Способ оптического детектирования присоединения вещественного компонента к сенсорному материалу на основе биологического, химического или физического взаимодействия и устройство для его осуществления (варианты)

Способ оптического детектирования присоединения вещественного компонента к сенсорному материалу на основе биологического, химического или физического взаимодействия и устройство для его осуществления (варианты)

Реферат

 

Использование: детектирование присоединения биологических и/или химических компонентов жидкостных или газовых смесей и растворов, преимущественно биологического происхождения и/или определяющих параметры жизнедеятельности биологических объектов, к материалам, связывающим эти компоненты на основе биологического, химического или физического взаимодействия, а также анализ смесей и растворов на содержание биологических и/или химических компонентов. Сущность: связывающие материалы располагают на поверхности или в толще сенсорного слоя, который изменяет свою оптическую толщину в результате детектируемого присоединения, на слой воздействуют светом различных длин волн, в отраженном или прошедшем свете регистрируют сигнал, обусловленный интерференцией на сенсорном слое. В первом варианте таким сигналом является спектр, при этом сенсорный слой имеет толщину выше 10 мкм и по меньшей мере на порядок больше, чем максимальная регистрируемая длина волны, а информацию об исследуемом присоединении получают из анализа спектрального сдвига интерференционных максимумов или минимумов. Во втором варианте свет пропускают также через сканируемый интерферометр Фабри-Перо, регистрируемым сигналом является зависимость интенсивности результирующего света от изменения базы сканируемого интерферометра Фабри-Перо, в которой наблюдаются максимумы, обусловленные корреляцией спектральных характеристик взаимодействия света с сенсорным слоем и интерферометром, и из сдвига этой зависимости относительно значений базы получают информацию о детектируемом присоединении. Технический результат состоит в обеспечении независимости результатов измерений от неконтролируемых вариаций интенсивности анализируемого света как в целом, так и в отдельных участках спектра и в отдельных областях площади сенсорного слоя и, следовательно, в повышении точности измерений и повышении достоверности результатов, увеличении чувствительности и разрешающей способности при одновременном сокращении числа необходимых операций, снижении трудоемкости и стоимости способа в одноканальном и в многоканальном вариантах, в том числе при регистрации в режиме реального времени. 4 с. и 91 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к методам и средствам биохимических анализов. Оно предназначено для детектирования и исследования процессов присоединения биологических и химических компонентов сред к материалам сенсорных слоев на основе биологического, химического или физического взаимодействия посредством регистрации оптических сигналов, обусловленных интерференцией в этих сенсорных слоях. Изобретение применимо для регистрации указанных процессов присоединения, а также обратных им процессов отделения, в режиме реального времени и исследования кинетики этих процессов. Путем регистрации параметров присоединения биологических и химических компонентов к сенсорным материалам изобретение позволяет определять содержание и измерять концентрации этих компонентов в различных тестируемых средах, преимущественно в биологических растворах. В частности, изобретение применимо для иммунологического анализа и позволяет регистрировать связывание антигенов и антител в режиме реального времени, а также определять их содержание в биологических растворах без использования радиоактивных, ферментных, флуоресцентных и прочих меток. Кроме того, изобретение позволяет проводить параллельные биохимические анализы большого числа проб с высокой пропускной способностью, а также анализы проб на содержание одновременно многих компонентов.

Известен аналог [1] предлагаемого способа, предназначенный для обнаружения химических веществ и измерения их концентраций путем детектирования их присоединения к сенсорному слою. В этом способе: - на сенсорный слой воздействуют светом различных длин волн, для которых сенсорный слой прозрачен, по меньшей мере, частично, - в отраженном свете регистрируют сигнал, зависящий от оптической толщины сенсорного слоя и обусловленный тем, что интерференция на сенсорном слое модулирует спектр отражения сенсорного слоя, - из изменения указанного сигнала получают информацию о детектируемом присоединении, что совпадает с рядом существенных признаков предлагаемого способа.

В соответствии со способом [1] сенсорный слой формируют на неметаллической подложке с сильным оптическим поглощением, предпочтительно из полупроводника, темного стекла или пластика. Сенсорный слой при этом состоит из ряда прозрачных диэлектрических слоев, материала, присоединяющего детектируемое химическое вещество, а также самого детектируемого химического вещества, образующего в результате этого присоединения тонкий поверхностный слой. Толщина сенсорного слоя подобрана так, что он действует как просветляющее покрытие для подаваемого на сенсорный слой полихроматического света в диапазоне длин волн от 525 до 600 нм. Иначе говоря, интерференция на сенсорном слое приводит к наличию минимума отражения в указанном диапазоне. Изменение толщины сенсорного слоя, возникающее в результате присоединения детектируемого химического вещества, приводит к спектральному сдвигу указанного минимума и, следовательно, к изменению цвета отраженного света. Это изменение цвета регистрируют визуально и по нему судят о наличии или концентрации детектируемого химического вещества.

Недостаток аналога [1] состоит в его малой чувствительности, недостаточной достоверности и низкой точности получаемых результатов. Это связано с качественной, а не количественной оценкой регистрируемого сигнала, а также с субъективным характером визуальной оценки изменений цвета. Кроме того, способ аналога [1] не позволяет регистрировать присоединение химических веществ в режиме реального времени и исследовать кинетику этого процесса.

Известен другой аналог [2] предлагаемого способа, предназначенный для детектирования компонентов биологических систем. В способе [2] выполняют аналогичные операции: - на сенсорный слой воздействуют светом различных длин волн, для которых сенсорный слой прозрачен, по меньшей мере, частично, - в отраженном свете регистрируют сигнал, зависящий от оптической толщины сенсорного слоя и обусловленный тем. что интерференция на сенсорном слое модулирует спектр отражения сенсорного слоя, - из изменения указанного сигнала получают информацию о детектируемом присоединении, что совпадает с рядом существенных признаков предлагаемого способа.

Способ второго аналога [2] незначительно отличается от способа первого аналога [1] в том, что применим к подложкам с высокой степенью отражения, в частности, к металлическим подложкам. При этом выравнивание интенсивностей света, отраженного от двух граничных поверхностей сенсорного слоя, которое необходимо для эффективной интерференции на сенсорном слое и наличия ярко выраженного цвета, достигается посредством отражающей полупрозрачной пленки из мелких металлических частиц. Эту металлическую пленку наносят поверх сенсорного слоя после реакции присоединения детектируемого компонента. Способ [2] характеризуется теми же недостатками, что и способ [1], и, кроме того, большей сложностью и еще меньшей достоверностью результатов из-за применения указанной металлической пленки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ оптического детектирования присоединения, по меньшей мере, одного вещественного компонента к материалу, расположенному на поверхности или в толще сенсорного слоя, на основе биологического, химического или физического взаимодействия [3], принятый в качестве прототипа. В этом способе: - сенсорный слой облучают светом различных длин волн, для которых сенсорный слой прозрачен, по меньшей мере, частично, - в отраженном или прошедшем свете регистрируют сигнал, зависящий от оптической толщины сенсорного слоя и обусловленный тем, что интерференция на сенсорном слое модулирует спектр, соответственно, отражения или пропускания сенсорного слоя, - в качестве указанного сигнала регистрируют спектр вышеупомянутого отраженного или прошедшего света, - из изменения указанного сигнала получают информацию о детектируемом присоединении, что совпадает с рядом существенных признаков предлагаемого способа.

Согласно способу [3], сенсорный слой размещают на достаточно прозрачной подложке и облучают светом подходящих длин волн со стороны подложки. При этом сенсорный слой состоит, по меньшей мере, частично, из прозрачного неорганического (например, оксиды, нитриды) или органического полимерного (например, полистирол) слоя, а также материала, осуществляющего детектируемое присоединение. Этот материал расположен на поверхности или в толще сенсорного слоя и обладает свойством присоединять вышеупомянутый вещественный компонент. Примером такого присоединения может служить реакция специфического связывания антитела с антигеном. Между сенсорным слоем и подложкой помещают материал, усиливающий отражение. Этот материал образует одну граничную поверхность сенсорного слоя, а другая граничная поверхность образована внешней средой. Как правило, внешней средой является тестируемый биологический раствор, содержащий или предположительно содержащий вышеупомянутый компонент, присоединение которого является объектом детектирования.

Интерференция на сенсорном слое возникает в результате наложения двух или большего числа вторичных световых волн, возникающих в результате частичного отражения и частичного пропускания на граничных поверхностях сенсорного слоя и, возможно, на границах раздела внутри сенсорного слоя. Указанная интерференция модулирует спектр отражения и пропускания сенсорного слоя. Регистрируют спектр отраженного или прошедшего света и по форме этого спектра путем аналитической подгонки определяют абсолютную оптическую толщину сенсорного слоя. Из изменения регистрируемого спектра получают информацию об изменении оптической толщины сенсорного слоя в результате детектируемого присоединения, а значит, и о параметрах самого детектируемого присоединения.

В отличие от аналогов [1] и [2], способ-прототип [3] обеспечивает возможность регистрации процессов присоединения вещественных компонентов к материалу сенсорного слоя и обратных процессов отделения компонентов от материала сенсорного слоя в режиме реального времени, что является важным достоинством способа-прототипа.

При этом в способе-прототипе [3] сенсорный слой принципиально является тонким, а именно, на его толщину налагается одновременно ряд ограничений: - толщина равна по порядку величины длине волны используемого света; - удвоенная толщина меньше длины когерентности используемого света; - толщина лежит между 0,3 и 10 мкм, в практически важных случаях не превышая 5 мкм, а в предпочтительных вариантах - 2 мкм.

Перечисленные ограничения связаны с принципом определения абсолютной толщины сенсорного слоя, на котором основан способ-прототип. Применение более толстых сенсорных слоев привело бы к тому, что в регистрируемом спектре наблюдалась бы интерференционная картина, состоящая из многих периодов, и однозначно определить абсолютную толщину сенсорного слоя из такой интерференционной картины было бы затруднительно или вовсе невозможно.

Указанный принцип и связанные с ним ограничения, наложенные на толщину сенсорного слоя, обусловливают целый ряд недостатков способа-прототипа. Спектральная зависимость интенсивности отраженного или прошедшего света, по форме которой определяют абсолютную оптическую толщину, в способе-прототипе является плавной кривой, медленно меняющейся в наблюдаемом спектральном диапазоне. Вследствие этого, любые вариации интенсивности в регистрируемом спектре вносят существенные ошибки в результаты измерений. В особенности это относится к вариациям, неравномерным по спектру. Причинами таких вариаций могут быть дрейфы рабочих параметров источника излучения, изменение его температуры, нагрев оптических элементов схемы, тепловые и механические нестабильности оптической схемы из-за изменений внешних условий и т.д.

Известно также применение способа-прототипа для многоканальной регистрации структурных изменений материалов сенсорного слоя, в том числе, присоединения вещественных компонентов к одному или нескольким материалам сенсорного слоя [4]. В этом способе детектируют указанные структурные изменения в нескольких пространственно разделенных областях площади сенсорного слоя и воздействуют светом указанных длин волн одновременно на все указанные области. Спектр вышеупомянутого отраженного или прошедшего света для каждой из указанных областей регистрируют путем использования последовательно во времени различных длин волн и выполнения для каждой из этих длин волн следующих операций: на указанные области воздействуют монохроматическим светом одной длины волны и при этом измеряют интенсивность вышеупомянутого отраженного или прошедшего света для каждой из указанных областей.

При этом сенсорный слой размещают на пластине-подложке, которую, в свою очередь, помещают на несущей пластине на время проведения измерений, либо сенсорный слой размещают непосредственно на несущей пластине. Это связано с тем, что в способе многоканальной регистрации [4] сенсорный слой также является тонким, и на его толщину налагаются те же ограничения, что и в исходном способе-прототипе [3].

Способ многоканальной регистрации [4] основан на анализе формы регистрируемого спектра в каждом канале и, соответственно, определении абсолютной оптической толщины сенсорного слоя в каждой из областей. То есть, для каждого канала (каждой исследуемой области сенсорного слоя) применяется способ-прототип [3]. При этом все отмеченные выше недостатки способа-прототипа [3] сохраняются в его многоканальном варианте [4] и, более того, проявляются в гораздо большей степени. Поскольку в способе [4] различные участки спектра регистрируют последовательно во времени, любые дрейфы и нестабильности интенсивности анализируемого света в целом или на отдельных участках его спектра вносят гораздо больше погрешности в результаты измерений. Кроме того, поскольку для многоканальной регистрации требуются большие мощности источника света, резко возрастает негативная роль тепловых нестабильностей всех элементов оптической схемы: самого источника, приемника, дисперсионных элементов или спектральных фильтров, конструкционных элементов, и т.д. Такие нестабильности вызывают дрейфы не только спектрального распределения интенсивности света в каждом канале, но и дрейфы распределения интенсивности анализируемого света по каналам. Характерный пример: разогрев нити накала лампы - источника света - в процессе работы приводит к изменению ее цветовой температуры, а провисание нити накала из-за ее разогрева изменяет распределение интенсивности засветки вдоль поверхности сенсорного слоя и вдоль поверхности фотоприемника, на которую отображаются различные области сенсорного слоя. То есть, происходят неконтролируемые дрейфы как спектра анализируемого света, так и распределения интенсивности по каналам регистрации.

Все это приводит к малой чувствительности, недостаточной разрешающей способности, низкой достоверности и низкой точности результатов, получаемых в способе-прототипе [3] и, в особенности, в его многоканальном варианте [4]. В качестве недостатков следует отметить также сложность, большую трудоемкость и высокую стоимость способа [3] и, тем более, его многоканального варианта [4].

Таким образом, требуемый технический результат состоит в обеспечении независимости результатов измерений от неконтролируемых вариаций интенсивности анализируемого света, как в целом, так и в отдельных участках спектра и в отдельных областях площади сенсорного слоя, и, следовательно, в повышении точности измерений и повышении достоверности результатов, увеличении чувствительности и разрешающей способности при одновременном сокращении числа необходимых операций, снижении трудоемкости и стоимости способа в одноканальном и в многоканальном варианте, в том числе при регистрации в режиме реального времени.

Для достижения указанного технического результата предложен первый вариант способа оптического детектирования присоединения, по меньшей мере, одного вещественного компонента к материалу, расположенному на поверхности или в толще сенсорного слоя, на основе биологического, химического или физического взаимодействия, в котором: - сенсорный слой облучают светом различных длин волн, для которых сенсорный слой прозрачен, по меньшей мере, частично, - в отраженном или прошедшем свете регистрируют сигнал, зависящий от оптической толщины сенсорного слоя и обусловленный тем, что интерференция на сенсорном слое модулирует спектр, соответственно, отражения или пропускания сенсорного слоя, - в качестве указанного сигнала регистрируют спектр вышеупомянутого отраженного или прошедшего света, - из изменения указанного сигнала получают информацию о детектируемом присоединении, что аналогично прототипу.

Предложенный способ отличается тем, что: - используют сенсорный слой с толщиной, превышающей 10 мкм и, в то же время, по меньшей мере, на порядок величины большей, чем максимальная длина волны регистрируемого спектра, - в качестве света, которым облучают сенсорный слой, используют коллимированный свет.

Кроме того, в регистрируемом спектре наблюдают, по меньшей мере, два максимума или минимума, обусловленных указанной интерференцией, а информацию о детектируемом присоединении получают из спектрального сдвига указанных максимумов или минимумов.

Кроме того, в качестве света, которым облучают сенсорный слой, используют монохроматический свет, а его длину волны сканируют.

Кроме того, в качестве света, которым облучают сенсорный слой, используют полихроматический свет.

Кроме того, используют полихроматический свет с непрерывным спектром и длиной когерентности меньшей, чем удвоенная толщина сенсорного слоя.

Кроме того, сенсорный слой располагают на подложке временно при регистрации указанного сигнала или постоянно.

Кроме того, сенсорный слой облучают светом со стороны подложки, прозрачной, по меньшей мере, частично, для этого света.

Кроме того, в качестве сенсорного слоя используют пластину с поверхностями, не прилегающими к какой-либо подложке.

Кроме того, на одной из облучаемых граничных поверхностей сенсорного слоя помещают тестируемую жидкость, содержащую или предположительно содержащую биологический или химический компонент, присоединение которого является объектом детектирования, а другую граничную поверхность формируют с использованием материала, который обеспечивает близость коэффициентов отражения обеих граничных поверхностей.

Кроме того, помещают жидкость на обеих облучаемых граничных поверхностях сенсорного слоя, причем, по меньшей мере, на одной из этих граничных поверхностей помещают тестируемую жидкость, содержащую или предположительно содержащую биологический или химический компонент, присоединение которого является объектом детектирования.

Кроме того, на обеих указанных граничных поверхностях помещают тестируемую жидкость и детектируют указанное присоединение со стороны обеих указанных граничных поверхностей.

Кроме того, в качестве сенсорного слоя используют слой тестируемой жидкости, содержащей или предположительно содержащей биологический или химический компонент, присоединение которого является объектом детектирования, облучаемые граничные поверхности этого слоя формируют с использованием твердых оптических материалов и детектируют присоединение указанного компонента к, по меньшей мере, одной из указанных граничных поверхностей.

Кроме того, детектируют присоединение, по меньшей мере, одного вещественного компонента в нескольких пространственно разделенных областях облучаемой площади сенсорного слоя, регистрируют спектр вышеупомянутого отраженного или прошедшего света для каждой из указанных областей, и этот спектр используют в качестве указанного сигнала для каждой из указанных областей.

Кроме того, предложенный способ отличается тем, что: - в каждой из указанных областей сенсорный слой образован пластиной с поверхностями, не прилегающими к какой-либо подложке, - спектр вышеупомянутого отраженного или прошедшего света для каждой из указанных областей регистрируют путем использования последовательно во времени различных длин волн света, которым облучают сенсорный слой, и измерения на каждой из этих длин волн интенсивности вышеупомянутого отраженного или прошедшего света для каждой из указанных областей.

Кроме того, предложенный способ отличается тем, что: - в каждой из указанных областей сенсорный слой образован слоем тестируемой жидкости, содержащей или предположительно содержащей биологический или химический компонент, присоединение которого является объектом детектирования, граничные поверхности этого слоя, на которые воздействуют светом, сформированы с использованием твердых оптических материалов и детектируют присоединение указанного компонента к, по меньшей мере, одной из указанных граничных поверхностей, - спектр вышеупомянутого отраженного или прошедшего света для каждой из указанных областей регистрируют путем использования последовательно во времени различных длин волн света, которым облучают сенсорный слой, и измерения на каждой из этих длин волн интенсивности вышеупомянутого отраженного или прошедшего света для каждой из указанных областей.

Кроме того, в качестве света, которым облучают сенсорный слой, используют полихроматический свет, а для каждой из указанных областей спектр вышеупомянутого отраженного или прошедшего света регистрируют путем использования последовательно во времени различных длин волн и измерения на каждой из этих длин волн интенсивности вышеупомянутого отраженного или прошедшего света для каждой из указанных областей.

Кроме того, облучают все указанные области одновременно.

Кроме того, в указанных областях располагают несколько различных материалов, способных избирательно присоединять различные вещественные компоненты.

Кроме того, детектируют присоединение различных вещественных компонентов к указанным различным материалам.

Поясним предложенный вариант способа и покажем, что именно благодаря его существенным отличиям обеспечивается требуемый технический результат.

В данном варианте способа независимость получаемых результатов от неконтролируемых вариаций интенсивности анализируемого света обеспечивается тем, что используют сенсорный слой с толщиной, превышающей 10 мкм и, в то же время, по меньшей мере, на порядок величины большей, чем максимальная длина волны регистрируемого спектра. Кроме того, спектр длин волн воздействующего на сенсорный слой света выбирают достаточно широким и в регистрируемом спектре наблюдают несколько максимумов или минимумов, обусловленных интерференцией на сенсорном слое, а информацию об исследуемом присоединении получают из спектрального сдвига указанных максимумов или минимумов. Наблюдают, по меньшей мере, два таких максимума или минимума (п.2 формулы), а в предпочтительных реализациях способа в регистрируемом спектре наблюдают большое число (5-10 и более) максимумов и минимумов интенсивности. Спектральное положение этих максимумов и минимумов служит источником информации о детектируемом присоединении. Присоединение вещественных компонентов к материалам, расположенным на поверхности или в толще сенсорного слоя, приводит к увеличению оптической толщины сенсорного слоя d^*, a значит, к уменьшению периода v периодической интерференционной картины, регистрируемой в частотном спектре отраженного или прошедшего света, в соответствии с соотношением: v = c/2d^*. (1) Здесь с - скорость света в вакууме, где d - геометрическая толщина сенсорного слоя, n(z} - функция распределения показателя преломления сенсорного слоя по его толщине.

Как нетрудно видеть, в результате увеличения оптической толщины сенсорного слоя интерференционные максимумы и минимумы в спектре отраженного или прошедшего света смещаются в сторону больших длин волн. Соответственно, обратная реакция отделения вещественных компонентов от материалов сенсорного слоя, сопровождающаяся уменьшением оптической толщины, приводит к смещению интерференционных максимумов и минимумов в сторону более коротких длин волн.

Важно отметить, что пучок света, которым облучают сенсорный слой и спектр которого регистрируют, должен быть в достаточной степени коллимированным так, чтобы различие оптической длины пути внутри сенсорного слоя для различных лучей пучка и всех длин волн регистрируемого спектра не превышало примерно четверти длины волны света. Иначе на этой длине волны интерференционный максимум для одного луча наложится на интерференционный минимум для другого луча, что приведет к размытию интерференционной картины в спектре отраженного или прошедшего света. В многоканальных модификациях способа (см. ниже) указанная степень коллимированности должна обеспечиваться отдельно в каждом канале или в каждой области сенсорного слоя, которая анализируется независимо от других областей.

Поскольку толщина сенсорного слоя на один или более порядков величины больше длин волн регистрируемого спектра, частоты регистрируемого спектра значительно превышают частотный период интерференционной картины v, и в регистрируемом спектре наблюдаются максимумы или минимумы, соответствующие большим значениям v. Следовательно, при изменении толщины сенсорного слоя наблюдается, прежде всего, именно спектральный сдвиг интерференционных максимумов и минимумов, и этот сдвиг является гораздо более выраженным эффектом, чем само изменение расстояния между максимумами или минимумами в регистрируемом спектре. При достаточно большой толщине сенсорного слоя, по сравнению с рабочими длинами волн, достаточно широком спектре рабочих длин волн и имеющихся чаще всего на практике небольших коэффициентах отражения граничных поверхностей сенсорного слоя интерференционная картина в регистрируемом спектре имеет много периодов и с хорошей точностью может рассматриваться как синусоида или, точнее, синусоида, модулированная спектром воздействующего света. Тогда удобным методом получения информационного сигнала является слежение за фазой такой синусоиды. Чтобы учесть модулированный характер этой синусоиды, удобно выполнять (быстрое) преобразование Фурье регистрируемого спектра с интерференционной картиной в нем и отслеживать фазу полученной первой гармоники.

Таким образом, в предложенном способе информационный сигнал формируют на основе регистрации спектрального положения отдельных интерференционных максимумов или минимумов либо всей интерференционной картины ("гребенки" интерференционных максимумов и минимумов) как целого. Следовательно, в отличие от известного способа [3, 4], вариации интенсивности ни анализируемого света в целом, ни отдельных частей регистрируемого спектра не влияют на информационный сигнал, что и обеспечивает получение вышеуказанного технического результата.

Вышеуказанный технический результат достигается также в части упрощения способа, уменьшения числа необходимых операций, снижения трудоемкости и стоимости. В самом деле, в отличие от известного способа [3, 4], предложенный способ не требует аналитической подгонки участков спектральных зависимостей и не требует получения информации об абсолютной толщине сенсорного слоя. Вообще говоря, для регистрации реакций присоединения биологических и химических компонентов к материалам сенсорного слоя информация об абсолютной толщине является избыточной и вовсе не нужной. К тому же, процедура получения этой информации вносит значительные погрешности в результат. Для регистрации реакций присоединения и отделения вполне достаточно регистрировать лишь изменения толщины, то есть, выполнять относительные, а не абсолютные измерения. С одной стороны, это является гораздо более простой операцией, а с другой стороны, обеспечивает существенно более высокую точность. Именно такой принцип используется в предложенном способе.

Одна из возможностей регистрации спектра, модулированного интерференцией на сенсорном слое, состоит в том, что в качестве света, которым облучают сенсорный слой, используют монохроматический свет, а его длину волны сканируют (п.3 формулы) на длинах волн, для которых сенсорный слой прозрачен, по меньшей мере, частично. В этом случае регистрация спектра осуществляется наиболее просто - всего лишь путем измерений интенсивности, например, с помощью фотоприемника, а спектральное распределение интенсивности света может быть измерено с наибольшим разрешением как по интенсивности, так и по длине волны. Тем самым обеспечивается вышеуказанный технический результат. Кроме того, данная реализация способа весьма подходит для регистрации реакций присоединения одновременно в большом числе различных областей сенсорного слоя, то есть, для получения требуемой информации по большому числу каналов параллельно и независимо один от другого.

Другие возможности регистрации спектра состоят в том, что в качестве света, которым облучают сенсорный слой, используют полихроматический свет (п. 4 формулы). Такие методики наиболее удобны для одноканальных схем или схем с небольшим числом каналов регистрации, поскольку существенно снижают требования к источнику света, уменьшают количество операций, упрощают и удешевляют способ. При этом спектр отраженного или прошедшего света регистрируют либо сразу целиком, например, посредством матричного спектрометра, либо измеряя последовательно во времени для ряда рабочих длин волн интенсивность этого света на одной длине волны. При воздействии на сенсорный слой полихроматическим светом целесообразно использовать свет с непрерывным спектром и длиной когерентности меньшей, чем удвоенная толщина сенсорного слоя (п.5). Непрерывность спектра важна, чтобы с наибольшей точностью определить спектральное положение интерференционных максимумов или минимумов, а приведенное условие для длины когерентности означает, что на ширине спектра используемого полихроматического света располагается не менее двух интерференционных максимумов или минимумов интенсивности прошедшего или отраженного света. Важность последнего обстоятельства уже отмечалась выше. Строго говоря, для наблюдения не менее двух интерференционных периодов в регистрируемом спектре можно обойтись и менее жестким ограничением. Достаточно использовать длину когерентности, меньшую, чем удвоенная оптическая, а не геометрическая толщина сенсорного слоя. Как известно, оптическая толщина всегда больше геометрической толщины. Приведенное же в п. 5 ограничение означает, что в регистрируемом спектре всегда имеется более двух интерференционных периодов.

Следует отметить, что условие "длина когерентности воздействующего на сенсорный слой света меньше удвоенной толщины сенсорного слоя" в предложенном способе не препятствует интерференции, точнее, наблюдению интерференционной картины в регистрируемом спектре. Это нетрудно понять, если учесть, что регистрация спектра отраженного или прошедшего света при воздействии на сенсорный слой полихроматическим светом всегда происходит путем выделения из отраженного или прошедшего света узких спектральных интервалов вблизи различных длин волн и регистрации интенсивности света в этих интервалах. Свет, выделенный в каждом таком узком спектральном интервале, имеет длину когерентности гораздо большую, чем длина когерентности исходного полихроматического света и, вместе с тем, большую, чем удвоенная толщина сенсорного слоя. Последнее условие означает, что для каждого такого выделенного узкого спектрального интервала в регистрируемом спектре будет наблюдаться результат интерференции на сенсорном слое.

Предложенный способ предусматривает различные возможности формирования сенсорного слоя. Для сравнительно малых толщин сенсорного слоя (десятки микрон) сенсорный слой формируют на подложке для обеспечения необходимой механической прочности и стабильности измерительной схемы. Подложку целесообразно также использовать при работе со сменными измеряемыми образцами сенсорных слоев для жесткой фиксации такого сменного образца на прочной и жестко закрепленной подложке на время исследования реакций присоединения в образце. В случае, когда сенсорный слой располагают на подложке временно при регистрации указанного сигнала или постоянно (п.6 формулы), предпочтительно облучать сенсорный слой светом со стороны подложки, прозрачной, по меньшей мере, частично, для этого света (п.7). Это повышает точность измерений и расширяет диапазон применения способа, обеспечивая возможность работы с поглощающими или рассеивающими тестируемыми средами, которые в этом случае располагают по отношению к сенсорному слою со стороны, противоположной подложке.

Поскольку в предложенном способе устраняются ограничения сверху на толщину сенсорного слоя, характерные для способа-прототипа и других аналогов, открывается возможность использовать в качестве сенсорного слоя пластину с поверхностями, не прилегающими к какой-либо подложке (п.8 формулы). Выполнение сенсорного слоя на основе пластины сравнительно большой толщины (например, порядка сотен микрон) позволяет обеспечить необходимую прочность сенсорного слоя и стабильность его характеристик без использования несущих или опорных пластин (подложек), а значит, упростить способ и уменьшить его стоимость. При этом пластина, образующая сенсорный слой, может погружаться в тестируемую среду (жидкость или газ), со стороны которой происходит исследуемое присоединение. Другой предпочтительный вариант состоит в том, что пластина, образующая сенсорный слой, служит дном или стенкой реакционной ячейки, в которую помещают тестируемую среду (например, биологически активный раствор).

В обоих случаях - для сенсорного слоя, размещенного на подложке, и слоя, выполненного на основе отдельной пластины, - предпочтительной является реализация способа, в которой на одной из облучаемых граничных поверхностей сенсорного слоя помещают тестируемую жидкость, содержащую или предположительно содержащую биологический или химический компонент, присоединение которого является объектом детектирования (предметом исследования), а другую граничную поверхность формируют с использованием материала, который обеспечивает близость коэффициентов отражения обеих граничных поверхностей (п. 9 формулы). Например, сенсорный слой образует дно или стенку реакционной ячейки. При этом в случае использования подложки другую граничную поверхность сенсорного слоя целесообразно формировать с использованием оптически более плотного материала, так, чтобы отражательная способность поверхности раздела этого материала и сенсорного слоя была примерно равна отражательной способности границы раздела сенсорного слоя и тестируемой жидкости. Указанный оптически более плотный материал может являться либо материалом подложки, либо материалом слоя, специально введенного между сенсорным слоем и подложкой. И в том, и в другом случае на другой (тыльной) поверхности подложки целесообразно использовать просветляющее покрытие для подавления паразитного отражения. Если же сенсорный слой образован отдельной пластиной, одна поверхность которой контактирует с тестируемой жидкостью, а вторая - с воздухом, то на второй поверхности этой пластины целесообразно формировать просветляющее покрытие. При этом во всех описанных вариантах по п.9 формулы обеспечивается близость коэффициентов отражения обеих граничных поверхностей сенсорного слоя. Это позволяет получить максимальный контраст интерференционной картины в спектре отраженного или прошедшего света, а значит, и максимальное отношение поле