JP2003523518A - 顕微鏡的病原体の検出方法及び装置 - Google Patents
顕微鏡的病原体の検出方法及び装置Info
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- G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
- G01N33/54373—Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10S436/807—Apparatus included in process claim, e.g. physical support structures
Abstract
(57)【要約】
サンプル中の選択された病原体の存在の検出用の検出装置が開示される。このような装置はその表面上に検出領域を有する支持体（その検出領域は液晶をそれと接触して配列するその中に形成された溝を含む微小構造を有し、溝の幅及び深さは10μm以下の範囲である）；それと接触しての液晶材料の整列を乱さない支持体の検出領域の表面上のブロッキング層（そのブロッキング層はその表面への病原体の非特異的吸着をブロックする）；及び支持体の検出領域の表面上の結合剤（その結合剤は選択された病原体を特異的に結合する）を含む。
Description
【０００１】
（技術分野）
本発明は一般にサンプル中のウイルス又は細菌の如き顕微鏡的病原体の検出用
のアッセイ装置及び方法に関する。
のアッセイ装置及び方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
サンプル中の生物学的物質及び化学化合物の存在の検出方法は分析化学及び生
化学の分野における連続の発達の領域であった。環境の如き源又は生きている生
物から採取されたサンプル中の種々の標的種の検出を可能にする種々の方法が開
発されていた。標的種の検出は処理の規定された方法が試みられ、病気が診断さ
れる前に臨床状況でしばしば必要である。 多くの通常のアッセイ方法が標的種の存在を検出するのに非常に良く作用する
が、多くの通常のアッセイ方法は高価であり、しかも装置及び高度に訓練した個
人をしばしば必要とし、これがそれらをその分野でルーチンで使用することを困
難にする。こうして、使用するのに一層容易であり、かつ離れた位置でサンプル
の評価を可能にするアッセイ装置及びシステムに対する要望が存する。
化学の分野における連続の発達の領域であった。環境の如き源又は生きている生
物から採取されたサンプル中の種々の標的種の検出を可能にする種々の方法が開
発されていた。標的種の検出は処理の規定された方法が試みられ、病気が診断さ
れる前に臨床状況でしばしば必要である。 多くの通常のアッセイ方法が標的種の存在を検出するのに非常に良く作用する
が、多くの通常のアッセイ方法は高価であり、しかも装置及び高度に訓練した個
人をしばしば必要とし、これがそれらをその分野でルーチンで使用することを困
難にする。こうして、使用するのに一層容易であり、かつ離れた位置でサンプル
の評価を可能にするアッセイ装置及びシステムに対する要望が存する。
【０００３】
最近、液晶を使用するアッセイ装置が開示された。例えば、ガラスに斜めに付
着された異方性金フィルムで支持されたオクタンチオール及びビオチンを含む混
合自己集合単層(SAM)を使用する液晶アッセイ装置が最近報告されていた（Gupra
, V. K.; Skaife, J. J.; Dubrovsky, T. B., Abbott N. L. Science, 279, (19
98), pp. 2077-2079）。加えて、1999年12月９日に公開されたPCT公開WO 99/633
29は支持体に付着されたSAM及びSAMにより固定される液晶層を使用するアッセイ
装置を開示している。 異方性金フィルムを使用する開示された液晶をベースとするアッセイ装置は標
的種がサンプル中に存在するか否かを測定するのに使用するのに適しているが、
斜めの付着による異方性金フィルムの調製が困難である。例えば、斜めに付着さ
れた金フィルムの調製は複雑な洗浄工程及び高真空付着を必要とする。それ故、
調製するのに容易であり、かつ擬陽性試験結果を生じ得るタンパク質による非特
異的吸着に抵抗する支持体構造に対する要望が存する。
着された異方性金フィルムで支持されたオクタンチオール及びビオチンを含む混
合自己集合単層(SAM)を使用する液晶アッセイ装置が最近報告されていた（Gupra
, V. K.; Skaife, J. J.; Dubrovsky, T. B., Abbott N. L. Science, 279, (19
98), pp. 2077-2079）。加えて、1999年12月９日に公開されたPCT公開WO 99/633
29は支持体に付着されたSAM及びSAMにより固定される液晶層を使用するアッセイ
装置を開示している。 異方性金フィルムを使用する開示された液晶をベースとするアッセイ装置は標
的種がサンプル中に存在するか否かを測定するのに使用するのに適しているが、
斜めの付着による異方性金フィルムの調製が困難である。例えば、斜めに付着さ
れた金フィルムの調製は複雑な洗浄工程及び高真空付着を必要とする。それ故、
調製するのに容易であり、かつ擬陽性試験結果を生じ得るタンパク質による非特
異的吸着に抵抗する支持体構造に対する要望が存する。
【０００４】
（発明の開示）
本発明によれば、細菌及びウイルスの如き顕微鏡的病原体が簡単かつ有効な様
式で検出し得る。病原体の検出は特殊な実験設備又は装置を必要としないで最小
のトレーニングを有する個人により行ない得る。検出は通常の血清学的試験より
速い様式の正確な読み取りを与えられる。単一試験で多種の顕微鏡的病原体につ
いてスクリーニングすることが可能である。
式で検出し得る。病原体の検出は特殊な実験設備又は装置を必要としないで最小
のトレーニングを有する個人により行ない得る。検出は通常の血清学的試験より
速い様式の正確な読み取りを与えられる。単一試験で多種の顕微鏡的病原体につ
いてスクリーニングすることが可能である。
【０００５】
本発明の検出装置は液晶材料を接触して配列するサイズの幅及び深さのくぼみ
を含む微小構造を含む検出領域をその上に有する支持体を含む。くぼみはまた検
出すべき病原体により占有されるサイズにされる。くぼみは平行な微小溝を含ん
でもよい。ウイルスの検出のために、微小溝の幅及び深さは一般に5nm〜500nmの
程度であり、一方、細菌の検出のために、微小溝の幅及び深さは一般に0.1μm〜
10μmの程度であろう。支持体上の微小構造は、硬化性ポリマー材料を成形する
こと、微小加工金型を利用することを含む、種々の好適な技術、またその他の方
法、例えば、機械エンボス又は弾性材料、例えば、ポリジメチルシロキサンを使
用してマスターからレプリカを形成し、次いで弾性レプリカを使用してポリウレ
タン、ポリシアノアクリレート、及びポリスチレンを含むその他のポリマー材料
からレプリカを形成することにより形成されてもよい。検出領域の表面は表面へ
の病原体の非特異的結合をブロックするように処理され、検出すべき選択された
病原体を特異的に結合する結合剤を含む。
を含む微小構造を含む検出領域をその上に有する支持体を含む。くぼみはまた検
出すべき病原体により占有されるサイズにされる。くぼみは平行な微小溝を含ん
でもよい。ウイルスの検出のために、微小溝の幅及び深さは一般に5nm〜500nmの
程度であり、一方、細菌の検出のために、微小溝の幅及び深さは一般に0.1μm〜
10μmの程度であろう。支持体上の微小構造は、硬化性ポリマー材料を成形する
こと、微小加工金型を利用することを含む、種々の好適な技術、またその他の方
法、例えば、機械エンボス又は弾性材料、例えば、ポリジメチルシロキサンを使
用してマスターからレプリカを形成し、次いで弾性レプリカを使用してポリウレ
タン、ポリシアノアクリレート、及びポリスチレンを含むその他のポリマー材料
からレプリカを形成することにより形成されてもよい。検出領域の表面は表面へ
の病原体の非特異的結合をブロックするように処理され、検出すべき選択された
病原体を特異的に結合する結合剤を含む。
【０００６】
検出装置は検出領域の少なくとも一部が無機材料、例えば、ケイ素の酸化物、
金属の酸化物、金属、又はこれらの組み合わせで被覆されてもよい点で更に具体
化されてもよい。金属被覆領域、例えば、金被覆領域又は銀被覆領域はメルカプ
タン又はジスルフィドとの金属被覆領域の反応生成物である領域を含んでもよい
。更に別の実施態様において、実質的に全ての結合剤が検出領域の表面上のくぼ
み中に配置される。 選択された病原体の存在についてサンプルを試験するために、サンプルが検出
領域の表面に接触されて病原体粒子（存在する場合）が結合剤により表面に結合
され、くぼみを占有することを可能にする。その後に液晶材料が検出領域に適用
され、それが表面への粒子の結合の不在下で支持体の表面上の微小構造により配
列されるであろう。粒子が表面に存在しない場合、液晶材料が配列され、典型的
には適当な偏光視覚化材料を利用することにより、目視試験された場合に一様か
つ暗く見える。特定病原体がサンプル中に存在する場合、それは結合剤に結合さ
れ、支持体の表面上のくぼみを実質的に占有するであろう。粒子によるくぼみの
占有は液晶材料の一様な整列を乱し、その結果、検出領域は適当な偏光材料で視
覚化された場合に比較的明るく着色されて見える。この様式において、観察者は
特定病原体がサンプル中に存在するか否かを容易に測定し得る。支持体上のくぼ
みは表面に結合し得るタンパク質の如き分子物質と較べて充分に大きく、こうし
てタンパク質又はその他の分子物質の非特異的結合は液晶材料の一様な整列を乱
さない。
金属の酸化物、金属、又はこれらの組み合わせで被覆されてもよい点で更に具体
化されてもよい。金属被覆領域、例えば、金被覆領域又は銀被覆領域はメルカプ
タン又はジスルフィドとの金属被覆領域の反応生成物である領域を含んでもよい
。更に別の実施態様において、実質的に全ての結合剤が検出領域の表面上のくぼ
み中に配置される。 選択された病原体の存在についてサンプルを試験するために、サンプルが検出
領域の表面に接触されて病原体粒子（存在する場合）が結合剤により表面に結合
され、くぼみを占有することを可能にする。その後に液晶材料が検出領域に適用
され、それが表面への粒子の結合の不在下で支持体の表面上の微小構造により配
列されるであろう。粒子が表面に存在しない場合、液晶材料が配列され、典型的
には適当な偏光視覚化材料を利用することにより、目視試験された場合に一様か
つ暗く見える。特定病原体がサンプル中に存在する場合、それは結合剤に結合さ
れ、支持体の表面上のくぼみを実質的に占有するであろう。粒子によるくぼみの
占有は液晶材料の一様な整列を乱し、その結果、検出領域は適当な偏光材料で視
覚化された場合に比較的明るく着色されて見える。この様式において、観察者は
特定病原体がサンプル中に存在するか否かを容易に測定し得る。支持体上のくぼ
みは表面に結合し得るタンパク質の如き分子物質と較べて充分に大きく、こうし
てタンパク質又はその他の分子物質の非特異的結合は液晶材料の一様な整列を乱
さない。
【０００７】
多種の支持体が使用でき、又は単一支持体の検出領域の表面は検出領域の種々
の領域が異なる特定病原体の結合剤を夫々有するようにパターン化されてもよい
。これは単一サンプルが種々の病原体の存在について同時にチェックされること
を可能にする。検出装置は多くの検出領域がユニタリ支持体上に用意されて数種
の病原体の存在についてのサンプルのスクリーニングを促進するミクロアレイで
更に具体化されてもよい。更に、検出装置はそれが二つ以上の検出領域を含み、
その結果、検出領域が異なる幅、深さ又はその両方の溝を有し、その結果、検出
装置の異なる領域が単一の特定病原体に対し異なる感度を有する点で更に具体化
されてもよい。 ウイルスの非特異的吸収をブロックするのに使用し得る例示の材料はウシ血清
アルブミン(BSA)である。例示の結合剤は免疫グロブリンもしくはその部分又は
特定ウイルスへの結合のために選択された抗体もしくはその部分である。しかし
ながら、あらゆる好適なブロッキング層材料及び結合剤が本発明に利用し得るこ
とが理解される。 本発明の更なる実施態様において、磁性ビーズが本発明の検出装置及び方法と
連係して使用し得る。このような実施態様において、ビーズの表面は選択された
病原体を結合する結合剤を含んでもよい。ビーズはサンプルと接触され、続いて
検出領域と接触されてもよい。病原体がサンプル中に存在する場合、それはビー
ズの表面に結合し、その結果、ビーズが検出装置の検出領域中の結合剤に結合す
る。 本発明の更なる目的、特徴及び利点は添付図面と一緒にされた場合に以下の詳
細な説明から明らかであろう。
の領域が異なる特定病原体の結合剤を夫々有するようにパターン化されてもよい
。これは単一サンプルが種々の病原体の存在について同時にチェックされること
を可能にする。検出装置は多くの検出領域がユニタリ支持体上に用意されて数種
の病原体の存在についてのサンプルのスクリーニングを促進するミクロアレイで
更に具体化されてもよい。更に、検出装置はそれが二つ以上の検出領域を含み、
その結果、検出領域が異なる幅、深さ又はその両方の溝を有し、その結果、検出
装置の異なる領域が単一の特定病原体に対し異なる感度を有する点で更に具体化
されてもよい。 ウイルスの非特異的吸収をブロックするのに使用し得る例示の材料はウシ血清
アルブミン(BSA)である。例示の結合剤は免疫グロブリンもしくはその部分又は
特定ウイルスへの結合のために選択された抗体もしくはその部分である。しかし
ながら、あらゆる好適なブロッキング層材料及び結合剤が本発明に利用し得るこ
とが理解される。 本発明の更なる実施態様において、磁性ビーズが本発明の検出装置及び方法と
連係して使用し得る。このような実施態様において、ビーズの表面は選択された
病原体を結合する結合剤を含んでもよい。ビーズはサンプルと接触され、続いて
検出領域と接触されてもよい。病原体がサンプル中に存在する場合、それはビー
ズの表面に結合し、その結果、ビーズが検出装置の検出領域中の結合剤に結合す
る。 本発明の更なる目的、特徴及び利点は添付図面と一緒にされた場合に以下の詳
細な説明から明らかであろう。
【０００８】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明は簡単かつ有効な様式でウイルスの特定株の如き病原体の検出に特に利
用し得る。天然産病原体及び遺伝子操作病原体の両方が重大なヒト及び動物の健
康上のリスクを課し、これは迅速な検出により著しく軽減し得る。世界保健機構
、疾患防除センター、並びに米国国防省及び農務省のような多岐にわたる当局の
全てが地方レベル及び国内レベルで行なう決定を知らせるために潜在的な公衆健
康緊急事態の最も早い段階における迅速かつ正確な情報の重要性を強調している
。本発明はこのような要望を満足するのに良く適している。それは研究所又は特
別に訓練された人を必要としないで当分野で使用し得る。それは血清中和(SN)、
補体固定(CF)、赤血球凝集抑制(HI)、単一ラジアルヘモリシス(SRH)、逆免疫電
気泳動(CIEOP)、蛍光抗体(FA)、又はELISAの如き通常の血清学的試験よりも速い
正確な読み取りを与える。本発明は患者又は環境からのサンプルが病原物質の非
常に広いスペクトルについて同時に探査されることを可能にするアドレス可能な
ミクロアレイで具体化し得る。更に、抗体をウイルス、リケッチア、及び細菌の
表面タンパク質に固定することにより、遺伝子分析よりも速い武装化組換え生物
の組織標的及び侵入の経路を同定することが可能である。検出装置はまた生物学
的物質及び化学物質の両方を検出することができる埋め込まれたセルを含む一層
複雑な装置の“プレスクリーニング・フロント-エンド”として利用できる。
用し得る。天然産病原体及び遺伝子操作病原体の両方が重大なヒト及び動物の健
康上のリスクを課し、これは迅速な検出により著しく軽減し得る。世界保健機構
、疾患防除センター、並びに米国国防省及び農務省のような多岐にわたる当局の
全てが地方レベル及び国内レベルで行なう決定を知らせるために潜在的な公衆健
康緊急事態の最も早い段階における迅速かつ正確な情報の重要性を強調している
。本発明はこのような要望を満足するのに良く適している。それは研究所又は特
別に訓練された人を必要としないで当分野で使用し得る。それは血清中和(SN)、
補体固定(CF)、赤血球凝集抑制(HI)、単一ラジアルヘモリシス(SRH)、逆免疫電
気泳動(CIEOP)、蛍光抗体(FA)、又はELISAの如き通常の血清学的試験よりも速い
正確な読み取りを与える。本発明は患者又は環境からのサンプルが病原物質の非
常に広いスペクトルについて同時に探査されることを可能にするアドレス可能な
ミクロアレイで具体化し得る。更に、抗体をウイルス、リケッチア、及び細菌の
表面タンパク質に固定することにより、遺伝子分析よりも速い武装化組換え生物
の組織標的及び侵入の経路を同定することが可能である。検出装置はまた生物学
的物質及び化学物質の両方を検出することができる埋め込まれたセルを含む一層
複雑な装置の“プレスクリーニング・フロント-エンド”として利用できる。
【０００９】
口蹄疫ウイルスは輸入、所有、又は使用がUSDA規制のもとに禁止されている動
物病原体の例である。この物質はまた武装化にあり得る候補と同定されていた。
水疱性口内炎ウイルス(VSV)はウシの臨床上区別できない非致死性感染症を生じ
、北米及び南米の頻繁な動物間流行病の原因である。両方の疾患では、口の病巣
が多数のウイルス粒子を含む。本発明の検出装置に固定されたVSV-NJ、VSV-イン
ジアナ、及び口蹄疫ウイルスの抗体により、当分野の獣医が即時の診断を行ない
、群れの損失及び人畜共通のリスクを最小にすることができる。 気管支肺胞潅流はサイトメガロウイルスの迅速なウイルス診断を得るために肺
の症候群の患者に行なわれる操作である。この操作を行なう際に、パラインフル
エンザウイルス、インフルエンザウイルス及びエンテロウイルスがまた検出され
た。単一操作から回収された物質の量は少なく、夫々のウイルス試験が別個のサ
ンプルを必要とする。本発明は全てのこれらの病原体だけでなく、細菌物質、例
えば、L.ニューモフィラ、M.ツベルクロシス、又は非定型ミコバクテリア物質、
例えば、M.カンサシイもしくはM.アビウムの同時検出に使用し得る。最小の追加
のコストについて、或る範囲の稀な、しばしば見過ごされる、原因物質が一層可
能な候補と同じアッセイに含まれる。
物病原体の例である。この物質はまた武装化にあり得る候補と同定されていた。
水疱性口内炎ウイルス(VSV)はウシの臨床上区別できない非致死性感染症を生じ
、北米及び南米の頻繁な動物間流行病の原因である。両方の疾患では、口の病巣
が多数のウイルス粒子を含む。本発明の検出装置に固定されたVSV-NJ、VSV-イン
ジアナ、及び口蹄疫ウイルスの抗体により、当分野の獣医が即時の診断を行ない
、群れの損失及び人畜共通のリスクを最小にすることができる。 気管支肺胞潅流はサイトメガロウイルスの迅速なウイルス診断を得るために肺
の症候群の患者に行なわれる操作である。この操作を行なう際に、パラインフル
エンザウイルス、インフルエンザウイルス及びエンテロウイルスがまた検出され
た。単一操作から回収された物質の量は少なく、夫々のウイルス試験が別個のサ
ンプルを必要とする。本発明は全てのこれらの病原体だけでなく、細菌物質、例
えば、L.ニューモフィラ、M.ツベルクロシス、又は非定型ミコバクテリア物質、
例えば、M.カンサシイもしくはM.アビウムの同時検出に使用し得る。最小の追加
のコストについて、或る範囲の稀な、しばしば見過ごされる、原因物質が一層可
能な候補と同じアッセイに含まれる。
【００１０】
本発明を例示する目的のために、本発明の検出装置の支持体の簡素化された平
面図が図１に一般に20で示される。支持体20は好ましくは検出領域23を包囲する
平らな上表面領域22を有する材料、例えば、ポリマープラスチックのベースプレ
ート21から形成される。更に以下に説明されるように、検出領域23はくぼみを有
する微小構造から形成され、これは図１及び図２に示されるようにくぼみを分離
する隣接リッジ25、好ましくは溝26を含んでもよく、溝は検出領域23を横切って
互いに平行に配置される。溝26の幅及び深さ、並びにリッジ25の上部により形成
された溝の間隔は、液晶材料に溝及びリッジによりその上に押し付けられる一様
な配向をとらせるように選択される。溝のサイズ及び溝の間隔はまた病原体粒子
又は適当なサイズの粒子の塊の接着が液晶材料の一様な配向を乱し、液晶の外観
の目視できる変化を生じてウイルスの検出を観察者に信号で送るように選択され
る。種々の通常の液晶材料が利用されてもよく、ネマチック液晶及びスメクチッ
ク液晶が挙げられる。液晶はサーモトロピック相又はリオトロピック相であって
もよい。一般に、ウイルスにより占有されるのに適している溝の幅及び深さは５
〜500ナノメートル(nm)の範囲であり、またリッジ25による溝26の間隔は同じ範
囲であってもよい。選択された病原体が細菌である場合、溝の幅及び深さは溝が
細菌により占有されることを可能にするために一般に0.1マイクロメートル（μm
）〜10μmの範囲であろう。溝は種々の形状、例えば、正方形、矩形、三角形、
又は半円形であってもよく、典型的にはナノ寸法で若干丸形又はくさび形に形成
されるであろう。溝の幅は個々の病原体粒子のサイズ付近であるように選ばれる
ことが好ましく、その結果、粒子が溝に少なくとも部分的にフィットして溝を占
有するであろう。くぼみ26は線形の平行な溝以外の形状、例えば、楕円、トラン
ケート溝、異なる幅、深さ及び形状の溝の混合物で形成されてもよく、液晶に作
用してそれを所望の一様の配向に配向させるように選ばれる。
面図が図１に一般に20で示される。支持体20は好ましくは検出領域23を包囲する
平らな上表面領域22を有する材料、例えば、ポリマープラスチックのベースプレ
ート21から形成される。更に以下に説明されるように、検出領域23はくぼみを有
する微小構造から形成され、これは図１及び図２に示されるようにくぼみを分離
する隣接リッジ25、好ましくは溝26を含んでもよく、溝は検出領域23を横切って
互いに平行に配置される。溝26の幅及び深さ、並びにリッジ25の上部により形成
された溝の間隔は、液晶材料に溝及びリッジによりその上に押し付けられる一様
な配向をとらせるように選択される。溝のサイズ及び溝の間隔はまた病原体粒子
又は適当なサイズの粒子の塊の接着が液晶材料の一様な配向を乱し、液晶の外観
の目視できる変化を生じてウイルスの検出を観察者に信号で送るように選択され
る。種々の通常の液晶材料が利用されてもよく、ネマチック液晶及びスメクチッ
ク液晶が挙げられる。液晶はサーモトロピック相又はリオトロピック相であって
もよい。一般に、ウイルスにより占有されるのに適している溝の幅及び深さは５
〜500ナノメートル(nm)の範囲であり、またリッジ25による溝26の間隔は同じ範
囲であってもよい。選択された病原体が細菌である場合、溝の幅及び深さは溝が
細菌により占有されることを可能にするために一般に0.1マイクロメートル（μm
）〜10μmの範囲であろう。溝は種々の形状、例えば、正方形、矩形、三角形、
又は半円形であってもよく、典型的にはナノ寸法で若干丸形又はくさび形に形成
されるであろう。溝の幅は個々の病原体粒子のサイズ付近であるように選ばれる
ことが好ましく、その結果、粒子が溝に少なくとも部分的にフィットして溝を占
有するであろう。くぼみ26は線形の平行な溝以外の形状、例えば、楕円、トラン
ケート溝、異なる幅、深さ及び形状の溝の混合物で形成されてもよく、液晶に作
用してそれを所望の一様の配向に配向させるように選ばれる。
【００１１】
本発明の装置は図１に示された形態20の溝付き支持体それ自体を利用してもよ
い。本発明の装置はまた図２の断面図に更に示されるように液晶材料を覆うため
のカバーパネルとともに利用し得る。支持体20は上記と同じ様式で形成され、選
択され、調節された寸法のリッジ25により隔置された溝26を有する。スペーサー
又はガスケット30が非組織化表面22に取り付けられて検出領域23を完全又は部分
的に包囲し、カバープレート31を支持する。支持体20、スペーサー30及びカバー
プレート31は液晶材料を含み得る体積32を密閉する。 リッジ25及び溝26の露出表面は表面へのウイルス、細菌、又はその他の病原体
の非特異的吸着を防止するためのブロッキング層として機能する材料の層33を含
んでもよく、又はそれで覆われてもよい。例示のブロッキング層材料はウシ血清
アルブミン(BSA)フィルムを含む。ブロッキング層はその他の動物からのアルブ
ミンから形成されてもよいだけでなく、支持体の表面でのポリエチレンオキサイ
ドの固定化により形成されてもよい。双性イオンポリマーがまた非特異的吸着を
低下するであろう。支持体の材料それ自体はまた病原体の非特異的吸着を防止す
るように選ばれてもよい。更なる例として、支持体のポリマーは非特異的吸着を
防止するためにオリゴエチレングリコールストランドを使用して誘導体化されて
もよい。本発明によれば、層33中又はその上の検出領域表面上の結合剤が検出す
べきウイルスを特異的に結合する。層33はそれ自体が液晶材料の一様な配向を乱
さないように選ばれる。
い。本発明の装置はまた図２の断面図に更に示されるように液晶材料を覆うため
のカバーパネルとともに利用し得る。支持体20は上記と同じ様式で形成され、選
択され、調節された寸法のリッジ25により隔置された溝26を有する。スペーサー
又はガスケット30が非組織化表面22に取り付けられて検出領域23を完全又は部分
的に包囲し、カバープレート31を支持する。支持体20、スペーサー30及びカバー
プレート31は液晶材料を含み得る体積32を密閉する。 リッジ25及び溝26の露出表面は表面へのウイルス、細菌、又はその他の病原体
の非特異的吸着を防止するためのブロッキング層として機能する材料の層33を含
んでもよく、又はそれで覆われてもよい。例示のブロッキング層材料はウシ血清
アルブミン(BSA)フィルムを含む。ブロッキング層はその他の動物からのアルブ
ミンから形成されてもよいだけでなく、支持体の表面でのポリエチレンオキサイ
ドの固定化により形成されてもよい。双性イオンポリマーがまた非特異的吸着を
低下するであろう。支持体の材料それ自体はまた病原体の非特異的吸着を防止す
るように選ばれてもよい。更なる例として、支持体のポリマーは非特異的吸着を
防止するためにオリゴエチレングリコールストランドを使用して誘導体化されて
もよい。本発明によれば、層33中又はその上の検出領域表面上の結合剤が検出す
べきウイルスを特異的に結合する。層33はそれ自体が液晶材料の一様な配向を乱
さないように選ばれる。
【００１２】
支持体は水への暴露後に安定であるあらゆるポリマーを含む種々の材料から形
成されてもよい。例として、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカ
ーボネート、ポリシアノアクリレート、ポリウレタン、及びポリイミドが挙げら
れるが、これらに限定されない。支持体の一つの好ましい群はポリウレタン、ポ
リシアノアクリレート、又はポリスチレンから形成される。ポリスチレンが本発
明における使用に特に好ましい支持体である。別型はスピンオンガラス、例えば
、湿式化学的ゾル-ゲル方法により形成されたシリカ材料、例えば、テトラエト
キシシラン(TEOS)である。この無機材料は成形されてもよい。それはヒドロキシ
ル基を呈するガラスであるので、シラン化学（例えば、3-アミノプロピルトリエ
トキシシラン(APES)）を使用して表面を処理することができる。それは硬質であ
るので、それはエラストマーよりも溝等の“丸み化”を受け難いかもしれない。
成されてもよい。例として、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカ
ーボネート、ポリシアノアクリレート、ポリウレタン、及びポリイミドが挙げら
れるが、これらに限定されない。支持体の一つの好ましい群はポリウレタン、ポ
リシアノアクリレート、又はポリスチレンから形成される。ポリスチレンが本発
明における使用に特に好ましい支持体である。別型はスピンオンガラス、例えば
、湿式化学的ゾル-ゲル方法により形成されたシリカ材料、例えば、テトラエト
キシシラン(TEOS)である。この無機材料は成形されてもよい。それはヒドロキシ
ル基を呈するガラスであるので、シラン化学（例えば、3-アミノプロピルトリエ
トキシシラン(APES)）を使用して表面を処理することができる。それは硬質であ
るので、それはエラストマーよりも溝等の“丸み化”を受け難いかもしれない。
【００１３】
検出装置の支持体及び検出領域の微細構成は検出領域の少なくとも一部を無機
材料、例えば、ケイ素の酸化物、金属の酸化物、金属、これらの組み合わせ（こ
れらに限定されない）で被覆することにより改良し得る。これは以下に記載され
るような真空付着技術を使用して行なわれることが好ましい。銀及び金がこのよ
うな微細構成改良における使用に特に好ましい無機材料であり、金が特に好まし
い。検出領域の少なくとも一部が金又は銀で被覆される場合、それらは金属表面
に結合するメルカプタン又はジスルフィドの如き有機硫黄化合物で処理されても
よい。
材料、例えば、ケイ素の酸化物、金属の酸化物、金属、これらの組み合わせ（こ
れらに限定されない）で被覆することにより改良し得る。これは以下に記載され
るような真空付着技術を使用して行なわれることが好ましい。銀及び金がこのよ
うな微細構成改良における使用に特に好ましい無機材料であり、金が特に好まし
い。検出領域の少なくとも一部が金又は銀で被覆される場合、それらは金属表面
に結合するメルカプタン又はジスルフィドの如き有機硫黄化合物で処理されても
よい。
【００１４】
その中に形成されたくぼみを含む微小構造を含む支持体は種々の製造方法によ
り製造し得る。一つの好適な方法において、金型が通常の微小加工方法により、
例えば、シリコン加工片中で形成され、次いでこれは液体ポリマーをそれに適用
させ、これが固化される。コンパクトディスク及びホログラフィー格子の製造に
使用されるものと同様のポリマーの機械エンボスがまた使用されてもよい。熱い
硬質マスターがガラス転移温度付近に加熱されたポリマーシートにプレスされ、
マスター中のレリーフをポリマーに移し、次いでポリマーがマスターの除去の前
にそのガラス転移温度以下に冷却される。支持体はまた光重合技術により調製さ
れてもよい。
り製造し得る。一つの好適な方法において、金型が通常の微小加工方法により、
例えば、シリコン加工片中で形成され、次いでこれは液体ポリマーをそれに適用
させ、これが固化される。コンパクトディスク及びホログラフィー格子の製造に
使用されるものと同様のポリマーの機械エンボスがまた使用されてもよい。熱い
硬質マスターがガラス転移温度付近に加熱されたポリマーシートにプレスされ、
マスター中のレリーフをポリマーに移し、次いでポリマーがマスターの除去の前
にそのガラス転移温度以下に冷却される。支持体はまた光重合技術により調製さ
れてもよい。
【００１５】
支持体の一つの好ましい調製方法において、シリコン又はその他のマスターが
ポリジメチルシロキサン(PDMS)又はその他の弾性レプリカを形成するのに使用さ
れる。フッ素含有化合物が弾性レプリカをつくる前にシリコンマスターの表面に
適用されることが好ましく、その結果、弾性レプリカの除去が一層容易である。
次いで弾性レプリカが熱硬化性材料、例えば、エポキシド（これに限定されない
）、又は更に好ましくは紫外線硬化性材料、例えば、ポリウレタン、ポリシアノ
アクリレート、又はポリスチレン（これらに限定されない）からレプリカを形成
するためのマスターとして使用されることが好ましい。ポリスチレンがこのよう
なポリマーレプリカを形成するのに使用するのに特に好ましい材料である。
ポリジメチルシロキサン(PDMS)又はその他の弾性レプリカを形成するのに使用さ
れる。フッ素含有化合物が弾性レプリカをつくる前にシリコンマスターの表面に
適用されることが好ましく、その結果、弾性レプリカの除去が一層容易である。
次いで弾性レプリカが熱硬化性材料、例えば、エポキシド（これに限定されない
）、又は更に好ましくは紫外線硬化性材料、例えば、ポリウレタン、ポリシアノ
アクリレート、又はポリスチレン（これらに限定されない）からレプリカを形成
するためのマスターとして使用されることが好ましい。ポリスチレンがこのよう
なポリマーレプリカを形成するのに使用するのに特に好ましい材料である。
【００１６】
結合剤はペプチド及びポリペプチド；RNAオリゴマー及びDNAオリゴマー；ビオ
チン；アビジン；糖；抗体；抗体のFABフラグメント及びFAB'フラグメント又は
その他の活性フラグメント、例えば、免疫グロブリン（これらに限定されない）
、例えば、IgG（これに限定されない）；支持体の表面につなぎ留められた小分
子（例えば、薬物）（薬物研究のための小分子／タンパク質-ウイルス相互作用
のスクリーニングを可能にする）を含む種々の好適な生物分子認識剤を含んでも
よく、そのポリマー材料は結合剤を共有結合するのに使用し得る反応性部分（例
えば、SH基）又はウイルスを結合するリガンドを呈する機能性ポリマーであって
もよい。IgG、IgA、IgM、IgD、及びIgEを含む免疫グロブリン、並びに免疫グロ
ブリンのフラグメントが好ましい結合剤であり、IgG及びIgGのフラグメントが特
に好ましい結合剤である。 結合剤は検出領域の表面及びくぼみに分布されてもよい。しかしながら、実質
的に全ての結合剤がくぼみ中に、又は更に好ましくは、検出装置の検出領域の溝
中に配置されてもよい。これはリッジの上部をBSAの如きブロッキング化合物で
スタンピングし、次いで検出領域を結合剤で処理することにより行なわれてもよ
い。結合剤の幾つかが検出領域の非くぼみ領域に吸着されてもよいが、この方法
は結合剤の大半がくぼみ中に配置された検出装置を提供する。
チン；アビジン；糖；抗体；抗体のFABフラグメント及びFAB'フラグメント又は
その他の活性フラグメント、例えば、免疫グロブリン（これらに限定されない）
、例えば、IgG（これに限定されない）；支持体の表面につなぎ留められた小分
子（例えば、薬物）（薬物研究のための小分子／タンパク質-ウイルス相互作用
のスクリーニングを可能にする）を含む種々の好適な生物分子認識剤を含んでも
よく、そのポリマー材料は結合剤を共有結合するのに使用し得る反応性部分（例
えば、SH基）又はウイルスを結合するリガンドを呈する機能性ポリマーであって
もよい。IgG、IgA、IgM、IgD、及びIgEを含む免疫グロブリン、並びに免疫グロ
ブリンのフラグメントが好ましい結合剤であり、IgG及びIgGのフラグメントが特
に好ましい結合剤である。 結合剤は検出領域の表面及びくぼみに分布されてもよい。しかしながら、実質
的に全ての結合剤がくぼみ中に、又は更に好ましくは、検出装置の検出領域の溝
中に配置されてもよい。これはリッジの上部をBSAの如きブロッキング化合物で
スタンピングし、次いで検出領域を結合剤で処理することにより行なわれてもよ
い。結合剤の幾つかが検出領域の非くぼみ領域に吸着されてもよいが、この方法
は結合剤の大半がくぼみ中に配置された検出装置を提供する。
【００１７】
装置20の使用中に、サンプルが検出領域23の表面に適用され、例えば、分析す
べき液体サンプルが図２に示された装置の密閉体積32に注入又は噴射されてもよ
く、検出領域の表面への検出すべき病原体の結合を可能にするのに充分な時間に
わたってそこに留まらせられる。次いで液体サンプルが流出又は取り出され、体
積32がすすがれ、その後に好適な液晶材料が体積32に供給される。カバープレー
ト31（使用される場合）、（又は支持体21もしくは両方）は透明であってもよく
、液晶材料の外観の観察を可能にする。液晶の非一様又は不均一の光学的外観（
例えば、異なる色の領域又は異なる明度の領域）が検出すべき病原体の存在を信
号で伝える。サンプルはまた特別な病原体についてスクリーニングすべきである
空気（又はその他のガス）の形態で体積32に与えられてもよい。
べき液体サンプルが図２に示された装置の密閉体積32に注入又は噴射されてもよ
く、検出領域の表面への検出すべき病原体の結合を可能にするのに充分な時間に
わたってそこに留まらせられる。次いで液体サンプルが流出又は取り出され、体
積32がすすがれ、その後に好適な液晶材料が体積32に供給される。カバープレー
ト31（使用される場合）、（又は支持体21もしくは両方）は透明であってもよく
、液晶材料の外観の観察を可能にする。液晶の非一様又は不均一の光学的外観（
例えば、異なる色の領域又は異なる明度の領域）が検出すべき病原体の存在を信
号で伝える。サンプルはまた特別な病原体についてスクリーニングすべきである
空気（又はその他のガス）の形態で体積32に与えられてもよい。
【００１８】
磁性ビーズは病原体がサンプル中に存在するか否かを測定するために検出装置
と連係して使用されてもよい。磁性ビーズが使用される場合、それらは典型的に
はサンプルの水溶液と接触させられる。サンプル中の生化学的物質が磁性ビーズ
の表面に吸着されるであろう。それ故、病原体が存在する場合、それはまたビー
ズの表面に吸着されるであろう。磁性ビーズの表面は磁性ビーズへの病原体の結
合剤を増大するための結合剤を含んでもよい。いずれの場合にも、病原体がサン
プル中に存在する場合、吸着された病原体を含むビーズが検出領域のくぼみ中の
結合剤に結合するであろう。磁石はビーズを溝に初期に吸込むのに使用されても
よい。磁性ビーズが検出装置と連係して使用される場合、検出領域中のくぼみ又
は溝は結合された病原体を含むビーズが溝又はくぼみにフィットし得るような好
適なサイズにされるべきである。
と連係して使用されてもよい。磁性ビーズが使用される場合、それらは典型的に
はサンプルの水溶液と接触させられる。サンプル中の生化学的物質が磁性ビーズ
の表面に吸着されるであろう。それ故、病原体が存在する場合、それはまたビー
ズの表面に吸着されるであろう。磁性ビーズの表面は磁性ビーズへの病原体の結
合剤を増大するための結合剤を含んでもよい。いずれの場合にも、病原体がサン
プル中に存在する場合、吸着された病原体を含むビーズが検出領域のくぼみ中の
結合剤に結合するであろう。磁石はビーズを溝に初期に吸込むのに使用されても
よい。磁性ビーズが検出装置と連係して使用される場合、検出領域中のくぼみ又
は溝は結合された病原体を含むビーズが溝又はくぼみにフィットし得るような好
適なサイズにされるべきである。
【００１９】
本発明の例が図3-8を参照して今記載される。この例は電子ビームリソグラフ
ィーを使用することにより形成された約100nmの幅及び深さ並びに100nmの間隔を
有する溝でパターン化されたシリコンウェハの表面を金型として使用して、ポリ
ジメチルシロキサンのナノスケール成形により形成された弾性支持体20を利用し
た。100nmの寸法の実質的に正方形の溝及びリッジを有する得られる微小構造が
図３の簡素化された断面図に示される。原子力顕微鏡及び走査電子顕微鏡はシリ
コン鋳型のナノメートルスケールの微細構成がポリマー材料に再生されることを
確かめた。BSA（ブロッキング層として）及び免疫グロブリンＧ（IgG）（結合剤
として）の層33が検出領域中の溝26及びリッジ25の表面上にフィルムで形成され
た。当業者は免疫グロブリンの部分又はフラグメントが全免疫グロブリンに代え
て使用し得ることを認めるであろう。説明のために図３に示されるように、フィ
ルム33を形成するために表面に吸着されたBSA分子及びIgG分子のサイズは溝26の
寸法と較べて小さかった。溝26の寸法は水疱性口内炎ウイルス(VSV)（典型的に
はウイルス粒子サイズ約100nmx45nm）とサイズが匹敵し、その粒子が図３に35で
説明のために示される。フィルム33を形成するために、パターン化支持体20が最
初にIgGの水溶液に、次いでBSAの水溶液に逐次浸漬される。支持体表面上の分子
の得られる層が図５に図示される。
ィーを使用することにより形成された約100nmの幅及び深さ並びに100nmの間隔を
有する溝でパターン化されたシリコンウェハの表面を金型として使用して、ポリ
ジメチルシロキサンのナノスケール成形により形成された弾性支持体20を利用し
た。100nmの寸法の実質的に正方形の溝及びリッジを有する得られる微小構造が
図３の簡素化された断面図に示される。原子力顕微鏡及び走査電子顕微鏡はシリ
コン鋳型のナノメートルスケールの微細構成がポリマー材料に再生されることを
確かめた。BSA（ブロッキング層として）及び免疫グロブリンＧ（IgG）（結合剤
として）の層33が検出領域中の溝26及びリッジ25の表面上にフィルムで形成され
た。当業者は免疫グロブリンの部分又はフラグメントが全免疫グロブリンに代え
て使用し得ることを認めるであろう。説明のために図３に示されるように、フィ
ルム33を形成するために表面に吸着されたBSA分子及びIgG分子のサイズは溝26の
寸法と較べて小さかった。溝26の寸法は水疱性口内炎ウイルス(VSV)（典型的に
はウイルス粒子サイズ約100nmx45nm）とサイズが匹敵し、その粒子が図３に35で
説明のために示される。フィルム33を形成するために、パターン化支持体20が最
初にIgGの水溶液に、次いでBSAの水溶液に逐次浸漬される。支持体表面上の分子
の得られる層が図５に図示される。
【００２０】
この様式で形成されたフィルム33を有する支持体20がそれの上に液晶材料の層
を有した場合、ナノメートル-スケールの溝が形成された検出領域は交差偏光シ
ートの間で見られた時に（溝をアナライザーに平行にして）液晶に一様に暗く見
えるようにさせた。市販の液晶材料、BDHにより製造され、EMインダストリィズ
（Hawthorne, New York）から入手し得る4-シアノ-4'-ペンチルビフェニル(5CB)
ネマチック液晶が利用された（8CBの如きスメクチック液晶を含む、その他の液
晶材料が使用されてもよい）。図４はナノ組織化検出領域23、平らな非組織化領
域24、及びスペーサー30の領域を示す。アナライザーによる写真は検出領域23が
液晶材料の一様な固定のために一様に暗く見え、一方、溝を有しない支持体表面
の平らな領域22が明るく着色されることを示した。何とならば、溝がなく、液晶
が表面に一様に固定されないからである。こうして、検出領域中の支持体の表面
中のナノスケールの溝26の存在は液晶に一様な配向（これは層33中で支持体表面
へのBSA及びIgGの吸着により消去されない）をとらせる。
を有した場合、ナノメートル-スケールの溝が形成された検出領域は交差偏光シ
ートの間で見られた時に（溝をアナライザーに平行にして）液晶に一様に暗く見
えるようにさせた。市販の液晶材料、BDHにより製造され、EMインダストリィズ
（Hawthorne, New York）から入手し得る4-シアノ-4'-ペンチルビフェニル(5CB)
ネマチック液晶が利用された（8CBの如きスメクチック液晶を含む、その他の液
晶材料が使用されてもよい）。図４はナノ組織化検出領域23、平らな非組織化領
域24、及びスペーサー30の領域を示す。アナライザーによる写真は検出領域23が
液晶材料の一様な固定のために一様に暗く見え、一方、溝を有しない支持体表面
の平らな領域22が明るく着色されることを示した。何とならば、溝がなく、液晶
が表面に一様に固定されないからである。こうして、検出領域中の支持体の表面
中のナノスケールの溝26の存在は液晶に一様な配向（これは層33中で支持体表面
へのBSA及びIgGの吸着により消去されない）をとらせる。
【００２１】
図5-7はVSVのインジアナ株であるウイルスの特定株の存在を検出するために液
晶と組み合わせてこのような支持体を利用する例の結果を図示する。その中に形
成された溝26を有する支持体20の表面が上記のように前処理されて図５に図示さ
れたようなBSA及びIgGの層33を形成し、そのIgGはVSVのインジアナ株に特異的に
結合するように選択される（即ち、抗VSV-I IgG）。支持体中の溝26の幅は100nm
であり、これはVSVウイルス粒子のサイズ（約100nmx45nm）の程度であり、ウイ
ルス粒子が溝に少なくとも部分的にフィットし、それを占有することを可能にす
る。それと接触して液晶5CBを有する検出領域のみの写真及び観察は、検出領域
中の支持体表面への液晶の一様な固定を示す一様な暗い外観を示した。同様にBS
A及び抗VSV-I IgGで前処理された別の支持体はその後にVSVのインジアナ株を含
む緩衝剤の液滴を支持体の表面に置くことにより処理された。液滴がガラスカバ
ースリップと支持体の表面の間に閉じ込められた。次いでカバースリップが除去
され、支持体の表面が食塩加リン酸緩衝液(PBS)ですすがれ、次いで過剰のPBSを
置換するための窒素の流れの下に置かれ、次いで5CB液晶と接触させられた。緩
衝剤の液滴が約106pfu/mlのVSV-Iを含んだ場合、VSV-Iが図６に図示されるよう
にIgGに結合され、次いで表面と接触する液晶が非一様かつ明るく見えた。この
結果はウイルスの存在が液晶の整列に関するナノスケールの溝26の効果を消去す
ることを示す。図７に図示されるように、VSVのニュージャージー株（これはイ
ンジアナ株に特異的であるIgGに結合しない）を利用して、更なる実験が行なわ
れた。この様式で処理された支持体が液晶をそれに適用させた場合、液晶の一様
な配向が実質的に変化されなかった。上記結果は検出システムがサンプル中のVS
Vのインジアナ株の存在を同定するのに使用し得ること及び検出装置が同じウイ
ルスの異なる株を区別し得ることを実証する。こうして、そのアッセイはVSVの
インジアナ株に特異的である。
晶と組み合わせてこのような支持体を利用する例の結果を図示する。その中に形
成された溝26を有する支持体20の表面が上記のように前処理されて図５に図示さ
れたようなBSA及びIgGの層33を形成し、そのIgGはVSVのインジアナ株に特異的に
結合するように選択される（即ち、抗VSV-I IgG）。支持体中の溝26の幅は100nm
であり、これはVSVウイルス粒子のサイズ（約100nmx45nm）の程度であり、ウイ
ルス粒子が溝に少なくとも部分的にフィットし、それを占有することを可能にす
る。それと接触して液晶5CBを有する検出領域のみの写真及び観察は、検出領域
中の支持体表面への液晶の一様な固定を示す一様な暗い外観を示した。同様にBS
A及び抗VSV-I IgGで前処理された別の支持体はその後にVSVのインジアナ株を含
む緩衝剤の液滴を支持体の表面に置くことにより処理された。液滴がガラスカバ
ースリップと支持体の表面の間に閉じ込められた。次いでカバースリップが除去
され、支持体の表面が食塩加リン酸緩衝液(PBS)ですすがれ、次いで過剰のPBSを
置換するための窒素の流れの下に置かれ、次いで5CB液晶と接触させられた。緩
衝剤の液滴が約106pfu/mlのVSV-Iを含んだ場合、VSV-Iが図６に図示されるよう
にIgGに結合され、次いで表面と接触する液晶が非一様かつ明るく見えた。この
結果はウイルスの存在が液晶の整列に関するナノスケールの溝26の効果を消去す
ることを示す。図７に図示されるように、VSVのニュージャージー株（これはイ
ンジアナ株に特異的であるIgGに結合しない）を利用して、更なる実験が行なわ
れた。この様式で処理された支持体が液晶をそれに適用させた場合、液晶の一様
な配向が実質的に変化されなかった。上記結果は検出システムがサンプル中のVS
Vのインジアナ株の存在を同定するのに使用し得ること及び検出装置が同じウイ
ルスの異なる株を区別し得ることを実証する。こうして、そのアッセイはVSVの
インジアナ株に特異的である。
【００２２】
本発明の検出装置はまた図８に示されるように多くの分離された検出領域が支
持体の表面に形成される“ミクロアレイ”で組み込まれてもよい。図８に示され
た支持体40は装置20について上記されたようにその中に形成されたくぼみ（例え
ば、溝）を有する表面41を有する。全表面41又はそれの領域は表面への病原体の
非特異的結合を防止するブロッキング層を有する。多くの分離された検出領域43
が表面41に形成され、これらの夫々が特別な病原体に特異的である異なる結合剤
（例えば、特別なウイルス又はウイルスの株に結合する特定IgG）を表面に有す
る。サンプルが表面41と接触して置かれる場合、サンプル中に存在する病原体が
その病原体の結合剤を有する領域43で結合されるであろう。次いで支持体がすす
がれ、液晶材料が表面41に適用される。病原体が特別な領域43で見られた場合、
液晶はその領域で非一様に見え、観察者にその領域が特異的である病原体のサン
プル中の存在を信号で伝え、サンプル中の多くの病原体の存在についてのアッセ
イを同時に可能にする。
持体の表面に形成される“ミクロアレイ”で組み込まれてもよい。図８に示され
た支持体40は装置20について上記されたようにその中に形成されたくぼみ（例え
ば、溝）を有する表面41を有する。全表面41又はそれの領域は表面への病原体の
非特異的結合を防止するブロッキング層を有する。多くの分離された検出領域43
が表面41に形成され、これらの夫々が特別な病原体に特異的である異なる結合剤
（例えば、特別なウイルス又はウイルスの株に結合する特定IgG）を表面に有す
る。サンプルが表面41と接触して置かれる場合、サンプル中に存在する病原体が
その病原体の結合剤を有する領域43で結合されるであろう。次いで支持体がすす
がれ、液晶材料が表面41に適用される。病原体が特別な領域43で見られた場合、
液晶はその領域で非一様に見え、観察者にその領域が特異的である病原体のサン
プル中の存在を信号で伝え、サンプル中の多くの病原体の存在についてのアッセ
イを同時に可能にする。
【００２３】
上記のように、本発明の検出装置はまた異なる結合剤を含む検出領域を含む“
ミクロアレイ”に組み込まれてもよい。同じ病原体に対して異なる感度を有する
検出領域を含む検出装置がまたつくられてもよい。このような検出装置は支持体
の表面に少なくとも第二検出領域を含む。第二検出領域は第一検出領域中の幅と
は異なる幅を有する溝；第一検出領域中の深さとは異なる深さを有する溝；又は
第一検出領域中の幅及び深さとは異なる幅及び深さの両方を有する溝を有する。
異なる検出領域の溝の寸法の相違は標的種の推測濃度が良く知られていない場合
にミクロアレイが使用されることを可能にする。何とならば、液晶の不規則化を
もたらす病原体の濃度は検出領域中の溝の幅及び深さに応じて異なるからであろ
う。
ミクロアレイ”に組み込まれてもよい。同じ病原体に対して異なる感度を有する
検出領域を含む検出装置がまたつくられてもよい。このような検出装置は支持体
の表面に少なくとも第二検出領域を含む。第二検出領域は第一検出領域中の幅と
は異なる幅を有する溝；第一検出領域中の深さとは異なる深さを有する溝；又は
第一検出領域中の幅及び深さとは異なる幅及び深さの両方を有する溝を有する。
異なる検出領域の溝の寸法の相違は標的種の推測濃度が良く知られていない場合
にミクロアレイが使用されることを可能にする。何とならば、液晶の不規則化を
もたらす病原体の濃度は検出領域中の溝の幅及び深さに応じて異なるからであろ
う。
【００２４】
（実施例）
材料
使用したガラス顕微鏡スライドはフィッシャーズ・ファイネスト、プレミアム
・グレードであり、フィッシャー・サイエンチフィック(Pittburgh, PA)から得
た。トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチルトリクロロシランをゲレ
スト(Tullytown, PA)から購入した。1-デカンチオール、1-ヘキサデカンチオー
ル、及び鉱油をアルドリッチ(Milwaukee, WI)から得た。下記のものを熱硬化性
又はUV硬化性プレポリマーとして使用した：ポリ（ジメチルシロキサン）（PDMS
、シルガード（登録商標）184、ダウ・コーニング社(Midland, MI)）；エポキシ
樹脂（2-トン（登録商標）クリアー・エポキシ、デブコン(Danvers, MA)）；ポ
リウレタン（PU、NOA61、ノーランド・プロダクツ社(New Brunswick, NJ)）；ポ
リシアノアクリレート（PC、J-91、サマーズ・オプチカル(Fort Washington, PA
)）；及びポリスチレン（PS、UV-74、サマーズ・オプチカル(Fort Washington,
PA)）。ウシ血清アルブミン（BSA、無IgG、凍結乾燥粉末）をシグマ(St. Louis,
MO)から得、受け取ったまま使用した。BDHにより製造された4-シアノ-4'-ペン
チルビフェニルのネマチック液晶(5CB)をEMインダストリィズ(Hawthorne, NY)か
ら購入した。
・グレードであり、フィッシャー・サイエンチフィック(Pittburgh, PA)から得
た。トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチルトリクロロシランをゲレ
スト(Tullytown, PA)から購入した。1-デカンチオール、1-ヘキサデカンチオー
ル、及び鉱油をアルドリッチ(Milwaukee, WI)から得た。下記のものを熱硬化性
又はUV硬化性プレポリマーとして使用した：ポリ（ジメチルシロキサン）（PDMS
、シルガード（登録商標）184、ダウ・コーニング社(Midland, MI)）；エポキシ
樹脂（2-トン（登録商標）クリアー・エポキシ、デブコン(Danvers, MA)）；ポ
リウレタン（PU、NOA61、ノーランド・プロダクツ社(New Brunswick, NJ)）；ポ
リシアノアクリレート（PC、J-91、サマーズ・オプチカル(Fort Washington, PA
)）；及びポリスチレン（PS、UV-74、サマーズ・オプチカル(Fort Washington,
PA)）。ウシ血清アルブミン（BSA、無IgG、凍結乾燥粉末）をシグマ(St. Louis,
MO)から得、受け取ったまま使用した。BDHにより製造された4-シアノ-4'-ペン
チルビフェニルのネマチック液晶(5CB)をEMインダストリィズ(Hawthorne, NY)か
ら購入した。
【００２５】
ナノ-パターンを有するシリコンマスター
レプリカ成形のマスター支持体として、パターン化シリコンウェハ（200nmパ
ターン及び50nm深さ）を電子ビームライティング及びエッチングにより調製した
。PDMSプレポリマーを成形する前に、初期のシリコンマスターをフッ素化シラン
蒸気に暴露することによりそれをシラン処理してPDMSがシリコンマスターの表面
に粘着することを防止した。グローブボックス（モデルCC-40、バキューム・ア
トモスフェアーズ社(Hawthorne, CA)）を使用して、これを窒素雰囲気下で行な
った。最初に、きれいなシリコンマスターをデシケーター中で支持体に付着し、
重質鉱油中のフッ素化シラン（トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチ
ルトリクロロシラン）の３％(v/v)溶液の約2cm上で面を下にして懸垂した。真空
ポンプを使用して、デシケーターの内圧をその後に約0.1トルの圧力に調節した
。約６時間後に、デシケーターに窒素を充満し、サンプルを除去した。フッ素化
SAMの存在を基準シリコンウェハ上の水の接触角の測定により確認した。ラメ-ハ
ートモデル100(Mountain Lakes, NJ)接触角ゴニオメータを使用して、接触角を
測定した。フッ素化シリコンウェハ上の水の測定された接触角は110°以上であ
った。
ターン及び50nm深さ）を電子ビームライティング及びエッチングにより調製した
。PDMSプレポリマーを成形する前に、初期のシリコンマスターをフッ素化シラン
蒸気に暴露することによりそれをシラン処理してPDMSがシリコンマスターの表面
に粘着することを防止した。グローブボックス（モデルCC-40、バキューム・ア
トモスフェアーズ社(Hawthorne, CA)）を使用して、これを窒素雰囲気下で行な
った。最初に、きれいなシリコンマスターをデシケーター中で支持体に付着し、
重質鉱油中のフッ素化シラン（トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチ
ルトリクロロシラン）の３％(v/v)溶液の約2cm上で面を下にして懸垂した。真空
ポンプを使用して、デシケーターの内圧をその後に約0.1トルの圧力に調節した
。約６時間後に、デシケーターに窒素を充満し、サンプルを除去した。フッ素化
SAMの存在を基準シリコンウェハ上の水の接触角の測定により確認した。ラメ-ハ
ートモデル100(Mountain Lakes, NJ)接触角ゴニオメータを使用して、接触角を
測定した。フッ素化シリコンウェハ上の水の測定された接触角は110°以上であ
った。
【００２６】
PDMSマスターの調製
図９は上記のように調製されたシリコンマスターからPDMSマスターを形成する
のに使用した操作を図示する。図９はまたPDMSが種々のポリマーから支持体を形
成するのに使用された方法を示す。エラストマーをシリコンマスターからのマス
ターの形成に使用した。何とならば、それらは比較的大きい面積にわたって表面
と一致して接触することができ、かつそれらは硬質マスターから容易に離型し得
るからである（約21.6ダイン/cmの低界面自由エネルギー）。更に、エラストマ
ーは典型的には良好な化学安定性を示す。PDMSの液体プレポリマー及び硬化剤の
混合物（重量基準で10:1）をプラスチックペトリ皿に入れられたシリコンマスタ
ーのパターン化され、フッ素化された表面にそそぐことにより弾性PDMSレプリカ
を加工した。混合及び注入操作から生じたPDMSプレポリマー／硬化剤混合物中の
連行気泡を除去するために、ペトリ皿を約30分間にわたって室温で真空オーブン
に入れた。次いでプレポリマー混合物を真空オーブン中で60℃で１日にわたって
硬化させた。硬化後、PDMSレプリカをシリコンマスターから軽度に剥離した。最
後に、硬化PDMSレプリカをエタノールですすぎ、窒素のガス流のもとに乾燥させ
た。
のに使用した操作を図示する。図９はまたPDMSが種々のポリマーから支持体を形
成するのに使用された方法を示す。エラストマーをシリコンマスターからのマス
ターの形成に使用した。何とならば、それらは比較的大きい面積にわたって表面
と一致して接触することができ、かつそれらは硬質マスターから容易に離型し得
るからである（約21.6ダイン/cmの低界面自由エネルギー）。更に、エラストマ
ーは典型的には良好な化学安定性を示す。PDMSの液体プレポリマー及び硬化剤の
混合物（重量基準で10:1）をプラスチックペトリ皿に入れられたシリコンマスタ
ーのパターン化され、フッ素化された表面にそそぐことにより弾性PDMSレプリカ
を加工した。混合及び注入操作から生じたPDMSプレポリマー／硬化剤混合物中の
連行気泡を除去するために、ペトリ皿を約30分間にわたって室温で真空オーブン
に入れた。次いでプレポリマー混合物を真空オーブン中で60℃で１日にわたって
硬化させた。硬化後、PDMSレプリカをシリコンマスターから軽度に剥離した。最
後に、硬化PDMSレプリカをエタノールですすぎ、窒素のガス流のもとに乾燥させ
た。
【００２７】
弾性PDMSマスターからのポリマーレプリカ
弾性マスターを使用する複製はマスター及びレプリカを分離する容易さを増大
し、分離中に構造を保護し、かつ複製方法中に生じ得るマスターへの損傷を最小
にすることがわかった。上記のように調製されたPDMSマスターを使用して、種々
のポリマーレプリカを図９に図示されたようにガラス支持体上に形成した。エポ
キシプレポリマーの如き熱硬化性ポリマーからこのようなポリマーレプリカを形
成するために、PDMSレプリカをガラス支持体に塗布されたエポキシの粘稠な液体
プレポリマーの上に置いた。ガラス支持体をホットプレートの上に置き、60℃に
加熱し、圧力（約100g/cm2）を２時間適用することによりPDMSレプリカを粘稠な
エポキシプレポリマーにプレスした。次いでPDMS及びエポキシの得られる組み合
わせを室温に冷却し、その後にPDMSレプリカをエポキシ支持体から剥離した。異
なる方法を使用してポリウレタン、ポリシアノアクリレート、及びポリスチレン
を調製するのに使用したようなUV硬化性プレポリマーからレプリカを調製した。
し、分離中に構造を保護し、かつ複製方法中に生じ得るマスターへの損傷を最小
にすることがわかった。上記のように調製されたPDMSマスターを使用して、種々
のポリマーレプリカを図９に図示されたようにガラス支持体上に形成した。エポ
キシプレポリマーの如き熱硬化性ポリマーからこのようなポリマーレプリカを形
成するために、PDMSレプリカをガラス支持体に塗布されたエポキシの粘稠な液体
プレポリマーの上に置いた。ガラス支持体をホットプレートの上に置き、60℃に
加熱し、圧力（約100g/cm2）を２時間適用することによりPDMSレプリカを粘稠な
エポキシプレポリマーにプレスした。次いでPDMS及びエポキシの得られる組み合
わせを室温に冷却し、その後にPDMSレプリカをエポキシ支持体から剥離した。異
なる方法を使用してポリウレタン、ポリシアノアクリレート、及びポリスチレン
を調製するのに使用したようなUV硬化性プレポリマーからレプリカを調製した。
【００２８】
このようなUV硬化性プレポリマーでレプリカを調製するために、PDMSマスター
を最初にガラス支持体の上に置き、厚さ約100μmのスペーサーフィルム（デュポ
ン・フィルムズ(Wilmington, DE)）を使用してガラス支持体とPDMSマスターの間
のギャップを維持した。シリンジを使用して、液体UV硬化性プレポリマーをPDMS
マスターとガラス支持体の間に注入し、次いでこれをホットプレート（約60℃）
上で毛細管力により充満した。これらのプレポリマーを窒素流のもとに２時間に
わたって紫外線（365nm、UV架橋装置、スペクトロニクス社(Westbury, NY)）で
硬化させ、オーブン中で60℃で一夜エージングした。PDMSマスターをレプリカの
表面から剥離した後、PDMSマスターをエタノールで洗浄した。異なるPDMSマスタ
ーを夫々のポリマー材料について使用し、単一PDMSマスターが原子力顕微鏡(AFM
)、光学顕微鏡、及び液晶の整列により確認したように複製されたポリマーパタ
ーンに認められる変化を生じないで10より多いポリマーレプリカを加工するのに
使用し得ることがわかった。
を最初にガラス支持体の上に置き、厚さ約100μmのスペーサーフィルム（デュポ
ン・フィルムズ(Wilmington, DE)）を使用してガラス支持体とPDMSマスターの間
のギャップを維持した。シリンジを使用して、液体UV硬化性プレポリマーをPDMS
マスターとガラス支持体の間に注入し、次いでこれをホットプレート（約60℃）
上で毛細管力により充満した。これらのプレポリマーを窒素流のもとに２時間に
わたって紫外線（365nm、UV架橋装置、スペクトロニクス社(Westbury, NY)）で
硬化させ、オーブン中で60℃で一夜エージングした。PDMSマスターをレプリカの
表面から剥離した後、PDMSマスターをエタノールで洗浄した。異なるPDMSマスタ
ーを夫々のポリマー材料について使用し、単一PDMSマスターが原子力顕微鏡(AFM
)、光学顕微鏡、及び液晶の整列により確認したように複製されたポリマーパタ
ーンに認められる変化を生じないで10より多いポリマーレプリカを加工するのに
使用し得ることがわかった。
【００２９】
水溶液中のポリマーレプリカのインキュベーション
ポリマーレプリカを食塩加リン酸緩衝液（PBS：137mM NaCl、2.7mM KCl、4.3m
M Na2HPO4・H2O、1.4mM KH2PO4）又はPBSの1mg/ml BSA溶液中でインキュベート
した。水溶液中のインキュベーション後に、ポリマーレプリカを脱イオン水で軽
く洗浄し、分析の前に窒素流で乾燥させた。 AFMによるパターン化支持体の像 シリコンマスター、PDMSマスター、及びポリマーレプリカの像を接触様式又は
タッピング様式で運転するデジタルインストルメンツ・ナノスコープIII（Santa
Barbara, CA）を使用して原子力顕微鏡(AFM)により得た。窒化ケイ素からつく
られたカンチレバーを1.0Hzの走査速度でライン当り512サンプル点で使用してサ
ンプルを周囲条件下で像形成した。
M Na2HPO4・H2O、1.4mM KH2PO4）又はPBSの1mg/ml BSA溶液中でインキュベート
した。水溶液中のインキュベーション後に、ポリマーレプリカを脱イオン水で軽
く洗浄し、分析の前に窒素流で乾燥させた。 AFMによるパターン化支持体の像 シリコンマスター、PDMSマスター、及びポリマーレプリカの像を接触様式又は
タッピング様式で運転するデジタルインストルメンツ・ナノスコープIII（Santa
Barbara, CA）を使用して原子力顕微鏡(AFM)により得た。窒化ケイ素からつく
られたカンチレバーを1.0Hzの走査速度でライン当り512サンプル点で使用してサ
ンプルを周囲条件下で像形成した。
【００３０】
液晶のホメオトロピック固定のための支持体
約20nmの厚さを有する金の半透明かつ一様に付着されたフィルムを電子ビーム
エバポレーター（VES-3000-C、Tek-Vacインダストリィズ社(Long Island, NY)）
を使用してきれいなガラス支持体上に形成した。ガラススライドをプラネタリー
支持体ホルダー（これは好ましい方向ではない金フィルムの一様な付着を得るた
めにスライドを金源に対しエピサイクリック様式で回転させる）に取り付けた。
チタンの約8nmの層を使用してガラスと金フィルムの間の接着を促進した。チタ
ンの付着の速度は約0.02nm/秒であり、圧力は蒸発の前及び間で1x10-6トル以下
であった。混合自己集合単層(SAM)を85％の1-デカンチオール及び15％の1-ヘキ
サデカンチオール（約1mMの合計濃度）を含むエタノール溶液中の２時間の浸漬
後に金の上に形成した。
エバポレーター（VES-3000-C、Tek-Vacインダストリィズ社(Long Island, NY)）
を使用してきれいなガラス支持体上に形成した。ガラススライドをプラネタリー
支持体ホルダー（これは好ましい方向ではない金フィルムの一様な付着を得るた
めにスライドを金源に対しエピサイクリック様式で回転させる）に取り付けた。
チタンの約8nmの層を使用してガラスと金フィルムの間の接着を促進した。チタ
ンの付着の速度は約0.02nm/秒であり、圧力は蒸発の前及び間で1x10-6トル以下
であった。混合自己集合単層(SAM)を85％の1-デカンチオール及び15％の1-ヘキ
サデカンチオール（約1mMの合計濃度）を含むエタノール溶液中の２時間の浸漬
後に金の上に形成した。
【００３１】
光学セル
フィルムを光学セルに集合することによりパターン転写ポリマーレプリカの表
面上のネマチック液晶(5CB)の整列を観察した。二つのガラススライドを対にす
ることにより光学セルを加工し、一面はガラススライド上に加工されたポリマー
レプリカであり、他面は金被覆ガラススライド上に形成された混合SAMであった
。これらの両方を上記のように調製した。薄いポリエステルフィルム（約10μm
の厚さのマイラー（登録商標）ブランドのフィルム（デュポン・フィルムズ(Wil
mington, DE)）を支持体の表面の間に挿入することにより二つの支持体を離して
保った。セルをガラス顕微鏡スライドの端部に沿って置かれた“ブルドッグ”ク
リップと一緒に保持した。次いでセルをホットプレートの上に置くことによりそ
れらを約40℃に加熱した。熱空気銃を使用してセル付近の空気を約40℃に温めた
。5CBをガラスシリンジ内でその等方性相（約35℃）に加熱した。次いで、5CBの
液滴をホットプレート上の夫々のセルの端部に置いた。5CBを毛細管力により二
つの支持体の間のキャビティに吸込んだ。5CBで一旦充満されると、セルをホッ
トプレートから除去し、空気中で室温に冷却した。冷却後に、5CBの等方性相が
ネマチック状態に変換した。
面上のネマチック液晶(5CB)の整列を観察した。二つのガラススライドを対にす
ることにより光学セルを加工し、一面はガラススライド上に加工されたポリマー
レプリカであり、他面は金被覆ガラススライド上に形成された混合SAMであった
。これらの両方を上記のように調製した。薄いポリエステルフィルム（約10μm
の厚さのマイラー（登録商標）ブランドのフィルム（デュポン・フィルムズ(Wil
mington, DE)）を支持体の表面の間に挿入することにより二つの支持体を離して
保った。セルをガラス顕微鏡スライドの端部に沿って置かれた“ブルドッグ”ク
リップと一緒に保持した。次いでセルをホットプレートの上に置くことによりそ
れらを約40℃に加熱した。熱空気銃を使用してセル付近の空気を約40℃に温めた
。5CBをガラスシリンジ内でその等方性相（約35℃）に加熱した。次いで、5CBの
液滴をホットプレート上の夫々のセルの端部に置いた。5CBを毛細管力により二
つの支持体の間のキャビティに吸込んだ。5CBで一旦充満されると、セルをホッ
トプレートから除去し、空気中で室温に冷却した。冷却後に、5CBの等方性相が
ネマチック状態に変換した。
【００３２】
光学組織の分析
偏光顕微鏡（BX60、オリンパス(Tokyo, Japan)）を使用してポリマーレプリカ
及びネマチック5CBで充満された光学セル中に伝播された光により形成された光
学組織を観察した。液晶セルの光学外観の像を偏光顕微鏡に取り付けられたデジ
タルカメラ（C-2020Z、オリンパス・アメリカ社(Melville, NY)）で捕捉した。
ポリマーレプリカの観察のために高品質様式（1600x1200ピクセルの解像度）をf
1 1の口径で1/6秒のシャッター速度で使用して写真を得（顕微鏡セッティング：
最大強さの100％の光源及び100％の開放口径）、一方、1/320秒のシャッター速
度をポリマーレプリカから調製された光学セルを観察するために使用した（顕微
鏡セッティング：最大強さの50％の光源及び50％の開放口径）。
及びネマチック5CBで充満された光学セル中に伝播された光により形成された光
学組織を観察した。液晶セルの光学外観の像を偏光顕微鏡に取り付けられたデジ
タルカメラ（C-2020Z、オリンパス・アメリカ社(Melville, NY)）で捕捉した。
ポリマーレプリカの観察のために高品質様式（1600x1200ピクセルの解像度）をf
1 1の口径で1/6秒のシャッター速度で使用して写真を得（顕微鏡セッティング：
最大強さの100％の光源及び100％の開放口径）、一方、1/320秒のシャッター速
度をポリマーレプリカから調製された光学セルを観察するために使用した（顕微
鏡セッティング：最大強さの50％の光源及び50％の開放口径）。
【００３３】
金によるポリマーレプリカの被覆
電子ビームエバポレーター（VES-3000-C、Tek-Vacインダストリィズ社(Long I
sland, NY)）を使用して、約10nmの厚さを有する金の半透明フィルムを成形ポリ
ウレタン支持体に付着した。支持体をプラネタリー支持体ホルダー（これは好ま
しい方向ではない金フィルムの一様な付着を得るためにスライドを金源に対しエ
ピサイクリック様式で回転させる）に取り付けた。チタンの約3nmの層を使用し
てポリウレタンと金フィルムの間の接着を促進した。チタン及び金の付着の速度
は約0.02nm/秒であり、圧力は蒸発の前及び間で1x10-6トル以下であった。
sland, NY)）を使用して、約10nmの厚さを有する金の半透明フィルムを成形ポリ
ウレタン支持体に付着した。支持体をプラネタリー支持体ホルダー（これは好ま
しい方向ではない金フィルムの一様な付着を得るためにスライドを金源に対しエ
ピサイクリック様式で回転させる）に取り付けた。チタンの約3nmの層を使用し
てポリウレタンと金フィルムの間の接着を促進した。チタン及び金の付着の速度
は約0.02nm/秒であり、圧力は蒸発の前及び間で1x10-6トル以下であった。
【００３４】
金被覆ポリマーレプリカの化学パターン化
PDMSの平らな片（約1cmx1cmx1cm）をヘキサデカンチオールの3mMエタノール溶
液で“インキ塗りした”。過剰のインキをPDMSスタンプの表面から除去し、次い
でスタンプを３分間にわたって流れている窒素の流れの下に置いた。次いでスタ
ンプを更なる圧力を適用しないで金被覆ポリウレタン支持体の表面と接触させた
。接触を金被覆支持体とスタンプの間で約10秒維持した。この操作は表面上の微
細構成の上表面上のヘキサデカンチオールの自己集合単層の形成をもたらす。支
持体上の微細構成の側部及び底部は“むき出しの金”であった。次いで全支持体
を30秒間にわたってHS(CH2)11(OCH2CH2)2OHの0.1mMエタノール溶液中で浸漬した
。この操作は微細構成の側部及び底部でSAMの形成をもたらすが、上部ではもた
らさない。何とならば、それはヘキサデカンチオールから形成されたSAMで既に
官能化されたからである。
液で“インキ塗りした”。過剰のインキをPDMSスタンプの表面から除去し、次い
でスタンプを３分間にわたって流れている窒素の流れの下に置いた。次いでスタ
ンプを更なる圧力を適用しないで金被覆ポリウレタン支持体の表面と接触させた
。接触を金被覆支持体とスタンプの間で約10秒維持した。この操作は表面上の微
細構成の上表面上のヘキサデカンチオールの自己集合単層の形成をもたらす。支
持体上の微細構成の側部及び底部は“むき出しの金”であった。次いで全支持体
を30秒間にわたってHS(CH2)11(OCH2CH2)2OHの0.1mMエタノール溶液中で浸漬した
。この操作は微細構成の側部及び底部でSAMの形成をもたらすが、上部ではもた
らさない。何とならば、それはヘキサデカンチオールから形成されたSAMで既に
官能化されたからである。
【００３５】
ビオチニル化BSA被覆レプリカへの磁性ビーズの結合
表１に示された特性を有する光学回折格子をESエドムント・インダストリアル
・オプチクス(Barrington, NJ)から購入した。
・オプチクス(Barrington, NJ)から購入した。
【００３６】
【表１】 光学回折格子の性質
【００３７】
PDMSプレポリマーを成形する前に、回折格子をフッ素化シラン蒸気に暴露する
ことによりそれをシラン処理してPDMSがそれの表面に粘着することを防止した。
グローブボックス（モデルCC-40、バキューム・アトモスフェアーズ社(Hawthorn
e, CA)）を使用して、これを窒素雰囲気下で行なった。最初に、格子をデシケー
ター中で支持体に取り付け、重質鉱油中のフッ素化シラン（トリデカフルオロ-1
,1,2,2-テトラヒドロオクチルトリクロロシラン）の３％(v/v)溶液より約2cm上
で面を下にして懸垂した。真空ポンプを使用して、デシケーターの内圧をその後
に約0.1トルの圧力に調節した。約６時間後に、デシケーターに窒素を充満し、
サンプルを除去した。 PDMSプレポリマーを硬化剤と混合した後（1/10の比率で）、混合物を30分間に
わたって60℃で真空オーブン中に入れて溶解ガスを除去した。ポリマーを回折格
子に注入し、５分間にわたって真空オーブンに入れ、次いで60℃で一夜にわたっ
てホットプレートの上に置いた。
ことによりそれをシラン処理してPDMSがそれの表面に粘着することを防止した。
グローブボックス（モデルCC-40、バキューム・アトモスフェアーズ社(Hawthorn
e, CA)）を使用して、これを窒素雰囲気下で行なった。最初に、格子をデシケー
ター中で支持体に取り付け、重質鉱油中のフッ素化シラン（トリデカフルオロ-1
,1,2,2-テトラヒドロオクチルトリクロロシラン）の３％(v/v)溶液より約2cm上
で面を下にして懸垂した。真空ポンプを使用して、デシケーターの内圧をその後
に約0.1トルの圧力に調節した。約６時間後に、デシケーターに窒素を充満し、
サンプルを除去した。 PDMSプレポリマーを硬化剤と混合した後（1/10の比率で）、混合物を30分間に
わたって60℃で真空オーブン中に入れて溶解ガスを除去した。ポリマーを回折格
子に注入し、５分間にわたって真空オーブンに入れ、次いで60℃で一夜にわたっ
てホットプレートの上に置いた。
【００３８】
エポキシ樹脂をOTS処理したガラススライドの上に置き、次いでPDMSマスター
をそれに押し付けることにより、エポキシドレプリカをPDMSマスターから調製し
た。エポキシドをホットプレートの上に30分間置くことによりそれを硬化させた
。エポキシレプリカを２時間にわたってビオチン-BSA溶液（PBS中2mg/ml）で処
理した。この短い浸漬時間はマイクロメートルのエポキシレプリカの微細構成を
破壊しないことがわかった。更に長い浸漬時間は明らかな損傷を生じた。PBS１
ミリリットル当り6.7x109、6.7x108、6.7x107、6.7x106及び6.7x105の磁性ビー
ズを含む水溶液20μLをBSA処理エポキシレプリカ又はビオチン-BSA処理エポキシ
レプリカの上に置いた。磁石を表面の下に置いてビーズをレプリカの表面に吸込
んだ。 OTSで処理された顕微鏡スライド及びビオチン-BSA溶液（磁性ビーズを含み、
又は含まない）で処理されたエポキシレプリカを使用して液晶セルをつくった。
12〜15μmのスペーサーを使用して、液晶をエポキシ表面とOTS処理ガラススライ
ドの間に入れた。偏光顕微鏡を使用して、セルの光学外観を測定した。
をそれに押し付けることにより、エポキシドレプリカをPDMSマスターから調製し
た。エポキシドをホットプレートの上に30分間置くことによりそれを硬化させた
。エポキシレプリカを２時間にわたってビオチン-BSA溶液（PBS中2mg/ml）で処
理した。この短い浸漬時間はマイクロメートルのエポキシレプリカの微細構成を
破壊しないことがわかった。更に長い浸漬時間は明らかな損傷を生じた。PBS１
ミリリットル当り6.7x109、6.7x108、6.7x107、6.7x106及び6.7x105の磁性ビー
ズを含む水溶液20μLをBSA処理エポキシレプリカ又はビオチン-BSA処理エポキシ
レプリカの上に置いた。磁石を表面の下に置いてビーズをレプリカの表面に吸込
んだ。 OTSで処理された顕微鏡スライド及びビオチン-BSA溶液（磁性ビーズを含み、
又は含まない）で処理されたエポキシレプリカを使用して液晶セルをつくった。
12〜15μmのスペーサーを使用して、液晶をエポキシ表面とOTS処理ガラススライ
ドの間に入れた。偏光顕微鏡を使用して、セルの光学外観を測定した。
【００３９】
結果及び検討
レプリカ成形によるパターン転写
官能化シリコンマスターのSEM像を得てその微細構成特徴を測定した。断面のS
EM像は約49nmの深さ及び約200nmの幅を有する周期的構造を含む良く形成された
微細構成を示した。シリコンマスター、シリコンマスターから調製されたPDMSレ
プリカ、及びPDMSレプリカから調製されたポリマーレプリカのAFM像が比較のた
めに得られた。シリコンマスターのAFM像の構造及び形状が図10に示され、それ
は得られたSEM像と一致する。シリコンマスターのAFM像及びSEM像の一致は接触
様式で得られたAFM像が信頼できる結果を与え、複製されたポリマー支持体の微
細構成を分析するのに使用し得ることを示す。PDMSマスターのAFM像に示された
微細構成の低下された品質（図11）は弾性材料のAFM像の特徴である。こうして
、PDMSマスターのAFM像に示された微細構成の欠陥はおそらく表面中の実際の欠
陥のためではなくプローブによる歪のためである。複製の最も重要な特徴はPDMS
マスターから複製されたポリマー支持体中のナノメートル-スケールの構造であ
る。この研究に使用されたポリマー材料は硬化後に硬質フィルムを形成するので
、PDMSマスターから形成されたこれらのレプリカのAFM像（図12-15、夫々エポキ
シ、ポリウレタン、ポリシアノアクリレート、及びポリスチレンから形成された
レプリカのAFM像）は可撓性PDMSレプリカにより示された微細構成（図11）のば
らつきを示さない。驚くことに、また予期しないことに、図12-15はシリコンマ
スター中のパターンの深さ及び幅がPDMSマスターの不十分なAFM像にもかかわら
ずポリマーレプリカの夫々中で忠実に再生されることを実証する。ポリマーレプ
リカ中で示されたパターンの深さのわずかな減少はポリマーレプリカをシリコン
マスターから形成する際の段階的複製操作により説明される。
EM像は約49nmの深さ及び約200nmの幅を有する周期的構造を含む良く形成された
微細構成を示した。シリコンマスター、シリコンマスターから調製されたPDMSレ
プリカ、及びPDMSレプリカから調製されたポリマーレプリカのAFM像が比較のた
めに得られた。シリコンマスターのAFM像の構造及び形状が図10に示され、それ
は得られたSEM像と一致する。シリコンマスターのAFM像及びSEM像の一致は接触
様式で得られたAFM像が信頼できる結果を与え、複製されたポリマー支持体の微
細構成を分析するのに使用し得ることを示す。PDMSマスターのAFM像に示された
微細構成の低下された品質（図11）は弾性材料のAFM像の特徴である。こうして
、PDMSマスターのAFM像に示された微細構成の欠陥はおそらく表面中の実際の欠
陥のためではなくプローブによる歪のためである。複製の最も重要な特徴はPDMS
マスターから複製されたポリマー支持体中のナノメートル-スケールの構造であ
る。この研究に使用されたポリマー材料は硬化後に硬質フィルムを形成するので
、PDMSマスターから形成されたこれらのレプリカのAFM像（図12-15、夫々エポキ
シ、ポリウレタン、ポリシアノアクリレート、及びポリスチレンから形成された
レプリカのAFM像）は可撓性PDMSレプリカにより示された微細構成（図11）のば
らつきを示さない。驚くことに、また予期しないことに、図12-15はシリコンマ
スター中のパターンの深さ及び幅がPDMSマスターの不十分なAFM像にもかかわら
ずポリマーレプリカの夫々中で忠実に再生されることを実証する。ポリマーレプ
リカ中で示されたパターンの深さのわずかな減少はポリマーレプリカをシリコン
マスターから形成する際の段階的複製操作により説明される。
【００４０】
ポリマー支持体のAFM像は転写されたパターンの形状における異なる性質（例
えば、パターン化端部の深さ及び鮮鋭度）を示す。複製が夫々のポリマー材料に
ついて少なくとも３回繰り返された。AFM像の観察はポリウレタンレプリカがシ
リコンマスターからのパターンの転写に最良の総合のパターン品質を有すること
を示した。硬化後のポリマーレプリカ材料の硬度は殆ど同じ（83〜90ショアーＤ
硬度）であるので、パターン品質の相違はPDMSレプリカの場合である異なる硬度
（約50ショアーＡ硬度）の結果ではない。プレポリマーの硬化中の収縮はまた複
製されたパターンの品質に影響する重要な因子であるとは考えられない。図12-1
5は異なるポリマー材料がそれから形成されたレプリカに種々の結果を生じるこ
とを示すが、図12-15は使用された材料の夫々が更なる研究に充分に適したレプ
リカを形成したことを示す。
えば、パターン化端部の深さ及び鮮鋭度）を示す。複製が夫々のポリマー材料に
ついて少なくとも３回繰り返された。AFM像の観察はポリウレタンレプリカがシ
リコンマスターからのパターンの転写に最良の総合のパターン品質を有すること
を示した。硬化後のポリマーレプリカ材料の硬度は殆ど同じ（83〜90ショアーＤ
硬度）であるので、パターン品質の相違はPDMSレプリカの場合である異なる硬度
（約50ショアーＡ硬度）の結果ではない。プレポリマーの硬化中の収縮はまた複
製されたパターンの品質に影響する重要な因子であるとは考えられない。図12-1
5は異なるポリマー材料がそれから形成されたレプリカに種々の結果を生じるこ
とを示すが、図12-15は使用された材料の夫々が更なる研究に充分に適したレプ
リカを形成したことを示す。
【００４１】
水溶液中のインキュベーション後のポリマーレプリカのAFM像
ポリマーレプリカを水溶液中でインキュベートして可能な標的種を含む試験溶
液への暴露に耐えるそれらの能力を分析した。詳しくは、ポリマー支持体を１日
にわたってPBS溶液中でインキュベートした。次いで、AFMを使用して得られるパ
ターンの構造及び形状を観察した（図16-19）。エポキシレプリカのパターンは
水溶液中の浸漬に耐えなかった。水溶液中で１日後に、ガラス上に形成したエポ
キシ-パターンの殆どが乱れ、ガラスから脱着した。図16はPBS中の１時間のイン
キュベーション後のエポキシレプリカのAFM像を示す。エポキシレプリカ中のパ
ターンの膨潤がAFM像で明らかである。
液への暴露に耐えるそれらの能力を分析した。詳しくは、ポリマー支持体を１日
にわたってPBS溶液中でインキュベートした。次いで、AFMを使用して得られるパ
ターンの構造及び形状を観察した（図16-19）。エポキシレプリカのパターンは
水溶液中の浸漬に耐えなかった。水溶液中で１日後に、ガラス上に形成したエポ
キシ-パターンの殆どが乱れ、ガラスから脱着した。図16はPBS中の１時間のイン
キュベーション後のエポキシレプリカのAFM像を示す。エポキシレプリカ中のパ
ターンの膨潤がAFM像で明らかである。
【００４２】
エポキシレプリカとは対照的に、ポリウレタン、ポリシアノアクリレート、及
びポリスチレンから調製されたレプリカのAFM像はPBS中の１日のインキュベーシ
ョン後のパターンに区別できる変化を示さなかった。即ち、夫々図17-19に示さ
れた、PBS中のインキュベーション後のPU、PC及びPSレプリカのAFM像はインキュ
ベーション前のパターンの像（図13-15）と殆ど同じである。しかしながら、PC
及びPSレプリカはPBS中の１日のインキュベーション後に顕著に曇った。これは
膨潤により生じたと考えられた。これらのレプリカ中の曇りの特徴は窒素による
乾燥後に消失した。図18及び19に夫々示されるように、PC及びPSレプリカにおけ
る膨潤はポリマーレプリカ中のパターンのAFM像の認められる変化を生じなかっ
た。膨潤の出現は水溶液中のポリマー支持体の延長されたインキュベーションが
ポリマーレプリカのパターンを損傷し得ることを示すとしても、構造が影響され
なかったという事実はこれらのポリマーが本発明における支持体としての使用に
適していることを実証する。エポキシレプリカで見られた膨潤特徴は乾燥後に回
復しなかった。曇りはPBS中の１日のインキュベーション後にポリウレタンから
調製されたレプリカで観察されず、図13及び17はポリマーパターンの形状及び構
造がPBS中のインキュベーション後に変化されなかったことを実証する。
びポリスチレンから調製されたレプリカのAFM像はPBS中の１日のインキュベーシ
ョン後のパターンに区別できる変化を示さなかった。即ち、夫々図17-19に示さ
れた、PBS中のインキュベーション後のPU、PC及びPSレプリカのAFM像はインキュ
ベーション前のパターンの像（図13-15）と殆ど同じである。しかしながら、PC
及びPSレプリカはPBS中の１日のインキュベーション後に顕著に曇った。これは
膨潤により生じたと考えられた。これらのレプリカ中の曇りの特徴は窒素による
乾燥後に消失した。図18及び19に夫々示されるように、PC及びPSレプリカにおけ
る膨潤はポリマーレプリカ中のパターンのAFM像の認められる変化を生じなかっ
た。膨潤の出現は水溶液中のポリマー支持体の延長されたインキュベーションが
ポリマーレプリカのパターンを損傷し得ることを示すとしても、構造が影響され
なかったという事実はこれらのポリマーが本発明における支持体としての使用に
適していることを実証する。エポキシレプリカで見られた膨潤特徴は乾燥後に回
復しなかった。曇りはPBS中の１日のインキュベーション後にポリウレタンから
調製されたレプリカで観察されず、図13及び17はポリマーパターンの形状及び構
造がPBS中のインキュベーション後に変化されなかったことを実証する。
【００４３】
交差偏光子の間のポリマーレプリカの光学像
ガラス支持体上に形成されたポリマーレプリカは光学上透明である。こうして
、光学顕微鏡が種々のレプリカのパターンに関する水性媒体中のインキュベーシ
ョンの影響を分析するのに使用し得る。結果はエポキシレプリカがPBS中の１日
のインキュベーションによりひどくかつ不可逆的に損傷されることを示した。PC
及びPSレプリカはまた若干膨潤され、損傷された特徴を示すことがわかった。曇
りがこれらの支持体中で消失した後でさえも、パターン化支持体への膨潤損傷の
跡が残った。長期間にわたる乾燥空気中のインキュベーションは跡の強さ及び集
団を減少することがわかったが、PC及びPSレプリカはまた水性媒体中のインキュ
ベーションにより損傷されることが明らかであった。対照的に、これらの実験は
PUのポリマーレプリカがPBS中のインキュベーションにより損傷されないことを
実証した。それ故、AFM及び光学顕微鏡を使用する分析はポリウレタンが本発明
の複製用途及び生物学的用途における使用に特に好ましいポリマーであることを
示した。
、光学顕微鏡が種々のレプリカのパターンに関する水性媒体中のインキュベーシ
ョンの影響を分析するのに使用し得る。結果はエポキシレプリカがPBS中の１日
のインキュベーションによりひどくかつ不可逆的に損傷されることを示した。PC
及びPSレプリカはまた若干膨潤され、損傷された特徴を示すことがわかった。曇
りがこれらの支持体中で消失した後でさえも、パターン化支持体への膨潤損傷の
跡が残った。長期間にわたる乾燥空気中のインキュベーションは跡の強さ及び集
団を減少することがわかったが、PC及びPSレプリカはまた水性媒体中のインキュ
ベーションにより損傷されることが明らかであった。対照的に、これらの実験は
PUのポリマーレプリカがPBS中のインキュベーションにより損傷されないことを
実証した。それ故、AFM及び光学顕微鏡を使用する分析はポリウレタンが本発明
の複製用途及び生物学的用途における使用に特に好ましいポリマーであることを
示した。
【００４４】
パターン化ポリマーレプリカの表面上の液晶の整列（alignment）
支持体中の溝構造は液晶を溝の方向に一様に配列し得るので、液晶はパターン
化表面の整列特性を調べるのに使用し得る。こうして、液晶をベースとする光学
セルを使用してポリマーレプリカを調べた。最初に、液晶(5CB)のホメオトロピ
ック固定を示す基準支持体を調製した。5CBのホメオトロピック固定は光学セル
を通過した光の偏光を変化しない。こうして、レプリカのパターン化表面におけ
る5CBの固定を呈する光学組織が光学セル中の一つの支持体としての基準支持体
及び他の支持体としてのポリマーレプリカを使用して観察し得る。5CBのホメオ
トロピック固定を示す支持体が上記のように一様に付着された金支持体上の長鎖
アルカンチオール及び短鎖アルカンチオールの同時吸着により形成された混合自
己集合単層(SAM)を使用して得られた。金支持体上の混合SAMを含む二つの支持体
から調製された光学セルは5CBのホメオトロピック固定を示し、即ち、その光学
外観は光学セルが回転されたか否かにかかわらず暗かった。この光学セル中の液
晶のホメオトロピック固定はまたコノスコープ干渉により支持された。
化表面の整列特性を調べるのに使用し得る。こうして、液晶をベースとする光学
セルを使用してポリマーレプリカを調べた。最初に、液晶(5CB)のホメオトロピ
ック固定を示す基準支持体を調製した。5CBのホメオトロピック固定は光学セル
を通過した光の偏光を変化しない。こうして、レプリカのパターン化表面におけ
る5CBの固定を呈する光学組織が光学セル中の一つの支持体としての基準支持体
及び他の支持体としてのポリマーレプリカを使用して観察し得る。5CBのホメオ
トロピック固定を示す支持体が上記のように一様に付着された金支持体上の長鎖
アルカンチオール及び短鎖アルカンチオールの同時吸着により形成された混合自
己集合単層(SAM)を使用して得られた。金支持体上の混合SAMを含む二つの支持体
から調製された光学セルは5CBのホメオトロピック固定を示し、即ち、その光学
外観は光学セルが回転されたか否かにかかわらず暗かった。この光学セル中の液
晶のホメオトロピック固定はまたコノスコープ干渉により支持された。
【００４５】
次にアルカンジオール及び金から調製された二つの支持体を含む光学セルの一
つの支持体をパターン化支持体又は非パターン化支持体で置換することにより光
学セルを調製した。レプリカのパターン化表面上の5CBの固定から得られる光学
組織がこうして観察され、記録し得る。ガラススライドを非パターン化支持体と
して使用し、こすられたガラススライドを初期にパターン化支持体として使用し
た。5CBはきれいなガラス支持体に非一様に固定されるが、布によるガラススラ
イドの簡単なこすりはこすり方向（パターンの方向）の5CBの一様な整列をもた
らす。こすられたガラススライドを使用して調製された光学セルから得られた光
学組織は光学セルを回転した後に明暗の間の強い変調を示した。この結果はこす
りの方向の5CBの一様な整列を実証する。対照的に、非パターン化支持体を光学
セル中の支持体の一つとして使用した場合、光学外観は交差偏光子の間の光学セ
ルの回転の関数として伝播される光の変調の欠如により証明されるように5CBの
非一様な配向を示した。それ故、光学セル中の5CBのホメオトロピック固定を示
す基準支持体の使用はパターン化ポリマー支持体上の液晶の整列を視覚化し、増
幅するのに使用し得る。
つの支持体をパターン化支持体又は非パターン化支持体で置換することにより光
学セルを調製した。レプリカのパターン化表面上の5CBの固定から得られる光学
組織がこうして観察され、記録し得る。ガラススライドを非パターン化支持体と
して使用し、こすられたガラススライドを初期にパターン化支持体として使用し
た。5CBはきれいなガラス支持体に非一様に固定されるが、布によるガラススラ
イドの簡単なこすりはこすり方向（パターンの方向）の5CBの一様な整列をもた
らす。こすられたガラススライドを使用して調製された光学セルから得られた光
学組織は光学セルを回転した後に明暗の間の強い変調を示した。この結果はこす
りの方向の5CBの一様な整列を実証する。対照的に、非パターン化支持体を光学
セル中の支持体の一つとして使用した場合、光学外観は交差偏光子の間の光学セ
ルの回転の関数として伝播される光の変調の欠如により証明されるように5CBの
非一様な配向を示した。それ故、光学セル中の5CBのホメオトロピック固定を示
す基準支持体の使用はパターン化ポリマー支持体上の液晶の整列を視覚化し、増
幅するのに使用し得る。
【００４６】
次に5CBをホメオトロピック固定した一つの基準支持体及びポリマーレプリカ
の一つである第二支持体を使用して、光学セルを調製した。全てのポリマー支持
体について、パターン化領域中の5CBの固定は非パターン化領域中のそれとは差
別し得る。ポリマーレプリカのパターン化領域はパターンの方向が偏光子と平行
である場合に暗い像を生じた。更に、交差偏光子の間で光学セルを回転させると
、明暗の間の強い変調を生じた。対照的に、レプリカの非パターン化領域中の光
学組織は光学セルの回転後に光学的変調を殆ど示さなかった。 ポリマーレプリカを使用して調製された全ての光学セルの光学組織中の総合の
特徴はパターン化方向に向かっての5CBの固定を示したが、ポリマーレプリカ上
の5CBの一様な整列の品質は使用されたポリマー材料に応じて異なった。夫々の
ポリマー材料について異なるレプリカを使用して少なくとも三つの光学セルを調
製した。これらのセルの光学的特徴は夫々のポリマー材料について全く再現性で
あった。例えば、エポキシ及びPSレプリカはパターン化領域の全範囲にわたって
5CBのきれいかつ一様な整列（一様かつ無特徴）を示した。一方、PUレプリカか
ら調製された光学セルはパターン化方向に向かっての5CBの不十分な整列を誘導
した（これらのセルの光学組織中で観察された流れパターンは5CBのわずかに異
なる配向の同時存在を示す）。
の一つである第二支持体を使用して、光学セルを調製した。全てのポリマー支持
体について、パターン化領域中の5CBの固定は非パターン化領域中のそれとは差
別し得る。ポリマーレプリカのパターン化領域はパターンの方向が偏光子と平行
である場合に暗い像を生じた。更に、交差偏光子の間で光学セルを回転させると
、明暗の間の強い変調を生じた。対照的に、レプリカの非パターン化領域中の光
学組織は光学セルの回転後に光学的変調を殆ど示さなかった。 ポリマーレプリカを使用して調製された全ての光学セルの光学組織中の総合の
特徴はパターン化方向に向かっての5CBの固定を示したが、ポリマーレプリカ上
の5CBの一様な整列の品質は使用されたポリマー材料に応じて異なった。夫々の
ポリマー材料について異なるレプリカを使用して少なくとも三つの光学セルを調
製した。これらのセルの光学的特徴は夫々のポリマー材料について全く再現性で
あった。例えば、エポキシ及びPSレプリカはパターン化領域の全範囲にわたって
5CBのきれいかつ一様な整列（一様かつ無特徴）を示した。一方、PUレプリカか
ら調製された光学セルはパターン化方向に向かっての5CBの不十分な整列を誘導
した（これらのセルの光学組織中で観察された流れパターンは5CBのわずかに異
なる配向の同時存在を示す）。
【００４７】
水性媒体中のインキュベーション後のポリマーレプリカ上の液晶の整列
PBS中のインキュベーション後のポリマーレプリカの表面に固定された液晶の
光学的外観を試験した。5CBの一様な整列の乱れはインキュベーション前の5CBの
整列と比較してエポキシレプリカがPBS中で１時間インキュベートされた後にそ
の中で観察された。PUレプリカの表面に固定された5CBの光学組織は完全な一様
の配向を示さなかった。何とならば、多くの流れパターンが組織中で観察された
からである。しかしながら、PBS中の１日のインキュベーションはPUレプリカの
光学組織中の認められる変化を生じなかった。
光学的外観を試験した。5CBの一様な整列の乱れはインキュベーション前の5CBの
整列と比較してエポキシレプリカがPBS中で１時間インキュベートされた後にそ
の中で観察された。PUレプリカの表面に固定された5CBの光学組織は完全な一様
の配向を示さなかった。何とならば、多くの流れパターンが組織中で観察された
からである。しかしながら、PBS中の１日のインキュベーションはPUレプリカの
光学組織中の認められる変化を生じなかった。
【００４８】
PCレプリカ上の5CBの固定からの光学組織はかなりの数の回位ループを示し、
液晶のわずかに異なる配向を有するドメインの存在を示した。PCレプリカ上の液
晶の光学組織の一様性の減少はPBSの浸漬の前後の両方で観察され、広範囲の相
違が水性媒体への暴露の前後に得られた光学組織の間で観察されなかった。先に
検討したように、PBS中の１日のインキュベーションは顕微鏡により確認された
ようにPC及びPSレプリカの表面を損傷した。PCレプリカから調製された光学セル
に見られた非一様な特徴は表面への損傷により説明し得るが、これはPBS中のイ
ンキュベーションにより変化されない5CBの完全な整列を示すPSレプリカから調
製された光学セルの光学組織を説明しない。こうして、PC及びPSレプリカの両方
が水性媒体中のインキュベーション後に曇って見えたが、PBS中のレプリカのイ
ンキュベーション後の5CBの光学組織の相違は光学顕微鏡を使用して得られた結
果と一致する。こうして、PCレプリカはPSレプリカよりも水性媒体中の浸漬によ
り極めてひどく損傷されると結論された。延長された期間にわたる水性媒体中の
PSレプリカのインキュベーションはパターン化表面を損傷し得るが、PSレプリカ
は本発明における適用に非常に有益な支持体である。
液晶のわずかに異なる配向を有するドメインの存在を示した。PCレプリカ上の液
晶の光学組織の一様性の減少はPBSの浸漬の前後の両方で観察され、広範囲の相
違が水性媒体への暴露の前後に得られた光学組織の間で観察されなかった。先に
検討したように、PBS中の１日のインキュベーションは顕微鏡により確認された
ようにPC及びPSレプリカの表面を損傷した。PCレプリカから調製された光学セル
に見られた非一様な特徴は表面への損傷により説明し得るが、これはPBS中のイ
ンキュベーションにより変化されない5CBの完全な整列を示すPSレプリカから調
製された光学セルの光学組織を説明しない。こうして、PC及びPSレプリカの両方
が水性媒体中のインキュベーション後に曇って見えたが、PBS中のレプリカのイ
ンキュベーション後の5CBの光学組織の相違は光学顕微鏡を使用して得られた結
果と一致する。こうして、PCレプリカはPSレプリカよりも水性媒体中の浸漬によ
り極めてひどく損傷されると結論された。延長された期間にわたる水性媒体中の
PSレプリカのインキュベーションはパターン化表面を損傷し得るが、PSレプリカ
は本発明における適用に非常に有益な支持体である。
【００４９】
BSA被覆ポリマーレプリカ表面上の液晶の整列
先に注目されたように、PUレプリカは複製及び水溶液中の安定性に関して優れ
た性質を示した。しかしながら、PUレプリカのパターン化表面に固定された5CB
の光学組織は流れパターンのような5CBの非一様な特徴を示した。液晶は小分子
であり、表面上のその固定に基づいた表面特性を増幅するので、それはAFM又は
光学顕微鏡を使用して検出されなかった表面特性についての情報を与える。
た性質を示した。しかしながら、PUレプリカのパターン化表面に固定された5CB
の光学組織は流れパターンのような5CBの非一様な特徴を示した。液晶は小分子
であり、表面上のその固定に基づいた表面特性を増幅するので、それはAFM又は
光学顕微鏡を使用して検出されなかった表面特性についての情報を与える。
【００５０】
PUレプリカの表面は非一様な液晶整列をもたらす構造を有するという仮定に基
づいて、新しいアプローチを使用してPUレプリカ上の5CBの一様な整列を誘導し
た。こうして、ポリマーレプリカの表面における小生物分子の物理的吸着を調べ
てこれらが約200nmの幅及び約50nmの深さのパターン化表面の形態を消去しない
で表面特性を変化させ、性能を改良するのに使用し得るか否かを測定した。こう
して、上記のように調製されたポリマーレプリカをウシ血清アルブミン(BSA)を
含むPBS溶液中でインキュベートした。何とならば、BSAが殆どの表面に容易に吸
着し、そのサイズはそれがポリマーレプリカ上のパターンを乱さないようなもの
であるからである。加えて、BSAフィルムはPDMSから調製された支持体表面上の5
CBの平面固定を誘導する。吸着されたBSA層がPUレプリカで示された流れパター
ンを消去するのに充分にポリマーレプリカの表面を覆う場合、5CBの一様な整列
が生じ、PUが本発明における支持体としての使用に優れた材料であることが仮定
された。しかしながら、PUレプリカ中の5CBの光学的外観はBSAへの暴露の前に観
察されたものと殆ど同じであった。こうして、吸着されたBSA層はPUレプリカ中
で流れパターンを消去するのに有効な層として作用しない。直接対照的に、BSA
を含むPBS溶液中でインキュベートされたPSレプリカで観察された5CBの一様な整
列はこのポリマー支持体を小分子で被覆することがパターン化表面の形態を失わ
ないで表面特性を変化させるのに簡単かつ有効な方法であることを実証する。
づいて、新しいアプローチを使用してPUレプリカ上の5CBの一様な整列を誘導し
た。こうして、ポリマーレプリカの表面における小生物分子の物理的吸着を調べ
てこれらが約200nmの幅及び約50nmの深さのパターン化表面の形態を消去しない
で表面特性を変化させ、性能を改良するのに使用し得るか否かを測定した。こう
して、上記のように調製されたポリマーレプリカをウシ血清アルブミン(BSA)を
含むPBS溶液中でインキュベートした。何とならば、BSAが殆どの表面に容易に吸
着し、そのサイズはそれがポリマーレプリカ上のパターンを乱さないようなもの
であるからである。加えて、BSAフィルムはPDMSから調製された支持体表面上の5
CBの平面固定を誘導する。吸着されたBSA層がPUレプリカで示された流れパター
ンを消去するのに充分にポリマーレプリカの表面を覆う場合、5CBの一様な整列
が生じ、PUが本発明における支持体としての使用に優れた材料であることが仮定
された。しかしながら、PUレプリカ中の5CBの光学的外観はBSAへの暴露の前に観
察されたものと殆ど同じであった。こうして、吸着されたBSA層はPUレプリカ中
で流れパターンを消去するのに有効な層として作用しない。直接対照的に、BSA
を含むPBS溶液中でインキュベートされたPSレプリカで観察された5CBの一様な整
列はこのポリマー支持体を小分子で被覆することがパターン化表面の形態を失わ
ないで表面特性を変化させるのに簡単かつ有効な方法であることを実証する。
【００５１】
上記操作を使用して、ポリウレタン及びポリスチレンのポリマーレプリカを金
で被覆した。アルカンチオールから形成されたSAMをこれらの支持体の表面に形
成した場合、本発明者らはそれらと接触して置かれた液晶が溝の方向に沿って一
様に固定されることを観察した。ポリウレタンレプリカ及びBSA被覆ポリウレタ
ンレプリカは液晶の高度に一様な整列を与えなかったが、金被覆はPU支持体上の
液晶の一様な整列をもたらす。 上記操作を使用して、SAMを金被覆ポリウレタン支持体上でパターン化した。
ヘキサデカンはヘキサデカンチオールから形成されたSAMで官能化された金被覆
ポリウレタン支持体を横切って広がらなかったが、パターンの存在がヘキサデカ
ンチオール及びHS(CH2)11(OCH2CH2)2OHでパターン化された表面を横切ってのヘ
キサデカンの液滴の広がりを観察することにより確認された。 ストレプトアビジンで被覆された2.8マイクロメートルの磁性ビーズを使用し
、光学回折格子から成形されたポリマー支持体を使用して検出を行なった。上記
操作を使用して、ポリマーレプリカをビオチニル化BSAで被覆した。PBS中に懸濁
されたビーズをビオチニル化BSA被覆支持体の表面に分配した。次いで磁石を支
持体の下に置いてビーズを支持体の被覆表面に向かって引き込んだ。５分後に、
磁石を除去し、表面をすすいだ。表面上のビーズの存在を光学顕微鏡により確認
した。液晶は結合ビーズの不在下で溝に沿って一様に配列されたが、結合ビーズ
の存在は液晶の一様な整列の乱れをもたらす。
で被覆した。アルカンチオールから形成されたSAMをこれらの支持体の表面に形
成した場合、本発明者らはそれらと接触して置かれた液晶が溝の方向に沿って一
様に固定されることを観察した。ポリウレタンレプリカ及びBSA被覆ポリウレタ
ンレプリカは液晶の高度に一様な整列を与えなかったが、金被覆はPU支持体上の
液晶の一様な整列をもたらす。 上記操作を使用して、SAMを金被覆ポリウレタン支持体上でパターン化した。
ヘキサデカンはヘキサデカンチオールから形成されたSAMで官能化された金被覆
ポリウレタン支持体を横切って広がらなかったが、パターンの存在がヘキサデカ
ンチオール及びHS(CH2)11(OCH2CH2)2OHでパターン化された表面を横切ってのヘ
キサデカンの液滴の広がりを観察することにより確認された。 ストレプトアビジンで被覆された2.8マイクロメートルの磁性ビーズを使用し
、光学回折格子から成形されたポリマー支持体を使用して検出を行なった。上記
操作を使用して、ポリマーレプリカをビオチニル化BSAで被覆した。PBS中に懸濁
されたビーズをビオチニル化BSA被覆支持体の表面に分配した。次いで磁石を支
持体の下に置いてビーズを支持体の被覆表面に向かって引き込んだ。５分後に、
磁石を除去し、表面をすすいだ。表面上のビーズの存在を光学顕微鏡により確認
した。液晶は結合ビーズの不在下で溝に沿って一様に配列されたが、結合ビーズ
の存在は液晶の一様な整列の乱れをもたらす。
【００５２】
ポリマーレプリカのパターン化
金被覆ポリウレタンレプリカを約1mMの濃度のヘキサデカンチオールのエタノ
ール溶液中に浸漬することによりそれらを疎水性にする。それを平らなポリスチ
レン表面に対し成形することにより形成された平らな表面を有するPDMSスタンプ
を約30分間にわたって約10mg/mlの濃度のBSAの水溶液中に浸漬することによりポ
リスチレン表面をBSAでインキ塗りする。スタンプの表面をPBS次いで水ですすぎ
、その後にそれを窒素ガスの流れの下で乾燥させる。次いでスタンプの表面を約
１秒間にわたって疎水性レプリカの表面と接触させてBSAをレプリカの溝のリッ
ジの上部に転写する。次いで全レプリカを約50μg/mlの濃度の抗VSVインジアナ
の水溶液中に10分間浸漬し、その結果、抗VSVインジアナ免疫グロブリンがレプ
リカのくぼみ又は溝に吸着される。この様式において、結合剤の実質的に全てが
レプリカの検出領域のくぼみ中に見られる。レプリカを約106pfu/mlの濃度のVSV
のインジアナ株を含む水性サンプルに浸漬することはレプリカの溝中のVSVの結
合をもたらし、溝中の液晶の固定を乱す。 本発明は説明のために上記された実施態様に限定されないが、特許請求の範囲
内に入るようなその全てのこのような形態を包含することが理解される。
ール溶液中に浸漬することによりそれらを疎水性にする。それを平らなポリスチ
レン表面に対し成形することにより形成された平らな表面を有するPDMSスタンプ
を約30分間にわたって約10mg/mlの濃度のBSAの水溶液中に浸漬することによりポ
リスチレン表面をBSAでインキ塗りする。スタンプの表面をPBS次いで水ですすぎ
、その後にそれを窒素ガスの流れの下で乾燥させる。次いでスタンプの表面を約
１秒間にわたって疎水性レプリカの表面と接触させてBSAをレプリカの溝のリッ
ジの上部に転写する。次いで全レプリカを約50μg/mlの濃度の抗VSVインジアナ
の水溶液中に10分間浸漬し、その結果、抗VSVインジアナ免疫グロブリンがレプ
リカのくぼみ又は溝に吸着される。この様式において、結合剤の実質的に全てが
レプリカの検出領域のくぼみ中に見られる。レプリカを約106pfu/mlの濃度のVSV
のインジアナ株を含む水性サンプルに浸漬することはレプリカの溝中のVSVの結
合をもたらし、溝中の液晶の固定を乱す。 本発明は説明のために上記された実施態様に限定されないが、特許請求の範囲
内に入るようなその全てのこのような形態を包含することが理解される。
【図１】
本発明の検出領域を有する検出装置の簡素化平面図である。
【図２】
本発明の検出装置の簡素化断面図である。
【図３】
特定病原体に結合するための結合剤をその中に含むブロッキング層を有する検
出装置の支持体を示す略断面図である。
出装置の支持体を示す略断面図である。
【図４】
検出領域の相対位置を示す支持体の略図である。
【図５】
ウイルスが存在しない支持体の表面上にブロッキング分子及び結合剤分子を含
むブロッキング層を示す略図である。
むブロッキング層を示す略図である。
【図６】
支持体への特定ウイルスの結合を示す図６の略図と同様の略図である。
【図７】
支持体の表面上の結合剤に結合されないウイルス粒子の存在を示す図６の略図
と同様の略図である。
と同様の略図である。
【図８】
夫々が異なる特定病原体を結合する検出領域のアレイを有する検出装置の簡素
化斜視図である。
化斜視図である。
【図９】
シリコンマスターを使用してPDMSマスターを形成し、次いでこれを使用してポ
リマー支持体を形成する検出装置用のポリマー支持体の形成方法を示す略図であ
る。
リマー支持体を形成する検出装置用のポリマー支持体の形成方法を示す略図であ
る。
【図１０】
PDMSレプリカを形成するのに使用されたシリコンマスターのAFM像の三次元プ
ロットである。
ロットである。
【図１１】
シリコンマスターから形成されたPDMSレプリカのAFM像の三次元プロットであ
る。
る。
【図１２】
エポキシドレプリカが水溶液に浸漬される前のPDMSレプリカから形成されたエ
ポキシドレプリカのAFM像の三次元プロットである。
ポキシドレプリカのAFM像の三次元プロットである。
【図１３】
ポリウレタンレプリカが水溶液に浸漬される前のPDMSレプリカから形成された
ポリウレタンレプリカのAFM像の三次元プロットである。
ポリウレタンレプリカのAFM像の三次元プロットである。
【図１４】
ポリシアノアクリレートレプリカが水溶液に浸漬される前のPDMSレプリカから
形成されたポリシアノアクリレートレプリカのAFM像の三次元プロットである。
形成されたポリシアノアクリレートレプリカのAFM像の三次元プロットである。
【図１５】
ポリスチレンレプリカが水溶液に浸漬される前のPDMSレプリカから形成された
ポリスチレンレプリカのAFM像の三次元プロットである。
ポリスチレンレプリカのAFM像の三次元プロットである。
【図１６】
エポキシドレプリカがPBS水溶液に１時間浸漬された後のPDMSレプリカから形
成されたエポキシドレプリカのAFM像の三次元プロットである。
成されたエポキシドレプリカのAFM像の三次元プロットである。
【図１７】
ポリウレタンレプリカがPBS水溶液に１日浸漬された後のPDMSレプリカから形
成されたポリウレタンレプリカのAFM像の三次元プロットである。
成されたポリウレタンレプリカのAFM像の三次元プロットである。
【図１８】
ポリシアノアクリレートレプリカがPBS水溶液に１日浸漬された後のPDMSレプ
リカから形成されたポリシアノアクリレートレプリカのAFM像の三次元プロット
である。
リカから形成されたポリシアノアクリレートレプリカのAFM像の三次元プロット
である。
【図１９】
ポリスチレンレプリカがPBS水溶液に１日浸漬された後のPDMSレプリカから形
成されたポリスチレンレプリカのAFM像の三次元プロットである。
成されたポリスチレンレプリカのAFM像の三次元プロットである。
【手続補正書】
【提出日】平成１５年１月２８日（２００３．１．２８）
【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】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
ポリマーレプリカのパターン化
金被覆ポリウレタンレプリカを約1mMの濃度のヘキサデカンチオールのエタノ
ール溶液中に浸漬することによりそれらを疎水性にする。それを平らなポリスチ
レン表面に対し成形することにより形成された平らな表面を有するPDMSスタンプ
を約30分間にわたって約10mg/mlの濃度のBSAの水溶液中に浸漬することによりポ
リスチレン表面をBSAでインキ塗りする。スタンプの表面をPBS次いで水ですすぎ
、その後にそれを窒素ガスの流れの下で乾燥させる。次いでスタンプの表面を約
１秒間にわたって疎水性レプリカの表面と接触させてBSAをレプリカの溝のリッ
ジの上部に転写する。次いで全レプリカを約50μg/mlの濃度の抗VSVインジアナ
の水溶液中に10分間浸漬し、その結果、抗VSVインジアナ免疫グロブリンがレプ
リカのくぼみ又は溝に吸着される。この様式において、結合剤の実質的に全てが
レプリカの検出領域のくぼみ中に見られる。レプリカを約106pfu/mlの濃度のVSV
のインジアナ株を含む水性サンプルに浸漬することはレプリカの溝中のVSVの結
合をもたらし、溝中の液晶の固定を乱す。 本発明の具体的な態様を以下に示す。 １．サンプル中の選択された顕微鏡的病原体の存在の検出用の方法であって、以
下の工程、 (a) 検出領域をその上に有する支持体を用意する工程であって、該支持体が
、表面を有し、該表面が、液晶材料を接触して配列するサイズの幅及び深さのく
ぼみを含む微小構造を含み、前記くぼみが、選択された病原体により占有される
のに充分なサイズのものである工程、そして (b) 前記検出領域の表面を処理して、前記表面への病原体の非特異的結合を
ブロックし、かつ検出すべき前記選択された病原体と特異的に結合する結合剤を
含む層をその上に提供する工程、 を有することを特徴とする方法。 ２．特定病原体の存在について試験すべきサンプルを前記支持体の検出領域の表
面に適用し、その後に、前記支持体の表面への病原体粒子の結合の不在下で、該
支持体の表面上の微小構造により配列される検出領域に、前記液晶材料を適用す
ることを更に含み、それによりサンプル中の選択された病原体の存在が支持体に
結合された病原体粒子により生じた液晶材料の目視観察できる不規則化により顕
在化される上記１項記載の方法。 ３．前記検出領域の表面の処理が、ウシ血清アルブミンを前記支持体の検出領域
の表面に適用することを含む上記１項記載の方法。 ４．前記検出領域の表面の処理が、免疫グロブリン又はその部分を選択された病
原体に特異的な結合部位を与える検出領域表面に適用することを含む上記３項記
載の方法。 ５．磁性ビーズを特定病原体の存在について試験すべきサンプルと接触させ、そ
の後に磁性ビーズを支持体の検出領域の表面と接触させ、その後に液晶材料を検
出領域に適用することを更に含み、くぼみが病原体と接触した後に磁性ビーズに
より占有されるのに充分なサイズのものであり、それによりサンプル中の選択さ
れた病原体の存在が液晶材料の目視観察できる不規則化により顕在化される上記
１項記載の方法。 ６．前記磁性ビーズが、試験すべき病原体と特異的に結合する結合剤を含む表面
を有する上記５項記載の方法。 ７．サンプル中の選択された顕微鏡的病原体の存在の検出用の方法であって、以
下の工程、 (a) 検出領域をその上に有する支持体を用意する工程であって、前記支持体
が、表面を有し、該表面が、液晶材料を接触して配列するサイズの幅及び深さの
くぼみを含む微小構造を含み、前記くぼみが、選択された病原体により占有され
るのに充分なサイズのものであり、前記検出領域の表面が、表面への病原体の非
特異的結合をブロックするように処理され、かつ検出すべき選択された病原体と
特異的に結合する結合剤をその上に有する工程、 (b) 特定病原体の存在について試験すべきサンプルを前記支持体の検出領域
の表面に適用する工程、そして (c) その後に、前記支持体の表面への前記病原体の粒子の結合の不在下で、
前記支持体の表面上の微小構造により整列される前記検出領域に、前記液晶材料
を適用する工程であって、それによりサンプル中の前記選択された病原体の存在
がくぼみ中で前記支持体に結合された前記病原体粒子により生じた前記液晶材料
の目視観察できる不規則化により顕在化される工程、 有することを特徴とする方法。 ８．前記検出領域の表面が、病原体の非特異的結合をブロックするためのウシ血
清アルブミンの層を表面上に含む上記７項記載の方法。 ９．前記検出領域の表面が、前記選択された病原体に特異的な結合部位を与える
免疫グロブリン又はその部分を前記検出領域表面上に含む上記７項記載の方法。 １０．前記検出領域の少なくとも一部をケイ素の酸化物、金属の酸化物、金属、
及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれた無機材料で被覆することを更に
含む上記１項又は７項記載の方法。 １１．前記無機材料が、銀又は金であり、銀又は金の少なくとも一部をメルカプ
タン又はジスルフィドで処理することを更に含む上記１０項記載の方法。 １２．前記支持体が、成形ポリマープラスチックから形成される上記１項又は７
項記載の方法。 １３．前記成形ポリマープラスチックが、ポリスチレン、ポリシアノアクリレー
ト、又はポリウレタンを含む上記１２項記載の方法。 １４．前記成形ポリマーが、ポリジメチルシロキサンである上記１２項記載の方
法。 １５．前記選択された病原体が、ウイルスであり、前記検出領域の表面上のくぼ
みが、5nm〜500nmの範囲の幅及び深さを有する上記１項又は７項記載の方法。 １６．前記支持体の検出領域の表面上のくぼみが、約100nmの幅を有する平行な
溝を含む上記１項又は７項記載の方法。 １７．前記溝が、約100nmの幅を有するリッジにより分離される上記１６項記載
の方法。 １８．前記溝が、約100nmの深さを有する上記１６項記載の方法。 １９．前記結合剤が、ペプチド、ポリペプチド、RNA、DNA、ビオチン、アビジン
、抗体のフラグメント、抗体、及び糖からなる群から選ばれる上記１項又は７項
記載の方法。 ２０．前記選択された病原体が、細菌であり、前記検出領域の表面上のくぼみが
、0.1μm〜10μmの範囲の幅及び深さを有する上記１項又は７項記載の方法。 ２１．実質的に全ての結合剤が検出領域のくぼみに配置される上記１項又は７項
記載の方法。 ２２．サンプル中の選択された病原体の存在の検出用の検出装置であって、 表面に検出領域を有する支持体であって、該検出領域が、その中に形成された
溝を含む微小構造を有し、該溝が、それと接触して液晶材料を配列し、該溝の幅
及び深さが、10μm以下の範囲である支持体、 該支持体の前記検出領域の表面上のブロッキング層であって、それと接触する
液晶材料の整合を乱さず、前記表面への病原体の非特異的吸着をブロックするブ
ロックキング層、及び 前記支持体の該検出領域の表面上の結合剤であって、選択された病原体を特異
的に結合する結合剤、 を含むことを特徴とする検出装置。 ２３．前記選択された病原体が、ウイルスであり、前記溝の幅及び深さが、5nm
〜500nmの範囲である上記２２項記載の検出装置。 ２４．前記溝が、100nm以下の程度の幅を有するリッジにより分離される上記２
３項記載の検出装置。 ２５．前記検出領域の少なくとも一部が、ケイ素の酸化物、金属の酸化物、金属
、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれた無機材料で被覆される上記２
２項記載の検出装置。 ２６．前記無機材料が、銀又は金であり、銀被覆領域又は金被覆領域の少なくと
も一部が、メルカプタン又はジスルフィドとの金又は銀の反応生成物を含む上記
２５項記載の検出装置。 ２７．前記支持体が、ポリマープラスチックから形成される上記２２項記載の検
出装置。 ２８．前記ポリマープラスチックが、ポリスチレン、ポリシアノアクリレート、
又はポリウレタンを含む上記２７項記載の検出装置。 ２９．前記ブロッキング層が、ウシ血清アルブミンから形成される上記２２項記
載の検出装置。 ３０．前記結合剤が、選択された病原体と特異的に結合する免疫グロブリン又は
その部分を含む上記２２項記載の検出装置。 ３１．前記結合剤が、ペプチド、ポリペプチド、RNA、DNA、ビオチン、アビジン
、抗体のフラグメント、抗体、及び糖からなる群から選ばれる上記２２項記載の
検出装置。 ３２．前記選択された病原体が、細菌であり、前記溝の幅及び深さが、0.1μm〜
10μmの範囲である上記２２項記載の検出装置。 ３３．前記支持体が、ポリジメチルシロキサンから形成される上記２２項記載の
検出装置。 ３４．前記支持体が、該支持体の表面上のアレイ中に多くの検出領域を有し、該
検出領域の夫々が、異なる特定病原体と結合する結合剤をその上に有する上記２
２項記載の検出装置。 ３５．前記検出領域が、第一検出領域であり、前記支持体が、該支持体の表面上
に少なくとも第二検出領域を更に含み、該支持体の少なくとも第二検出領域が、
接触して液晶材料を配列する幅及び深さを有するその中に形成された溝を含む微
小構造を有し、少なくとも第二検出領域中の溝の幅が第一検出領域中の溝の幅と
は異なり、少なくとも第二検出領域中の溝の深さが第一検出領域中の溝の深さと
は異なり、又は少なくとも第二検出領域中の溝の幅及び深さの両方が第一検出領
域中の溝の幅及び深さとは異なる上記２２項記載の検出装置。 ３６．実質的に全ての前記結合剤が、前記検出領域の溝中に配置される上記２２
項記載の検出装置。 ３７．サンプル中の選択された病原体の存在の検出用のキットであって、 (a)以下の要素、 (i)表面上に検出領域を有する支持体であって、該検出領域がその中に形成さ
れた溝を含む微小構造を有し、該溝と接触して液晶材料を配列する溝の幅及び深
さが10μm以下の範囲である支持体、 (ii) 前記支持体の前記検出領域の表面上のブロッキング層であって、それと
接触する液晶材料の整合を乱さず、かつその表面への病原体の非特異的吸着をブ
ロックするブロックキング層、及び (iii)前記支持体の前記検出領域の表面に付着した結合剤であって、選択され
た病原体と特異的に結合する結合剤、 を有する支持体、並びに (b)前記検出領域に結合される病原体の不在下で、前記支持体の該検出領域と
接触する場合に配列される液晶材料、 を含むことを特徴とする検出用のキット。 ３８．前記選択された病原体が、ウイルスであり、前記溝の幅及び深さが、5nm
〜500nmの範囲である上記３７項記載のキット。 ３９．前記溝が、100nm以下の程度の幅を有するリッジにより分離される上記３
８項記載のキット。 ４０．前記検出領域の少なくとも一部が、ケイ素の酸化物、金属の酸化物、金属
、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれた無機材料で被覆される上記３
７項記載のキット。 ４１．前記無機材料が、金又は銀であり、銀被覆領域又は金被覆領域の少なくと
も一部がメルカプタン又はジスルフィドとの金又は銀の反応生成物を含む上記４
０項記載のキット。 ４２．前記支持体が、ポリマープラスチックから形成される上記３７項記載のキ
ット。 ４３．前記ポリマープラスチックが、ポリスチレン、ポリシアノアクリレート、
又はポリウレタンを含む上記４２項記載のキット。 ４４．前記ブロッキング層が、ウシ血清アルブミンから形成される上記３７項記
載のキット。 ４５．前記結合剤が、選択された病原体と特異的に結合する免疫グロブリン又は
その部分を含む上記３７項記載のキット。 ４６．前記結合剤が、ペプチド、ポリペプチド、RNA、DNA、ビオチン、アビジン
、抗体のフラグメント、抗体、及び糖からなる群から選ばれる上記３７項記載の
キット。 ４７．前記選択された病原体が、細菌であり、溝の幅及び深さが0.1μm〜10μm
の範囲である上記３７項記載のキット。 ４８．前記支持体が、その中に成形された溝を有するポリジメチルシロキサンか
ら形成される上記３７項記載のキット。 ４９．前記液晶材料が、4-シアノ-4'-ペンチルビフェニルネマチック液晶である
上記３７項記載のキット。 ５０．前記支持体が、該支持体の表面上のアレイ中に多くの検出領域を有し、前
記検出領域の夫々が、異なる特定病原体を結合する結合剤をその上に有する上記
３７項記載のキット。 ５１．前記検出領域が、第一検出領域であり、前記支持体が、該支持体の表面上
に少なくとも第二検出領域を更に含み、該支持体の少なくとも第二検出領域が、
接触して液晶材料を配列する幅及び深さを有するその中に形成された溝を含む微
小構造を有し、少なくとも第二検出領域中の溝の幅が、第一検出領域中の溝の幅
とは異なり、少なくとも第二検出領域中の溝の深さが、第一検出領域中の溝の深
さとは異なり、又は少なくとも第二検出領域中の溝の幅及び深さの両方が、第一
検出領域中の溝の幅及び深さとは異なる上記３７項記載のキット。 ５２．実質的に全ての結合剤が、前記検出領域の溝中に配置される上記３７項記
載のキット。 ５３．前記検出領域の溝にフィットするのに充分なサイズの磁性ビーズを更に含
む上記３７項記載のキット。 ５４．前記磁性ビーズが、表面を含み、該磁性ビーズの表面が、前記選択された
病原体と結合する結合剤を含む上記５３項記載のキット。 本発明は、説明のために上記された実施態様に限定されないが、特許請求の範
囲内に入るようなその全てのこのような形態を包含することが理解される。
ール溶液中に浸漬することによりそれらを疎水性にする。それを平らなポリスチ
レン表面に対し成形することにより形成された平らな表面を有するPDMSスタンプ
を約30分間にわたって約10mg/mlの濃度のBSAの水溶液中に浸漬することによりポ
リスチレン表面をBSAでインキ塗りする。スタンプの表面をPBS次いで水ですすぎ
、その後にそれを窒素ガスの流れの下で乾燥させる。次いでスタンプの表面を約
１秒間にわたって疎水性レプリカの表面と接触させてBSAをレプリカの溝のリッ
ジの上部に転写する。次いで全レプリカを約50μg/mlの濃度の抗VSVインジアナ
の水溶液中に10分間浸漬し、その結果、抗VSVインジアナ免疫グロブリンがレプ
リカのくぼみ又は溝に吸着される。この様式において、結合剤の実質的に全てが
レプリカの検出領域のくぼみ中に見られる。レプリカを約106pfu/mlの濃度のVSV
のインジアナ株を含む水性サンプルに浸漬することはレプリカの溝中のVSVの結
合をもたらし、溝中の液晶の固定を乱す。 本発明の具体的な態様を以下に示す。 １．サンプル中の選択された顕微鏡的病原体の存在の検出用の方法であって、以
下の工程、 (a) 検出領域をその上に有する支持体を用意する工程であって、該支持体が
、表面を有し、該表面が、液晶材料を接触して配列するサイズの幅及び深さのく
ぼみを含む微小構造を含み、前記くぼみが、選択された病原体により占有される
のに充分なサイズのものである工程、そして (b) 前記検出領域の表面を処理して、前記表面への病原体の非特異的結合を
ブロックし、かつ検出すべき前記選択された病原体と特異的に結合する結合剤を
含む層をその上に提供する工程、 を有することを特徴とする方法。 ２．特定病原体の存在について試験すべきサンプルを前記支持体の検出領域の表
面に適用し、その後に、前記支持体の表面への病原体粒子の結合の不在下で、該
支持体の表面上の微小構造により配列される検出領域に、前記液晶材料を適用す
ることを更に含み、それによりサンプル中の選択された病原体の存在が支持体に
結合された病原体粒子により生じた液晶材料の目視観察できる不規則化により顕
在化される上記１項記載の方法。 ３．前記検出領域の表面の処理が、ウシ血清アルブミンを前記支持体の検出領域
の表面に適用することを含む上記１項記載の方法。 ４．前記検出領域の表面の処理が、免疫グロブリン又はその部分を選択された病
原体に特異的な結合部位を与える検出領域表面に適用することを含む上記３項記
載の方法。 ５．磁性ビーズを特定病原体の存在について試験すべきサンプルと接触させ、そ
の後に磁性ビーズを支持体の検出領域の表面と接触させ、その後に液晶材料を検
出領域に適用することを更に含み、くぼみが病原体と接触した後に磁性ビーズに
より占有されるのに充分なサイズのものであり、それによりサンプル中の選択さ
れた病原体の存在が液晶材料の目視観察できる不規則化により顕在化される上記
１項記載の方法。 ６．前記磁性ビーズが、試験すべき病原体と特異的に結合する結合剤を含む表面
を有する上記５項記載の方法。 ７．サンプル中の選択された顕微鏡的病原体の存在の検出用の方法であって、以
下の工程、 (a) 検出領域をその上に有する支持体を用意する工程であって、前記支持体
が、表面を有し、該表面が、液晶材料を接触して配列するサイズの幅及び深さの
くぼみを含む微小構造を含み、前記くぼみが、選択された病原体により占有され
るのに充分なサイズのものであり、前記検出領域の表面が、表面への病原体の非
特異的結合をブロックするように処理され、かつ検出すべき選択された病原体と
特異的に結合する結合剤をその上に有する工程、 (b) 特定病原体の存在について試験すべきサンプルを前記支持体の検出領域
の表面に適用する工程、そして (c) その後に、前記支持体の表面への前記病原体の粒子の結合の不在下で、
前記支持体の表面上の微小構造により整列される前記検出領域に、前記液晶材料
を適用する工程であって、それによりサンプル中の前記選択された病原体の存在
がくぼみ中で前記支持体に結合された前記病原体粒子により生じた前記液晶材料
の目視観察できる不規則化により顕在化される工程、 有することを特徴とする方法。 ８．前記検出領域の表面が、病原体の非特異的結合をブロックするためのウシ血
清アルブミンの層を表面上に含む上記７項記載の方法。 ９．前記検出領域の表面が、前記選択された病原体に特異的な結合部位を与える
免疫グロブリン又はその部分を前記検出領域表面上に含む上記７項記載の方法。 １０．前記検出領域の少なくとも一部をケイ素の酸化物、金属の酸化物、金属、
及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれた無機材料で被覆することを更に
含む上記１項又は７項記載の方法。 １１．前記無機材料が、銀又は金であり、銀又は金の少なくとも一部をメルカプ
タン又はジスルフィドで処理することを更に含む上記１０項記載の方法。 １２．前記支持体が、成形ポリマープラスチックから形成される上記１項又は７
項記載の方法。 １３．前記成形ポリマープラスチックが、ポリスチレン、ポリシアノアクリレー
ト、又はポリウレタンを含む上記１２項記載の方法。 １４．前記成形ポリマーが、ポリジメチルシロキサンである上記１２項記載の方
法。 １５．前記選択された病原体が、ウイルスであり、前記検出領域の表面上のくぼ
みが、5nm〜500nmの範囲の幅及び深さを有する上記１項又は７項記載の方法。 １６．前記支持体の検出領域の表面上のくぼみが、約100nmの幅を有する平行な
溝を含む上記１項又は７項記載の方法。 １７．前記溝が、約100nmの幅を有するリッジにより分離される上記１６項記載
の方法。 １８．前記溝が、約100nmの深さを有する上記１６項記載の方法。 １９．前記結合剤が、ペプチド、ポリペプチド、RNA、DNA、ビオチン、アビジン
、抗体のフラグメント、抗体、及び糖からなる群から選ばれる上記１項又は７項
記載の方法。 ２０．前記選択された病原体が、細菌であり、前記検出領域の表面上のくぼみが
、0.1μm〜10μmの範囲の幅及び深さを有する上記１項又は７項記載の方法。 ２１．実質的に全ての結合剤が検出領域のくぼみに配置される上記１項又は７項
記載の方法。 ２２．サンプル中の選択された病原体の存在の検出用の検出装置であって、 表面に検出領域を有する支持体であって、該検出領域が、その中に形成された
溝を含む微小構造を有し、該溝が、それと接触して液晶材料を配列し、該溝の幅
及び深さが、10μm以下の範囲である支持体、 該支持体の前記検出領域の表面上のブロッキング層であって、それと接触する
液晶材料の整合を乱さず、前記表面への病原体の非特異的吸着をブロックするブ
ロックキング層、及び 前記支持体の該検出領域の表面上の結合剤であって、選択された病原体を特異
的に結合する結合剤、 を含むことを特徴とする検出装置。 ２３．前記選択された病原体が、ウイルスであり、前記溝の幅及び深さが、5nm
〜500nmの範囲である上記２２項記載の検出装置。 ２４．前記溝が、100nm以下の程度の幅を有するリッジにより分離される上記２
３項記載の検出装置。 ２５．前記検出領域の少なくとも一部が、ケイ素の酸化物、金属の酸化物、金属
、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれた無機材料で被覆される上記２
２項記載の検出装置。 ２６．前記無機材料が、銀又は金であり、銀被覆領域又は金被覆領域の少なくと
も一部が、メルカプタン又はジスルフィドとの金又は銀の反応生成物を含む上記
２５項記載の検出装置。 ２７．前記支持体が、ポリマープラスチックから形成される上記２２項記載の検
出装置。 ２８．前記ポリマープラスチックが、ポリスチレン、ポリシアノアクリレート、
又はポリウレタンを含む上記２７項記載の検出装置。 ２９．前記ブロッキング層が、ウシ血清アルブミンから形成される上記２２項記
載の検出装置。 ３０．前記結合剤が、選択された病原体と特異的に結合する免疫グロブリン又は
その部分を含む上記２２項記載の検出装置。 ３１．前記結合剤が、ペプチド、ポリペプチド、RNA、DNA、ビオチン、アビジン
、抗体のフラグメント、抗体、及び糖からなる群から選ばれる上記２２項記載の
検出装置。 ３２．前記選択された病原体が、細菌であり、前記溝の幅及び深さが、0.1μm〜
10μmの範囲である上記２２項記載の検出装置。 ３３．前記支持体が、ポリジメチルシロキサンから形成される上記２２項記載の
検出装置。 ３４．前記支持体が、該支持体の表面上のアレイ中に多くの検出領域を有し、該
検出領域の夫々が、異なる特定病原体と結合する結合剤をその上に有する上記２
２項記載の検出装置。 ３５．前記検出領域が、第一検出領域であり、前記支持体が、該支持体の表面上
に少なくとも第二検出領域を更に含み、該支持体の少なくとも第二検出領域が、
接触して液晶材料を配列する幅及び深さを有するその中に形成された溝を含む微
小構造を有し、少なくとも第二検出領域中の溝の幅が第一検出領域中の溝の幅と
は異なり、少なくとも第二検出領域中の溝の深さが第一検出領域中の溝の深さと
は異なり、又は少なくとも第二検出領域中の溝の幅及び深さの両方が第一検出領
域中の溝の幅及び深さとは異なる上記２２項記載の検出装置。 ３６．実質的に全ての前記結合剤が、前記検出領域の溝中に配置される上記２２
項記載の検出装置。 ３７．サンプル中の選択された病原体の存在の検出用のキットであって、 (a)以下の要素、 (i)表面上に検出領域を有する支持体であって、該検出領域がその中に形成さ
れた溝を含む微小構造を有し、該溝と接触して液晶材料を配列する溝の幅及び深
さが10μm以下の範囲である支持体、 (ii) 前記支持体の前記検出領域の表面上のブロッキング層であって、それと
接触する液晶材料の整合を乱さず、かつその表面への病原体の非特異的吸着をブ
ロックするブロックキング層、及び (iii)前記支持体の前記検出領域の表面に付着した結合剤であって、選択され
た病原体と特異的に結合する結合剤、 を有する支持体、並びに (b)前記検出領域に結合される病原体の不在下で、前記支持体の該検出領域と
接触する場合に配列される液晶材料、 を含むことを特徴とする検出用のキット。 ３８．前記選択された病原体が、ウイルスであり、前記溝の幅及び深さが、5nm
〜500nmの範囲である上記３７項記載のキット。 ３９．前記溝が、100nm以下の程度の幅を有するリッジにより分離される上記３
８項記載のキット。 ４０．前記検出領域の少なくとも一部が、ケイ素の酸化物、金属の酸化物、金属
、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれた無機材料で被覆される上記３
７項記載のキット。 ４１．前記無機材料が、金又は銀であり、銀被覆領域又は金被覆領域の少なくと
も一部がメルカプタン又はジスルフィドとの金又は銀の反応生成物を含む上記４
０項記載のキット。 ４２．前記支持体が、ポリマープラスチックから形成される上記３７項記載のキ
ット。 ４３．前記ポリマープラスチックが、ポリスチレン、ポリシアノアクリレート、
又はポリウレタンを含む上記４２項記載のキット。 ４４．前記ブロッキング層が、ウシ血清アルブミンから形成される上記３７項記
載のキット。 ４５．前記結合剤が、選択された病原体と特異的に結合する免疫グロブリン又は
その部分を含む上記３７項記載のキット。 ４６．前記結合剤が、ペプチド、ポリペプチド、RNA、DNA、ビオチン、アビジン
、抗体のフラグメント、抗体、及び糖からなる群から選ばれる上記３７項記載の
キット。 ４７．前記選択された病原体が、細菌であり、溝の幅及び深さが0.1μm〜10μm
の範囲である上記３７項記載のキット。 ４８．前記支持体が、その中に成形された溝を有するポリジメチルシロキサンか
ら形成される上記３７項記載のキット。 ４９．前記液晶材料が、4-シアノ-4'-ペンチルビフェニルネマチック液晶である
上記３７項記載のキット。 ５０．前記支持体が、該支持体の表面上のアレイ中に多くの検出領域を有し、前
記検出領域の夫々が、異なる特定病原体を結合する結合剤をその上に有する上記
３７項記載のキット。 ５１．前記検出領域が、第一検出領域であり、前記支持体が、該支持体の表面上
に少なくとも第二検出領域を更に含み、該支持体の少なくとも第二検出領域が、
接触して液晶材料を配列する幅及び深さを有するその中に形成された溝を含む微
小構造を有し、少なくとも第二検出領域中の溝の幅が、第一検出領域中の溝の幅
とは異なり、少なくとも第二検出領域中の溝の深さが、第一検出領域中の溝の深
さとは異なり、又は少なくとも第二検出領域中の溝の幅及び深さの両方が、第一
検出領域中の溝の幅及び深さとは異なる上記３７項記載のキット。 ５２．実質的に全ての結合剤が、前記検出領域の溝中に配置される上記３７項記
載のキット。 ５３．前記検出領域の溝にフィットするのに充分なサイズの磁性ビーズを更に含
む上記３７項記載のキット。 ５４．前記磁性ビーズが、表面を含み、該磁性ビーズの表面が、前記選択された
病原体と結合する結合剤を含む上記５３項記載のキット。 本発明は、説明のために上記された実施態様に限定されないが、特許請求の範
囲内に入るようなその全てのこのような形態を包含することが理解される。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０１Ｎ 33/543 Ｇ０１Ｎ 33/543 ５２５Ｗ
５４１ ５４１Ａ
33/545 33/545 Ｚ
33/552 33/552
33/553 33/553
33/566 33/566
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ
，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，
ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ
Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ
，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，
ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，
ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ
Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ
，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，
ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ
Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ
，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，
ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ
Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ
，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，
ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
(72)発明者 スカイフェ ジャスティン ジェイ
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
94549 ラファイエット シルヴァーウッ
ド ドライヴ 55
Claims (54)
- 【請求項１】 サンプル中の選択された顕微鏡的病原体の存在の検出用の方
法であって、以下の工程、 (a) 検出領域をその上に有する支持体を用意する工程であって、該支持体が
、表面を有し、該表面が、液晶材料を接触して配列するサイズの幅及び深さのく
ぼみを含む微小構造を含み、前記くぼみが、選択された病原体により占有される
のに充分なサイズのものである工程、そして (b) 前記検出領域の表面を処理して、前記表面への病原体の非特異的結合を
ブロックし、かつ検出すべき前記選択された病原体と特異的に結合する結合剤を
含む層をその上に提供する工程、 を有することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 特定病原体の存在について試験すべきサンプルを前記支持体
の検出領域の表面に適用し、その後に、前記支持体の表面への病原体粒子の結合
の不在下で、該支持体の表面上の微小構造により配列される検出領域に、前記液
晶材料を適用することを更に含み、それによりサンプル中の選択された病原体の
存在が支持体に結合された病原体粒子により生じた液晶材料の目視観察できる不
規則化により顕在化される請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】 前記検出領域の表面の処理が、ウシ血清アルブミンを前記支
持体の検出領域の表面に適用することを含む請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項４】 前記検出領域の表面の処理が、免疫グロブリン又はその部分
を選択された病原体に特異的な結合部位を与える検出領域表面に適用することを
含む請求の範囲第３項記載の方法。 - 【請求項５】 磁性ビーズを特定病原体の存在について試験すべきサンプル
と接触させ、その後に磁性ビーズを支持体の検出領域の表面と接触させ、その後
に液晶材料を検出領域に適用することを更に含み、くぼみが病原体と接触した後
に磁性ビーズにより占有されるのに充分なサイズのものであり、それによりサン
プル中の選択された病原体の存在が液晶材料の目視観察できる不規則化により顕
在化される請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項６】 前記磁性ビーズが、試験すべき病原体と特異的に結合する結
合剤を含む表面を有する請求の範囲第５項記載の方法。 - 【請求項７】 サンプル中の選択された顕微鏡的病原体の存在の検出用の方
法であって、以下の工程、 (a) 検出領域をその上に有する支持体を用意する工程であって、前記支持体
が、表面を有し、該表面が、液晶材料を接触して配列するサイズの幅及び深さの
くぼみを含む微小構造を含み、前記くぼみが、選択された病原体により占有され
るのに充分なサイズのものであり、前記検出領域の表面が、表面への病原体の非
特異的結合をブロックするように処理され、かつ検出すべき選択された病原体と
特異的に結合する結合剤をその上に有する工程、 (b) 特定病原体の存在について試験すべきサンプルを前記支持体の検出領域
の表面に適用する工程、そして (c) その後に、前記支持体の表面への前記病原体の粒子の結合の不在下で、
前記支持体の表面上の微小構造により整列される前記検出領域に、前記液晶材料
を適用する工程であって、それによりサンプル中の前記選択された病原体の存在
がくぼみ中で前記支持体に結合された前記病原体粒子により生じた前記液晶材料
の目視観察できる不規則化により顕在化される工程、 有することを特徴とする方法。 - 【請求項８】 前記検出領域の表面が、病原体の非特異的結合をブロックす
るためのウシ血清アルブミンの層を表面上に含む請求の範囲第７項記載の方法。 - 【請求項９】 前記検出領域の表面が、前記選択された病原体に特異的な結
合部位を与える免疫グロブリン又はその部分を前記検出領域表面上に含む請求の
範囲第７項記載の方法。 - 【請求項１０】 前記検出領域の少なくとも一部をケイ素の酸化物、金属の
酸化物、金属、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれた無機材料で被覆
することを更に含む請求の範囲第１項又は第７項記載の方法。 - 【請求項１１】 前記無機材料が、銀又は金であり、銀又は金の少なくとも
一部をメルカプタン又はジスルフィドで処理することを更に含む請求の範囲第１
０項記載の方法。 - 【請求項１２】 前記支持体が、成形ポリマープラスチックから形成される
請求の範囲第１項又は第７項記載の方法。 - 【請求項１３】 前記成形ポリマープラスチックが、ポリスチレン、ポリシ
アノアクリレート、又はポリウレタンを含む請求の範囲第１２項記載の方法。 - 【請求項１４】 前記成形ポリマーが、ポリジメチルシロキサンである請求
の範囲第１２項記載の方法。 - 【請求項１５】 前記選択された病原体が、ウイルスであり、前記検出領域
の表面上のくぼみが、5nm〜500nmの範囲の幅及び深さを有する請求の範囲第１項
又は第７項記載の方法。 - 【請求項１６】 前記支持体の検出領域の表面上のくぼみが、約100nmの幅
を有する平行な溝を含む請求の範囲第１項又は第７項記載の方法。 - 【請求項１７】 前記溝が、約100nmの幅を有するリッジにより分離される
請求の範囲第１６項記載の方法。 - 【請求項１８】 前記溝が、約100nmの深さを有する請求の範囲第１６項記
載の方法。 - 【請求項１９】 前記結合剤が、ペプチド、ポリペプチド、RNA、DNA、ビオ
チン、アビジン、抗体のフラグメント、抗体、及び糖からなる群から選ばれる請
求の範囲第１項又は第７項記載の方法。 - 【請求項２０】 前記選択された病原体が、細菌であり、前記検出領域の表
面上のくぼみが、0.1μm〜10μmの範囲の幅及び深さを有する請求の範囲第１項
又は第７項記載の方法。 - 【請求項２１】 実質的に全ての結合剤が検出領域のくぼみに配置される請
求の範囲第１項又は第７項記載の方法。 - 【請求項２２】 サンプル中の選択された病原体の存在の検出用の検出装置
であって、 表面に検出領域を有する支持体であって、該検出領域が、その中に形成された
溝を含む微小構造を有し、該溝が、それと接触して液晶材料を配列し、該溝の幅
及び深さが、10μm以下の範囲である支持体、 該支持体の前記検出領域の表面上のブロッキング層であって、それと接触する
液晶材料の整合を乱さず、前記表面への病原体の非特異的吸着をブロックするブ
ロックキング層、及び 前記支持体の該検出領域の表面上の結合剤であって、選択された病原体を特異
的に結合する結合剤、 を含むことを特徴とする検出装置。 - 【請求項２３】 前記選択された病原体が、ウイルスであり、前記溝の幅及
び深さが、5nm〜500nmの範囲である請求の範囲第２２項記載の検出装置。 - 【請求項２４】 前記溝が、100nm以下の程度の幅を有するリッジにより分
離される請求の範囲第２３項記載の検出装置。 - 【請求項２５】 前記検出領域の少なくとも一部が、ケイ素の酸化物、金属
の酸化物、金属、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれた無機材料で被
覆される請求の範囲第２２項記載の検出装置。 - 【請求項２６】 前記無機材料が、銀又は金であり、銀被覆領域又は金被覆
領域の少なくとも一部が、メルカプタン又はジスルフィドとの金又は銀の反応生
成物を含む請求の範囲第２５項記載の検出装置。 - 【請求項２７】 前記支持体が、ポリマープラスチックから形成される請求
の範囲第２２項記載の検出装置。 - 【請求項２８】 前記ポリマープラスチックが、ポリスチレン、ポリシアノ
アクリレート、又はポリウレタンを含む請求の範囲第２７項記載の検出装置。 - 【請求項２９】 前記ブロッキング層が、ウシ血清アルブミンから形成され
る請求の範囲第２２項記載の検出装置。 - 【請求項３０】 前記結合剤が、選択された病原体と特異的に結合する免疫
グロブリン又はその部分を含む請求の範囲第２２項記載の検出装置。 - 【請求項３１】 前記結合剤が、ペプチド、ポリペプチド、RNA、DNA、ビオ
チン、アビジン、抗体のフラグメント、抗体、及び糖からなる群から選ばれる請
求の範囲第２２項記載の検出装置。 - 【請求項３２】 前記選択された病原体が、細菌であり、前記溝の幅及び深
さが、0.1μm〜10μmの範囲である請求の範囲第２２項記載の検出装置。 - 【請求項３３】 前記支持体が、ポリジメチルシロキサンから形成される請
求の範囲第２２項記載の検出装置。 - 【請求項３４】 前記支持体が、該支持体の表面上のアレイ中に多くの検出
領域を有し、該検出領域の夫々が、異なる特定病原体と結合する結合剤をその上
に有する請求の範囲第２２項記載の検出装置。 - 【請求項３５】 前記検出領域が、第一検出領域であり、前記支持体が、該
支持体の表面上に少なくとも第二検出領域を更に含み、該支持体の少なくとも第
二検出領域が、接触して液晶材料を配列する幅及び深さを有するその中に形成さ
れた溝を含む微小構造を有し、少なくとも第二検出領域中の溝の幅が第一検出領
域中の溝の幅とは異なり、少なくとも第二検出領域中の溝の深さが第一検出領域
中の溝の深さとは異なり、又は少なくとも第二検出領域中の溝の幅及び深さの両
方が第一検出領域中の溝の幅及び深さとは異なる請求の範囲第２２項記載の検出
装置。 - 【請求項３６】 実質的に全ての前記結合剤が、前記検出領域の溝中に配置
される請求の範囲第２２項記載の検出装置。 - 【請求項３７】 サンプル中の選択された病原体の存在の検出用のキットで
あって、 (a)以下の要素、 (i)表面上に検出領域を有する支持体であって、該検出領域がその中に形成さ
れた溝を含む微小構造を有し、該溝と接触して液晶材料を配列する溝の幅及び深
さが10μm以下の範囲である支持体、 (ii) 前記支持体の前記検出領域の表面上のブロッキング層であって、それと
接触する液晶材料の整合を乱さず、かつその表面への病原体の非特異的吸着をブ
ロックするブロックキング層、及び (iii)前記支持体の前記検出領域の表面に付着した結合剤であって、選択され
た病原体と特異的に結合する結合剤、 を有する支持体、並びに (b)前記検出領域に結合される病原体の不在下で、前記支持体の該検出領域と
接触する場合に配列される液晶材料、 を含むことを特徴とする検出用のキット。 - 【請求項３８】 前記選択された病原体が、ウイルスであり、前記溝の幅及
び深さが、5nm〜500nmの範囲である請求の範囲第３７項記載のキット。 - 【請求項３９】 前記溝が、100nm以下の程度の幅を有するリッジにより分
離される請求の範囲第３８項記載のキット。 - 【請求項４０】 前記検出領域の少なくとも一部が、ケイ素の酸化物、金属
の酸化物、金属、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれた無機材料で被
覆される請求の範囲第３７項記載のキット。 - 【請求項４１】 前記無機材料が、金又は銀であり、銀被覆領域又は金被覆
領域の少なくとも一部がメルカプタン又はジスルフィドとの金又は銀の反応生成
物を含む請求の範囲第４０項記載のキット。 - 【請求項４２】 前記支持体が、ポリマープラスチックから形成される請求
の範囲第３７項記載のキット。 - 【請求項４３】 前記ポリマープラスチックが、ポリスチレン、ポリシアノ
アクリレート、又はポリウレタンを含む請求の範囲第４２項記載のキット。 - 【請求項４４】 前記ブロッキング層が、ウシ血清アルブミンから形成され
る請求の範囲第３７項記載のキット。 - 【請求項４５】 前記結合剤が、選択された病原体と特異的に結合する免疫
グロブリン又はその部分を含む請求の範囲第３７項記載のキット。 - 【請求項４６】 前記結合剤が、ペプチド、ポリペプチド、RNA、DNA、ビオ
チン、アビジン、抗体のフラグメント、抗体、及び糖からなる群から選ばれる請
求の範囲第３７項記載のキット。 - 【請求項４７】 前記選択された病原体が、細菌であり、溝の幅及び深さが
0.1μm〜10μmの範囲である請求の範囲第３７項記載のキット。 - 【請求項４８】 前記支持体が、その中に成形された溝を有するポリジメチ
ルシロキサンから形成される請求の範囲第３７項記載のキット。 - 【請求項４９】 前記液晶材料が、4-シアノ-4'-ペンチルビフェニルネマチ
ック液晶である請求の範囲第３７項記載のキット。 - 【請求項５０】 前記支持体が、該支持体の表面上のアレイ中に多くの検出
領域を有し、前記検出領域の夫々が、異なる特定病原体を結合する結合剤をその
上に有する請求の範囲第３７項記載のキット。 - 【請求項５１】 前記検出領域が、第一検出領域であり、前記支持体が、該
支持体の表面上に少なくとも第二検出領域を更に含み、該支持体の少なくとも第
二検出領域が、接触して液晶材料を配列する幅及び深さを有するその中に形成さ
れた溝を含む微小構造を有し、少なくとも第二検出領域中の溝の幅が、第一検出
領域中の溝の幅とは異なり、少なくとも第二検出領域中の溝の深さが、第一検出
領域中の溝の深さとは異なり、又は少なくとも第二検出領域中の溝の幅及び深さ
の両方が、第一検出領域中の溝の幅及び深さとは異なる請求の範囲第３７項記載
のキット。 - 【請求項５２】 実質的に全ての結合剤が、前記検出領域の溝中に配置され
る請求の範囲第３７項記載のキット。 - 【請求項５３】 前記検出領域の溝にフィットするのに充分なサイズの磁性
ビーズを更に含む請求の範囲第３７項記載のキット。 - 【請求項５４】 前記磁性ビーズが、表面を含み、該磁性ビーズの表面が、
前記選択された病原体と結合する結合剤を含む請求の範囲第５３項記載のキット
。
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