JP2003503732A - センサープラットホーム、そのプラットホームを組み込んだ器具、およびそのプラットホームを使用する方法 - Google Patents
センサープラットホーム、そのプラットホームを組み込んだ器具、およびそのプラットホームを使用する方法Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
Abstract
(57)【要約】
試料分析で使用するためのセンサープラットホームは、屈折率(ｎ１)の基板(３０)およびその基板上に屈折率(ｎ2)の薄い、光透過性の層(３２)を備えていて、(ｎ2)は (ｎ１)より大きい。このプラットホームは、それぞれの一つもしくはそれ以上の捕獲要素に対して一つもしくはそれ以上の検知区域を規定するところの周期性の溝(３１)、(３３)の形式で、一重もしくは多重の波形構造を組み込んでいる。これらの溝は、コヒーレント光がプラットホーム上に入射するときに、この光は個別のビームもしくは回折オーダーに回折して、透過ビームの減少および入射光の異常に高い反射をもたらし、それにより、それもしくはそれぞれの検知区域の表面で増強したエバネッセント場を創成するように、形状化し、寸法化しかつ配向している。共鳴条件でのこの場の振幅は、先行技術のプラットホームの場よりもおおよそ１００のオーダーでより大きいので、試料からプラットホーム上に創成されるルミネセンスの強度がまた１００の係数で増加する。また開示されているのは、このプラットホームを組み込んでいる器具およびこのプラットホームを使用する方法である。
Description
【０００１】
この発明は試料分析の分野に一般的に関し、例えば、一般的にＤＮＡ、タンパ
ク質および抗体のチップ技術として既知の親和性検知の分野において特定の、し
かし独占的でない、応用性を有する。この発明の一つの態様は試料分析に使用し
得るセンサープラットホームに関与する。この発明のもう一つの態様はセンサー
プラットホームを使用する器具に関与する。この発明のさらなる態様はそのプラ
ットホームを使用する試料分析の方法に関与する。
ク質および抗体のチップ技術として既知の親和性検知の分野において特定の、し
かし独占的でない、応用性を有する。この発明の一つの態様は試料分析に使用し
得るセンサープラットホームに関与する。この発明のもう一つの態様はセンサー
プラットホームを使用する器具に関与する。この発明のさらなる態様はそのプラ
ットホームを使用する試料分析の方法に関与する。
【０００２】
二次元のアレーの試料を分析する技法は公知である。一つのそんな技法はＥＬ
ＩＳＡアッセイとして公知であり、抗体と抗原の間における強い生化学的反応に
基づいている。特別なモノもしくはポリクローナル抗体を基板上に固定化して相
補的な種と反応させる。発蛍光団で標識したマーカーを加え、酵素結合抗体を介
して活性化し、そして蛍光を誘導するために、試料を光で照射する。蛍光を検知
し、その蛍光の強度が親和性反応の指標となる。
ＩＳＡアッセイとして公知であり、抗体と抗原の間における強い生化学的反応に
基づいている。特別なモノもしくはポリクローナル抗体を基板上に固定化して相
補的な種と反応させる。発蛍光団で標識したマーカーを加え、酵素結合抗体を介
して活性化し、そして蛍光を誘導するために、試料を光で照射する。蛍光を検知
し、その蛍光の強度が親和性反応の指標となる。
【０００３】
もう一つの既知の技法はＷＯ９８／２７４３０に記載されているものである。
これには、多数の異なる種を基板上でアレーに固定化する。この種は写真平板手
法によって基板上に固定化する。発蛍光団で標識したマーカーをこの種に加える
。試料を作成し、固定化した種と反応させ、そして全体のチップを集束レーザー
ビームで走査する。これに代えて、試料を作成し、発蛍光団で標識したマーカー
で修飾し、固定化した種と反応させ、そして全部のチップを集束レーザービーム
で走査する。蛍光シグナルを光検出器で検出し、２Ｄパターンを作成する。個別
の試料間におけるこのパターンの変化は遺伝子発現における相違の指標を提供し
、それ故に薬理学および毒物学に関する情報を提供する。
これには、多数の異なる種を基板上でアレーに固定化する。この種は写真平板手
法によって基板上に固定化する。発蛍光団で標識したマーカーをこの種に加える
。試料を作成し、固定化した種と反応させ、そして全体のチップを集束レーザー
ビームで走査する。これに代えて、試料を作成し、発蛍光団で標識したマーカー
で修飾し、固定化した種と反応させ、そして全部のチップを集束レーザービーム
で走査する。蛍光シグナルを光検出器で検出し、２Ｄパターンを作成する。個別
の試料間におけるこのパターンの変化は遺伝子発現における相違の指標を提供し
、それ故に薬理学および毒物学に関する情報を提供する。
【０００４】
もう一つの既知の技法はエバネッセント波センサーに基づくものである。これ
らのセンサーではコヒーレントレーザー光を使用するが、この光が非常に薄い層
にトラップされて、いわゆるエバネッセント電磁場を作り出して、それが実際の
物理的センサーの外側に小さい距離で伸展する。この電磁場はセンサーの表面に
付着した分子と相互作用することができる。このエバネッセント励起もしくは相
互作用は、導波路の近辺に、典型的には可視光線では表面から０.５ミクロンの
、非常に接近した領域に限定される。エバネッセント場は空間的に局在化したま
まであり、それらの蓄積したエネルギーを他の領域へ移動させない。レーザー光
と分子とのこの相互作用は数多くの異なる方式で使用し得る。以下の例が挙げら
れる: １ エバネッセント場により誘導されたルミネセンスの検出。 ２ 試料の分子が捕獲分子と結合するときに起こる屈折率の変化の検出。 ３ 表面プラズモン共鳴の検出。
らのセンサーではコヒーレントレーザー光を使用するが、この光が非常に薄い層
にトラップされて、いわゆるエバネッセント電磁場を作り出して、それが実際の
物理的センサーの外側に小さい距離で伸展する。この電磁場はセンサーの表面に
付着した分子と相互作用することができる。このエバネッセント励起もしくは相
互作用は、導波路の近辺に、典型的には可視光線では表面から０.５ミクロンの
、非常に接近した領域に限定される。エバネッセント場は空間的に局在化したま
まであり、それらの蓄積したエネルギーを他の領域へ移動させない。レーザー光
と分子とのこの相互作用は数多くの異なる方式で使用し得る。以下の例が挙げら
れる: １ エバネッセント場により誘導されたルミネセンスの検出。 ２ 試料の分子が捕獲分子と結合するときに起こる屈折率の変化の検出。 ３ 表面プラズモン共鳴の検出。
【０００５】
エバネッセント場を用いる一つの特定のセンサーは平面導波路センサーとして
公知である。この平面導波路センサーは、平面基板を備え、その上に薄い導波層
を有している。この導波路層の一部は回折格子を組み込み、その上にレーザー光
が入射されて、そこからレーザー光が発射されて、導波路層を通して回折格子よ
り離れた検知領域に伝播するようにする。導波路センサーは、質量感受性モード
で(上の例２および３を参照)もしくはルミネセンス励起と検出を組み合わせる超
高感度(上の１を参照)でのどちらかで使用することができる。捕獲分子は検知区
域上で固定化され、そしてそれから、同様な親和性(競合)を有する添加した標識
分子の存在下でアナライト(試料)を検知区域／捕獲分子と接触させる。これに代
えて、アナライト分子を固定化した捕獲分子と結合させてもよく、そしてさらに
標識した種と捕獲アナライト分子との反応により蛍光標識を導入する。導波路層
に発射されたレーザー光は発蛍光団のエバネッセント励起に至り、それがそれか
らアナライトの定量化を可能にする。発光した蛍光を検出し、そしてこの蛍光強
度が、アナライトおよび固定化した捕獲分子中に存在する親和性パートナー間で
起こる相互作用の指標を提供する。注目すべきことは、このタイプの配置におい
ては、レーザー放射線は導波路の中で比較的長い距離を伝播してカップリング回
折格子と検知区域は幾何学的に離れていることである(ＷＯ９５／３３１９７お
よびＷＯ９５／３３１９８を参照)。
公知である。この平面導波路センサーは、平面基板を備え、その上に薄い導波層
を有している。この導波路層の一部は回折格子を組み込み、その上にレーザー光
が入射されて、そこからレーザー光が発射されて、導波路層を通して回折格子よ
り離れた検知領域に伝播するようにする。導波路センサーは、質量感受性モード
で(上の例２および３を参照)もしくはルミネセンス励起と検出を組み合わせる超
高感度(上の１を参照)でのどちらかで使用することができる。捕獲分子は検知区
域上で固定化され、そしてそれから、同様な親和性(競合)を有する添加した標識
分子の存在下でアナライト(試料)を検知区域／捕獲分子と接触させる。これに代
えて、アナライト分子を固定化した捕獲分子と結合させてもよく、そしてさらに
標識した種と捕獲アナライト分子との反応により蛍光標識を導入する。導波路層
に発射されたレーザー光は発蛍光団のエバネッセント励起に至り、それがそれか
らアナライトの定量化を可能にする。発光した蛍光を検出し、そしてこの蛍光強
度が、アナライトおよび固定化した捕獲分子中に存在する親和性パートナー間で
起こる相互作用の指標を提供する。注目すべきことは、このタイプの配置におい
ては、レーザー放射線は導波路の中で比較的長い距離を伝播してカップリング回
折格子と検知区域は幾何学的に離れていることである(ＷＯ９５／３３１９７お
よびＷＯ９５／３３１９８を参照)。
【０００６】
ＥＰ−０ ４５５ ０６７ Ａ２には、屈折率変化を検出する原理を利用する
平面導波路センサーが記述されている。全体のプラットホームを覆って形成され
たプラットホームの浅い溝が偏光したコヒーレント光を透明な導波路層中に連結
し、そこでその光は幾らかの距離を経て解放される。この解放されたビームの角
度は、アナライト分子が捕獲分子に結合するときに、変化する。 この屈折率タイプのもう一つの例はＵＳ−Ａ−５７３８８２５に示されている
。プラットホームは、ミクロタイタープレートのウェルと接触している個別の回
折格子を含む。
平面導波路センサーが記述されている。全体のプラットホームを覆って形成され
たプラットホームの浅い溝が偏光したコヒーレント光を透明な導波路層中に連結
し、そこでその光は幾らかの距離を経て解放される。この解放されたビームの角
度は、アナライト分子が捕獲分子に結合するときに、変化する。 この屈折率タイプのもう一つの例はＵＳ−Ａ−５７３８８２５に示されている
。プラットホームは、ミクロタイタープレートのウェルと接触している個別の回
折格子を含む。
【０００７】
ＥＰ １７８ ０８３は表面プラズモン共鳴(ＳＰＲ)を開示しているが、そこ
では入射する光子のエネルギーは表面プラズモン波として電気エネルギーに転換
される。このセンサーの構築では、本発明のプラットホームと対照的に、金属の
層を必要とし、そして臨界角における反射光の量は、反射強度が殆んど１００％
に達する本発明と対照的に、ゼロであるかもしくはゼロに近い。
では入射する光子のエネルギーは表面プラズモン波として電気エネルギーに転換
される。このセンサーの構築では、本発明のプラットホームと対照的に、金属の
層を必要とし、そして臨界角における反射光の量は、反射強度が殆んど１００％
に達する本発明と対照的に、ゼロであるかもしくはゼロに近い。
【０００８】
上の技法の全てには種々の不利な点がある。幾らかの点は、それぞれの試料を
個別に励起しなければならないので、非常に遅いことである。平面導波路のよう
な他の点としては、一つ以上の試料を一度に励起はできるが、導波路の喪失およ
び回折格子のカップリング効率の変化による結合したパワーの局所的な変化によ
り、異なる捕獲要素間の蛍光の混信および局所的に変化する励起光の強度のため
に、全体的に信頼性のある結果を与えないことである。
個別に励起しなければならないので、非常に遅いことである。平面導波路のよう
な他の点としては、一つ以上の試料を一度に励起はできるが、導波路の喪失およ
び回折格子のカップリング効率の変化による結合したパワーの局所的な変化によ
り、異なる捕獲要素間の蛍光の混信および局所的に変化する励起光の強度のため
に、全体的に信頼性のある結果を与えないことである。
【０００９】
本発明は、多重の試料を同時に極めて高感度で、再現性の高い定量方式で分析
することを可能にする技法に関与する。
することを可能にする技法に関与する。
【００１０】
平面導波路センサーと対照的に、本発明はルミネセンスの混信を全く示さない
で、局所的光強度は良く規定されている。本発明は真の多重化を可能にする、即
ち、変換器は積み重ね下部構造(平面導波路ではそうであるように)を全く必要と
しないで、万能のプラットホームとして見ることができるが、そこでは、要件次
第で、認識要素のサイズおよび数は、チップ構造(波形区域および検知区域は、
平面導波路ではそうであるように、分離されていない)における変更を必要とし
ないで、技術的に可能な限定の中で変えることができる。加えて、この発明は、
先行のエピ蛍光技法に比較して、約１００倍強いルミネセンス強度を送り出す。
実験的なセットアップは非常に簡単で、入射光ビームの角度の簡単な調整を単に
必要とするだけである。本発明で記述される変換器は、従来の蛍光顕微鏡、共焦
点顕微鏡およびレーザースキャナーに容易に適応させることができる。さらに、
広域共鳴幅(最大の全半値幅、ＦＷＨＭ、として定義する)および正常入射におけ
るかそれに近い共鳴位置を持つ変換器にとって、角度の調整は時代遅れである。
で、局所的光強度は良く規定されている。本発明は真の多重化を可能にする、即
ち、変換器は積み重ね下部構造(平面導波路ではそうであるように)を全く必要と
しないで、万能のプラットホームとして見ることができるが、そこでは、要件次
第で、認識要素のサイズおよび数は、チップ構造(波形区域および検知区域は、
平面導波路ではそうであるように、分離されていない)における変更を必要とし
ないで、技術的に可能な限定の中で変えることができる。加えて、この発明は、
先行のエピ蛍光技法に比較して、約１００倍強いルミネセンス強度を送り出す。
実験的なセットアップは非常に簡単で、入射光ビームの角度の簡単な調整を単に
必要とするだけである。本発明で記述される変換器は、従来の蛍光顕微鏡、共焦
点顕微鏡およびレーザースキャナーに容易に適応させることができる。さらに、
広域共鳴幅(最大の全半値幅、ＦＷＨＭ、として定義する)および正常入射におけ
るかそれに近い共鳴位置を持つ変換器にとって、角度の調整は時代遅れである。
【００１１】
このプラットホームの製法は比較的簡単(安価)で、そして既存のシステム(例
えば、蛍光スキャナー、顕微鏡、蛍光ミクロタイタープレートリーダー、等々)
の性能は個々のセットアップを少し修飾することにより容易に増加し得る。
えば、蛍光スキャナー、顕微鏡、蛍光ミクロタイタープレートリーダー、等々)
の性能は個々のセットアップを少し修飾することにより容易に増加し得る。
【００１２】
本発明の最初の態様に従えば、屈折率(ｎ１)を有する光透過性の基板、その基
板の一つの表面上に形成した薄い、光透過性の層を備えている試料分析用のプラ
ットホームが提供されるが、当該層は (ｎ１)より大きい屈折率(ｎ2)を有し、当
該プラットホームはその中に、それぞれの一重もしくは多重の捕獲要素に対して
、一重もしくは多重の検知区域または領域を規定する周期性の溝を備えた一重も
しくは多重の波形構造を組み込んでいて、当該溝は a)当該プラットホーム上に入射するコヒーレント光を個別のビームもしくは回折
オーダーに回折するが、それらは干渉して透過ビームの減少および入射光の異常
に高い反射をもたらし、それにより一重もしくは多重の検知区域の表面で増強し
たエバネッセント場を発生するか；または b) 当該プラットホーム上に入射するコヒーレントな直線偏光を個別のビームも
しくは回折オーダーに回折するが、それらは干渉して透過ビームの殆んど全部の
消滅および入射光の異常に高い反射をもたらし、それにより一重もしくは多重の
検知区域の表面で増強したエバネッセント場を発生するかのどちらかのように、
形状化し、寸法化しかつ配向している。
板の一つの表面上に形成した薄い、光透過性の層を備えている試料分析用のプラ
ットホームが提供されるが、当該層は (ｎ１)より大きい屈折率(ｎ2)を有し、当
該プラットホームはその中に、それぞれの一重もしくは多重の捕獲要素に対して
、一重もしくは多重の検知区域または領域を規定する周期性の溝を備えた一重も
しくは多重の波形構造を組み込んでいて、当該溝は a)当該プラットホーム上に入射するコヒーレント光を個別のビームもしくは回折
オーダーに回折するが、それらは干渉して透過ビームの減少および入射光の異常
に高い反射をもたらし、それにより一重もしくは多重の検知区域の表面で増強し
たエバネッセント場を発生するか；または b) 当該プラットホーム上に入射するコヒーレントな直線偏光を個別のビームも
しくは回折オーダーに回折するが、それらは干渉して透過ビームの殆んど全部の
消滅および入射光の異常に高い反射をもたらし、それにより一重もしくは多重の
検知区域の表面で増強したエバネッセント場を発生するかのどちらかのように、
形状化し、寸法化しかつ配向している。
【００１３】
本発明の第二の態様に従えば、屈折率(ｎ１)を有する光透過性の基板、その基
板の一つの表面上に形成した薄い、光透過性の層を備えているプラットホームが
提供されるが、当該層は(ｎ１)より大きい屈折率(ｎ2)を有し、当該プラットホ
ームはその光透過性の層の中に、実質的に全体のプラットホームに覆って一重の
波形構造もしくはプラットホーム上に配置した別の多重の波形構造を組み込んで
いて、当該構造は実質的に平行な周期性の溝を備えているが、それらはモノもし
くは多回折性であって、溝は一重もしくは多重の検知区域または領域を表わし、
そこにおいては (a)この溝の深さは３ｎｍから光透過性の層の厚さまでの範囲にあり、 (b)この光透過性の層の厚さは３０から１０００ｎｍまでの範囲にあり、 (c)この波形構造の周期は２００から１０００ｎｍまでの範囲にあり、 (d)この光透過性の層の厚さに対するこの溝の深さの比率は０.０２から１までの
範囲にあり、そして (e)溝の周期に対する溝の幅の比率は０.２から０.８までの範囲にある。この配
置は、使用時に、溝が a)当該プラットホーム上に入射するコヒーレント光を個別のビームもしくは回折
オーダーに回折するが、それらは干渉して透過ビームの減少および入射光の異常
に高い反射をもたらし、それにより一重もしくは多重の検知区域の表面で増強し
たエバネッセント場を発生するか；または b) 当該プラットホーム上に入射するコヒーレントな直線偏光を個別のビームも
しくは回折オーダーに回折するが、それらは干渉して透過ビームの殆んど全部の
消滅および入射光の異常に高い反射をもたらし、それにより一重もしくは多重の
検知区域の表面で増強したエバネッセント場を発生するかのどちらかのように、
形状化し、寸法化しかつ配向している。
板の一つの表面上に形成した薄い、光透過性の層を備えているプラットホームが
提供されるが、当該層は(ｎ１)より大きい屈折率(ｎ2)を有し、当該プラットホ
ームはその光透過性の層の中に、実質的に全体のプラットホームに覆って一重の
波形構造もしくはプラットホーム上に配置した別の多重の波形構造を組み込んで
いて、当該構造は実質的に平行な周期性の溝を備えているが、それらはモノもし
くは多回折性であって、溝は一重もしくは多重の検知区域または領域を表わし、
そこにおいては (a)この溝の深さは３ｎｍから光透過性の層の厚さまでの範囲にあり、 (b)この光透過性の層の厚さは３０から１０００ｎｍまでの範囲にあり、 (c)この波形構造の周期は２００から１０００ｎｍまでの範囲にあり、 (d)この光透過性の層の厚さに対するこの溝の深さの比率は０.０２から１までの
範囲にあり、そして (e)溝の周期に対する溝の幅の比率は０.２から０.８までの範囲にある。この配
置は、使用時に、溝が a)当該プラットホーム上に入射するコヒーレント光を個別のビームもしくは回折
オーダーに回折するが、それらは干渉して透過ビームの減少および入射光の異常
に高い反射をもたらし、それにより一重もしくは多重の検知区域の表面で増強し
たエバネッセント場を発生するか；または b) 当該プラットホーム上に入射するコヒーレントな直線偏光を個別のビームも
しくは回折オーダーに回折するが、それらは干渉して透過ビームの殆んど全部の
消滅および入射光の異常に高い反射をもたらし、それにより一重もしくは多重の
検知区域の表面で増強したエバネッセント場を発生するかのどちらかのように、
形状化し、寸法化しかつ配向している。
【００１４】
ここで用いる限りでは、配向とは、直線偏光の電界ベクトルは溝に平行もしく
は垂直であることを意味すると理解される。ここで用いる限りでは、コヒーレン
ト光とは、放射線のコヒーレンス長、即ち、入射ビームが規定した位相関係を有
する空間的な程度、がプラットホーム厚さに比較して大きいことを意味すると理
解される。
は垂直であることを意味すると理解される。ここで用いる限りでは、コヒーレン
ト光とは、放射線のコヒーレンス長、即ち、入射ビームが規定した位相関係を有
する空間的な程度、がプラットホーム厚さに比較して大きいことを意味すると理
解される。
【００１５】
エバネッセント場は入射ビームの波長次元内で指数的に減弱する(１μｍ以下)
。
。
【００１６】
本発明の一つの重要な態様は、その中でいわゆるエバネッセント共鳴が創成さ
れ得るプラットホームの使用である。異常反射は、例えば表題"Theory and appl
ications of guided mode resonance filters" by SS Wang and R Magnusson in
Applied Optics, Vol. 32, No 14, 10 May 1993, pages 2606 to 2613の論文お
よび表題"Coupling gratings as waveguide functional elements" by O. Parri
aux et al, Pure & Applied Optics 5, (1996) pages 453-469の論文中の先行技
術において、理論的に記載されている現象である。これらの論文中で説明されて
いるように、共鳴現象は平面的な誘電層の回折格子の中で起こり得るが、そこで
は反射および透過波間での光学的エネルギーの殆んど１００％の交換が、回折格
子の溝が十分な深さを有し、波形構造へ入射する放射線が特定の角度にあるとき
に、起こる。本発明では、この現象がプラットホームの検知区域で利用されるが
、そこではその検知区域は十分な深さの回折溝を含み、光はエバネッセント共鳴
がその検知区域で起こるような角度で、プラットホームの検知区域に入射するよ
うにされている。これが、検査中の試料を励起するために用いられる増強したエ
バネッセント場を検知領域おいて創成する。上述の１００％交換は、平行ビーム
および直線偏光コヒーレント光で起こり、増強したエバネッセント場の効果はま
た、非平行集束レーザービームの非偏向光でも達成され得ることは注目すべきで
ある。
れ得るプラットホームの使用である。異常反射は、例えば表題"Theory and appl
ications of guided mode resonance filters" by SS Wang and R Magnusson in
Applied Optics, Vol. 32, No 14, 10 May 1993, pages 2606 to 2613の論文お
よび表題"Coupling gratings as waveguide functional elements" by O. Parri
aux et al, Pure & Applied Optics 5, (1996) pages 453-469の論文中の先行技
術において、理論的に記載されている現象である。これらの論文中で説明されて
いるように、共鳴現象は平面的な誘電層の回折格子の中で起こり得るが、そこで
は反射および透過波間での光学的エネルギーの殆んど１００％の交換が、回折格
子の溝が十分な深さを有し、波形構造へ入射する放射線が特定の角度にあるとき
に、起こる。本発明では、この現象がプラットホームの検知区域で利用されるが
、そこではその検知区域は十分な深さの回折溝を含み、光はエバネッセント共鳴
がその検知区域で起こるような角度で、プラットホームの検知区域に入射するよ
うにされている。これが、検査中の試料を励起するために用いられる増強したエ
バネッセント場を検知領域おいて創成する。上述の１００％交換は、平行ビーム
および直線偏光コヒーレント光で起こり、増強したエバネッセント場の効果はま
た、非平行集束レーザービームの非偏向光でも達成され得ることは注目すべきで
ある。
【００１７】
共鳴条件においては、個別のビームは、透過ビームが相殺され(破壊的干渉)か
つ反射ビームが干渉して構築的に異常な高反射を発生させるような方式で、干渉
する。
つ反射ビームが干渉して構築的に異常な高反射を発生させるような方式で、干渉
する。
【００１８】
上述した波形層構造に対し適当なパラメーターを選択することにより、励起エ
ネルギーは、高度に局在化されたままで残る。このような構造は、フォトニック
バンドギャップ構造、その電磁放射がいかなる方向にも伝播できないような屈折
率の周期性の空間変異を有する材料、として文献に記載されている。フォトニッ
クバンドギャップ構造は、高度に局在化したモードの出現を可能にする、例えば
、表題"Localization of One Photon States" by C. Adlard, E. R. Pike and S
. Starkar in Physical Review Letters, Vol. 79, No 9, pages 1585-87 (1997
)の論文を参照。このような構造は、μｍレジームにおいて、モード局在化に対
応する極めて大きな伝播損失を示す。
ネルギーは、高度に局在化されたままで残る。このような構造は、フォトニック
バンドギャップ構造、その電磁放射がいかなる方向にも伝播できないような屈折
率の周期性の空間変異を有する材料、として文献に記載されている。フォトニッ
クバンドギャップ構造は、高度に局在化したモードの出現を可能にする、例えば
、表題"Localization of One Photon States" by C. Adlard, E. R. Pike and S
. Starkar in Physical Review Letters, Vol. 79, No 9, pages 1585-87 (1997
)の論文を参照。このような構造は、μｍレジームにおいて、モード局在化に対
応する極めて大きな伝播損失を示す。
【００１９】
本発明のプラットホームは、例えばガラスもしくはポリマーから構築される光
学的に受動的なプラットホームとは対照的に、光学的に能動的と考え得る。ここ
で光学的に能動的とは、エネルギー閉じ込めにより励起ビームの電磁場が増加す
ることを意味する。
学的に受動的なプラットホームとは対照的に、光学的に能動的と考え得る。ここ
で光学的に能動的とは、エネルギー閉じ込めにより励起ビームの電磁場が増加す
ることを意味する。
【００２０】
プラットホームの基板は、ガラス、ＳｉＯ２、水晶、Ｓｉのような無機物質か
ら形成されてもよい。これに代えて、基板はポリマー、好ましくはポリカーボネ
ート(ＰＣ)、ポリ(メチルメタアクリレート)(ＰＭＭＡ)、ポリイミド(ＰＩ)、ポ
リスチレン(ＰＳ)、ポリエチレン(ＰＥ)、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)
もしくはポリウレタン(ＰＵ)、のような有機物質から形成され得る。これらの有
機物質は特にポイントオブケア(ＰＯＣ)および個人別医療の応用で好ましいが、
それはガラスはそのような環境では許容されないからである。プラスチック基板
は、ガラスよりずっと容易に構築(打ち出し)できる。一つの実施例では、基板は
ガラスから形成されている。
ら形成されてもよい。これに代えて、基板はポリマー、好ましくはポリカーボネ
ート(ＰＣ)、ポリ(メチルメタアクリレート)(ＰＭＭＡ)、ポリイミド(ＰＩ)、ポ
リスチレン(ＰＳ)、ポリエチレン(ＰＥ)、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)
もしくはポリウレタン(ＰＵ)、のような有機物質から形成され得る。これらの有
機物質は特にポイントオブケア(ＰＯＣ)および個人別医療の応用で好ましいが、
それはガラスはそのような環境では許容されないからである。プラスチック基板
は、ガラスよりずっと容易に構築(打ち出し)できる。一つの実施例では、基板は
ガラスから形成されている。
【００２１】
光透過性の層は無機物質から形成してもよい。これに代えて、それを有機物質
から形成することもできる。一つの実施例では、光透過性の層は、Ｔａ２Ｏ５、
ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＺｎＯもしくはＨｆＯ２のような金属酸化物
である。光透過性の層は非金属である。
から形成することもできる。一つの実施例では、光透過性の層は、Ｔａ２Ｏ５、
ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＺｎＯもしくはＨｆＯ２のような金属酸化物
である。光透過性の層は非金属である。
【００２２】
これに代えて、光透過性の層は、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン(
ＰＰ)、ＰＳ、ＰＭＭＡ、ポリアクリル酸、ポリアクリルエーテル、ポリチオエ
ーテル、ポリ(フェニレンスルフィド)およびそれらの誘導体のような有機物質か
らも作り得る(例えば、S S. Hardecker et al., J of Polymer Science B: Poly
mer Physics, Vol. 31, 1951-53, 1993を参照)。
ＰＰ)、ＰＳ、ＰＭＭＡ、ポリアクリル酸、ポリアクリルエーテル、ポリチオエ
ーテル、ポリ(フェニレンスルフィド)およびそれらの誘導体のような有機物質か
らも作り得る(例えば、S S. Hardecker et al., J of Polymer Science B: Poly
mer Physics, Vol. 31, 1951-53, 1993を参照)。
【００２３】
回折溝の深さは３ｎｍから光透過性の層の厚さまで、そして好ましくは１０ｎ
ｍから光透過性の層の厚さまで、例えば３０ｎｍから光透過性の層の厚さまでの
範囲にあればよい。光透過性の層の厚さは、３０から１０００ｎｍまで、例えば
５０から３００ｎｍまで、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲にあればよく、波
形構造の周期は、２００から１０００ｎｍまで、例えば２００から５００ｎｍま
で、好ましくは２５０〜５００ｎｍの範囲にあればよく、光透過性の層の厚さに
対する溝の深さの比率は、０.０２から１まで、例えば０.２５から１まで、好ま
しくは０.３から０.７までのの範囲にあればよく、そして溝幅の溝周期("負荷サ
イクル")に対する比率は、０.２から０.８まで、例えば０.４から０.６までの範
囲内にあればよい。
ｍから光透過性の層の厚さまで、例えば３０ｎｍから光透過性の層の厚さまでの
範囲にあればよい。光透過性の層の厚さは、３０から１０００ｎｍまで、例えば
５０から３００ｎｍまで、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲にあればよく、波
形構造の周期は、２００から１０００ｎｍまで、例えば２００から５００ｎｍま
で、好ましくは２５０〜５００ｎｍの範囲にあればよく、光透過性の層の厚さに
対する溝の深さの比率は、０.０２から１まで、例えば０.２５から１まで、好ま
しくは０.３から０.７までのの範囲にあればよく、そして溝幅の溝周期("負荷サ
イクル")に対する比率は、０.２から０.８まで、例えば０.４から０.６までの範
囲内にあればよい。
【００２４】
溝は一般的に断面が長方形であってもよい。これに代えて、溝が正弦曲線状も
しくは鋸歯断面状であってもよい。表面構造は一般的に対称的であってもよい。
好ましい形状としては、長方形、正弦曲線状および台形断面が挙げられる。これ
に代えて、溝が鋸歯断面(ブレーズド回折格子)状もしくは他の非対称的形状であ
ってもよい。他の態様では、溝の深さは、例えば周期的な変調で変化してもよい
。
しくは鋸歯断面状であってもよい。表面構造は一般的に対称的であってもよい。
好ましい形状としては、長方形、正弦曲線状および台形断面が挙げられる。これ
に代えて、溝が鋸歯断面(ブレーズド回折格子)状もしくは他の非対称的形状であ
ってもよい。他の態様では、溝の深さは、例えば周期的な変調で変化してもよい
。
【００２５】
プラットホームは正方形もしくは長方形でよく、そして溝はその表面を覆うよ
うにプラットホームに沿って直線的に伸展してもよい。これに代えて、プラット
ホームは円盤状であってもよく、そして溝は円形もしくは線形であってもよい。
うにプラットホームに沿って直線的に伸展してもよい。これに代えて、プラット
ホームは円盤状であってもよく、そして溝は円形もしくは線形であってもよい。
【００２６】
溝は基板の表面に形成してもよい。これに代えて、溝は光透過性の層の表面上
に形成してもよい。さらに代わりとして、溝は境界面である基板の表面上および
光透過性の層の表面上の両方で形成してもよい。
に形成してもよい。さらに代わりとして、溝は境界面である基板の表面上および
光透過性の層の表面上の両方で形成してもよい。
【００２７】
単一検知区域の波形表面は、一つの特定の励起波長および一つの特定のタイプ
の偏向に対して最適化してもよい。適当な手段、例えばお互いに平行もしくは垂
直である幾つかの周期的構造の重ね合わせによって、プラットホームの多重波長
使用("多色"適用)に適する周期的表面の軽減が得られる。これに代えて、一つの
プラットホーム上の個々の検知区域を、異なる波長および／もしくは偏向の配向
に対して最適化してもよい。
の偏向に対して最適化してもよい。適当な手段、例えばお互いに平行もしくは垂
直である幾つかの周期的構造の重ね合わせによって、プラットホームの多重波長
使用("多色"適用)に適する周期的表面の軽減が得られる。これに代えて、一つの
プラットホーム上の個々の検知区域を、異なる波長および／もしくは偏向の配向
に対して最適化してもよい。
【００２８】
光透過性の層の表面は、それぞれが一つもしくは複数の捕獲要素を持ち得る一
つもしくは複数の波形検知区域を含み得る。
つもしくは複数の波形検知区域を含み得る。
【００２９】
それぞれの捕獲要素は、親和性反応ができる個別および／もしくは混合物の捕
獲分子を含み得る。個別の捕獲要素の形は、長方形、円形、楕円形もしくは他の
いずれの形であってもよい。個別の捕獲要素の領域は、１μｍ２と１０ｍｍ２の
間、例えば２０μｍ２と１ｍｍ２の間、そして好ましくは１００μｍ２と１ｍｍ ２ の間である。捕獲要素は、正規二次元アレーで配置してよい。捕獲要素の中心
から中心(ｃｔｃ)までの距離は、１μｍと１ｍｍの間、例えば５μｍと１ｍｍの
間、好ましくは１０μｍと１ｍｍの間であってもよい。
獲分子を含み得る。個別の捕獲要素の形は、長方形、円形、楕円形もしくは他の
いずれの形であってもよい。個別の捕獲要素の領域は、１μｍ２と１０ｍｍ２の
間、例えば２０μｍ２と１ｍｍ２の間、そして好ましくは１００μｍ２と１ｍｍ ２ の間である。捕獲要素は、正規二次元アレーで配置してよい。捕獲要素の中心
から中心(ｃｔｃ)までの距離は、１μｍと１ｍｍの間、例えば５μｍと１ｍｍの
間、好ましくは１０μｍと１ｍｍの間であってもよい。
【００３０】
検知区域当たりの捕獲要素の数は、１と１,０００,０００の間であり、好まし
くは、１と１００,０００の間である。他の様態では、プラットホーム上に固定
化すべき捕獲要素の数は限定されなくてもよく、例えば遺伝子、ＤＮＡ配列、Ｄ
ＮＡモチーフ、ＤＮＡマイクロサテライト、単一ヌクレオチド多型(ＳＮＰｓ)、
興味ある種もしくは生物のゲノムを構成するタンパク質もしくは細胞断片、また
はそれらの選択もしくは組み合わせの数に対応してもよい。さらなる態様では、
この発明のプラットホームは、二つもしくはそれ以上の種、例えばマウスおよび
ラットのゲノムを含んでいてもよい。
くは、１と１００,０００の間である。他の様態では、プラットホーム上に固定
化すべき捕獲要素の数は限定されなくてもよく、例えば遺伝子、ＤＮＡ配列、Ｄ
ＮＡモチーフ、ＤＮＡマイクロサテライト、単一ヌクレオチド多型(ＳＮＰｓ)、
興味ある種もしくは生物のゲノムを構成するタンパク質もしくは細胞断片、また
はそれらの選択もしくは組み合わせの数に対応してもよい。さらなる態様では、
この発明のプラットホームは、二つもしくはそれ以上の種、例えばマウスおよび
ラットのゲノムを含んでいてもよい。
【００３１】
プラットホームは、捕獲分子の固定化を可能にするために、光透過性の層の表
面に配置する接着促進層を含んでもよい。接着促進層はまた、さらにアッセイお
よび検出効率を増加するための微小孔層(セラミックス、ガラス、Ｓｉ)または、
捕獲要素の固定化および試料分析を行うための培地として使用でき、それによっ
てさらにアッセイおよび検出効率を増加させるか、もしくは、ゲル電気泳動とい
う意味で、アナライト混合物の分離を可能にするゲル層を含んでもよい。プラッ
トホームは複数の検知区域もしくは領域で形成してもよく、それぞれはそれ自体
の回折溝を有する。
面に配置する接着促進層を含んでもよい。接着促進層はまた、さらにアッセイお
よび検出効率を増加するための微小孔層(セラミックス、ガラス、Ｓｉ)または、
捕獲要素の固定化および試料分析を行うための培地として使用でき、それによっ
てさらにアッセイおよび検出効率を増加させるか、もしくは、ゲル電気泳動とい
う意味で、アナライト混合物の分離を可能にするゲル層を含んでもよい。プラッ
トホームは複数の検知区域もしくは領域で形成してもよく、それぞれはそれ自体
の回折溝を有する。
【００３２】
この発明のプラットホームの一つの特色は、光透過性の層に入る光エネルギー
が、波形プラットホームの性質により即座に層外に回折されることである。それ
故に、導波は起こらないか、無視される程度である。典型的には伝播距離は、１
００μｍもしくはそれ以下であり、好ましくは１０μｍもしくはそれ以下である
。これは大変驚くほど短い距離である。伝播距離は、その途上で放射線のエネル
ギーが１／ｅに低減する距離である。
が、波形プラットホームの性質により即座に層外に回折されることである。それ
故に、導波は起こらないか、無視される程度である。典型的には伝播距離は、１
００μｍもしくはそれ以下であり、好ましくは１０μｍもしくはそれ以下である
。これは大変驚くほど短い距離である。伝播距離は、その途上で放射線のエネル
ギーが１／ｅに低減する距離である。
【００３３】
この発明の第三の態様は、当該第一もしくは第二の態様に従うプラットホーム
を備えた試料分析用の器具、光ビームを発生させて、それがエバネッセント共鳴
をプラットホームで起こさせ、それによってプラットホームの検知区域中に増強
したエバネッセント場を創成させるところの角度でプラットホーム上に入射させ
るように、ビームを指示する手段、ならびにプラットホームの検知区域に配置さ
れる物質の特質を検出するための手段を提供する。共鳴条件の創成に適する角度
の範囲は、プラットホームへの入射光に対する全計の反射の角度によって限定さ
れる。好ましい角度は、４５°以下、例えば３０°もしくはそれ以下、例えば２
０°から１０°もしくはそれ以下、例えば０.１°から９.９°である。角度は正
常入射に等しいかおおよそでよい。光を発生させる手段は、コヒーレントレーザ
ービームを放射するためのレーザーを含んでもよい。他の適当な光源としては、
そこで放射されたスペクトル線が、十分なコヒーレント長を有する放電ランプも
しくは低圧ランプ、例えば、水銀もしくはキセノンランプ、および、光―放射ダ
イオード(ＬＥＤ)が挙げられる。器具はまた、それが角度θでプラットホームに
入射するようにレーザービームを指示するための光学エレメント、および例えば
、直線偏光の透過に適合したコヒーレントビームの偏向面を形作るためのエレメ
ントを含んでもよい。角度θは式ｓｉｎθ＝ｎ−λ／Λによって定義され得るが
、そこではΛは回折溝の周期であり、λは入射光の波長であり、そしてｎは光透
過性の層の有効屈折率である。
を備えた試料分析用の器具、光ビームを発生させて、それがエバネッセント共鳴
をプラットホームで起こさせ、それによってプラットホームの検知区域中に増強
したエバネッセント場を創成させるところの角度でプラットホーム上に入射させ
るように、ビームを指示する手段、ならびにプラットホームの検知区域に配置さ
れる物質の特質を検出するための手段を提供する。共鳴条件の創成に適する角度
の範囲は、プラットホームへの入射光に対する全計の反射の角度によって限定さ
れる。好ましい角度は、４５°以下、例えば３０°もしくはそれ以下、例えば２
０°から１０°もしくはそれ以下、例えば０.１°から９.９°である。角度は正
常入射に等しいかおおよそでよい。光を発生させる手段は、コヒーレントレーザ
ービームを放射するためのレーザーを含んでもよい。他の適当な光源としては、
そこで放射されたスペクトル線が、十分なコヒーレント長を有する放電ランプも
しくは低圧ランプ、例えば、水銀もしくはキセノンランプ、および、光―放射ダ
イオード(ＬＥＤ)が挙げられる。器具はまた、それが角度θでプラットホームに
入射するようにレーザービームを指示するための光学エレメント、および例えば
、直線偏光の透過に適合したコヒーレントビームの偏向面を形作るためのエレメ
ントを含んでもよい。角度θは式ｓｉｎθ＝ｎ−λ／Λによって定義され得るが
、そこではΛは回折溝の周期であり、λは入射光の波長であり、そしてｎは光透
過性の層の有効屈折率である。
【００３４】
使用し得るレーザーの例は、気体レーザー、固体状態レーザー、染料レーザー
、半導体レーザーである。必要により、放射波長は非線形光学的エレメントを使
って倍増できる。特に適切なレーザーは、２７５と７５３ｎｍ間の波長で放射す
るアルゴンイオンレーザー、クリプトンイオンレーザー、アルゴン／クリプトン
イオンレーザーおよびヘリウム／ネオンレーザーである。極めて適切なレーザー
は、小寸法かつ低電力消費のダイオードレーザーもしくは半導体物質の周波数倍
増レーザーである。 他の適当なタイプの励起は、プラットホーム上で認識要素を個別に励起し得る
ＶＣＳＥＬ品(垂直空洞表面−放射レーザー)を使用する。
、半導体レーザーである。必要により、放射波長は非線形光学的エレメントを使
って倍増できる。特に適切なレーザーは、２７５と７５３ｎｍ間の波長で放射す
るアルゴンイオンレーザー、クリプトンイオンレーザー、アルゴン／クリプトン
イオンレーザーおよびヘリウム／ネオンレーザーである。極めて適切なレーザー
は、小寸法かつ低電力消費のダイオードレーザーもしくは半導体物質の周波数倍
増レーザーである。 他の適当なタイプの励起は、プラットホーム上で認識要素を個別に励起し得る
ＶＣＳＥＬ品(垂直空洞表面−放射レーザー)を使用する。
【００３５】
検出手段をアレンジして、蛍光のようなルミネセンスを検出し得る。親和性パ
ートナーは、Foerster蛍光エネルギー移動(ＦＲＥＴ)がアナライト分子の捕獲分
子への結合において起こり得るような方式で、標識することができる。ルミネセ
ンス強度の最大値は、レーザーシステムの屈折率値およびそれに対応するフレネ
ル係数に依存して、最も高い異常反射の位置と比べて若干ずれるかもしれない。
ートナーは、Foerster蛍光エネルギー移動(ＦＲＥＴ)がアナライト分子の捕獲分
子への結合において起こり得るような方式で、標識することができる。ルミネセ
ンス強度の最大値は、レーザーシステムの屈折率値およびそれに対応するフレネ
ル係数に依存して、最も高い異常反射の位置と比べて若干ずれるかもしれない。
【００３６】
試料は、未希釈もしくは添加溶媒と共のどちらかで用いてもよい。適当な溶媒
としては、水、水性緩衝溶液、タンパク質溶液、天然もしくは人工的オリゴマー
もしくはポリマー溶液、および有機溶媒が挙げられる。適当な有機溶媒としては
、アルコール、ケトン、エステル、脂肪族炭化水素、アルデヒド、アセトニトリ
ルもしくはニトリル、が挙げられる。
としては、水、水性緩衝溶液、タンパク質溶液、天然もしくは人工的オリゴマー
もしくはポリマー溶液、および有機溶媒が挙げられる。適当な有機溶媒としては
、アルコール、ケトン、エステル、脂肪族炭化水素、アルデヒド、アセトニトリ
ルもしくはニトリル、が挙げられる。
【００３７】
可溶化剤もしくは添加物を含んでもよく、ピロ炭酸ジエチル、フェノール、ホ
ルムアミド、ＳＳＣ(クエン酸ナトリウム／塩化ナトリウム)、ＳＤＳ(ドデシル
硫酸ナトリウム)、緩衝試薬、酵素、逆転写酵素、リボヌクレアーゼ、有機もし
くは無機ポリマーのような、有機もしくは無機化合物または生化学的反応試薬で
あってもよい。 試料はまた、色素粒子、分散剤、ならびに天然および合成オリゴマーもしくは
ポリマーのような、用いた溶媒に溶けない組成物を含んでもよい。
ルムアミド、ＳＳＣ(クエン酸ナトリウム／塩化ナトリウム)、ＳＤＳ(ドデシル
硫酸ナトリウム)、緩衝試薬、酵素、逆転写酵素、リボヌクレアーゼ、有機もし
くは無機ポリマーのような、有機もしくは無機化合物または生化学的反応試薬で
あってもよい。 試料はまた、色素粒子、分散剤、ならびに天然および合成オリゴマーもしくは
ポリマーのような、用いた溶媒に溶けない組成物を含んでもよい。
【００３８】
マーカーとして用いるルミネセンス染料は、アナライト溶液中に存在するおよ
び／もしくはプラットホームに付着する一重もしくは多重の親和性結合パートナ
ー(もしくは、それらの誘導体)に、化学的にもしくは物理的、例えば静電的に、
結合し得る。親和性反応に関係する、ＤＮＡ，ＲＮＡ，糖類、タンパク質もしく
はペプチドのような天然由来のオリゴマーもしくはポリマー、ならびに合成オリ
ゴマーもしくはポリマーの場合には、挿入性染料もまた適している。発光団は、
ビオチン／アビジン結合のような生物的相互作用もしくはＨＩＳタグカップリン
グのような金属複合体形成を経て、アナライト溶液中に存在する親和性パートナ
ーと付着し得る。
び／もしくはプラットホームに付着する一重もしくは多重の親和性結合パートナ
ー(もしくは、それらの誘導体)に、化学的にもしくは物理的、例えば静電的に、
結合し得る。親和性反応に関係する、ＤＮＡ，ＲＮＡ，糖類、タンパク質もしく
はペプチドのような天然由来のオリゴマーもしくはポリマー、ならびに合成オリ
ゴマーもしくはポリマーの場合には、挿入性染料もまた適している。発光団は、
ビオチン／アビジン結合のような生物的相互作用もしくはＨＩＳタグカップリン
グのような金属複合体形成を経て、アナライト溶液中に存在する親和性パートナ
ーと付着し得る。
【００３９】
一重もしくは多重の結合パートナーの存在を定量的に測定するために、アナラ
イト溶液中に存在する親和性パートナーに、プラットホーム上に固定化された捕
獲要素に、もしくはアナライト溶液中に存在する親和性パートナーおよびプラッ
トホーム上に固定化された捕獲要素の両者に、一重もしくは多重のルミネセンス
のマーカーを付着させてもよい。
イト溶液中に存在する親和性パートナーに、プラットホーム上に固定化された捕
獲要素に、もしくはアナライト溶液中に存在する親和性パートナーおよびプラッ
トホーム上に固定化された捕獲要素の両者に、一重もしくは多重のルミネセンス
のマーカーを付着させてもよい。
【００４０】
ルミネセンスのマーカーの分光学的性質は、Foersterエネルギー移動もしくは
光誘起電子移動のための条件に合致するように選択し得る。それから、アクセプ
ターおよびドナーの距離および濃度に依存性のルミネセンスをアナライト分子の
定量化に使用し得る。
光誘起電子移動のための条件に合致するように選択し得る。それから、アクセプ
ターおよびドナーの距離および濃度に依存性のルミネセンスをアナライト分子の
定量化に使用し得る。
【００４１】
親和性結合パートナーの定量化は、親和性反応に関係する分子に結合するよう
なドナーおよびアクセプター間の、分子間および／もしくは分子内相互作用に基
づき得る。親和性結合パートナーに共役的に結合するルミネセンスドナーおよび
アクセプターの分子内集合体、親和性反応においてドナーおよびアクセプター間
の距離を変化させる分子ビーコン(S. Tyagi et al., Nature Biotechnology 199
6, 14, 303-308)、はまた、アナライト溶液のための捕獲分子もしくは添加物と
して用い得る。加えて、ｐＨおよび電位的に感受性の発光団もしくは酵素活性に
感受性の発光団は、蛍光性誘導体の酵素介在による形成のように用い得る。 トランスフルオロスフェアもしくはそれらの誘導体は蛍光標識のために使用し
得て、そして化学ルミネセンスのもしくは電子ルミネセンスの分子はマーカーと
して使用し得る。
なドナーおよびアクセプター間の、分子間および／もしくは分子内相互作用に基
づき得る。親和性結合パートナーに共役的に結合するルミネセンスドナーおよび
アクセプターの分子内集合体、親和性反応においてドナーおよびアクセプター間
の距離を変化させる分子ビーコン(S. Tyagi et al., Nature Biotechnology 199
6, 14, 303-308)、はまた、アナライト溶液のための捕獲分子もしくは添加物と
して用い得る。加えて、ｐＨおよび電位的に感受性の発光団もしくは酵素活性に
感受性の発光団は、蛍光性誘導体の酵素介在による形成のように用い得る。 トランスフルオロスフェアもしくはそれらの誘導体は蛍光標識のために使用し
得て、そして化学ルミネセンスのもしくは電子ルミネセンスの分子はマーカーと
して使用し得る。
【００４２】
以下の誘導体
ポリフェニルおよびヘテロ芳香族化合物、
スチルベン、
クマリン、
キサンテン染料、
メチン染料、
オキサジン染料、
ローダミン、
フルオレセイン、
クマリン、スチルベン
パイレン、ペリレン
シアニン、オキサシアニン、フタロシアニン、ポルフィリン、ナフタロシアニン
、アゾベンゼン誘導体、ジスチリルビフェニル、 遷移金属錯体、例えば、ポリピリジル／ルテニウム錯体、塩化トリス(２,２'−
ビピリジル)ルテニウム、塩化トリス(１,１０−フェナンスロリン)ルテニウム、
塩化トリス(４,７−ジフェニルー１,１０−フェナンスロリン)ルテニウムとポリ
ピリジル／フェナジン／ルテニウムとの錯体、オクタエチルー白金−ポルフィリ
ン、ユーロピウムおよびテルビウム錯体のような、 ４００ｎｍから１２００ｎｍの範囲のルミネセンスを有し、一つまたはそれ以上
の親和性パートナーに付着するために官能化もしくは修飾されているルミネセン
スの化合物は、ルミネセンスのマーカーとして使用し得る。
、アゾベンゼン誘導体、ジスチリルビフェニル、 遷移金属錯体、例えば、ポリピリジル／ルテニウム錯体、塩化トリス(２,２'−
ビピリジル)ルテニウム、塩化トリス(１,１０−フェナンスロリン)ルテニウム、
塩化トリス(４,７−ジフェニルー１,１０−フェナンスロリン)ルテニウムとポリ
ピリジル／フェナジン／ルテニウムとの錯体、オクタエチルー白金−ポルフィリ
ン、ユーロピウムおよびテルビウム錯体のような、 ４００ｎｍから１２００ｎｍの範囲のルミネセンスを有し、一つまたはそれ以上
の親和性パートナーに付着するために官能化もしくは修飾されているルミネセン
スの化合物は、ルミネセンスのマーカーとして使用し得る。
【００４３】
血液もしくは血清の分析に適するものは、４００ｎｍから１０００ｎｍの範囲
に吸収および放射波長を有する染料である。さらに、二個または三個の光子励起
に適する発光団を使用できる。
に吸収および放射波長を有する染料である。さらに、二個または三個の光子励起
に適する発光団を使用できる。
【００４４】
この発明に適する染料は、共有結合するための官能基、例えばフルオレセイン
イソチオシアネートのようなフルオレセイン誘導体を含んでもよい。 また適当なものは、Amersham Life Science, Inc. Texas. and Molecular Pro
bes Inc.から市販されている官能性蛍光染料である。
イソチオシアネートのようなフルオレセイン誘導体を含んでもよい。 また適当なものは、Amersham Life Science, Inc. Texas. and Molecular Pro
bes Inc.から市販されている官能性蛍光染料である。
【００４５】
他の適当な染料としては、ＲＮＡもしくはＤＮＡ鎖に酵素的に組み込まれ得る
デオキシヌクレオチド三リン酸(ｄＮＴＰ)によって修飾された染料が挙げられる
。 さらに適当な染料としては、Quantum Dot ParticlesもしくはBeads(Quantum D
ot Cooperation, Palo Alto, CA)もしくはそれらの誘導体または一つのかつ同一
の規定された波長で励起し得る遷移金属錯体の誘導体が挙げられ、そして誘導体
は識別可能な波長においてルミネセンス放射を示す。
デオキシヌクレオチド三リン酸(ｄＮＴＰ)によって修飾された染料が挙げられる
。 さらに適当な染料としては、Quantum Dot ParticlesもしくはBeads(Quantum D
ot Cooperation, Palo Alto, CA)もしくはそれらの誘導体または一つのかつ同一
の規定された波長で励起し得る遷移金属錯体の誘導体が挙げられ、そして誘導体
は識別可能な波長においてルミネセンス放射を示す。
【００４６】
アナライトは、直接的に結合したルミネセンスのマーカーを経るか、もしくは間
接的に添加したルミネセンスでマークした種との競合によるか、または一重およ
び／もしくは多重のアナライト種および／もしくは捕獲要素に結合するマーカー
として用いるルミネセンスドナーとルミネセンス／電子アクセプターとの濃度−
、距離−、ｐＨ−、電位−もしくは酸化還元電位−依存性の相互作用によるかの
いずれかによって、検出され得る。ドナーのルミネセンスおよび／もしくは消光
剤のルミネセンスはアナライトの定量化のために測定できる。
接的に添加したルミネセンスでマークした種との競合によるか、または一重およ
び／もしくは多重のアナライト種および／もしくは捕獲要素に結合するマーカー
として用いるルミネセンスドナーとルミネセンス／電子アクセプターとの濃度−
、距離−、ｐＨ−、電位−もしくは酸化還元電位−依存性の相互作用によるかの
いずれかによって、検出され得る。ドナーのルミネセンスおよび／もしくは消光
剤のルミネセンスはアナライトの定量化のために測定できる。
【００４７】
同様にして親和性パートナーは、電子移動もしくは光誘導電子移動がアナライ
ト分子の捕獲分子と結合する際に蛍光の消光に導くような方式で標識し得る。 ルミネセンスの適当な検出器としては、ＣＣＤカメラ、光電子増倍管、アバラ
ンシェフォトダイオード、フォトダイオード、ハイブリッド光電子増倍管が挙げ
られる。 検出手段をアレンジして、屈折率における付加的変化を検出し得る。
ト分子の捕獲分子と結合する際に蛍光の消光に導くような方式で標識し得る。 ルミネセンスの適当な検出器としては、ＣＣＤカメラ、光電子増倍管、アバラ
ンシェフォトダイオード、フォトダイオード、ハイブリッド光電子増倍管が挙げ
られる。 検出手段をアレンジして、屈折率における付加的変化を検出し得る。
【００４８】
一つの共通プラットホーム上にあるその検知区域もしくは全ての検知区域を照
射するように、入射ビームを配置し得る。これに代えて、分析すべき検知区域の
小さな副部位のみを照射するようにビームを配置し、そしてプラットホームの検
知区域を走査するために相対的移動を実行できるように、ビームおよび／もしく
はプラットホームを配置することができる。
射するように、入射ビームを配置し得る。これに代えて、分析すべき検知区域の
小さな副部位のみを照射するようにビームを配置し、そしてプラットホームの検
知区域を走査するために相対的移動を実行できるように、ビームおよび／もしく
はプラットホームを配置することができる。
【００４９】
したがって、単一露光段階で全検出区域のルミネセンスシグナル強度を獲得す
るように、検出手段を適切な方式でアレンジしてもよい。 これに代えて、検知区域を段階的に走査するために、検出および／もしくは励
起手段をアレンジしてもよい。
るように、検出手段を適切な方式でアレンジしてもよい。 これに代えて、検知区域を段階的に走査するために、検出および／もしくは励
起手段をアレンジしてもよい。
【００５０】
器具は、試料を検知区域と接触させるためにプラットホームの検知区域とは反
対に位置させるカートリッジを含んでもよい。このカートリッジは、試料の作成
、希釈、濃縮、混合、生物／化学反応、分離を小型化フォーマット(ＷＯ９７／
０２３５７参照)で実行するために、さらなる手段を含んでもよい。この器具は
、検査すべき複数の試料を含むためのミクロタイタータイプ装置を含んでもよい
。
対に位置させるカートリッジを含んでもよい。このカートリッジは、試料の作成
、希釈、濃縮、混合、生物／化学反応、分離を小型化フォーマット(ＷＯ９７／
０２３５７参照)で実行するために、さらなる手段を含んでもよい。この器具は
、検査すべき複数の試料を含むためのミクロタイタータイプ装置を含んでもよい
。
【００５１】
本発明の第四の態様は、一つの試料もしくは複数の試料を分析するための方法
を提供するが、それは、試料を当該第一もしくは第二の態様に従ってプラットホ
ームの検知区域と接触させること、エバネッセント共鳴をプラットホームの検知
区域内で起こさせるように光ビームでそのプラットホームを照射すること、およ
びその検知区域から発散する放射線を検出することを含む。この方法は、検査下
の試料に蛍光誘起物質を加えること、および増強したエバネッセント場による試
料の励起によって当該試料に誘導された蛍光を検知することを含み得る。これに
代えて、この方法は、検査下の試料に蛍光を誘起もしくは消光する物質を加える
ことおよび／または検査下の試料の蛍光性もしくは消光性誘導体への移動、そし
て増強したエバネッセント場による励起によって検知プラットホームに結合した
当該試料に誘導された蛍光を検知することを含み得る。
を提供するが、それは、試料を当該第一もしくは第二の態様に従ってプラットホ
ームの検知区域と接触させること、エバネッセント共鳴をプラットホームの検知
区域内で起こさせるように光ビームでそのプラットホームを照射すること、およ
びその検知区域から発散する放射線を検出することを含む。この方法は、検査下
の試料に蛍光誘起物質を加えること、および増強したエバネッセント場による試
料の励起によって当該試料に誘導された蛍光を検知することを含み得る。これに
代えて、この方法は、検査下の試料に蛍光を誘起もしくは消光する物質を加える
ことおよび／または検査下の試料の蛍光性もしくは消光性誘導体への移動、そし
て増強したエバネッセント場による励起によって検知プラットホームに結合した
当該試料に誘導された蛍光を検知することを含み得る。
【００５２】
それぞれの検知区域もしくは領域がそこに一つ以上のタイプの捕獲要素もしく
は分子を付着しているセンサープラットホームを提供することは、新規なかつ発
明力のある概念であると信じられている。この概念は、プラットホームをエバネ
ッセント共鳴モード、もしくは導波のようなより従来型のモードに設計するかど
うかに応用している。かくして、本発明の他の態様に従って、試料分析で用いる
ためのプラットホームが提供され、当該プラットホームは一つもしくはそれ以上
の検知区域もしくは領域を有し、それぞれは、プラットホームがコヒーレント光
で照射されるときに相互作用して親和性反応の指標を提供することができるとこ
ろの一つもしくは複数の捕獲要素を受け取るためのものであり、そこではそれぞ
れの捕獲要素は二つもしくはそれ以上のタイプの捕獲分子を含む。
は分子を付着しているセンサープラットホームを提供することは、新規なかつ発
明力のある概念であると信じられている。この概念は、プラットホームをエバネ
ッセント共鳴モード、もしくは導波のようなより従来型のモードに設計するかど
うかに応用している。かくして、本発明の他の態様に従って、試料分析で用いる
ためのプラットホームが提供され、当該プラットホームは一つもしくはそれ以上
の検知区域もしくは領域を有し、それぞれは、プラットホームがコヒーレント光
で照射されるときに相互作用して親和性反応の指標を提供することができるとこ
ろの一つもしくは複数の捕獲要素を受け取るためのものであり、そこではそれぞ
れの捕獲要素は二つもしくはそれ以上のタイプの捕獲分子を含む。
【００５３】
さてこの発明を添付の図面を特定の基準にするのみの実施例として記載する。
この図面においては： 図１は、光学的パラメーターを分析するための品質制御器具および本発明に従
ったプラットホームのエバネッセント共鳴条件の概略図である； 図２は、本発明に従ったセンサープラットホームの概略図である； 図３は、プラットホームとの関連においてエバネッセント場プロフィールを示
す概略図である； 図４ａおよび４ｂは、チップカートリッジを示す概略図である； 図５は、本発明の一つの実施例におけるアレーレイアウトを示す； 図６は、本発明の一つの実施例に従って蛍光を測定するために用いるレイアウ
トを図式的に示す； 図７は、先行技法および本発明によって得られた結果の比較を示す。 図８は、プラットホームの別の形を図示する。 図９ａから９ｃは、実施例５に記載の共鳴条件下で本プラットホームを用いて
、３０ｐｍのＰＭアナライトのインキュベーション、再生、そして３０ｐｍのＭ
Ｍアナライトのインキュベーションの後に得られた蛍光画像を示し、そして 図１０は、実施例６に記載のエピ蛍光および共鳴条件下で本プラットホームを
用いて得られた蛍光画像およびデータを示す。
この図面においては： 図１は、光学的パラメーターを分析するための品質制御器具および本発明に従
ったプラットホームのエバネッセント共鳴条件の概略図である； 図２は、本発明に従ったセンサープラットホームの概略図である； 図３は、プラットホームとの関連においてエバネッセント場プロフィールを示
す概略図である； 図４ａおよび４ｂは、チップカートリッジを示す概略図である； 図５は、本発明の一つの実施例におけるアレーレイアウトを示す； 図６は、本発明の一つの実施例に従って蛍光を測定するために用いるレイアウ
トを図式的に示す； 図７は、先行技法および本発明によって得られた結果の比較を示す。 図８は、プラットホームの別の形を図示する。 図９ａから９ｃは、実施例５に記載の共鳴条件下で本プラットホームを用いて
、３０ｐｍのＰＭアナライトのインキュベーション、再生、そして３０ｐｍのＭ
Ｍアナライトのインキュベーションの後に得られた蛍光画像を示し、そして 図１０は、実施例６に記載のエピ蛍光および共鳴条件下で本プラットホームを
用いて得られた蛍光画像およびデータを示す。
【００５４】
この発明は、試料中で励起されたルミネセンスの測定に関して記述されるであ
ろう。この測定は、本発明の一つの態様を構成するセンサープラットホームの使
用を伴うが、このようなプラットホームの使用が記載される特定の応用に必ずし
も限定されるものではないことは、高く評価されるであろう。プラットホームを
詳細に記載する前に、プラットホームを用いて試料のルミネセンスを測定するこ
とができる方式の一般的な用語について説明する。
ろう。この測定は、本発明の一つの態様を構成するセンサープラットホームの使
用を伴うが、このようなプラットホームの使用が記載される特定の応用に必ずし
も限定されるものではないことは、高く評価されるであろう。プラットホームを
詳細に記載する前に、プラットホームを用いて試料のルミネセンスを測定するこ
とができる方式の一般的な用語について説明する。
【００５５】
以下は、本説明で使用されるであろう用語の定義である：
プラットホーム：一つもしくは複数の検知区域を含む全部の変換器／チップ
検知区域：共鳴効果によってエバネッセント場を創成しかつ一つもしくは複数の
捕獲要素を含むことができる全部の波形区域 捕獲要素：一つもしくは種々の捕獲分子を含む個別の検知点 捕獲分子：親和性反応ができる個別の分子 以下の実施例においては、全ての温度は摂氏度であり、かつ未補正である。
捕獲要素を含むことができる全部の波形区域 捕獲要素：一つもしくは種々の捕獲分子を含む個別の検知点 捕獲分子：親和性反応ができる個別の分子 以下の実施例においては、全ての温度は摂氏度であり、かつ未補正である。
【００５６】
図１について言及すると、本発明の態様に従うプラットホームは、(１０)で示
され、レーザー(１１)からコヒーレント光を受け取ることができ、このレーザー
光は、拡張した平行ビーム(１６)を作成する一組のレンズ(１２、１４)によって
拡張されていて、そして偏光器(１８)によって偏光されている。後でより詳細に
説明するように、プラットホーム(１０)は、そこに捕獲分子が付着する検知区域
を有する。光の波長は、典型的にはＵＶからＮＩＲ域の範囲、好ましくは３５０
ｎｍから１０００ｎｍの間にあるであろう。
され、レーザー(１１)からコヒーレント光を受け取ることができ、このレーザー
光は、拡張した平行ビーム(１６)を作成する一組のレンズ(１２、１４)によって
拡張されていて、そして偏光器(１８)によって偏光されている。後でより詳細に
説明するように、プラットホーム(１０)は、そこに捕獲分子が付着する検知区域
を有する。光の波長は、典型的にはＵＶからＮＩＲ域の範囲、好ましくは３５０
ｎｍから１０００ｎｍの間にあるであろう。
【００５７】
器具はまた、プラットホーム(１０)を通じて伝播された光を検出できる検出器
(２０)、その反射光を検出するためのＣＣＤカメラ(２１)およびデータ処理ユニ
ット(２２)を含む。
(２０)、その反射光を検出するためのＣＣＤカメラ(２１)およびデータ処理ユニ
ット(２２)を含む。
【００５８】
器具の使用では、高度に平行な、拡張した、コヒーレントな、直線偏光したレ
ーザービーム(１６)を、プラットホーム(１０)の検知区域に入射させるようにし
、そしてこのプラットホームを通じて透過した光を検出器(２０)により検知し、
反射光をＣＣＤカメラ(２１)によって記録する。拡張した励起ビームの直径は、
プラットホーム(１０)のサイズを超えている。検出器(２０)がプラットホームを
通じて透過する光を有効に検出しなくなるまで、ビームのプラットホームへの入
射角度をプラットホームの回転によって調整する。これは、そこでエバネッセン
ト共鳴がプラットホームの検知区域で起こっている、共鳴位置の存在を示す。こ
の条件下で、カメラ(２１)によって記録された反射光の強度は最大値に達し、カ
メラからのデータが、処理のためにデータ処理ユニット(２２)によって取得され
る。
ーザービーム(１６)を、プラットホーム(１０)の検知区域に入射させるようにし
、そしてこのプラットホームを通じて透過した光を検出器(２０)により検知し、
反射光をＣＣＤカメラ(２１)によって記録する。拡張した励起ビームの直径は、
プラットホーム(１０)のサイズを超えている。検出器(２０)がプラットホームを
通じて透過する光を有効に検出しなくなるまで、ビームのプラットホームへの入
射角度をプラットホームの回転によって調整する。これは、そこでエバネッセン
ト共鳴がプラットホームの検知区域で起こっている、共鳴位置の存在を示す。こ
の条件下で、カメラ(２１)によって記録された反射光の強度は最大値に達し、カ
メラからのデータが、処理のためにデータ処理ユニット(２２)によって取得され
る。
【００５９】
さて図面の図２に移ると、プラットホーム(１０)の一つの実施態様は、トップ
の表面中に複数の溝(３１)がエッチングされているガラス基板(３０)を備えてい
る。光透過性の金属酸化物の層(３２)を基板(３０)の上部表面に固着させ、その
層(３２)はまた、その中に溝(３３)を形成している。基盤(３０)は、Schottによ
って製造されたガラスＡＦ４５のようなガラスから、例えば形成でき、そして典
型的には、０.５ｍｍ〜１.０ｍｍの厚さを有する。他の有機もしくは無機物質も
、それが光透過性であるならば、この基板に使用できることは高く評価されるで
あろう。
の表面中に複数の溝(３１)がエッチングされているガラス基板(３０)を備えてい
る。光透過性の金属酸化物の層(３２)を基板(３０)の上部表面に固着させ、その
層(３２)はまた、その中に溝(３３)を形成している。基盤(３０)は、Schottによ
って製造されたガラスＡＦ４５のようなガラスから、例えば形成でき、そして典
型的には、０.５ｍｍ〜１.０ｍｍの厚さを有する。他の有機もしくは無機物質も
、それが光透過性であるならば、この基板に使用できることは高く評価されるで
あろう。
【００６０】
光透過性の層は、波長６３３ｎｍでおおよそ２.２の高い屈折率、すなわち基
板の屈折率よりも有意に高いものを持つ、Ｔａ２Ｏ５のような誘電性の透明な金
属酸化物の膜である。この層の厚さは典型的には５０から２００ｎｍもしくはよ
り大、例えば５０から３００ｎｍの範囲にあるであろう。波形構造(３１)および
(３３)は、２００〜１０００ｎｍ、例えば２００から５００ｎｍ、典型的には２
５０〜５００ｎｍの範囲の周期を有する。波形構造／回折溝の深さは、３ｎｍか
ら光透過性の層の厚さまで、好ましくは１０ｎｍから光透過性の層の厚さまでの
範囲であればよい。金属酸化物は、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ ２ 、ＺｎＯもしくはＨｆＯ２のような、多数の例のいずれでもよい。
板の屈折率よりも有意に高いものを持つ、Ｔａ２Ｏ５のような誘電性の透明な金
属酸化物の膜である。この層の厚さは典型的には５０から２００ｎｍもしくはよ
り大、例えば５０から３００ｎｍの範囲にあるであろう。波形構造(３１)および
(３３)は、２００〜１０００ｎｍ、例えば２００から５００ｎｍ、典型的には２
５０〜５００ｎｍの範囲の周期を有する。波形構造／回折溝の深さは、３ｎｍか
ら光透過性の層の厚さまで、好ましくは１０ｎｍから光透過性の層の厚さまでの
範囲であればよい。金属酸化物は、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ ２ 、ＺｎＯもしくはＨｆＯ２のような、多数の例のいずれでもよい。
【００６１】
図２に示したようなプラットホームでは、偏光したレーザー光の平行ビームが
ある特定の入射角度でその上に入射するとき、異常反射として公知の一つの効果
が層(３２)内に起こる。この効果が実質的に起こるとき、光はプラットホーム(
１０)を通じて透過されず、コヒーレントレーザー光が金属酸化物の極めて薄い
層(３２)に閉じ込められるように、すべての光は、有効に層(３２)内に反射され
る。得られた高レーザー場は、部分的に層(３２)から漏出し、層(３２)の表面も
しくは近傍にある蛍光物質をエバネッセント的に励起するところのエバネッセン
ト場を創成する。ある特定の深さもしくはそれ以上のものを有する回折溝(３１
，３３)が使用されるときにのみ、この共鳴条件が達成され得るということは注
目すべきであり、そしてこのような波形構造の放射線損失は非常に高いために、
好ましい波長範囲にあるいかなる電磁放射の導波も、この金属酸化物の層(３２)
内で起こらないということもまた注目すべきである。溝の深さは少なくとも１０
ｎｍであることが好ましいが、しかしエバネッセント共鳴はより浅い溝で増大し
始める。しかしながら、検査すべき試料が共鳴の創成される層(３２)の近傍にあ
るならば、増強したエバネッセント場は、試料中の蛍光のようなルミネセンスを
励起するために使用し得る。
ある特定の入射角度でその上に入射するとき、異常反射として公知の一つの効果
が層(３２)内に起こる。この効果が実質的に起こるとき、光はプラットホーム(
１０)を通じて透過されず、コヒーレントレーザー光が金属酸化物の極めて薄い
層(３２)に閉じ込められるように、すべての光は、有効に層(３２)内に反射され
る。得られた高レーザー場は、部分的に層(３２)から漏出し、層(３２)の表面も
しくは近傍にある蛍光物質をエバネッセント的に励起するところのエバネッセン
ト場を創成する。ある特定の深さもしくはそれ以上のものを有する回折溝(３１
，３３)が使用されるときにのみ、この共鳴条件が達成され得るということは注
目すべきであり、そしてこのような波形構造の放射線損失は非常に高いために、
好ましい波長範囲にあるいかなる電磁放射の導波も、この金属酸化物の層(３２)
内で起こらないということもまた注目すべきである。溝の深さは少なくとも１０
ｎｍであることが好ましいが、しかしエバネッセント共鳴はより浅い溝で増大し
始める。しかしながら、検査すべき試料が共鳴の創成される層(３２)の近傍にあ
るならば、増強したエバネッセント場は、試料中の蛍光のようなルミネセンスを
励起するために使用し得る。
【００６２】
本プラットホームの重要な特色は、共鳴位置でのこのエバネッセント場の振幅
が、先行技術の配置(オフ共鳴条件に対応するエピ蛍光)のものよりも、有意にお
およそ１００のオーダーで大きいことである。
が、先行技術の配置(オフ共鳴条件に対応するエピ蛍光)のものよりも、有意にお
およそ１００のオーダーで大きいことである。
【００６３】
このことは、試料から創成され得るルミネセンス、例えば蛍光、の強度がまた
１００の係数で増加することを意味する。プラットホームのこの機能は、光を回
折する体積格子として働く回折構造の観点から、そして回折ビームが干渉して共
鳴条件を創成し、そこでは最初の境界面から反射される光および層(３２)の上部
表面であるトップ境界面から反射される光が構築的に干渉して反射最大値を生じ
るという観点から見ることができる。共鳴条件下では、レーザーエネルギーは、
薄い層(３２)の厚さに実質的に閉じ込められ、それよって電場強度を増加させる
。与えられたレーザー波長および波形構造の周期に対しては、共鳴は角度依存性
である。角度依存性の共鳴は、典型的には、＞０.１°、好ましくは０.５°もし
くはそれより大きい、例えば１.０°もしくはそれより大きい最大高の半値幅(Ｆ
ＷＨＭ)を有する。この共鳴幅は、溝の深さ、負荷サイクルおよび波形構造の形
状に依存する。導波路回折格子のカップリング挙動と比較すると、記載した共鳴
のＦＷＨＭは多数桁のオーダーでより大きい。
１００の係数で増加することを意味する。プラットホームのこの機能は、光を回
折する体積格子として働く回折構造の観点から、そして回折ビームが干渉して共
鳴条件を創成し、そこでは最初の境界面から反射される光および層(３２)の上部
表面であるトップ境界面から反射される光が構築的に干渉して反射最大値を生じ
るという観点から見ることができる。共鳴条件下では、レーザーエネルギーは、
薄い層(３２)の厚さに実質的に閉じ込められ、それよって電場強度を増加させる
。与えられたレーザー波長および波形構造の周期に対しては、共鳴は角度依存性
である。角度依存性の共鳴は、典型的には、＞０.１°、好ましくは０.５°もし
くはそれより大きい、例えば１.０°もしくはそれより大きい最大高の半値幅(Ｆ
ＷＨＭ)を有する。この共鳴幅は、溝の深さ、負荷サイクルおよび波形構造の形
状に依存する。導波路回折格子のカップリング挙動と比較すると、記載した共鳴
のＦＷＨＭは多数桁のオーダーでより大きい。
【００６４】
回折溝(３１，３３)が、適当な従来の技法によってプラットホーム上に形成さ
れ得ることは高く評価されるであろう。これを達成する一つの方式は、写真技法
によって溝をエッチングすることである。ここでは、フォトレジスト組成物を基
板表面におおよそ１μｍの深さで固着させ、それから、二ビーム干渉法／ホログ
ラフィーまたは相マスクの使用かのいずれかによって溝の形成に対応する周期構
造をレジストに書き込み、そしてそれから、アルゴンガスを用いる反応性イオン
エッチング技法によりレジストをエッチングし、最後に残存するフォトレジスト
物質を表面から剥ぎ取る。この技法は溝(３１)および溝(３３)の両者の形成に使
うことができる。波形構造を組み込む他の方式としては、エンボス加工、電子ビ
ーム書き込み、レーザーアブレーション、ＬＩＧＡプロセスが挙げられる。
れ得ることは高く評価されるであろう。これを達成する一つの方式は、写真技法
によって溝をエッチングすることである。ここでは、フォトレジスト組成物を基
板表面におおよそ１μｍの深さで固着させ、それから、二ビーム干渉法／ホログ
ラフィーまたは相マスクの使用かのいずれかによって溝の形成に対応する周期構
造をレジストに書き込み、そしてそれから、アルゴンガスを用いる反応性イオン
エッチング技法によりレジストをエッチングし、最後に残存するフォトレジスト
物質を表面から剥ぎ取る。この技法は溝(３１)および溝(３３)の両者の形成に使
うことができる。波形構造を組み込む他の方式としては、エンボス加工、電子ビ
ーム書き込み、レーザーアブレーション、ＬＩＧＡプロセスが挙げられる。
【００６５】
図２を基準にして記載されたタイプのプラットホームを、それが図６に図示さ
れたような測定で用いられるように作成するためには、多くの手順に従うべきで
ある。
れたような測定で用いられるように作成するためには、多くの手順に従うべきで
ある。
【００６６】
第一段階はプラットホームを清浄にし、表面から不純物を除去することである
。クリーニング手順は、多くの手段、例えば紫外線クリーナーにより、プラズマ
クリーニングにより、もしくは酸、塩基、溶媒、ガスおよび液体のような物質を
用いる化学的クリーニングによって達成することができる。
。クリーニング手順は、多くの手段、例えば紫外線クリーナーにより、プラズマ
クリーニングにより、もしくは酸、塩基、溶媒、ガスおよび液体のような物質を
用いる化学的クリーニングによって達成することができる。
【００６７】
一度プラットホームが清浄にされたならば、次の段階は金属酸化物層の表面へ
接着促進剤の層を塗布することである。この層は、プラットホームに固着すべき
捕獲要素が金属酸化物層それ自体に容易に接着しないかもしれないため、プラッ
トホームに塗布される。この層を形成する幾つかの方式がある。一つの方式は、
網状のシラン分子の層を形成することであり、そして別の方式は自己−集合単層
(ＳＡＭ)として公知のものを使うことである。これらは、当業者にとっては明白
であろう公知技法である。例えば、液相もしくは気相を伴い得るシラン化はColl
oids and Interface Science 6, L Boksanyi, O Liardon, E Kovats, 1976, 95-
237に記載されている。自己−集合単層の形成は、例えば"Ultra thin organic f
ilms" by Abraham Ulman, 1991, Academic Press Inc.に記載されている。加え
て、 −反応性基によるチップ表面および適当なリンカーによる捕獲分子の化学修飾(U
. Maskos and E. M. Southern, Nucleic Acids Research 1992, vol. 20, 1679-
84) −光反応性リンカー／基による表面および捕獲分子の修飾(ＷＯ９８／２７４３
０およびＷＯ９１／１６４２５) −クーロン相互作用を経由する固定化(ＥＰ ０ ４７２ ９９０ Ａ２) −キレート反応におけるタグ(例えば、タンパク質−タグ、ＨＩＳ−タグ)を経由
するカップリング −および、例えばMethods in Enzymology Academic Press, New York, Klaus Mo
sbacher (ed.), Vol. 137, Immobilised enzymes and Cells, 1988に記載のよう
な、種々のさらなる方法 −捕獲分子もしくは誘導体化した捕獲分子の直接的カップリング、または捕獲分
子もしくは誘導体化した捕獲分子の化学リンカーもしくは光化学的リンカーを経
由する間接的カップリングを可能にする官能性／反応性基を含む接着促進層のプ
ラズマ誘導固定化／生成、 のような、捕獲要素の固定化のために利用できる方法がさらにある。
接着促進剤の層を塗布することである。この層は、プラットホームに固着すべき
捕獲要素が金属酸化物層それ自体に容易に接着しないかもしれないため、プラッ
トホームに塗布される。この層を形成する幾つかの方式がある。一つの方式は、
網状のシラン分子の層を形成することであり、そして別の方式は自己−集合単層
(ＳＡＭ)として公知のものを使うことである。これらは、当業者にとっては明白
であろう公知技法である。例えば、液相もしくは気相を伴い得るシラン化はColl
oids and Interface Science 6, L Boksanyi, O Liardon, E Kovats, 1976, 95-
237に記載されている。自己−集合単層の形成は、例えば"Ultra thin organic f
ilms" by Abraham Ulman, 1991, Academic Press Inc.に記載されている。加え
て、 −反応性基によるチップ表面および適当なリンカーによる捕獲分子の化学修飾(U
. Maskos and E. M. Southern, Nucleic Acids Research 1992, vol. 20, 1679-
84) −光反応性リンカー／基による表面および捕獲分子の修飾(ＷＯ９８／２７４３
０およびＷＯ９１／１６４２５) −クーロン相互作用を経由する固定化(ＥＰ ０ ４７２ ９９０ Ａ２) −キレート反応におけるタグ(例えば、タンパク質−タグ、ＨＩＳ−タグ)を経由
するカップリング −および、例えばMethods in Enzymology Academic Press, New York, Klaus Mo
sbacher (ed.), Vol. 137, Immobilised enzymes and Cells, 1988に記載のよう
な、種々のさらなる方法 −捕獲分子もしくは誘導体化した捕獲分子の直接的カップリング、または捕獲分
子もしくは誘導体化した捕獲分子の化学リンカーもしくは光化学的リンカーを経
由する間接的カップリングを可能にする官能性／反応性基を含む接着促進層のプ
ラズマ誘導固定化／生成、 のような、捕獲要素の固定化のために利用できる方法がさらにある。
【００６８】
接着促進層は、例えば３−(グリシドオキシプロピル)トリメトキシシラン(Ｇ
ＯＰＴＳ)によるシラン化によって、作成することができる。アミンのような求
核基を含む化合物は、共有的に固定化するために、シランのエポキシ官能基と反
応させることができる。このようなシラン化はそれ故に、抗体はアミノ酸からな
るため、多重のアミノ基を含む抗体の固定化に例えば用いることができる。加え
て、応用実施例４(ＳＮＰの識別)に示すように、捕獲分子としてのＤＮＡ／ＲＮ
Ａ／ＰＮＡ鎖はまた、これらの捕獲分子を共有的にプラットホームに付着させる
ために、アミノ基で修飾することができる。この実施例では、アミノ官能基を持
つオリゴヌクレオチドは、プラットホームの表面で共有的に固定化されてきてい
る。しかしながら、他のタイプの捕獲分子をこの目的のために修飾することがで
きる。
ＯＰＴＳ)によるシラン化によって、作成することができる。アミンのような求
核基を含む化合物は、共有的に固定化するために、シランのエポキシ官能基と反
応させることができる。このようなシラン化はそれ故に、抗体はアミノ酸からな
るため、多重のアミノ基を含む抗体の固定化に例えば用いることができる。加え
て、応用実施例４(ＳＮＰの識別)に示すように、捕獲分子としてのＤＮＡ／ＲＮ
Ａ／ＰＮＡ鎖はまた、これらの捕獲分子を共有的にプラットホームに付着させる
ために、アミノ基で修飾することができる。この実施例では、アミノ官能基を持
つオリゴヌクレオチドは、プラットホームの表面で共有的に固定化されてきてい
る。しかしながら、他のタイプの捕獲分子をこの目的のために修飾することがで
きる。
【００６９】
加えて、表面の性質を変化させるために、接着促進層をさらに化学的に修飾す
ることができる。例えば、ＧＯＰＴＳ−シラン化プラットホームは、プラットホ
ームの疎水性／親水性バランスを操作する、例えば、プラットホームの接触角を
変えるために、官能化された飽和もしくは不飽和有機／ヘテロ−有機／無機分子
／誘導体と反応させることができる。さらに、イオン性もしくは潜在的にイオン
性の化合物を用いて、プラットホームの表面に正もしくは負電荷を創成すること
ができる。共役的にもしくは物理吸着的に、または荷電分子のクーロン相互作用
によって、またはそれらの組み合わせによって、捕獲分子をこのような修飾され
た表面／プラットホームに結合させることができる。これは、下の応用実施例２
で例示され、そこでは、ＤＮＡ／ＲＮＡ／ＰＮＡ捕獲分子を固定化するために、
３−アミノ−１−プロパノールを用いて、第二の反応工程でＧＯＰＴＳ−シラン
化プラットホームの表面特性を修飾している。この実施例では、プラットホーム
の表面に導入した窒素(アミン基)がプロトンによって四級化され、それ故にＤＮ
Ａ(多電解質の性質)の負電荷と相互作用する正電荷を付与する。３−アミノ−１
−プロパノールの代わりにまた、アミンの他の有機誘導体、例えば脂肪族アミン
もしくは分岐脂肪族アミン、または芳香族もしくは非芳香族の環状構造を含むア
ミン、またはヘテロ原子を含むアミン、または官能基を含むアミン、またはそれ
らの組み合わせを含むアミンを捕獲分子、例えば、ＤＮＡ／ＲＮＡ／ＰＮＡ鎖の
固定化のために用いることができる。
ることができる。例えば、ＧＯＰＴＳ−シラン化プラットホームは、プラットホ
ームの疎水性／親水性バランスを操作する、例えば、プラットホームの接触角を
変えるために、官能化された飽和もしくは不飽和有機／ヘテロ−有機／無機分子
／誘導体と反応させることができる。さらに、イオン性もしくは潜在的にイオン
性の化合物を用いて、プラットホームの表面に正もしくは負電荷を創成すること
ができる。共役的にもしくは物理吸着的に、または荷電分子のクーロン相互作用
によって、またはそれらの組み合わせによって、捕獲分子をこのような修飾され
た表面／プラットホームに結合させることができる。これは、下の応用実施例２
で例示され、そこでは、ＤＮＡ／ＲＮＡ／ＰＮＡ捕獲分子を固定化するために、
３−アミノ−１−プロパノールを用いて、第二の反応工程でＧＯＰＴＳ−シラン
化プラットホームの表面特性を修飾している。この実施例では、プラットホーム
の表面に導入した窒素(アミン基)がプロトンによって四級化され、それ故にＤＮ
Ａ(多電解質の性質)の負電荷と相互作用する正電荷を付与する。３−アミノ−１
−プロパノールの代わりにまた、アミンの他の有機誘導体、例えば脂肪族アミン
もしくは分岐脂肪族アミン、または芳香族もしくは非芳香族の環状構造を含むア
ミン、またはヘテロ原子を含むアミン、または官能基を含むアミン、またはそれ
らの組み合わせを含むアミンを捕獲分子、例えば、ＤＮＡ／ＲＮＡ／ＰＮＡ鎖の
固定化のために用いることができる。
【００７０】
炭化水素鎖を付与する官能化された有機分子を用いてプラットホームをより疎
水性にすることができ、極性基を用いてプラットホームをより親水性にすること
ができ、または、イオン性基もしくは潜在的イオン性基を用いて電荷を導入する
ことができる。例えば、ポリエチレングリコール(ＰＥＧ)もしくはその誘導体を
用いてプラットホームを親水性にすることができるが、それはタンパク質のプラ
ットホーム／表面への非特異的吸収を阻止する。 反応性もしくは光反応性の基をプラットホームの表面に付着させて、これをさ
らなる反応段階のためのアンカー基として役立つぁせてもよい。
水性にすることができ、極性基を用いてプラットホームをより親水性にすること
ができ、または、イオン性基もしくは潜在的イオン性基を用いて電荷を導入する
ことができる。例えば、ポリエチレングリコール(ＰＥＧ)もしくはその誘導体を
用いてプラットホームを親水性にすることができるが、それはタンパク質のプラ
ットホーム／表面への非特異的吸収を阻止する。 反応性もしくは光反応性の基をプラットホームの表面に付着させて、これをさ
らなる反応段階のためのアンカー基として役立つぁせてもよい。
【００７１】
抗体の固定化に適する接着促進層としてのＳＡＭは、プラットホームの両親媒
性アルキルホスフェート(例えば、リン酸ステアリル)処理で、得ることができる
。このホスフェートの頭部基は、プラットホーム表面で水酸基と反応し、そして
両親媒性アルキルホスフェートの規則性モノレーヤーの形成に導く。疎水性アル
キル鎖はプラットホームの表面を疎水性にし、かくして応用実施例６で示すよう
に、抗体の物理吸着を可能にする(多重化したイムノアッセイ)。
性アルキルホスフェート(例えば、リン酸ステアリル)処理で、得ることができる
。このホスフェートの頭部基は、プラットホーム表面で水酸基と反応し、そして
両親媒性アルキルホスフェートの規則性モノレーヤーの形成に導く。疎水性アル
キル鎖はプラットホームの表面を疎水性にし、かくして応用実施例６で示すよう
に、抗体の物理吸着を可能にする(多重化したイムノアッセイ)。
【００７２】
ＳＡＭをまた、他の捕獲分子、例えばＤＮＡ／ＲＮＡ／ＰＮＡ鎖、の固定化の
ために用いてもよい。この場合に、例えばアミン基もしくはエポキシ基で修飾さ
れた、両親媒性ホスフェート／ホスフェートもまた用いることができる。直接Ｓ
ＡＭに，例えば、アミンで修飾されたＳＡＭに、または、プラットホームがアミ
ンの有機誘導体、例えば脂肪族アミンもしくは分岐脂肪族アミン、または芳香族
もしくは非芳香族の環状構造を含むアミン、またはヘテロ原子を含むアミン、ま
たは官能基を含むアミン、またはそれらの組み合わせを含むアミン、またはいか
なる他の有機、ヘテロ有機、および／もしくは無機分子(例えば、エポキシで修
飾したＳＡＭ)と反応させた後に、のいずれかで捕獲分子をカップリングさせる
ことができる。
ために用いてもよい。この場合に、例えばアミン基もしくはエポキシ基で修飾さ
れた、両親媒性ホスフェート／ホスフェートもまた用いることができる。直接Ｓ
ＡＭに，例えば、アミンで修飾されたＳＡＭに、または、プラットホームがアミ
ンの有機誘導体、例えば脂肪族アミンもしくは分岐脂肪族アミン、または芳香族
もしくは非芳香族の環状構造を含むアミン、またはヘテロ原子を含むアミン、ま
たは官能基を含むアミン、またはそれらの組み合わせを含むアミン、またはいか
なる他の有機、ヘテロ有機、および／もしくは無機分子(例えば、エポキシで修
飾したＳＡＭ)と反応させた後に、のいずれかで捕獲分子をカップリングさせる
ことができる。
【００７３】
接着促進層は、表面特性、例えば、疎水性、接触角度、電荷密度を操作するた
めに多重層からなってもよい。加えて、上述の方法のどれかによりプラットホー
ムに付着した層は、次の、後続層のため、または捕獲分子もしくは誘導体化され
た捕獲分子のカップリングのためのいずれかに必要とされるところの化学的機能
性を提供もしくは導入し得る。化学的リンカー分子もしくは光化学的リンカーの
付着はまた、捕獲分子のプラットホームへの付着を可能にする中間層と見なし得
る。
めに多重層からなってもよい。加えて、上述の方法のどれかによりプラットホー
ムに付着した層は、次の、後続層のため、または捕獲分子もしくは誘導体化され
た捕獲分子のカップリングのためのいずれかに必要とされるところの化学的機能
性を提供もしくは導入し得る。化学的リンカー分子もしくは光化学的リンカーの
付着はまた、捕獲分子のプラットホームへの付着を可能にする中間層と見なし得
る。
【００７４】
異なる機能性をもつ層／分子とのこの制御された組み合わせは一般的に、超分
子化学（J-M. Lehn, Supramolecular chemistry-Scope and perspective. Molec
ules, supermolecules, and molecular devices, (Nobel Lecture, 8. 12. 1987
), Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 27, 89, 1988.）に帰するとさられている。
得られた超分子構造は、個別の層のために用いる個別の分子の機能性とは異なる
機能性を提供する。本発明のためには、中間層はまた、捕獲分子もしくは修飾さ
れた捕獲分子がプラットホームに付着される以前に、Foersterエネルギー移動(
ＦＲＥＴ)もしくは光誘導電子移動という意味でのエネルギードナーもしくはエ
ネルギーアクセプター／失活剤または電位感受性発光団のいずれかとして用い得
る発光団を、このような層システムに導入できる。
子化学（J-M. Lehn, Supramolecular chemistry-Scope and perspective. Molec
ules, supermolecules, and molecular devices, (Nobel Lecture, 8. 12. 1987
), Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 27, 89, 1988.）に帰するとさられている。
得られた超分子構造は、個別の層のために用いる個別の分子の機能性とは異なる
機能性を提供する。本発明のためには、中間層はまた、捕獲分子もしくは修飾さ
れた捕獲分子がプラットホームに付着される以前に、Foersterエネルギー移動(
ＦＲＥＴ)もしくは光誘導電子移動という意味でのエネルギードナーもしくはエ
ネルギーアクセプター／失活剤または電位感受性発光団のいずれかとして用い得
る発光団を、このような層システムに導入できる。
【００７５】
上述の表面処理の方法に対して、以下の有機もしくは無機の分子およびそれら
の誘導体を用いることができる： アミン、修飾アミン、ジェファミン(ｊｅｆｆａｍｉｎｅｓ)、脂肪族アミン、ア
ルコール、酸、アルデヒド、ケトン、アミド、酸無水物、ホスフェート、ホスホ
ネート、スルフェート、スルフォネート、チオール、ヘテロ原子含有化合物、芳
香族および脂肪族有機官能化分子、芳香族および脂肪族へテロ有機分子、天然お
よび人工ポリマー、シラン、化学的もしくは光化学的な活性基で修飾された分子
、それらの誘導体ならびに列挙した種の官能化した、例えばオメガ官能化した誘
導体。
の誘導体を用いることができる： アミン、修飾アミン、ジェファミン(ｊｅｆｆａｍｉｎｅｓ)、脂肪族アミン、ア
ルコール、酸、アルデヒド、ケトン、アミド、酸無水物、ホスフェート、ホスホ
ネート、スルフェート、スルフォネート、チオール、ヘテロ原子含有化合物、芳
香族および脂肪族有機官能化分子、芳香族および脂肪族へテロ有機分子、天然お
よび人工ポリマー、シラン、化学的もしくは光化学的な活性基で修飾された分子
、それらの誘導体ならびに列挙した種の官能化した、例えばオメガ官能化した誘
導体。
【００７６】
原理的には、一重もしくは多重の層からなる層構造の形成には、化学的反応性
基および／または特異的な物理的もしくは電気化学的な性質(例えば、電荷)を有
する化学基が、上述のすべての表面処理で使用する分子に必要である。
基および／または特異的な物理的もしくは電気化学的な性質(例えば、電荷)を有
する化学基が、上述のすべての表面処理で使用する分子に必要である。
【００７７】
化学的／光化学的相互作用(例えば、付加、求核的／親電子的置換、ラジカル
反応、縮合、有機／ヘテロ有機／無機のカルボニル誘導体との反応、または光誘
導反応、もしくは熱誘導反応、ルイス酸／塩基概念)、ならびに／または 物理的／電気化学的相互作用(例えば、クーロン相互作用、疎水性／親水性相
互作用)、ならびに／または 生物学的相互作用(例えば、抗原／抗体、ハイブリダイゼーション、ストレプ
トアビジン／アビジン−ビオチン相互作用、アゴニスト／アンタゴニスト相互作
用)、ならびに／または 光化学的／光物理的相互作用 のいずれかを、このような層システム／接着促進層に組み込まれる分子／成分間
のカップリングに使用し得る。
反応、縮合、有機／ヘテロ有機／無機のカルボニル誘導体との反応、または光誘
導反応、もしくは熱誘導反応、ルイス酸／塩基概念)、ならびに／または 物理的／電気化学的相互作用(例えば、クーロン相互作用、疎水性／親水性相
互作用)、ならびに／または 生物学的相互作用(例えば、抗原／抗体、ハイブリダイゼーション、ストレプ
トアビジン／アビジン−ビオチン相互作用、アゴニスト／アンタゴニスト相互作
用)、ならびに／または 光化学的／光物理的相互作用 のいずれかを、このような層システム／接着促進層に組み込まれる分子／成分間
のカップリングに使用し得る。
【００７８】
接着促進はまた、プラットホームの表面上に微孔性の層もしくはゲルの固着に
よって達成することができて、この微孔性の層もしくはゲルは、捕獲要素の固着
を助長し、必要とされるインキュベーション時間を短縮しかつ後の測定の感度を
増強する。この微孔性の層は、ポリマー、モノマー、分子集成体および超分子集
成体のような有機化合物から成り得るか、もしくはそれはガラス、水晶、セラミ
ック、シリコンおよび半導体のような無機化合物から成り得る。
よって達成することができて、この微孔性の層もしくはゲルは、捕獲要素の固着
を助長し、必要とされるインキュベーション時間を短縮しかつ後の測定の感度を
増強する。この微孔性の層は、ポリマー、モノマー、分子集成体および超分子集
成体のような有機化合物から成り得るか、もしくはそれはガラス、水晶、セラミ
ック、シリコンおよび半導体のような無機化合物から成り得る。
【００７９】
接着促進層を、例えば、３−(グリシドオキシプロピル)トリメトキシシラン(
ＧＯＰＴＳ)の使用するシラン化によって作成してもよい。この接着促進層は、
表面性質を変えるため、さらに化学的に修飾してもよい。例えば、ＧＯＰＴＳ−
シラン化プラットホームは、プラットホームの疎水性／親水性バランスを操作す
るために官能化された飽和もしくは不飽和有機化合物と反応させてもよく、そし
てそれによってプラットホームの接触角を変える。
ＧＯＰＴＳ)の使用するシラン化によって作成してもよい。この接着促進層は、
表面性質を変えるため、さらに化学的に修飾してもよい。例えば、ＧＯＰＴＳ−
シラン化プラットホームは、プラットホームの疎水性／親水性バランスを操作す
るために官能化された飽和もしくは不飽和有機化合物と反応させてもよく、そし
てそれによってプラットホームの接触角を変える。
【００８０】
一度接着促進層がプラットホーム上に形成されると、一つもしくは複数の追加
的な清浄段階が、このような層の作成に用いた過剰の化学物質を除去するために
必要となるであろう。その清浄後、プラットホームは捕獲要素を受け取る用意が
整う。
的な清浄段階が、このような層の作成に用いた過剰の化学物質を除去するために
必要となるであろう。その清浄後、プラットホームは捕獲要素を受け取る用意が
整う。
【００８１】
二次元アレーの捕獲もしくは認識要素を、先にプラットホーム上に固着させた
接着促進層の３−Ｄ表面上に形成する。このアレーの捕獲要素は種々の方式で固
着し得る。捕獲要素を固着させるために用い得る技法としては、圧電性アクチュ
エーターを有するインクジェットプリンター、電磁アクチュエーター、圧力／ソ
レノイドバルブアクチュエーターもしくは他のフォース変換器；熱電アクチュエ
ーターを使用するバブルジェット（登録商標）プリンター；もしくはレーザーア クチュエーター；リングピンプリンター；ピンツールスポッター；ＷＯ９０／０ ３３８２もしくはＷＯ９２／１００９２に記載のようなオンチップ合成；ＷＯ９ ８／２７４３０に記載のような超大規模の固定化ポリマー合成(ＶＬＳＩＰＳ)； 接着促進層の表面に固定された特別デザインの光反応性基の光活性化／光脱保護 ；ミクロ接触印刷；ミクロ接触筆記ペン；製図ペンもしくは捕獲要素のパッド移 動／刻印；例えばＰＤＭＳ(ポリジメトキシシラン)を用いてＰＭＭＡマスターの ようなポリマーからの注型によって、または、微小機械的もしくは機械的手段に よって、または捕獲要素の局所的配布のためのエッチング技法によってなされる 、微小流体工学チャネルおよびフローセル；光アブレーションによる捕獲要素の 構造化；または前述の技法の一つもしくは他の光固定化技法のどれかを使用する 捕獲要素のゲルパッド上への固着が挙げられる
接着促進層の３−Ｄ表面上に形成する。このアレーの捕獲要素は種々の方式で固
着し得る。捕獲要素を固着させるために用い得る技法としては、圧電性アクチュ
エーターを有するインクジェットプリンター、電磁アクチュエーター、圧力／ソ
レノイドバルブアクチュエーターもしくは他のフォース変換器；熱電アクチュエ
ーターを使用するバブルジェット（登録商標）プリンター；もしくはレーザーア クチュエーター；リングピンプリンター；ピンツールスポッター；ＷＯ９０／０ ３３８２もしくはＷＯ９２／１００９２に記載のようなオンチップ合成；ＷＯ９ ８／２７４３０に記載のような超大規模の固定化ポリマー合成(ＶＬＳＩＰＳ)； 接着促進層の表面に固定された特別デザインの光反応性基の光活性化／光脱保護 ；ミクロ接触印刷；ミクロ接触筆記ペン；製図ペンもしくは捕獲要素のパッド移 動／刻印；例えばＰＤＭＳ(ポリジメトキシシラン)を用いてＰＭＭＡマスターの ようなポリマーからの注型によって、または、微小機械的もしくは機械的手段に よって、または捕獲要素の局所的配布のためのエッチング技法によってなされる 、微小流体工学チャネルおよびフローセル；光アブレーションによる捕獲要素の 構造化；または前述の技法の一つもしくは他の光固定化技法のどれかを使用する 捕獲要素のゲルパッド上への固着が挙げられる
【００８２】
プラットホーム上に固着され得る捕獲もしくは認識要素は多種多様である。一
般的に述べると、用いられる捕獲分子は親和性反応ができなければならない。本
発明で用い得る認識もしくは捕獲分子の例は以下のとおりである： ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド(およびそれらの化学的誘導体) ＤＮＡ(二本鎖もしくは一本鎖) ａ)直線型(およびそれらの化学的誘導体)、
ｂ)環状型(例えば、プラスミド、コスミド、ＢＡＣ、ＡＣ) 全ＲＮＡ、メッセンジャーＲＮＡ、ｃＲＮＡ、ミトコンドリアＲＮＡ、人工Ｒ
ＮＡ、アプタマーＰＮＡ(ペプチド核酸) ポリクローナル、モノクローナル、組み替え型の、改変した抗体、抗原、ハプ
テン、抗体ＦＡＢサブユニット(必要により修飾した) タンパク質、修飾したタンパク質、酵素、酵素コファクターもしく阻害剤、タ
ンパク質複合体、レクチン、ヒスチジン標識タンパク質、ヒスチジンタグ成分(
ＨＩＳ−ｔａｇ)のためのキレーター、タグ付けタンパク質、人工抗体、分子イ
ンプリント、プラスティボディー膜受容体、全細胞、細胞断片および細胞性下部
構造、シナプス、アゴニスト／アンタゴニスト、細胞、細胞内小器官、例えばミ
クロソーム ベンゾジアゼピンのような小分子 プロスタグランジン 抗生物質、薬剤、代謝物、薬剤代謝物 天然物 炭水化物および誘導体 天然および人工リガンド ステロイド、ホルモン ペプチド 生来もしくは人工ポリマー 分子プローブ 天然および人工受容体 そしてそれらの化学的誘導体 キレート試薬、クラウンエーテル、リガンド、超分子集合体 指示薬(ｐＨ、電位、膜電位、酸化還元電位) 組織試料(組織ミクロアレー)
般的に述べると、用いられる捕獲分子は親和性反応ができなければならない。本
発明で用い得る認識もしくは捕獲分子の例は以下のとおりである： ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド(およびそれらの化学的誘導体) ＤＮＡ(二本鎖もしくは一本鎖) ａ)直線型(およびそれらの化学的誘導体)、
ｂ)環状型(例えば、プラスミド、コスミド、ＢＡＣ、ＡＣ) 全ＲＮＡ、メッセンジャーＲＮＡ、ｃＲＮＡ、ミトコンドリアＲＮＡ、人工Ｒ
ＮＡ、アプタマーＰＮＡ(ペプチド核酸) ポリクローナル、モノクローナル、組み替え型の、改変した抗体、抗原、ハプ
テン、抗体ＦＡＢサブユニット(必要により修飾した) タンパク質、修飾したタンパク質、酵素、酵素コファクターもしく阻害剤、タ
ンパク質複合体、レクチン、ヒスチジン標識タンパク質、ヒスチジンタグ成分(
ＨＩＳ−ｔａｇ)のためのキレーター、タグ付けタンパク質、人工抗体、分子イ
ンプリント、プラスティボディー膜受容体、全細胞、細胞断片および細胞性下部
構造、シナプス、アゴニスト／アンタゴニスト、細胞、細胞内小器官、例えばミ
クロソーム ベンゾジアゼピンのような小分子 プロスタグランジン 抗生物質、薬剤、代謝物、薬剤代謝物 天然物 炭水化物および誘導体 天然および人工リガンド ステロイド、ホルモン ペプチド 生来もしくは人工ポリマー 分子プローブ 天然および人工受容体 そしてそれらの化学的誘導体 キレート試薬、クラウンエーテル、リガンド、超分子集合体 指示薬(ｐＨ、電位、膜電位、酸化還元電位) 組織試料(組織ミクロアレー)
【００８３】
捕獲分子の活性もしくは密度は数多くの方式で最適化することができる。その
上に固着した捕獲要素を持つプラットホームは、印刷した遺伝子座を再水和させ
るために、規定の期間の間、飽和水蒸気雰囲気中でインキュベートし得る。これ
は、捕獲分子の密度を最適化する、即ち、単位区域あたりの利用可能な結合部位
を増加させる。引き続いて、インキュベートしたチップは、規定の期間の間、例
えば、ｃＤＮＡの捕獲分子については８０℃で１分間、焼付けし得る。このプラ
ットホームは少量の純水またはいかなる他の適当な液体もしくは溶液で湿らすこ
とにより洗浄し、捕獲要素が過剰の非結合材料により相互汚染さえることを避け
得る。これらの操作の後に、ここで作成したプラットホームは使用するまでデシ
ケーター中に保存し得る。チップを使用する前に、乾燥した捕獲要素を再活性化
／再水和し、さらに過剰の非結合捕獲要素／緩衝液の残渣を除去するために、０
.１から１０ｍｌのハイブリダイゼーション緩衝液もしくは他の適当な溶液／液
体で追加的な洗浄をする操作が必要であるかもしれない。ＤＮＡ捕獲分子の場合
には、この洗浄操作は、５０および８５℃の間の温度で実施するときに、最も効
果的であると見出されている。
上に固着した捕獲要素を持つプラットホームは、印刷した遺伝子座を再水和させ
るために、規定の期間の間、飽和水蒸気雰囲気中でインキュベートし得る。これ
は、捕獲分子の密度を最適化する、即ち、単位区域あたりの利用可能な結合部位
を増加させる。引き続いて、インキュベートしたチップは、規定の期間の間、例
えば、ｃＤＮＡの捕獲分子については８０℃で１分間、焼付けし得る。このプラ
ットホームは少量の純水またはいかなる他の適当な液体もしくは溶液で湿らすこ
とにより洗浄し、捕獲要素が過剰の非結合材料により相互汚染さえることを避け
得る。これらの操作の後に、ここで作成したプラットホームは使用するまでデシ
ケーター中に保存し得る。チップを使用する前に、乾燥した捕獲要素を再活性化
／再水和し、さらに過剰の非結合捕獲要素／緩衝液の残渣を除去するために、０
.１から１０ｍｌのハイブリダイゼーション緩衝液もしくは他の適当な溶液／液
体で追加的な洗浄をする操作が必要であるかもしれない。ＤＮＡ捕獲分子の場合
には、この洗浄操作は、５０および８５℃の間の温度で実施するときに、最も効
果的であると見出されている。
【００８４】
このチップの取扱いのプロセス工程は、例えば、Genomic Solutions Inc., Mi
chigan, USからのGene TAC Hybridationステーションのようなハイブリダイゼー
ションステーションを用いることにより自動化することができる。
chigan, USからのGene TAC Hybridationステーションのようなハイブリダイゼー
ションステーションを用いることにより自動化することができる。
【００８５】
ここで記述されるべき特定の測定技法は、特定の蛍光におけるルミネセンスを
伴うものである。測定を行うには、検査すべき試料を、その上に捕獲要素が置か
れているプラットホームの検知区域上に置く。蛍光を得るために、測定をする前
に発蛍光団をシステムに加える。発蛍光団は、例えば、標識した親和性パートナ
ーとして試料に加え得るが、プラットホーム上の捕獲要素に発蛍光団を付着させ
ることもまた可能である。この測定は、標識した捕獲分子を含む捕獲要素からの
または／もしくは標識した親和性パートナーからの蛍光発光が検査下のアナライ
トもしくは試料との相互作用により変更されるという事実に基づいている。異な
る励起および発光波数を用い得るが、ここには一つもしくは数個の異なる標識が
在り、標識１はコントロール実験用であり、標識２は実験用である。
伴うものである。測定を行うには、検査すべき試料を、その上に捕獲要素が置か
れているプラットホームの検知区域上に置く。蛍光を得るために、測定をする前
に発蛍光団をシステムに加える。発蛍光団は、例えば、標識した親和性パートナ
ーとして試料に加え得るが、プラットホーム上の捕獲要素に発蛍光団を付着させ
ることもまた可能である。この測定は、標識した捕獲分子を含む捕獲要素からの
または／もしくは標識した親和性パートナーからの蛍光発光が検査下のアナライ
トもしくは試料との相互作用により変更されるという事実に基づいている。異な
る励起および発光波数を用い得るが、ここには一つもしくは数個の異なる標識が
在り、標識１はコントロール実験用であり、標識２は実験用である。
【００８６】
図３は、共鳴位置におけるエバネッセント場のエネルギープロフィールおよび
それが如何に金属酸化物層(３２)の表面を越えて伸長して、検知区域の表面のす
ぐ近辺にある発蛍光団、即ち、捕獲分子に付着した発蛍光団もしくは捕獲分子(
３８)に結合した分子に付着した発蛍光団を励起することができるようにするか
を図式的に示している。このエバネッセント場は、およそ１ミクロン以内でゼロ
に対数的に減少する。
それが如何に金属酸化物層(３２)の表面を越えて伸長して、検知区域の表面のす
ぐ近辺にある発蛍光団、即ち、捕獲分子に付着した発蛍光団もしくは捕獲分子(
３８)に結合した分子に付着した発蛍光団を励起することができるようにするか
を図式的に示している。このエバネッセント場は、およそ１ミクロン以内でゼロ
に対数的に減少する。
【００８７】
分析を行う際に一重もしくは多重の測定がされることが高く評価されるであろ
う。一つは、試料を捕獲要素に接触させる前のバックグラウンドの測定であり得
る。第二の測定は、試料を捕獲要素に接触させるとき／後に行うことができる。
多重の試料、例えば、遺伝子発現実験における「コントロール」および「処理した」
試料、の比較のために、チップは、応用実施例２に記載するように「コントロー
ル」実験の後で再生することができ、そして、さらなるバックグラウンドの測定
および「処理した」試料がチップに適用された後／ときの測定を記録することがで
きる。親和性パートナーの反応速度論に関する情報を得るために、完全なセット
の測定をインキュベーシヨン時間および／もしくは洗浄後の時間の関数として記
録し得る。そのような測定の典型的な配置を図６に示す。図２に示したプラット
ホームは、そこでエバネッセント共鳴が得られてプラットホームの表面から発光
される蛍光の測定がＣＣＤカメラ(６６)を用いて行われる角度に調整される。こ
れは、プラットホーム上に固着した捕獲要素のアレー上のそれぞれの位置から発
光する蛍光の指標を提供する。これを分析することにより、捕獲要素と検査下の
試料の間に起こっている反応の親和性を推定することができる。
う。一つは、試料を捕獲要素に接触させる前のバックグラウンドの測定であり得
る。第二の測定は、試料を捕獲要素に接触させるとき／後に行うことができる。
多重の試料、例えば、遺伝子発現実験における「コントロール」および「処理した」
試料、の比較のために、チップは、応用実施例２に記載するように「コントロー
ル」実験の後で再生することができ、そして、さらなるバックグラウンドの測定
および「処理した」試料がチップに適用された後／ときの測定を記録することがで
きる。親和性パートナーの反応速度論に関する情報を得るために、完全なセット
の測定をインキュベーシヨン時間および／もしくは洗浄後の時間の関数として記
録し得る。そのような測定の典型的な配置を図６に示す。図２に示したプラット
ホームは、そこでエバネッセント共鳴が得られてプラットホームの表面から発光
される蛍光の測定がＣＣＤカメラ(６６)を用いて行われる角度に調整される。こ
れは、プラットホーム上に固着した捕獲要素のアレー上のそれぞれの位置から発
光する蛍光の指標を提供する。これを分析することにより、捕獲要素と検査下の
試料の間に起こっている反応の親和性を推定することができる。
【００８８】
図６に示すような配置は、全部のルミネセンス、例えば、蛍光、全体のプラッ
トホームの画像、を測定の間に部品を移動させる必要なく、一回のショットで捕
獲する。そのような非走査性の装置は非常に簡単で安価であり得て、そしてポイ
ントオブケアの応用もしくはポータブルシステムに特に適している。もう一つの
典型的な配置は、光学エレメントを使ってコヒーレントレーザー光をマイクロメ
ートルの寸法にまで閉じ込めることにより焦点における電界を増加させ、そして
一つもしくは複数の検知区域を走査する。
トホームの画像、を測定の間に部品を移動させる必要なく、一回のショットで捕
獲する。そのような非走査性の装置は非常に簡単で安価であり得て、そしてポイ
ントオブケアの応用もしくはポータブルシステムに特に適している。もう一つの
典型的な配置は、光学エレメントを使ってコヒーレントレーザー光をマイクロメ
ートルの寸法にまで閉じ込めることにより焦点における電界を増加させ、そして
一つもしくは複数の検知区域を走査する。
【００８９】
広範囲の種類の試料を本技法により分析できることは高く評価されるであろう
。一般的に、試料は分析すべき全体の溶液として採取され、そしてこれは検知す
べき一つもしくは多くの物質を含む。試料は、精製しかつ処理をした組織の溶液
でもよく、もしくは臨床目的の試料を含むバイオプシーおよび治験研究開発から
得られる他の材料でもよい。試料はまた、卵黄のような生体媒質、体液もしくは
血液、血清および尿のようなそれらの成分であってもよい。その試料はまた、土
壌もしくは植物部分のような天然もしくは合成媒体からの表面水、溶液または抽
出液、生物学的プロセスからの液体または合成的液体であってもよい。
。一般的に、試料は分析すべき全体の溶液として採取され、そしてこれは検知す
べき一つもしくは多くの物質を含む。試料は、精製しかつ処理をした組織の溶液
でもよく、もしくは臨床目的の試料を含むバイオプシーおよび治験研究開発から
得られる他の材料でもよい。試料はまた、卵黄のような生体媒質、体液もしくは
血液、血清および尿のようなそれらの成分であってもよい。その試料はまた、土
壌もしくは植物部分のような天然もしくは合成媒体からの表面水、溶液または抽
出液、生物学的プロセスからの液体または合成的液体であってもよい。
【００９０】
測定を行うためには、図面の図４ａおよび４ｂに示されたタイプの試料セルの
中に試料を導入してもよい。このセルは、ＰＭＭＡのようなポリマーから作った
ハウジング(４１)を備えている。このポリマーは、プラットホームの寸法に対応
する寸法を持つ中心コンパートメント(４４)を規定するように機械加工されてい
る。このコンパートメント(４４)の中にさらにくぼみを形成して、Ｏ−リング(
４７)により端の周りでシールしたチャンバー(４６)を規定する。チャンバー(４
６)はトップおよび底で開放している。分析すべき溶液は、フローライン(４５)
を通じてＯ−リング(４７)内でチャンバー(４６)に導入し得る。フローライン(
４５)内の流れはバルブ(４３)により制御することができる。セルはカバー(４９
)を含むが、これはハウジング(４１)を覆って置かれかつそれに固定してセルの
トップを閉鎖することができる。このカバー(４９)は窓(５０)を含むが、これは
コンパートメント(４６)の真上に置かれ、それにより放射線がカバーを通してセ
ル(４６)中に通過すことを可能にする。
中に試料を導入してもよい。このセルは、ＰＭＭＡのようなポリマーから作った
ハウジング(４１)を備えている。このポリマーは、プラットホームの寸法に対応
する寸法を持つ中心コンパートメント(４４)を規定するように機械加工されてい
る。このコンパートメント(４４)の中にさらにくぼみを形成して、Ｏ−リング(
４７)により端の周りでシールしたチャンバー(４６)を規定する。チャンバー(４
６)はトップおよび底で開放している。分析すべき溶液は、フローライン(４５)
を通じてＯ−リング(４７)内でチャンバー(４６)に導入し得る。フローライン(
４５)内の流れはバルブ(４３)により制御することができる。セルはカバー(４９
)を含むが、これはハウジング(４１)を覆って置かれかつそれに固定してセルの
トップを閉鎖することができる。このカバー(４９)は窓(５０)を含むが、これは
コンパートメント(４６)の真上に置かれ、それにより放射線がカバーを通してセ
ル(４６)中に通過すことを可能にする。
【００９１】
セルの使用に際して、ハウジング(４１)はプラットホームの表面の反対に置か
れるが、このプラットホームはその上に形成された捕獲要素を有し、蓋(４９)が
その表面から離れるようにする。これにより、コンパートメント(４６)はプラッ
トホームの検知区域と通信するようになる。それから、検査すべき試料をフロー
ライン(４５)を通じてコンパートメント(４６)中に加えて、プラットホームの表
面上の捕獲要素と接触させるようにする。それから、種々の捕獲点で誘導された
蛍光の測定を前述のように実施する。
れるが、このプラットホームはその上に形成された捕獲要素を有し、蓋(４９)が
その表面から離れるようにする。これにより、コンパートメント(４６)はプラッ
トホームの検知区域と通信するようになる。それから、検査すべき試料をフロー
ライン(４５)を通じてコンパートメント(４６)中に加えて、プラットホームの表
面上の捕獲要素と接触させるようにする。それから、種々の捕獲点で誘導された
蛍光の測定を前述のように実施する。
【００９２】
図８はプラットホームの可能な代わりの形を図示している。
検知エレメントは種々の方式、例えば、長方形、円形、六角形−中心形、楕円
形、線形もしくは迷路形に配置することができる。検知区域は長方形、円形もし
くは他のいかなる形状でもよい。溝は、等距離の線形もしくは等距離の円形のど
ちらで配置してもよく、またはそのような構造のセグメントに対応してもよい。
形、線形もしくは迷路形に配置することができる。検知区域は長方形、円形もし
くは他のいかなる形状でもよい。溝は、等距離の線形もしくは等距離の円形のど
ちらで配置してもよく、またはそのような構造のセグメントに対応してもよい。
【００９３】
プラットホームは長方形もしくは円盤形のどちらかかまたは他のいかなる形状
でもあり得る。プラットホームは一重もしくは多重の検知区域を備え得て、それ
ぞれの検知区域は一重もしくは多重の捕獲要素を備え得て、そしてそれぞれの捕
獲要素は一重もしくは多重の標識もしくは非標識の捕獲分子を備え得る。
でもあり得る。プラットホームは一重もしくは多重の検知区域を備え得て、それ
ぞれの検知区域は一重もしくは多重の捕獲要素を備え得て、そしてそれぞれの捕
獲要素は一重もしくは多重の標識もしくは非標識の捕獲分子を備え得る。
【００９４】
プラットホームはまた、個別のマイクロタイターウェル中に一重もしくは多重
のアッセイを実施するために、マイクロタイタータイプのプレート／装置に適合
させることができる。これは、各々のマイクロタイタープレートの寸法に無関係
に、全てのプレートタイプ：９６，３８４，１５３６もしくはそれ以上の数のウ
ェルに対して達成できる。
のアッセイを実施するために、マイクロタイタータイプのプレート／装置に適合
させることができる。これは、各々のマイクロタイタープレートの寸法に無関係
に、全てのプレートタイプ：９６，３８４，１５３６もしくはそれ以上の数のウ
ェルに対して達成できる。
【００９５】
以下はプラットホームの特異的な例である。
１．３−Ｄプラットホームの物理的性能：異常反射
１ａ．プラットホーム１
遺伝子チップ変換器のプラットホームは厚さ０.７ｍｍの平面で透明な基板(Sc
hottによるガラスＡＦ４５)を備えている。この基板の中に、周期的な表面構造
を写真平板手法(フォトレジストの固着、＜１μｍ；二重ビーム干渉分光法／ホ
ログラフィーのどちらかによるレジスト中への周期的構造の書き入れ；Ａｒガス
を用いる反応性イオンエッチングでのレジストのエッチング；残存するフォトレ
ジストの剥ぎ取り)によってエッチングする。
hottによるガラスＡＦ４５)を備えている。この基板の中に、周期的な表面構造
を写真平板手法(フォトレジストの固着、＜１μｍ；二重ビーム干渉分光法／ホ
ログラフィーのどちらかによるレジスト中への周期的構造の書き入れ；Ａｒガス
を用いる反応性イオンエッチングでのレジストのエッチング；残存するフォトレ
ジストの剥ぎ取り)によってエッチングする。
【００９６】
表面構造の形は正弦曲線に近い。単一構造の幅(周期)は３６０ｎｍである。溝
の深さはおおよそ３８ｎｍである。 均一に構造化したガラス表面のトップに、波長６３３ｎｍでおおよそ２.２の
高い屈折率を持つ誘電性の透明な金属酸化物の膜(Ｔａ２Ｏ５)を固着させる。こ
のプロセスはイオンプレーティングによる。この層の厚さは１３０ｎｍである。
ガラス表面の第一次構造／構築は、高エネルギーで異方性の固着プロセスにより
金属酸化物層のトップに転写される。
の深さはおおよそ３８ｎｍである。 均一に構造化したガラス表面のトップに、波長６３３ｎｍでおおよそ２.２の
高い屈折率を持つ誘電性の透明な金属酸化物の膜(Ｔａ２Ｏ５)を固着させる。こ
のプロセスはイオンプレーティングによる。この層の厚さは１３０ｎｍである。
ガラス表面の第一次構造／構築は、高エネルギーで異方性の固着プロセスにより
金属酸化物層のトップに転写される。
【００９７】
高度に平行し、拡張されたコヒーレントレーザービームを、いわゆる共鳴位置
に相当する、特殊角度θで変換器上に当てるときには、殆んど全ての光は変換器
のプラットホームにより反射され、そして０.オーダーの透過強度は１％以下(任
意の角度での９０−９５％に比較して)に減少する。
に相当する、特殊角度θで変換器上に当てるときには、殆んど全ての光は変換器
のプラットホームにより反射され、そして０.オーダーの透過強度は１％以下(任
意の角度での９０−９５％に比較して)に減少する。
【００９８】
殆んど全ての光が反射される共鳴条件の幅Δθは、波長λ(６３３ｎｍ、固定)
および放射線損失係数αに比例する。放射線損失係数は回折格子溝の深さ、波形
構造の形状および負荷サイクルにより支配され、そして溝の深さが増加すると殆
んど二次方程式的に増加する。我々の場合(レーザー波長６３３ｎｍ、金属酸化
物層１３０ｎｍ、溝の深さ３８ｎｍ)については、放射線損失はおおよそ２００
０／ｃｍである、即ち、そのような層システムにおける誘導レーザービームの伝
播距離は、それが周期的構造によりプラットホームから回折される前では、１／
２０００ｃｍ＝５μｍである。これは驚くほど短い距離である。それ故に、これ
らの条件下では導波はなにも起こらない。プラットホームの規格の精密化により
、この伝播距離をさらに減少させることができる。
および放射線損失係数αに比例する。放射線損失係数は回折格子溝の深さ、波形
構造の形状および負荷サイクルにより支配され、そして溝の深さが増加すると殆
んど二次方程式的に増加する。我々の場合(レーザー波長６３３ｎｍ、金属酸化
物層１３０ｎｍ、溝の深さ３８ｎｍ)については、放射線損失はおおよそ２００
０／ｃｍである、即ち、そのような層システムにおける誘導レーザービームの伝
播距離は、それが周期的構造によりプラットホームから回折される前では、１／
２０００ｃｍ＝５μｍである。これは驚くほど短い距離である。それ故に、これ
らの条件下では導波はなにも起こらない。プラットホームの規格の精密化により
、この伝播距離をさらに減少させることができる。
【００９９】
共鳴効果の特性化のために、平行ビーム(ＴＥ偏光)の強度を４ｍｍの直径区域
に対して１００μＷに調節する(パワーメーターNewport NRC 1835)。プラットホ
ームの正常および入射ビームの間の角度を異常反射(共鳴条件)の中心位置から１
から２度回転させる。中心位置は２.５°にある。それから、プラットホームを
５／１０００°刻みで回転させて(Newport NRCコントローラーPM 500)、透過ビ
ームのパワーの変化を追跡する。共鳴角においては、元来の透過ビームの１％以
下(＜１μＷ)が検出器に到達する。入射レーザービームのパワーは全て反射され
る(正反射性の反射ビーム：おおよそ１００％)。
に対して１００μＷに調節する(パワーメーターNewport NRC 1835)。プラットホ
ームの正常および入射ビームの間の角度を異常反射(共鳴条件)の中心位置から１
から２度回転させる。中心位置は２.５°にある。それから、プラットホームを
５／１０００°刻みで回転させて(Newport NRCコントローラーPM 500)、透過ビ
ームのパワーの変化を追跡する。共鳴角においては、元来の透過ビームの１％以
下(＜１μＷ)が検出器に到達する。入射レーザービームのパワーは全て反射され
る(正反射性の反射ビーム：おおよそ１００％)。
【０１００】
異常反射に対する共鳴の最大の全半値幅(ＦＷＨＭ)は我々の場合０.９°であ
る。全部の変換器の表面(１８ｍｍ×１８ｍｍ)上での反射の均一性は９０％より
良い。
る。全部の変換器の表面(１８ｍｍ×１８ｍｍ)上での反射の均一性は９０％より
良い。
【０１０１】
１ｂ．プラットホーム２
表面構造の形は長方形に近い。単一構造の幅(周期)は３６０ｎｍである。溝の
深さはおおよそ５２ｎｍである。均一に構造化したガラス表面のトップに、波長
６３３ｎｍでおおよそ２.１５の高い屈折率を持つ誘電性の透明な金属酸化物の
膜(Ｔａ２Ｏ５)を固着させる。このプロセスはスパッタリングによる。この層の
厚さは１５０ｎｍである。ガラス表面の第一次構造／構築は、高エネルギーで異
方性の固着プロセスにより金属酸化物層のトップに転写される。
深さはおおよそ５２ｎｍである。均一に構造化したガラス表面のトップに、波長
６３３ｎｍでおおよそ２.１５の高い屈折率を持つ誘電性の透明な金属酸化物の
膜(Ｔａ２Ｏ５)を固着させる。このプロセスはスパッタリングによる。この層の
厚さは１５０ｎｍである。ガラス表面の第一次構造／構築は、高エネルギーで異
方性の固着プロセスにより金属酸化物層のトップに転写される。
【０１０２】
高度に平行し、拡張されたコヒーレントレーザー光を、共鳴位置に相当する特
殊角度θで変換器上に当てるときには、殆んど全ての光は変換器のプラットホー
ムにより反射され、そして０.オーダーの透過強度は１％以下(任意の角度での９
０−９５％に比較して)に減少する。
殊角度θで変換器上に当てるときには、殆んど全ての光は変換器のプラットホー
ムにより反射され、そして０.オーダーの透過強度は１％以下(任意の角度での９
０−９５％に比較して)に減少する。
【０１０３】
殆んど全ての光が反射される共鳴条件の幅Δθは放射線損失係数αに比例する
。我々の場合(レーザー波長６３３ｎｍ、金属酸化物層１５０ｎｍ、溝の深さ５
２ｎｍ)における放射線損失係数は２０００／ｃｍより上である、即ち、そのよ
うな層システム中に発射された誘導レーザービームの伝播距離は、それが周期的
構造によりプラットホームから回折される前では、１／２０００ｃｍ＝５μｍで
ある。それ故に、これらの条件下では導波はなにも起こらない。
。我々の場合(レーザー波長６３３ｎｍ、金属酸化物層１５０ｎｍ、溝の深さ５
２ｎｍ)における放射線損失係数は２０００／ｃｍより上である、即ち、そのよ
うな層システム中に発射された誘導レーザービームの伝播距離は、それが周期的
構造によりプラットホームから回折される前では、１／２０００ｃｍ＝５μｍで
ある。それ故に、これらの条件下では導波はなにも起こらない。
【０１０４】
共鳴効果の特性化のために、平行ビーム(ＴＥ偏光)の強度を４ｍｍの直径区域
に対して６００μＷに調節する(パワーメーターNewport NRC 1835)。プラットホ
ームの正常および入射ビームの間の角度を正常入射から４度回転させる。それか
ら、プラットホームを５／１０００°刻みで回転させて(Newport NRCコントロー
ラーPM 500)、透過ビームのパワーの変化を追跡する。共鳴角においては、元来
の透過ビームの０.５％以下(＜３μＷ)が検出器に到達する。入射レーザービー
ムのパワーは全て反射される(正反射性の反射ビーム：おおよそ１００％)。
に対して６００μＷに調節する(パワーメーターNewport NRC 1835)。プラットホ
ームの正常および入射ビームの間の角度を正常入射から４度回転させる。それか
ら、プラットホームを５／１０００°刻みで回転させて(Newport NRCコントロー
ラーPM 500)、透過ビームのパワーの変化を追跡する。共鳴角においては、元来
の透過ビームの０.５％以下(＜３μＷ)が検出器に到達する。入射レーザービー
ムのパワーは全て反射される(正反射性の反射ビーム：おおよそ１００％)。
【０１０５】
プラットホーム１に比べてより深い溝に従ってプラットホーム２の共鳴幅が広
がることにより、＋１および−１の回折オーダーの共鳴カーブが重復して、正確
に正常入射に位置する単一の、極度に広い共鳴を創成する．異常反射に対する共
鳴の最大の全半値幅(ＦＷＨＭ)は我々の場合４.２°である。全部の変換器の表
面(１８ｍｍ×１８ｍｍ)上での反射の均一性は９５％より良い。
がることにより、＋１および−１の回折オーダーの共鳴カーブが重復して、正確
に正常入射に位置する単一の、極度に広い共鳴を創成する．異常反射に対する共
鳴の最大の全半値幅(ＦＷＨＭ)は我々の場合４.２°である。全部の変換器の表
面(１８ｍｍ×１８ｍｍ)上での反射の均一性は９５％より良い。
【０１０６】
２．遺伝子発現分析の実施例
a）作成
図２を基準として記載されるタイプのセンサープラットホーム(寸法１８×１
８ｍｍ２)を先ずクロロフォルム(FLUKA，"purriss")中で二回、引き続いてイソ
プロパノール(Merck，"Uvasol")中で二回、それぞれ１５分間、超音波洗浄をし
た。それから、プラットホームを真空中で乾燥し、ＵＶクリーナー中で３０分間
、清浄にした(Boeckel Industries Inc, model 135500)。オルトキシレンを７５
℃に加熱し(攪拌)、そして２％ｖ／ｖの３−グリシドイルプロピルトリメトキシ
シラン(FLUKA，"purum")ならびに０.２％ｖ／ｖのＮ−エチルジイソプロピルア
ミン(FLUKA，"purum")を加熱した溶媒中に加えた(攪拌)。プラットホームをラッ
ク中に取り付けてから７５℃の溶液中で７時間インキュベートした(攪拌)。引き
続いて、プラットホームを新鮮なアセトニトリル(FLUKA，"HPLC grade")中で三
回、それぞれ１５分間、超音波洗浄をした。それから、プラットホームを２％ｖ
／ｖの３−アミノ−１−プロパノール(FLUKA，"purum")のアセトニトリル溶液中
で１５分間、超音波洗浄をしてから同一の溶媒中で一夜室温でインキュベートし
た(攪拌)。翌日、プラットホームを先ず新鮮なイソプロパノール (FLUKA，"HPLC
grade")中で三回１５分間、それから新鮮なメタノール(Merck，"Uvasol")中で
三回１５分間、超音波洗浄をした。最後に、プラットホームを乾燥し、真空で保
存した。
８ｍｍ２)を先ずクロロフォルム(FLUKA，"purriss")中で二回、引き続いてイソ
プロパノール(Merck，"Uvasol")中で二回、それぞれ１５分間、超音波洗浄をし
た。それから、プラットホームを真空中で乾燥し、ＵＶクリーナー中で３０分間
、清浄にした(Boeckel Industries Inc, model 135500)。オルトキシレンを７５
℃に加熱し(攪拌)、そして２％ｖ／ｖの３−グリシドイルプロピルトリメトキシ
シラン(FLUKA，"purum")ならびに０.２％ｖ／ｖのＮ−エチルジイソプロピルア
ミン(FLUKA，"purum")を加熱した溶媒中に加えた(攪拌)。プラットホームをラッ
ク中に取り付けてから７５℃の溶液中で７時間インキュベートした(攪拌)。引き
続いて、プラットホームを新鮮なアセトニトリル(FLUKA，"HPLC grade")中で三
回、それぞれ１５分間、超音波洗浄をした。それから、プラットホームを２％ｖ
／ｖの３−アミノ−１−プロパノール(FLUKA，"purum")のアセトニトリル溶液中
で１５分間、超音波洗浄をしてから同一の溶媒中で一夜室温でインキュベートし
た(攪拌)。翌日、プラットホームを先ず新鮮なイソプロパノール (FLUKA，"HPLC
grade")中で三回１５分間、それから新鮮なメタノール(Merck，"Uvasol")中で
三回１５分間、超音波洗浄をした。最後に、プラットホームを乾燥し、真空で保
存した。
【０１０７】
ｂ）認識要素の固定化
１０個の異なるｃＤＮＡ(それぞれのｃＤＮＡは１０回の繰返し実験：ＣＹＰ
４５０ １Ａ１、ＣＹＰ ４５０ ２Ｂ１ ＥＳＴ、ＣＹＰ ４５０ ２Ｂ１
、ＣＹＰ ４５０ ２Ｂ２、ＣＹＰ ４５０ ３Ａ１ヒト、ＣＹＰ ４５０ ３
Ａ２、ＣＹＰ ４５０ ４Ａ１、β−アクチン、ＧＡＰＤＨ、外部標準)からな
るアレーをインクジェットプリンター(Microdrop GmbH, Norderstedt, Germany)
でプラットホーム上に印刷した。ｃＤＮＡ溶液の濃度は５０ｎｇ／μＬであった
。直径(１０インク−ジェット液滴／位置)は約２５０μｍであって、スポットの
ピッチは約５００μｍであった。それ故に、１０×１０アレーの全寸法は５×５
ｍｍ２であった。固定化したｃＤＮＡスポットのレイアウトおよび帰属を図５に
図式的に示している。この寸法(１８×１８ｍｍ２)でプラットホームの中心にア
レーを印刷した。引き続いて、プラットホームを飽和水蒸気雰囲気で密閉容器中
で一夜インキュベートした。翌日、インキュベートしたチップは規定時間の間、
例えば８０℃で１分間、焼付けし得る。それから、プラットホームを脱イオン水
で洗い流して、窒素気流で乾燥した。
４５０ １Ａ１、ＣＹＰ ４５０ ２Ｂ１ ＥＳＴ、ＣＹＰ ４５０ ２Ｂ１
、ＣＹＰ ４５０ ２Ｂ２、ＣＹＰ ４５０ ３Ａ１ヒト、ＣＹＰ ４５０ ３
Ａ２、ＣＹＰ ４５０ ４Ａ１、β−アクチン、ＧＡＰＤＨ、外部標準)からな
るアレーをインクジェットプリンター(Microdrop GmbH, Norderstedt, Germany)
でプラットホーム上に印刷した。ｃＤＮＡ溶液の濃度は５０ｎｇ／μＬであった
。直径(１０インク−ジェット液滴／位置)は約２５０μｍであって、スポットの
ピッチは約５００μｍであった。それ故に、１０×１０アレーの全寸法は５×５
ｍｍ２であった。固定化したｃＤＮＡスポットのレイアウトおよび帰属を図５に
図式的に示している。この寸法(１８×１８ｍｍ２)でプラットホームの中心にア
レーを印刷した。引き続いて、プラットホームを飽和水蒸気雰囲気で密閉容器中
で一夜インキュベートした。翌日、インキュベートしたチップは規定時間の間、
例えば８０℃で１分間、焼付けし得る。それから、プラットホームを脱イオン水
で洗い流して、窒素気流で乾燥した。
【０１０８】
ｃ）検出のセットアップ
用いた検出のセットアップを図６に図式的に示している。励起レーザー(６１)
(ＨｅＮｅレーザー、６３３ｎｍ、１.３ｍＷ)および２０×ビームエキスパンダ
ー(６４)を角度計(６３)上に一緒に取り付けた(６２)。ダイクロイックミラー(
６８)を使って、拡張したレーザービームをプラットホーム(６７)に向けて当て
た。レーザービームに対する回転中心はプラットホーム(６７)の金属酸化物層の
平面に置かれる。プラットホームの表面から発光した蛍光をダイクロイックミラ
ー(６８)を経由して集めた。もう一つの蛍光フィルター(６５)を用いて蛍光(６
９)を励起光から分離した。Nikon Noctレンズ(絞り数値１.２)を装備し冷却した
ＣＣＤ(Astrocam EEV 30/11)カメラ(６６)を用いて表面プラットホームからの蛍
光画像を測定した。角度計を使うと、プラットホームの正規表面を基準として、
入射する拡張したレーザービームの角度の調整が可能になる。エバネッセント共
鳴条件下(即ち、入射する拡張したレーザービームを、プラットホームを通して
透過した光が最小値を示す角度に調整した)において蛍光画像を撮影した。
(ＨｅＮｅレーザー、６３３ｎｍ、１.３ｍＷ)および２０×ビームエキスパンダ
ー(６４)を角度計(６３)上に一緒に取り付けた(６２)。ダイクロイックミラー(
６８)を使って、拡張したレーザービームをプラットホーム(６７)に向けて当て
た。レーザービームに対する回転中心はプラットホーム(６７)の金属酸化物層の
平面に置かれる。プラットホームの表面から発光した蛍光をダイクロイックミラ
ー(６８)を経由して集めた。もう一つの蛍光フィルター(６５)を用いて蛍光(６
９)を励起光から分離した。Nikon Noctレンズ(絞り数値１.２)を装備し冷却した
ＣＣＤ(Astrocam EEV 30/11)カメラ(６６)を用いて表面プラットホームからの蛍
光画像を測定した。角度計を使うと、プラットホームの正規表面を基準として、
入射する拡張したレーザービームの角度の調整が可能になる。エバネッセント共
鳴条件下(即ち、入射する拡張したレーザービームを、プラットホームを通して
透過した光が最小値を示す角度に調整した)において蛍光画像を撮影した。
【０１０９】
ｄ）チップカートリッジ
プラットホームを特別にデザインしたカートリッジ(４1) に取り付けたが、こ
れはＰＭＭＡポリマーから作られ図４に図式的に示している。くぼみ(４４)はこ
の寸法(１８×１８×０.７ｍｍ２)を持ち、インキュベーションチャンバー(４６
)は０.２ｍｍの深さであった。インキュベーションチャンバー中の溶液は、ＰＭ
ＭＡ中に穴をあけた直径０.５ｍｍのフローチャネル(４５)を経由して交換した
。カートリッジの内容物は入口／出口(４２)を経由して交換した。プラットホー
ムは、検知区域をインキュベーションチャンバーに向けて、カートリッジ中の対
応するくぼみに置いた。カバー(４９)を固定してプラットホームをシーリングに
押し付けた。カバーに機械工作／超精密機械加工した窓(５０)は、励起光による
イルミネーションおよびプラットホーム表面の蛍光画像の捕捉を可能にした。カ
ートリッジのバルブからバルブまでの容積は約１４μLであった。
れはＰＭＭＡポリマーから作られ図４に図式的に示している。くぼみ(４４)はこ
の寸法(１８×１８×０.７ｍｍ２)を持ち、インキュベーションチャンバー(４６
)は０.２ｍｍの深さであった。インキュベーションチャンバー中の溶液は、ＰＭ
ＭＡ中に穴をあけた直径０.５ｍｍのフローチャネル(４５)を経由して交換した
。カートリッジの内容物は入口／出口(４２)を経由して交換した。プラットホー
ムは、検知区域をインキュベーションチャンバーに向けて、カートリッジ中の対
応するくぼみに置いた。カバー(４９)を固定してプラットホームをシーリングに
押し付けた。カバーに機械工作／超精密機械加工した窓(５０)は、励起光による
イルミネーションおよびプラットホーム表面の蛍光画像の捕捉を可能にした。カ
ートリッジのバルブからバルブまでの容積は約１４μLであった。
【０１１０】
ｅ）変性ユニット
熱電気エレメントを使用して、フローカートリッジ中でプラットホームの変性
(７９℃)、インキュベーション(４２℃)、再生(７９℃)および洗浄(４２℃)のた
めの温度を制御した。
(７９℃)、インキュベーション(４２℃)、再生(７９℃)および洗浄(４２℃)のた
めの温度を制御した。
【０１１１】
ｆ）試料の作成
二つのグループのラット(それぞれラット３匹)を本研究に使用した。一つのグ
ループ(処理群)は、体重１ｋｇあたり８０ｍｇのフェノバルビタールナトリウム
塩の生理食塩水(０.９％ｗ／ｖＮａＣｌ)溶液で処理し、そして第二のグループ(
コントロール群)は０.９％ＮａＣｌだけで処理した。一日一回の処理を連続４日
間行った。４日目の最後に、動物を屠殺し、そして肝臓の試料を液体窒素中で瞬
間冷凍し、−８０℃で保存した。
ループ(処理群)は、体重１ｋｇあたり８０ｍｇのフェノバルビタールナトリウム
塩の生理食塩水(０.９％ｗ／ｖＮａＣｌ)溶液で処理し、そして第二のグループ(
コントロール群)は０.９％ＮａＣｌだけで処理した。一日一回の処理を連続４日
間行った。４日目の最後に、動物を屠殺し、そして肝臓の試料を液体窒素中で瞬
間冷凍し、−８０℃で保存した。
【０１１２】
引き続き、全ＲＮＡ／ｍＲＮＡを単離して逆転写により第一鎖ｃＤＮＡ中に標
識し(コントロール群および処理群について、同一もしくは異なる発蛍光団の標
識を持つ標識したデオキシヌクレオチドの組み込み)、精製し、そしてハイブリ
ダイゼーション緩衝液２０μＬ中に溶解した。
識し(コントロール群および処理群について、同一もしくは異なる発蛍光団の標
識を持つ標識したデオキシヌクレオチドの組み込み)、精製し、そしてハイブリ
ダイゼーション緩衝液２０μＬ中に溶解した。
【０１１３】
ｇ）アッセイ処理
Cavroステッパー注射器を使用してカートリッジ中に緩衝液および溶液を注入
／吸引した。以下の工程を実施してラット中におけるＣＹＰ ４５０の誘導を測
定した： １）７９℃で３０分間、ハイブリダイゼーション緩衝液(ＨＢ)１ｍｌで前洗浄、
ＨＢと接触したプラットホームのバックグラウンド１の測定。 ２）カートリッジ中への「コントロール」試料の注入、７９℃で３０分間変性、そ
れから４２℃で一夜インキュベーション。 ３）４２℃で１０分間、１ｍＬのＨＢで後洗浄、ＨＢと接触したプラットホーム
の「コントロール」強度の測定。 ４）再生：７９℃で３０分間、ハイブリダイゼーション緩衝液(ＨＢ)１ｍＬで洗
浄、ＨＢと接触したプラットホームのバックグラウンド２の測定。 ５）カートリッジ中への「処理」試料の注入、７９℃で３０分間変性、それから４
２℃で一夜インキュベーション。 ６）４２℃で１０分間、１ｍＬのＨＢで後洗浄、ＨＢと接触したプラットホーム
の「処理」強度の測定。 全ての蛍光画像はエバネッセント共鳴条件下で測定した。
／吸引した。以下の工程を実施してラット中におけるＣＹＰ ４５０の誘導を測
定した： １）７９℃で３０分間、ハイブリダイゼーション緩衝液(ＨＢ)１ｍｌで前洗浄、
ＨＢと接触したプラットホームのバックグラウンド１の測定。 ２）カートリッジ中への「コントロール」試料の注入、７９℃で３０分間変性、そ
れから４２℃で一夜インキュベーション。 ３）４２℃で１０分間、１ｍＬのＨＢで後洗浄、ＨＢと接触したプラットホーム
の「コントロール」強度の測定。 ４）再生：７９℃で３０分間、ハイブリダイゼーション緩衝液(ＨＢ)１ｍＬで洗
浄、ＨＢと接触したプラットホームのバックグラウンド２の測定。 ５）カートリッジ中への「処理」試料の注入、７９℃で３０分間変性、それから４
２℃で一夜インキュベーション。 ６）４２℃で１０分間、１ｍＬのＨＢで後洗浄、ＨＢと接触したプラットホーム
の「処理」強度の測定。 全ての蛍光画像はエバネッセント共鳴条件下で測定した。
【０１１４】
ｈ）データ処理
全てのスポットの正味強度(コントロール−バックグラウンド１および処理−
バックグラウンド２)を計算し、そして処理データセットの全ての強度を外部標
準の強度の助けで正規化した。個々の遺伝子間の発現比率(倍率変化)を次の割り
算により計算した： 倍率変化＝正規化した処理／コントロール １０回の繰返し実験の平均値を計算した。
バックグラウンド２)を計算し、そして処理データセットの全ての強度を外部標
準の強度の助けで正規化した。個々の遺伝子間の発現比率(倍率変化)を次の割り
算により計算した： 倍率変化＝正規化した処理／コントロール １０回の繰返し実験の平均値を計算した。
【０１１５】
ｉ）結果
エバネッセント共鳴条件下で測定したＥＲ−チップは、一般的に、約１００倍
強い強度および改善したシグナル／バックグラウンド比を示した。 次の表に倍率変化の平均値を要約する。
強い強度および改善したシグナル／バックグラウンド比を示した。 次の表に倍率変化の平均値を要約する。
【表１】
【０１１６】
３．増強した増幅を例示する実施例
丁度上述した実施例に従って、プラットホームを作成し、処置した。試料のイ
ンキュベーションに続いて、２枚の画像を図６を基準として上述したＣＤＤカメ
ラの検出セットアップをもって撮影した。最初の画像はエバネッセント共鳴の条
件に調整することなくエピ蛍光モードで撮影した(図７ａ、「エピ蛍光」)。第二の
画像はエバネッセント共鳴条件下に撮影した(図７ｂ、「ＥＲ増強」)、即ち、入射
レーザービームの角度を、チップを通る透過光が最小値を示すまで、正常表面を
基準として調整した。画像のプロフィール(正味のシグナル)は、ＥＲ増強で測定
した強度が従来のエピ蛍光で得た強度より約1００倍強いことを示している。
ンキュベーションに続いて、２枚の画像を図６を基準として上述したＣＤＤカメ
ラの検出セットアップをもって撮影した。最初の画像はエバネッセント共鳴の条
件に調整することなくエピ蛍光モードで撮影した(図７ａ、「エピ蛍光」)。第二の
画像はエバネッセント共鳴条件下に撮影した(図７ｂ、「ＥＲ増強」)、即ち、入射
レーザービームの角度を、チップを通る透過光が最小値を示すまで、正常表面を
基準として調整した。画像のプロフィール(正味のシグナル)は、ＥＲ増強で測定
した強度が従来のエピ蛍光で得た強度より約1００倍強いことを示している。
【０１１７】
上述した実施例では、単一の試料セル(４１)を使用して試料をプラットホーム
の検知区域と接触させる。複数の検知区域を有するプラットホームとの補償にミ
クロタイタータイプの試料容器を使用することにより、複数の試料の測定が可能
になり測定効率を改善できることは高く評価されるであろう。
の検知区域と接触させる。複数の検知区域を有するプラットホームとの補償にミ
クロタイタータイプの試料容器を使用することにより、複数の試料の測定が可能
になり測定効率を改善できることは高く評価されるであろう。
【０１１８】
４．単一ヌクレオチドの多形性を識別するためのオリゴヌクレオチドのマイクロ チップ(ＳＮＰ)
ａ．チップの作成
図２を基準として記載されるタイプのセンサープラットホーム(寸法１８×１
８ｍｍ２)を先ずクロロフォルム(FLUKA，"purum")中で二回、引き続いてイソプ
ロパノール(Merck，"Uvasol")中で二回、それぞれ１５分間、超音波洗浄をした
。それから、プラットホームを真空中で乾燥し、ＵＶクリーナー中で３０分間、
清浄にした(Boeckel Industries Inc, model 135500)。オルトキシレンを７５℃
に加熱し(攪拌)、そして２％ｖ／ｖの３−グリシドイルプロピルトリメトキシシ
ラン(FLUKA，"purum")ならびに０.２％ｖ／ｖのＮ−エチルジイソプロピルアミ
ン(FLUKA，"purum")を加熱した溶媒中に加えた(攪拌)。それから、プラットホー
ムをラック中に取り付けてから７５℃の溶液中で７時間インキュベートした(攪
拌)。引き続いて、プラットホームを新鮮なアセトニトリル(FLUKA，"HPLC grade
")中で三回、それぞれ１５分間、洗浄をした。最後に、プラットホームを乾燥し
、真空中で保存した。
８ｍｍ２)を先ずクロロフォルム(FLUKA，"purum")中で二回、引き続いてイソプ
ロパノール(Merck，"Uvasol")中で二回、それぞれ１５分間、超音波洗浄をした
。それから、プラットホームを真空中で乾燥し、ＵＶクリーナー中で３０分間、
清浄にした(Boeckel Industries Inc, model 135500)。オルトキシレンを７５℃
に加熱し(攪拌)、そして２％ｖ／ｖの３−グリシドイルプロピルトリメトキシシ
ラン(FLUKA，"purum")ならびに０.２％ｖ／ｖのＮ−エチルジイソプロピルアミ
ン(FLUKA，"purum")を加熱した溶媒中に加えた(攪拌)。それから、プラットホー
ムをラック中に取り付けてから７５℃の溶液中で７時間インキュベートした(攪
拌)。引き続いて、プラットホームを新鮮なアセトニトリル(FLUKA，"HPLC grade
")中で三回、それぞれ１５分間、洗浄をした。最後に、プラットホームを乾燥し
、真空中で保存した。
【０１１９】
ｂ．捕獲要素の固定化
二つの異なるアミノ−修飾オリゴヌクレオチド(捕獲プローブ)をシラン化プラ
ットホーム上に碁盤縞様レイアウト(５×５＝２５スポット)で印刷した。ＧＭＰ
４１７リングピンアレーヤーを印刷に用いた(Genetic Microsystems, Boston,
MA)。捕獲分子として使用したオリゴヌクレオチドの濃度は１００ｎｍｏｌ／ｍ
ｌであった。スポットの直径は１２５マイクロメートルで中心から中心の距離は
５００マイクロメートルであった。二つのオリゴヌクレオチドはｃＰＭ(「捕獲完
全マッチ」)およびｃＭＭ(「捕獲ミスマッチ」)と呼ばれ、一つの塩基においてのみ
異なっている： ｃＰＭ：３'ＣＡＣＡＡＴＴＣＣＡＣＡ５'−ＮＨ２ ｃＭＭ：３'ＣＡＣＡＡＣＴＣＣＡＣＡ５'−ＮＨ２ ｃＰＭおよびｃＭＭは５’端にあるアミノ基で標識化されたが、これによりオリ
ゴヌクレオチドがエポキシ−機能化プラットホームに共有結合することができる
。この寸法(１８×１８ｍｍ２)でプラットホームの中心にアレーを印刷した。引
き続いて、プラットホームを飽和水蒸気雰囲気で密閉容器中で一夜インキュベー
トした。翌日、チップを乾燥し、５０％尿素水溶液で洗浄した。それに代えて、
ウシ血清アルブミン水溶液(ＢＳＡ、１ｍｇ／ｍｌ)を用いた。ブロッキング後、
チップを脱イオン水で洗い流して、窒素気流で乾燥した。
ットホーム上に碁盤縞様レイアウト(５×５＝２５スポット)で印刷した。ＧＭＰ
４１７リングピンアレーヤーを印刷に用いた(Genetic Microsystems, Boston,
MA)。捕獲分子として使用したオリゴヌクレオチドの濃度は１００ｎｍｏｌ／ｍ
ｌであった。スポットの直径は１２５マイクロメートルで中心から中心の距離は
５００マイクロメートルであった。二つのオリゴヌクレオチドはｃＰＭ(「捕獲完
全マッチ」)およびｃＭＭ(「捕獲ミスマッチ」)と呼ばれ、一つの塩基においてのみ
異なっている： ｃＰＭ：３'ＣＡＣＡＡＴＴＣＣＡＣＡ５'−ＮＨ２ ｃＭＭ：３'ＣＡＣＡＡＣＴＣＣＡＣＡ５'−ＮＨ２ ｃＰＭおよびｃＭＭは５’端にあるアミノ基で標識化されたが、これによりオリ
ゴヌクレオチドがエポキシ−機能化プラットホームに共有結合することができる
。この寸法(１８×１８ｍｍ２)でプラットホームの中心にアレーを印刷した。引
き続いて、プラットホームを飽和水蒸気雰囲気で密閉容器中で一夜インキュベー
トした。翌日、チップを乾燥し、５０％尿素水溶液で洗浄した。それに代えて、
ウシ血清アルブミン水溶液(ＢＳＡ、１ｍｇ／ｍｌ)を用いた。ブロッキング後、
チップを脱イオン水で洗い流して、窒素気流で乾燥した。
【０１２０】
ｃ．検出のセットアップ
先の実施例で記述したＣＣＤセットアップを使用した。
【０１２１】
ｄ．チップカートリッジ
先の実施例で記述したカートリッジを使用した。
【０１２２】
ｅ．アナライト／試料
固定化した捕獲オリゴヌクレオチドのｃＰＭおよびｃＭＭに相補的な配列を有
し、ＰＭ(「完全マッチ」)およびＭＭ(「ミスマッチ」)と呼ばれる二つのＣｙ５−標
識オリゴヌクレオチドをアナライトとして使用した： ＰＭ：Ｃｙ５−５'ＧＴＧＴＴＡＡＧＧＴＧＴ３' ＭＭ：Ｃｙ５−５'ＧＴＧＴＴＧＡＧＧＴＧＴ３' アナライト溶液の濃度はそれぞれ３０ｐＭであった。
し、ＰＭ(「完全マッチ」)およびＭＭ(「ミスマッチ」)と呼ばれる二つのＣｙ５−標
識オリゴヌクレオチドをアナライトとして使用した： ＰＭ：Ｃｙ５−５'ＧＴＧＴＴＡＡＧＧＴＧＴ３' ＭＭ：Ｃｙ５−５'ＧＴＧＴＴＧＡＧＧＴＧＴ３' アナライト溶液の濃度はそれぞれ３０ｐＭであった。
【０１２３】
ｆ．アッセイ処理
プラットホームを最初にハイブリダイゼーション緩衝液(ＨＢ)１ｍｌで二回、
洗浄の間を１分間遅らせて、洗浄した。引き続いて、ＰＭアナライト溶液(３０
ｐＭ)約１５マイクロメートルをフローカートリッジ中へ注入した。３０分間の
インキュベーション後、プラットホームを１ｍｌのＨＢで洗浄し、そして蛍光画
像(図９ａ、「ＰＭ」)をチップの共鳴位置で撮影した。引き続いて、２×１ｍｌの
５０％尿素水溶液を、注入の間を２分間遅らせて、注入することにより、結合し
た蛍光標識オリゴヌクレオチドを除去した(剥ぎ取った)。さらに２分後、２×１
ｍｌのＨＢを注入の間を２分間遅らせて、注入することによりチップを洗浄し、
そして蛍光画像(図９ｂ、「再生」)をチップの共鳴位置で撮影した。最後に、おお
よそ１５マイクロメートルのＭＭアナライト溶液(３０ｐＭ)をフローカートリッ
ジ中へ注入した。３０分間のインキュベーション後、プラットホームを１ｍｌの
ＨＢで洗浄し、そして蛍光画像(図９ｃ、「ＭＭ」)をチップの共鳴位置で撮影した
。全ての工程は室温で実施した。
洗浄の間を１分間遅らせて、洗浄した。引き続いて、ＰＭアナライト溶液(３０
ｐＭ)約１５マイクロメートルをフローカートリッジ中へ注入した。３０分間の
インキュベーション後、プラットホームを１ｍｌのＨＢで洗浄し、そして蛍光画
像(図９ａ、「ＰＭ」)をチップの共鳴位置で撮影した。引き続いて、２×１ｍｌの
５０％尿素水溶液を、注入の間を２分間遅らせて、注入することにより、結合し
た蛍光標識オリゴヌクレオチドを除去した(剥ぎ取った)。さらに２分後、２×１
ｍｌのＨＢを注入の間を２分間遅らせて、注入することによりチップを洗浄し、
そして蛍光画像(図９ｂ、「再生」)をチップの共鳴位置で撮影した。最後に、おお
よそ１５マイクロメートルのＭＭアナライト溶液(３０ｐＭ)をフローカートリッ
ジ中へ注入した。３０分間のインキュベーション後、プラットホームを１ｍｌの
ＨＢで洗浄し、そして蛍光画像(図９ｃ、「ＭＭ」)をチップの共鳴位置で撮影した
。全ての工程は室温で実施した。
【０１２４】
ｇ．データ処理
二つの異なるグループの捕獲スポット(ｃＰＭおよびｃＭＭ)の平均強度を両方
の実験(３０ｐＭのＰＭアナライトおよび３０ｐＭのＭＭアナライト)について計
算した。加えて、平均強度の差ｃＰＭ−ｃＭＭおよび比率ｃＰＭ／ｃＭＭを計算
した。
の実験(３０ｐＭのＰＭアナライトおよび３０ｐＭのＭＭアナライト)について計
算した。加えて、平均強度の差ｃＰＭ−ｃＭＭおよび比率ｃＰＭ／ｃＭＭを計算
した。
【０１２５】
ｈ．結果
次の表に計算した全てのデータを要約する。一つの塩基(ＳＮＰ)においてのみ
異なる二つのＣｙ５−標識オリゴヌクレオチドのアナライト、Ｃｙ５−標識ＰＭ
およびＣｙ５−標識ＭＭ、は得られたデータからはっきりと区別することができ
る。
異なる二つのＣｙ５−標識オリゴヌクレオチドのアナライト、Ｃｙ５−標識ＰＭ
およびＣｙ５−標識ＭＭ、は得られたデータからはっきりと区別することができ
る。
【表２】
【０１２６】
５．抗体免疫アッセイの実施例
一次抗体はセンサープラットホームの表面上で空間的に解像されて固定化され
る(例えば、碁盤縞パターン)。検出すべき抗原およびルミネセンスで標識した二
次抗体の結合(検出すべき個別の抗原の二次エピトープの検出に用いる)は、先ず
、異なる濃度で種々の抗原を含むアナライトと共に、それからルミネセンスで標
識した二次抗体と共に引き続いたインキュベーションにより達成される。
る(例えば、碁盤縞パターン)。検出すべき抗原およびルミネセンスで標識した二
次抗体の結合(検出すべき個別の抗原の二次エピトープの検出に用いる)は、先ず
、異なる濃度で種々の抗原を含むアナライトと共に、それからルミネセンスで標
識した二次抗体と共に引き続いたインキュベーションにより達成される。
【０１２７】
それに代えて、抗原(アナライト)およびルミネセンスで標識した二次抗体を前
インキュベーション工程で混合し得るが、これでルミネセンスで標識した二次抗
体の抗原との複合化が可能になる。この前インキュベーション工程の後で、セン
サープラットホームの表面をこの混合物とインキュベートする。
インキュベーション工程で混合し得るが、これでルミネセンスで標識した二次抗
体の抗原との複合化が可能になる。この前インキュベーション工程の後で、セン
サープラットホームの表面をこの混合物とインキュベートする。
【０１２８】
表面に結合したルミネセンスで標識した免疫複合体をＥＲセットアップで定量
化した。(適当な緩衝液、ＰＢＳ、で先洗浄および、必要により、後洗浄)。
化した。(適当な緩衝液、ＰＢＳ、で先洗浄および、必要により、後洗浄)。
【０１２９】
６．多重化免疫アッセイのためのタンパク質−マイクロチップ
ａ．チップの作成
上で記載されたタイプのセンサープラットホーム(寸法１８×１８ｍｍ２)をク
ロロフォルム(FLUKA，"purriss")中で二回、引き続いてイソプロパノール(Merck
，"Uvasol")中で二回、それぞれ１５分間、超音波洗浄をした。それから、プラ
ットホームを真空中で乾燥し、ＵＶクリーナー中で３０分間、清浄にした(Boeck
el Industries Inc, model 135500)。チップを小さい容器に入れてオクタデシル
ホスフェートの０.５ｍモルのプロパノール溶液中に２４時間保存した。引き続
いて、過剰のアルキルホスフェートを除去するために、チップをイソプロパノー
ル５ｍｌで洗浄し、窒素気流中で乾燥した。この操作により、プラットホームの
表面上にアルキルホスフェートの自己−集合単層(ＳＡＭ)を創成した。この接着
促進層はプラットホームを疎水性(接触角は約１００°)にして、疎水性の相互作
用によりプラットホームへのタンパク質の吸着を可能にした。
ロロフォルム(FLUKA，"purriss")中で二回、引き続いてイソプロパノール(Merck
，"Uvasol")中で二回、それぞれ１５分間、超音波洗浄をした。それから、プラ
ットホームを真空中で乾燥し、ＵＶクリーナー中で３０分間、清浄にした(Boeck
el Industries Inc, model 135500)。チップを小さい容器に入れてオクタデシル
ホスフェートの０.５ｍモルのプロパノール溶液中に２４時間保存した。引き続
いて、過剰のアルキルホスフェートを除去するために、チップをイソプロパノー
ル５ｍｌで洗浄し、窒素気流中で乾燥した。この操作により、プラットホームの
表面上にアルキルホスフェートの自己−集合単層(ＳＡＭ)を創成した。この接着
促進層はプラットホームを疎水性(接触角は約１００°)にして、疎水性の相互作
用によりプラットホームへのタンパク質の吸着を可能にした。
【０１３０】
ｂ．捕獲要素の固定化
二つの異なるモノクローナル抗体、抗−ヒトコリオゴナドトリピン(抗−ｈＣ
Ｇ)および抗−インターロイキン６(抗−ＩＬ６)、を飽和水蒸気雰囲気で疎水性
プラットホーム上に碁盤縞様レイアウト(４×４アレー、それぞれの抗体につい
て８スポット)で印刷した。捕獲抗体溶液の濃度は、それぞれ、４００および１
００マイクログラム／ｍｌであった。インクジェットプリンターを印刷に用いた
(Microdrop, Norderstedt, Germany)。スポットの直径は１５０マイクロメート
ルで中心から中心の距離は３２０マイクロメートルであった。印刷したアレーを
密閉容器中で２時間の間、飽和水蒸気雰囲気でインキュベートした。引き続いて
、チップを乾燥し、１０％のウシ血清アルブミン(ＢＳＡ)、５％の蔗糖および０
.０２％のアジ化ナトリウムを含むリン酸塩で緩衝化した生理食塩水１０ｍｌで
洗い流した。この洗浄工程は、ＢＳＡの吸着によりチップの疎水性表面をブロッ
クし、そして、捕獲要素が固定化されてしまった後では、表面をさらに親水性に
した。その結果、このブロッキング操作は、増加したバックグラウンド蛍光をひ
き起こすかもしれない、タンパク質のプラットホームへの非特異的結合を防止し
た。ブロッキング後、チップを脱イオン水で洗い流して、窒素気流で乾燥した。
プラットホームは使用するまで冷蔵庫中に保存した。
Ｇ)および抗−インターロイキン６(抗−ＩＬ６)、を飽和水蒸気雰囲気で疎水性
プラットホーム上に碁盤縞様レイアウト(４×４アレー、それぞれの抗体につい
て８スポット)で印刷した。捕獲抗体溶液の濃度は、それぞれ、４００および１
００マイクログラム／ｍｌであった。インクジェットプリンターを印刷に用いた
(Microdrop, Norderstedt, Germany)。スポットの直径は１５０マイクロメート
ルで中心から中心の距離は３２０マイクロメートルであった。印刷したアレーを
密閉容器中で２時間の間、飽和水蒸気雰囲気でインキュベートした。引き続いて
、チップを乾燥し、１０％のウシ血清アルブミン(ＢＳＡ)、５％の蔗糖および０
.０２％のアジ化ナトリウムを含むリン酸塩で緩衝化した生理食塩水１０ｍｌで
洗い流した。この洗浄工程は、ＢＳＡの吸着によりチップの疎水性表面をブロッ
クし、そして、捕獲要素が固定化されてしまった後では、表面をさらに親水性に
した。その結果、このブロッキング操作は、増加したバックグラウンド蛍光をひ
き起こすかもしれない、タンパク質のプラットホームへの非特異的結合を防止し
た。ブロッキング後、チップを脱イオン水で洗い流して、窒素気流で乾燥した。
プラットホームは使用するまで冷蔵庫中に保存した。
【０１３１】
ｃ．検出のセットアップ
実施例２で記述したＣＣＤセットアップを使用した。
【０１３２】
ｄ．チップカートリッジ
実施例２で記述したカートリッジを使用した。
【０１３３】
ｅ．アナライト／試料
三つのアナライト溶液を作成した：
Ｉ）５００ｎｇ／ｍｌのＣｙ−５標識ＩＬ６を含む溶液、抗原
ＩＩ）５０ｎｇ／ｍｌのＣｙ−５標識ヒトコリオゴナドトリピン(ｈＣＧ)を含む
溶液、抗原 ＩＩＩ）５０ｎｇ／ｍｌのＩＬ６および１００ｎｇ／ｍｌのＣｙ−５で標識した
ポリクローナル抗ＩＬ６抗体を含む前インキュベートした混合物(１時間)。 １％のＢＳＡを含むＰＢＳ、ｐＨ７.０をアナライト用の溶媒として用いた。
溶液、抗原 ＩＩＩ）５０ｎｇ／ｍｌのＩＬ６および１００ｎｇ／ｍｌのＣｙ−５で標識した
ポリクローナル抗ＩＬ６抗体を含む前インキュベートした混合物(１時間)。 １％のＢＳＡを含むＰＢＳ、ｐＨ７.０をアナライト用の溶媒として用いた。
【０１３４】
ｆ．アッセイ処理
プラットホームをカートリッジ中へ取り付けて、１ｍｌの１％ＢＳＡを含むＰ
ＢＳ、ｐＨ７.０で洗浄することにより、三つのプラットホーム(６ｂ．項で記載
のような)をアナライトのインキュベーション(ｅ．項参照)用に作成した。引き
続いて、約１５マイクロメートルのアナライト溶液、Ｉ)、ＩＩ)およびＩＩＩ)
、をフローカートリッジ中へ注入した。インキュベーション時間はＩ)およびＩ
Ｉ)に対してそれぞれ２時間であった。アナライトＩＩＩ) に対しては、インキ
ュベーション時間は１２時間であった。アナライトのインキュベーションの後、
プラットホームを１ｍｌの１％ＢＳＡを含むＰＢＳ、ｐＨ７.０で洗浄した。蛍
光画像は、全チップからはオフ−共鳴条件下(エピ蛍光、共鳴角から約７°離し
て)で、それぞれのチップについては共鳴条件下(共鳴、入射光は正規を基準とし
て約２.５°)で、撮影した。得られた画像およびデータを図１０に示す。 全ての工程は室温で実施した。
ＢＳ、ｐＨ７.０で洗浄することにより、三つのプラットホーム(６ｂ．項で記載
のような)をアナライトのインキュベーション(ｅ．項参照)用に作成した。引き
続いて、約１５マイクロメートルのアナライト溶液、Ｉ)、ＩＩ)およびＩＩＩ)
、をフローカートリッジ中へ注入した。インキュベーション時間はＩ)およびＩ
Ｉ)に対してそれぞれ２時間であった。アナライトＩＩＩ) に対しては、インキ
ュベーション時間は１２時間であった。アナライトのインキュベーションの後、
プラットホームを１ｍｌの１％ＢＳＡを含むＰＢＳ、ｐＨ７.０で洗浄した。蛍
光画像は、全チップからはオフ−共鳴条件下(エピ蛍光、共鳴角から約７°離し
て)で、それぞれのチップについては共鳴条件下(共鳴、入射光は正規を基準とし
て約２.５°)で、撮影した。得られた画像およびデータを図１０に示す。 全ての工程は室温で実施した。
【０１３５】
ｇ．データ処理
スポットの平均強度およびバックグラウンドをImagene Arrayソフトウェアー(
Biodiscovery, Los Angeles, CA) の助けで計算した。図１０のスポット平均は
、興味ある各々の捕獲要素についてバックグラウンドを補正した平均強度を表す
。加えて、蛍光画像からのバックグラウンドの標準偏差としてノイズを計算した
。それ故に、図１０のシグナル／ノイズはバックグラウンド標準偏差で割ったス
ポット平均の比に対応する。
Biodiscovery, Los Angeles, CA) の助けで計算した。図１０のスポット平均は
、興味ある各々の捕獲要素についてバックグラウンドを補正した平均強度を表す
。加えて、蛍光画像からのバックグラウンドの標準偏差としてノイズを計算した
。それ故に、図１０のシグナル／ノイズはバックグラウンド標準偏差で割ったス
ポット平均の比に対応する。
【０１３６】
ｈ．結果
図１０に計算した全てのデータを要約する。エピ蛍光モードならびに共鳴条件
下で得られた画像およびデータを図１０に要約する。横列のＩ)およびＩＩ)は、
固定化したモノクローナル捕獲抗体と標識抗原(それぞれ、Ｃｙ−５で標識した
ＩＬ６およびｈＣＧ)の間の免疫反応の結果を示す。横列のＩＩＩ)は、固定化し
たモノクローナル抗体(抗ＩＬ６)ならびにＩＬ６抗原およびＩＬ６に対するＣｙ
−５で標識した二次ポリクローナル抗体の前インキュベートした混合物の間にお
けるサンドイッチタイプの免疫反応に相当する。
下で得られた画像およびデータを図１０に要約する。横列のＩ)およびＩＩ)は、
固定化したモノクローナル捕獲抗体と標識抗原(それぞれ、Ｃｙ−５で標識した
ＩＬ６およびｈＣＧ)の間の免疫反応の結果を示す。横列のＩＩＩ)は、固定化し
たモノクローナル抗体(抗ＩＬ６)ならびにＩＬ６抗原およびＩＬ６に対するＣｙ
−５で標識した二次ポリクローナル抗体の前インキュベートした混合物の間にお
けるサンドイッチタイプの免疫反応に相当する。
【０１３７】
横列のＩ)の結果については、シグナル強度はプラットホームのエピ蛍光モー
ドにおける４６カウントから共鳴モードにおける１１００カウントへ増加する。
これは、スポット平均値に関して約２４の増強係数に相当する。シグナル／ノイ
ズ比は７.０(エピ蛍光)から６９.２(共鳴)へ改善し、１０の係数に相当する。
ドにおける４６カウントから共鳴モードにおける１１００カウントへ増加する。
これは、スポット平均値に関して約２４の増強係数に相当する。シグナル／ノイ
ズ比は７.０(エピ蛍光)から６９.２(共鳴)へ改善し、１０の係数に相当する。
【０１３８】
横列のＩＩ)の結果については、シグナル強度はプラットホームのエピ蛍光モ
ードにおける３２カウントから共鳴モードにおける６４６カウントへ増加する。
これは、スポット平均値に関して約２０の増強係数に相当する。シグナル／ノイ
ズ比は５.０(エピ蛍光)から７５.１(共鳴)へ改善し、１５の係数に相当する。
ードにおける３２カウントから共鳴モードにおける６４６カウントへ増加する。
これは、スポット平均値に関して約２０の増強係数に相当する。シグナル／ノイ
ズ比は５.０(エピ蛍光)から７５.１(共鳴)へ改善し、１５の係数に相当する。
【０１３９】
横列のＩＩＩ)の結果については、シグナル強度はプラットホームのエピ蛍光
モードにおける２５カウントから共鳴モードにおける２９６カウントへ増加する
。これは、スポット平均値に関して約１２の増強係数に相当する。シグナル／ノ
イズ比は３.８(エピ蛍光)から４４.１(共鳴)へ改善し、１２の係数に相当する。
モードにおける２５カウントから共鳴モードにおける２９６カウントへ増加する
。これは、スポット平均値に関して約１２の増強係数に相当する。シグナル／ノ
イズ比は３.８(エピ蛍光)から４４.１(共鳴)へ改善し、１２の係数に相当する。
【０１４０】
全ての３アッセイについてのスポット平均およびシグナル／ノイズ値は、非共
鳴モード(エピ蛍光)におけるチップに比べると、共鳴モードにおける同一のチッ
プについては、少なくとも一桁のオーダーで高い。横列のＩ)およびＩＩ)の蛍光
画像は相補的である(碁盤縞レイアウト)。用いた全てのチップは同一セットの捕
獲要素、即ち、モノクローナル抗ｈＣＧおよびモノクローナル抗ＩＬ６を有して
いる。 記述した実施態様について多くの選択肢が可能であることは高く評価されるで
あろう。
鳴モード(エピ蛍光)におけるチップに比べると、共鳴モードにおける同一のチッ
プについては、少なくとも一桁のオーダーで高い。横列のＩ)およびＩＩ)の蛍光
画像は相補的である(碁盤縞レイアウト)。用いた全てのチップは同一セットの捕
獲要素、即ち、モノクローナル抗ｈＣＧおよびモノクローナル抗ＩＬ６を有して
いる。 記述した実施態様について多くの選択肢が可能であることは高く評価されるで
あろう。
【０１４１】
本プラットホームのもう一つの特色は、それにより大量のセットのデータを平
行して求めることを可能にすることである。また、それは数回使用し得る。固定
化した親和性複合体は、結合能力を実質的に完全に保持しながら、有機溶媒およ
び／もしくはカオトロピック試剤(塩溶液)を用いて高温で再生することができる
。
行して求めることを可能にすることである。また、それは数回使用し得る。固定
化した親和性複合体は、結合能力を実質的に完全に保持しながら、有機溶媒およ
び／もしくはカオトロピック試剤(塩溶液)を用いて高温で再生することができる
。
【０１４２】
上述の説明においては、検知領域の全部の区域が照射される。また、末端の捕
獲要素が順番に励起されるように、非拡張焦点ビームを持つレーザーを使用して
、検知領域を走査することも可能である。この配置は、ＣＣＤカメラより安価な
光検出器、例えば光増幅器、の使用を可能にし、もしくはアバランシェホトダイ
オードを使用することができる。また、この配置は、レーザーエネルギーがさら
に閉じ込められる事実により、感度をさらに増強するであろう。
獲要素が順番に励起されるように、非拡張焦点ビームを持つレーザーを使用して
、検知領域を走査することも可能である。この配置は、ＣＣＤカメラより安価な
光検出器、例えば光増幅器、の使用を可能にし、もしくはアバランシェホトダイ
オードを使用することができる。また、この配置は、レーザーエネルギーがさら
に閉じ込められる事実により、感度をさらに増強するであろう。
【０１４３】
また、本発明に従ってプラットホームを顕微鏡のスライドとして使用するよう
にデザインして、それらを蛍光顕微鏡と共に使用できるようにすることも可能で
ある。 プラットホームはまた、ＷＯ９７／０２３５７に記載されているような大規模
なミクロ液体システムと使用するようにデザインすることができる。
にデザインして、それらを蛍光顕微鏡と共に使用できるようにすることも可能で
ある。 プラットホームはまた、ＷＯ９７／０２３５７に記載されているような大規模
なミクロ液体システムと使用するようにデザインすることができる。
【０１４４】
上の説明において、プラットホームの使用は、蛍光を励起して検知する応用に
おいて記載されてきている。親和性反応がルミネセンスの変化により検出される
配置において、プラットホームを使用し得ることは高く評価されるであろう。親
和性反応が屈折率の変化により検出される配置において、プラットホームを使用
し得ることもまた高く評価されるであろう。
おいて記載されてきている。親和性反応がルミネセンスの変化により検出される
配置において、プラットホームを使用し得ることは高く評価されるであろう。親
和性反応が屈折率の変化により検出される配置において、プラットホームを使用
し得ることもまた高く評価されるであろう。
【０１４５】
本発明に従うプラットホームは多くの応用に使用することができるが、その内
の下記のものは非限定的リストである。 −遺伝子発現 −ゲノム医学 −薬理ゲノム医学 −毒性ゲノム医学 −毒性プロテオミックス −遺伝学 −薬理遺伝学 −毒性遺伝学 −エクソン／イントロン発現プロファイリング −ヒト白血球抗体(ＨＬＡ)の判定 −スライシング変異体の分析 −プロテオミックス(チップ上のタンパク質アッセイ) −患者のモニタリング(薬物、代謝物およびマーカー) −ポイントオブケア、「個人別医療」 −診断学 −プロテオミックス用のチップ上の二次ゲルもしくは一般的な二次分離 −ＳＮＰ(単一ヌクレオチド多形)、ミニシークエンシング −高スループットスクリーニング −コンビナトリアル化学 −タンパク質−タンパク質相互作用 −分子相互作用 −チップを用いたタンパク質−抗体およびペプチド相互作用 −緑色蛍光タンパク質(ＧＦＰ) −ｉｎ−ｓｉｔｕハイブリダイゼーション −共焦点顕微鏡法 −蛍光相関分光法 −従来の顕微鏡法 −ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳ
の下記のものは非限定的リストである。 −遺伝子発現 −ゲノム医学 −薬理ゲノム医学 −毒性ゲノム医学 −毒性プロテオミックス −遺伝学 −薬理遺伝学 −毒性遺伝学 −エクソン／イントロン発現プロファイリング −ヒト白血球抗体(ＨＬＡ)の判定 −スライシング変異体の分析 −プロテオミックス(チップ上のタンパク質アッセイ) −患者のモニタリング(薬物、代謝物およびマーカー) −ポイントオブケア、「個人別医療」 −診断学 −プロテオミックス用のチップ上の二次ゲルもしくは一般的な二次分離 −ＳＮＰ(単一ヌクレオチド多形)、ミニシークエンシング −高スループットスクリーニング −コンビナトリアル化学 −タンパク質−タンパク質相互作用 −分子相互作用 −チップを用いたタンパク質−抗体およびペプチド相互作用 −緑色蛍光タンパク質(ＧＦＰ) −ｉｎ−ｓｉｔｕハイブリダイゼーション −共焦点顕微鏡法 −蛍光相関分光法 −従来の顕微鏡法 −ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳ
【図１】 光学的パラメーターを分析するための品質制御器具および本発明
に従ったプラットホームのエバネッセント共鳴条件の概略図である。
に従ったプラットホームのエバネッセント共鳴条件の概略図である。
【図２】 本発明に従ったセンサープラットホームの概略図である。
【図３】 プラットホームとの関連においてエバネッセント場プロフィール
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図４ａ】 チップカートリッジを示す概略図である。
【図４ｂ】 チップカートリッジを示す概略図である。
【図５】 本発明の一つの実施例におけるアレーレイアウトを示す。
【図６】 本発明の一つの実施例に従って蛍光を測定するために用いるレイ
アウトを図式的に示す。
アウトを図式的に示す。
【図７】 先行技法および本発明によって得られた結果の比較を示す。
【図８】 プラットホームの別の形を図示する。
【図９ａ】 実施例５に記載の共鳴条件下で本プラットホームを用いて、３
０ｐｍのＰＭアナライトのインキュベーション、再生、そして３０ｐｍのＭＭア
ナライトのインキュベーションの後に得られた蛍光画像を示す。
０ｐｍのＰＭアナライトのインキュベーション、再生、そして３０ｐｍのＭＭア
ナライトのインキュベーションの後に得られた蛍光画像を示す。
【図９ｂ】 実施例５に記載の共鳴条件下で本プラットホームを用いて、３
０ｐｍのＰＭアナライトのインキュベーション、再生、そして３０ｐｍのＭＭア
ナライトのインキュベーションの後に得られた蛍光画像を示す。
０ｐｍのＰＭアナライトのインキュベーション、再生、そして３０ｐｍのＭＭア
ナライトのインキュベーションの後に得られた蛍光画像を示す。
【図９ｃ】 実施例５に記載の共鳴条件下で本プラットホームを用いて、３
０ｐｍのＰＭアナライトのインキュベーション、再生、そして３０ｐｍのＭＭア
ナライトのインキュベーションの後に得られた蛍光画像を示す。
０ｐｍのＰＭアナライトのインキュベーション、再生、そして３０ｐｍのＭＭア
ナライトのインキュベーションの後に得られた蛍光画像を示す。
【図１０】 実施例６に記載のエピ蛍光および共鳴条件下で本プラットホー
ムを用いて得られた蛍光画像およびデータを示す。
ムを用いて得られた蛍光画像およびデータを示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年７月１１日（２００１．７．１１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ
，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，
ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ
Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ
，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，
ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，
ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ
Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ
，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，
ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ
Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ
，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，
ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ
Ｅ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ
，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，
ＺＷ
Ｆターム(参考） 2G043 AA01 AA04 BA16 CA04 DA02
DA05 EA01 GA07 GA08 GB01
GB03 GB07 GB16 GB21 KA03
KA09 LA01
2G054 AA06 CA22 CA23 EA03 FA13
FA21 FA27 GA04 GA05
【要約の続き】
する方法である。
Claims (46)
- 【請求項１】 屈折率(ｎ１)を有する光透過性の基板、その基板の一つの表
面上に形成した薄い、光透過性の層を備えている試料分析で使用するためのプラ
ットホームであって、当該層は(ｎ１)より大きい屈折率(ｎ2)を有し、当該プラ
ットホームはその中に、それぞれの一重もしくは多重の捕獲要素に対して、一重
もしくは多重の検知区域または領域を規定する周期性の溝を備えた一重もしくは
多重の波形構造を組み込んでいて、当該溝は a)当該プラットホーム上に入射するコヒーレント光を個別のビームもしくは回折
オーダーに回折するが、それらは干渉して透過ビームの減少および入射光の異常
に高い反射をもたらし、それにより一重もしくは多重の検知区域の表面で増強し
たエバネッセント場を発生するか；または b) 当該プラットホーム上に入射するコヒーレントな直線偏光を個別のビームも
しくは回折オーダーに回折するが、それらは干渉して透過ビームの殆んど全部の
消滅および入射光の異常に高い反射をもたらし、それにより一重もしくは多重の
検知区域の表面で増強したエバネッセント場を発生するかのどちらかのように、
形状化し、寸法化しかつ配向している、プラットホーム。 - 【請求項２】 屈折率(ｎ１)を有する光透過性の基板、その基板の一つの表
面上に形成した薄い、光透過性の層を備えているプラットホームであって、当該
層は(ｎ１)より大きい屈折率(ｎ2)を有し、当該プラットホームはその光透過性
の層の中に、実質的に全体のプラットホームにわたって一重の波形構造もしくは
プラットホーム上に配置した別の多重の波形構造を組み込んでいて、当該構造は
実質的に平行な周期性の溝を備えているが、それらはモノもしくは多回折性であ
って、溝は一重もしくは多重の検知区域または領域を表わし、そこにおいては (a)この溝の深さは３ｎｍから光透過性の層の厚さまでの範囲にあり、 (b)この光透過性の層の厚さは３０から１０００ｎｍまでの範囲にあり、 (c)この波形構造の周期は２００から１０００ｎｍまでの範囲にあり、 (d)この光透過性の層の厚さに対する溝の深さの比率は０.０２から１までの範囲
にあり、そして (e)溝の周期に対する溝の幅の比率は０.２から０.８までの範囲にある、プラッ
トホーム。 - 【請求項３】 請求項２で請求したプラットホームであって、その配列は使
用において溝が、 a)当該プラットホーム上に入射するコヒーレント光を個別のビームもしくは回折
オーダーに回折するが、それらは干渉して透過ビームの減少および入射光の異常
に高い反射をもたらし、それにより一重もしくは多重の検知区域の表面で増強し
たエバネッセント場を発生するか；または b) 当該プラットホーム上に入射するコヒーレントな直線偏光を個別のビームも
しくは回折オーダーに回折するが、それらは干渉して透過ビームの殆んど全部の
消滅および入射光の異常に高い反射をもたらし、それにより一重もしくは多重の
検知区域の表面で増強したエバネッセント場を発生する、 のどちらかのように、形状化し、寸法化しかつ配向している、プラットホーム。 - 【請求項４】 プラットホームの基板を無機物質から形成する、請求項１〜
３のいずれか１項記載のプラットホーム。 - 【請求項５】 その基板を有機物質から形成する、請求項１〜３のいずれか
１項記載のプラットホーム。 - 【請求項６】 その基板をガラス、ＳｉＯ２、水晶もしくはＳｉから形成す
る、請求項４記載のプラットホーム。 - 【請求項７】 その基板をＰＰ、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＩ、ＰＳ、ＰＥ、ＰＥ
ＴもしくはＰＵのような有機ポリマーから形成する、請求項５記載のプラットホ
ーム。 - 【請求項８】 光透過性の層を無機物質から形成する、請求項１〜３のいず
れか１項記載のプラットホーム。 - 【請求項９】 光透過性の層を有機物質から形成する、請求項１〜３のいず
れか１項記載のプラットホーム。 - 【請求項１０】 光透過性の層がＴａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｚｒ
Ｏ２、ＺｎＯもしくはＨｆＯ２のような金属酸化物である、請求項８記載のプラ
ットホーム。 - 【請求項１１】 光透過性の層をポリアミド、ポリイミド、ＰＰ、ＰＳ、Ｐ
ＭＭＡ、ポリアクリル酸、ポリアクリルエーテル、ポリチオエーテルもしくはポ
リ(フェニレンスルフィド)およびそれらの誘導体から形成する、請求項９記載の
プラットホーム。 - 【請求項１２】 回折溝の深さが３ｎｍから光透過性の層の厚さまで、好ま
しくは１０ｎｍから光透過性の層の厚さまでの範囲にある、請求項１もしくは請
求項１に従属するときは請求項４〜１１のいずれか１項記載のプラットホーム。 - 【請求項１３】 光透過性の層の厚さは３０から１０００ｎｍまでの範囲に
あり、回折溝の周期は２００から１０００ｎｍまでの範囲にあり、この光透過性
の層の厚さに対するこの溝の深さの比率は０.０２から１までの範囲にあり、そ
して溝の周期に対する溝の幅の比率は０.２から０.８までの範囲にあって、極め
て短い伝播距離をもたらす、請求項１２記載のプラットホーム。 - 【請求項１４】 この溝が一般的に断面において長方形である、前の請求項
のいずれかに記載のプラットホーム。 - 【請求項１５】 この溝が一般的に断面において正弦曲線状、台形波状、鋸
歯断面状である、請求項１〜１３のいずれか１項記載のプラットホーム。 - 【請求項１６】 プラットホームは正方形もしくは長方形であり、そして溝
はプラットホームに沿って直線的に伸展する、前の請求項のいずれかに記載のプ
ラットホーム。 - 【請求項１７】 プラットホームは円盤状であり、そして溝は円形もしくは
線形である、請求項１〜１５のいずれか１項記載のプラットホーム。 - 【請求項１８】 溝を基板の表面上に形成する、前の請求項のいずれかに記
載のプラットホーム。 - 【請求項１９】 溝を光透過性の層の表面上に形成する、請求項１〜１７の
いずれか１項記載のプラットホーム。 - 【請求項２０】 溝を基板の表面上および光透過性の層の表面上の両方に形
成する、請求項１〜１７のいずれか１項記載のプラットホーム。 - 【請求項２１】 一つもしくはそれ以上の検知区域の波形表面を、ある特定
の励起波長および／もしくは特定のタイプの偏光に対し最適化する、前の請求項
のいずれかに記載のプラットホーム。 - 【請求項２２】 一つもしくはそれ以上の検知区域の波形表面を、異なる波
長および／もしくは偏光の配向に対し最適化する、請求項１〜２０のいずれか１
項記載のプラットホーム。 - 【請求項２３】 光透過性の層の表面が一つもしくは複数の検知区域を含み
、それもしくはそれらのおのおのが一つもしくは複数の捕獲要素を担う、前の請
求項のいずれかに記載のプラットホーム。 - 【請求項２４】 おのおのの捕獲要素は、親和性反応ができるところの個別
のおよび／もしくは混合の捕獲分子を含む、請求項２３記載のプラットホーム。 - 【請求項２５】 捕獲要素を二次元アレーで配列する、請求項２３記載のプ
ラットホーム。 - 【請求項２６】 捕獲分子の固定化を可能にするために、光透過性の層の表
面に固着した接着促進層を含む、請求項２３から請求項２５のいずれか１項記載
のプラットホーム。 - 【請求項２７】 接着促進層は無機および／もしくは有機分子またはそれら
の誘導体の一重および多重の層を含み、それらは、得られた接着促進層システム
の全体的な機能的性質を操作するために、付加的な化学的、物理的、分光学的お
よび／もしくは光物理的、光化学的／生物学的／生化学的性質を付与する、請求
項２６記載のプラットホーム。 - 【請求項２８】 プラットホームを複数の検知区域もしくは領域とともに形
成し、おのおのは試料の多色の励起および検出に適するそれ自身の回折溝もしく
は多重の積層溝を有する、前の請求項のいずれかに記載のプラットホーム。 - 【請求項２９】 プラットホーム上に固定化すべき捕獲要素もしくは分子の
数は限定されることなく、遺伝子、ＤＮＡ配列、ＤＮＡモチーフ、ＤＮＡマイク
ロサテライト、単一ヌクレオチド多型、興味ある種もしくは生体のゲノムに寄与
するタンパク質もしくは細胞断片、またはそれらの選択もしくは組み合わせの数
に対応する、請求項１〜２３のいずれか記載のプラットホーム。 - 【請求項３０】 一つもしくは複数の捕獲要素または分子が次の一つもしく
はそれ以上を含む、請求項２３〜２９のいずれか１項記載のプラットホーム： ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド(およびそれらの化学的誘導体) ＤＮＡ(二本鎖もしくは一本鎖) ａ)直線型(およびそれらの化学的誘導体)、
ｂ)環状型(例えば、プラスミド、コスミド、ＢＡＣ、ＹＡＣ) 全ＲＮＡ、メッセンジャーＲＮＡ、ｃＲＮＡ、ミトコンドリアＲＮＡ、人工Ｒ
ＮＡ、アプタマーＰＮＡ(ペプチド核酸) ポリクローナル、モノクローナル、組み替え型の、改変した抗体、抗原、ハプ
テン、抗体ＦＡＢサブユニット(必要により修飾した) タンパク質、修飾したタンパク質、酵素、酵素コファクターもしく阻害剤、タ
ンパク質複合体、レクチン、ヒスチジン標識タンパク質、ヒスチジンタグ成分(
ＨＩＳ−ｔａｇ)のためのキレーター、タグ付けタンパク質、人工抗体、分子イ
ンプリント、プラスティボディー膜受容体、全細胞、細胞断片および細胞性下部
構造、シナプス、アゴニスト／アンタゴニスト、細胞、細胞内小器官、例えばミ
クロソーム ベンゾジアゼピンのような小分子 プロスタグランジン 抗生物質、薬剤、代謝物、薬剤代謝物 天然物 炭水化物および誘導体 天然および人工リガンド ステロイド、ホルモン ペプチド 生来もしくは人工ポリマー 分子プローブ 天然および人工受容体 そしてそれらの化学的誘導体 キレート試薬、クラウンエーテル、リガンド、超分子集合体 指示薬(ｐＨ、電位、膜電位、酸化還元電位) 組織試料(組織ミクロアレー)。 - 【請求項３１】 前の請求項のいずれか記載のプラットホームを備える、検
体を分析するための器具、そこでは光ビームを発生させて、それがエバネッセン
ト共鳴をプラットホームで起こさせ、それによってプラットホームの検知区域中
に増強した共鳴場を創成させるところの角度でプラットホーム上に入射させるよ
うに、ビームを指示する手段、ならびにプラットホームの検知区域上にもしくは
近傍に固着する物質の特質を検出するための手段。 - 【請求項３２】 光発生の手段が、コヒーレントレーザービームを放射する
ためのレーザーを備える、請求項３１記載の器具。 - 【請求項３３】 光発生の手段が、放電ランプまたはＨｇもしくはＸｅラン
プのような低圧ランプ、または光放射ダイオードを含む、請求項３１記載の器具
。 - 【請求項３４】 請求項３２記載の器具であって、それが角度θでプラット
ホームに入射するようにレーザービームを指示するための光学エレメントを含み
、その角度θは式ｓｉｎθ＝ｎ−λ／Λによって定義され、そこではΛは回折溝
の周期であり、λは入射光の波長であり、そしてｎは光透過性の層の有効屈折率
である、器具。 - 【請求項３５】 検出手段をアレンジして、蛍光、燐光、化学ルミネセンス
および電子ルミネセンスのようなルミネセンスを検出する、請求項３１〜３４の
いずれか１項記載の器具。 - 【請求項３６】 検出手段をアレンジして、屈折率における付加的もしくは
合同の変化を検出する、請求項３１〜３５のいずれか１項記載の器具。 - 【請求項３７】 入射ビームを配置して、全てもしくはおのおのの検知区域
を照射する、請求項３１〜３６のいずれか１項記載の器具。 - 【請求項３８】 分析すべき検知区域の小さな副部位を照射するようにビー
ムを配置し、そしてプラットホームの検知区域にわたって走査するために相対的
移動を実行できるように、ビームおよびプラットホームを配置する、請求項３１
〜３６のいずれか１項記載の器具。 - 【請求項３９】 試料を検知区域と接触させるために、プラットホームの検
知区域とは反対に位置させるカートリッジを含む、請求項３１〜３８のいずれか
１項記載の器具。 - 【請求項４０】 検査すべき複数の試料を含むためのミクロタイタータイプ
の装置を含む、請求項３１〜３８のいずれか１項記載の器具。 - 【請求項４１】 検体を請求項１〜３０のいずれか１項記載のプラットホー
ムの検知区域と接触させること、エバネッセント共鳴をプラットホームの検知区
域内で起こさせるように光ビームでそのプラットホームを照射することおよびそ
の検知区域から発散する放射線を検出することを含む、一つもしくは複数の検体
を分析する方法。 - 【請求項４２】 検査下の試料に蛍光を誘起する物質を加え、そして増強し
たエバネッセント場による試料の励起によって、当該試料に誘導された蛍光を検
知することを含む、請求項４１記載の方法。 - 【請求項４３】 蛍光を誘起する物質がルミネセンスのマーカーを含む、請
求項４１記載の方法。 - 【請求項４４】 ルミネセンスのマーカーは、４００ｎｍから１２００ｎｍ
までの範囲にルミネセンスを有し、一つまたはそれ以上の親和性パートナーに付
着するために官能基化もしくは修飾されている一つもしくは複数のルミネセンス
の化合物を含み、以下の一つまたはそれ以上の誘導体を含む、請求項４３記載の
方法： ポリフェニルおよびヘテロ芳香族化合物、 スチルベン、 クマリン、 キサンテン染料、 メチン染料、 オキサジン染料、 ローダミン、 フルオレセイン、 クマリン、スチルベン パイレン、ペリレン シアニン、オキサシアニン、フタロシアニン、ポルフィリン、ナフタロシアニ
ン、アゾベンゼン誘導体、ジスチリルビフェニル 遷移金属錯体、例えばポリピリジル／ルテニウム錯体、塩化トリス(２,２'−
ビピリジル)ルテニウム、塩化トリス(１,１０−フェナンスロリン)ルテニウム、
塩化トリス(４,７−ジフェニルー１,１０−フェナンスロリン)ルテニウムおよび
ポリピリジル／フェナジン／ルテニウムの錯体、オクタエチルー白金−ポルフィ
リン、ユーロピウムおよびテルビウム錯体 量子ドット粒子／ビーズもしくはそれらの誘導体。 - 【請求項４５】 以下のいずれか一つもしくはそれ以上において用いられる
ときの、請求項４１〜４４のいずれか１項記載の方法： −遺伝子発現 −ゲノム医学 −薬理ゲノム医学 −毒性ゲノム医学 −毒性プロテオミックス −遺伝学 −薬理遺伝学 −毒性遺伝学 −エクソン／イントロン発現プロファイリング −ヒト白血球抗体(ＨＬＡ)の判定 −スプライシング変異体の分析 −プロテオミックス(チップ上のタンパク質アッセイ) −患者のモニタリング(薬物、代謝物およびマーカー) −ポイントオブケア、「個人別医療」 −診断学 −プロテオミックス用のチップ上の二次ゲル −ＳＮＰ(単一ヌクレオチド多形)、ミニシークエンシング −高スループットスクリーニング −コンビナトリアル化学 −タンパク質−タンパク質相互作用 −分子相互作用 −チップを用いたタンパク質−抗体およびペプチド相互作用 −緑色蛍光タンパク質(ＧＦＰ) −ｉｎ−ｓｉｔｕハイブリダイゼーション −共焦点顕微鏡法 −蛍光相関分光法 −従来の顕微鏡法 −ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳ。 - 【請求項４６】 検体分析用のプラットホームであって、当該プラットホー
ムは一つもしくはそれ以上の検知区域を有し、それぞれは、プラットホームをコ
ヒーレント光で照射するときに相互作用して親和反応の指示を提供することがで
きるところの一つもしくは複数の捕獲要素を受け取るためのものであり、そこで
はそれぞれの捕獲要素は二つまたはそれ以上の捕獲分子を含む、プラットホーム
。
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