項３】
前記入力反射鏡の前記ワイヤグリッドの前記開口部が、前記入力放射線を受けるよう方向づけられ、前記入力放射線の電場が、前記開口部の縦次元に平行して偏光される、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項４】
前記入力反射鏡のワイヤグリッドの開口部の縦次元が、前記出力反射鏡の前記ワイヤグリッドの前記開口部の縦次元に平行して方向づけられる、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項５】
前記入力反射鏡の反射係数が、前記第1の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光方向に対して、例えば０．９３等、０．７を超える、好ましくは０．８を超える、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項６】
前記出力反射鏡の反射係数が、前記第1の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光方向に対して、例えば０．９８等、０．８を超える、好ましくは０．９を超える、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項７】
前記出力反射鏡のワイヤグリッドのデューティサイクルが、例えば０．２５等、０．９未満、好ましくは０．７５未満、より好ましくは０．６５未満であり、前記入力反射鏡のワイヤグリッドのデューティサイクルが、例えば０．６３等、０．９未満、好ましくは０．８５未満、より好ましくは０．８未満である、請求項１に記載の発光センサ。
【請求項８】
前記入力反射鏡のワイヤグリッド及び前記出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つが流体に対して浸透性がある、請求項１又は２に記載の発光センサ。
【請求項９】
前記入力反射鏡のワイヤグリッド及び前記出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つが透明な基板上に固定される、請求項１又は２に記載の発光センサ。
【請求項１０】
前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のうち少なくとも１つが、非浸透性の反射鏡である、請求項１又は２に記載の発光センサ。
【請求項１１】
発光放射線を生じる発光センサの使用であって、前記発光センサが第１の所定の波長を有した入力放射線を受ける能力がある入力反射鏡、及び、出力反射鏡を含み、
前記入力反射鏡と前記出力反射鏡の隙間が、前記第１の所定の波長を有した放射線の空洞励起エネルギーを増加させる能力がある空洞を構成し、該空洞は前記発光放射線を出力する能力があり、
前記入力反射鏡及び前記出力反射鏡のうち少なくとも１つが、開口部を有したワイヤグリッドであり、該ワイヤグリッドの面における前記開口部のうち少なくとも１次元が、前記入力放射線の回析限界よりも小さく、
前記入力反射鏡の反射係数が、前記第１の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光に対して０．５を超え、さらに、
前記出力反射鏡の反射係数が、前記第１の所定の波長を有した放射線及び前記入力放射線の偏光に対して０．５を超える、
使用。
【請求項１２】
請求項１又は２に記載の入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのデューティサイクルを選ぶ方法であって、
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルの関数として空洞励起エネルギーを決定する能力があるモデルを提供するステップ、
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルを変えるステップ、
前記ワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルにおける各変更に対して前記空洞励起エネルギーを算出するステップ、
前記入力反射鏡及び／又は出力反射鏡のワイヤグリッドのうち少なくとも１つのデューティサイクルの値を選ぶステップ、
を含む方法。
【請求項１３】
バイオセンシングのための検出システムであって、
請求項１に記載の発光センサ、
入力放射線を生じる能力がある放射線源、
発光放射線を検出する能力がある検出器、及び
前記発光センサに発光粒子を供給する能力がある容器
を含む、検出システム。
【請求項１４】
発光センサを使用したバイオセンシングの方法であって、
請求項１に記載の発光センサを提供するステップ、
前記入力反射鏡と前記出力反射鏡の間の空洞に発光粒子を提供するステップ、
前記入力反射鏡を入力放射線で照射するステップ、
前記発光粒子から放出される発光放射線を検出するステップ、
を含む方法。
【請求項１５】
前記隙間が平板、好ましくはガラスの基板を含み、所定の発光分子又は発光でラベルされた分子が結合することができる捕獲プローブが前記反射鏡のうちの１つと前記平板の界面付近で固定化される、請求項１に記載の発光センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公表番号】特表２０１０−５０８５０８（Ｐ２０１０−５０８５０８Ａ）
【公表日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３４０４６（Ｐ２００９−５３４０４６）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５４４２５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０５３４４２
【国際公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【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３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５４４２５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０５３４４２
【国際公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【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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