JP2003535310A - テストサンプル中の分子事象を検出・同定（識別）するためのシステムおよび方法 - Google Patents

テストサンプル中の分子事象を検出・同定（識別）するためのシステムおよび方法

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Abstract

(57)【要約】 テストサンプル中の分子事象の存在または不存在を検出するための分子検出システムが、流体リザーバと、信号源と、測定プローブと、信号検出器とを有している。測定プローブはプローブヘッドと接続端部とを有している。プローブヘッドは、流体リザーバの検出領域内でテストサンプルに入射テスト信号を電磁的にカップリングするように形成されている。入射テスト信号とテストサンプルとの相互作用は、変調されたテスト信号を生成する。この変調テスト信号の少なくとも一部を回収するように、プローブヘッドが形成されている。システムはさらに、信号検出器を有している。信号検出器は、測定プローブの接続端部にカップリングされていて、変調テスト信号を回収するように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 関連出願の引照 本出願は、１９９９年１０月１３日出願の米国特許仮出願６０／１５９，１７
５号明細書、表題「分子相互作用を検出するための誘電インタフェイスの使用(T
he Use of a Dielectric Interface for the Detection of Molecular Interact
ions)および２０００年３月２３日出願の米国特許仮出願６０／１９１，７０２
号明細書、表題「サンプル中の分子存在物を検出するための方法および装置(Met
hod and Apparatus for Detecting Molecular Entities in a Sample)」の利益
を要求する。
【０００２】 発明の背景 事実上、生物科学のどの分野においても、関連分子の、他の分子との相互作用
能力を検出するシステムが必要とされている。同様に、生物分子の存在および／
または物理的かつ機能的な特性を小さな尺度において検出する能力も高く望まれ
ている。このような分子相互作用、ならびに、分子の機能的かつ物理的な特性の
検出を、本明細書において分子事象と称する。分子事象の検出を必要とする分野
は、化学的な伝達経路をマッピングしてその機能を疾患の経過に相関させる基礎
科学調査実験から、候補薬を生体内での潜在的な効果に関して評価する前臨床的
研究に及ぶ。物理的かつ機能的な特性の検出を必要とする分野はまた、新発見タ
ンパク質または既知の生物学的重要性を有する分子の遺伝的（または合成）変異
型を機能分析するような調査分野にも存在する。分子事象をよりよく理解するこ
とから利益を得る他の分野の一例としては、製薬調査、軍事用途、獣医学、食品
および環境用途が挙げられる。これらのいずれの場合においても、特に少量のサ
ンプルから情報を得ることができる場合、特定の被検体の、標的分子と結合する
能力に関する知識が大きく役立つ。その結合の質（例えば親和性およびオン・オ
フ比）に関する情報、および、新しい分子に関する他の機能情報もまた同様に役
立つ。
【０００３】 酵素結合イムノソルベント検定法（ＥＬＩＳＡ）、ラジオイムノアッセイ法（
ＲＩＡ）、多数の蛍光検定法、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法および比色分析検定
法、ならびに多くのより専門化された検定のような分野の需要に見合うように、
多数の方法が長年にわたって開発されてきた。これらの検定技術のほとんどは、
被検サンプルの専門的な調製、精製または増幅を必要とする。リガンドとアンチ
リガンドとの間の結合事象を検出するために、例えば、結合の存在または広がり
を信号により伝える検出可能な信号が必要となる。通常の場合信号は、関連リガ
ンドまたはアンチリガンドに付けられた標識によって提供されてきた。検出可能
な信号を生成し、また対応するふさわしい標識が存在するような物理的または化
学的な効果の一例としては、放射分析、蛍光、化学発光、りん光および酵素活性
が挙げられる。この場合標識は、分光分析法、放射線測定法、または光学トラッ
キング法によって検出することができる。
【０００４】 不運なことに、特定の検定に必要となる分子のうちの１つまたは全てに標識付
けすることは、多くの場合困難であり、または不可能でさえある。標識の存在は
また、２つの分子相互間の分子認識を、多くの理由から、例えば立体効果によっ
て正常には機能させなくするおそれがある。加えて、これらのラベル付け方式に
は、結合事象の正確な性質を突き止めるものはないので、例えばレセプタへの活
性部位結合を、非活性部位、例えばアロステリック結合と区別することができず
、ひいては、この検出法を介して機能情報を得ることはできない。さらに一般的
に見て、ほとんどの検定システムの特異性および感受性の範囲には限界がある。
細胞片および非特異的結合が、検定にノイズを招き、有用な情報を抽出すること
を困難または不可能にする。上述のように、全ての当該被検体への標識付けを可
能にし、または正確な光学測定の実施を可能にするには、あまりにも複雑なシス
テムがある。従って、標識なしでリアルタイムで被検体の存在、例えば所与のシ
ステム内で実際に行われている結合事象の広がり、機能およびタイプを直接モニ
タリングできる、実際的、経済的かつ普遍的な検出技術があれば、この技術は顕
著な進歩を呈することになる。
【０００５】 具体的には、生物医学業界においては、水または他の流体をベースとした種々
の生理系、例えば核酸結合系、タンパク質間相互作用系および小分子結合系、な
らびに他の当該化合物に対して幅広い適用性を有する、改良された一般的なプラ
ットフォーム技術が必要とされている。理想的には、検定は高度に特異的なプロ
ーブ、例えば特異性抗体、または正確に相補的な核酸プローブを必要とすべきで
はない。検定は自然の環境、たとえば全血または細胞質ゾル混合物、ならびに他
の自然発生系の中で実施可能であるべきである。検定は分子の自然の特性を測定
することにより機能すべきであり、結合事象を実際にモニタリングするために付
加的な標識またはトレーサを必要とすべきではない。いくつかの用途に対して、
検定は結合事象の性質に関する情報、例えば所与の化合物が特定の薬物レセプタ
においてアゴニストまたはアンタゴニストとして活性部位に結合するか否か、ま
たはこの所与の化合物がアロステリック部位に結合するかどうかに関する情報を
提供可能であるべきであり、単に結合事象が行われたか否かを示すためのマーカ
ーとして機能するだけであってはならない。多くの用途に対して、検定は高度に
小型化可能であるべきであり、また高度に並行に行われるべきなので、複雑な生
化学的経路がマッピングされるか、または、極端に少量の多数の組み合わせ化合
物が薬物スクリーニングプロトコルにおいて使用される場合がある。多くの用途
においては、さらに、複雑な反応系列をリアルタイムでモニタリングすることに
より、正確な反応速度および親和性情報をほとんど即座に得ることを可能にすべ
きである。ほとんどの商業的用途にとっては、僅かな調製ステップと、手頃な電
子装置と、使い捨て可能な構成部分、例えば一検定に使用して次いで廃棄できる
バイオアッセイ用表面チップとを伴う、低廉で使用しやすいことがおそらく最も
重要である。また、検定は、幅広い検定用途に高度に適合可能であるべきである
。
【０００６】 生物学的および生化学的な研究における最近の動向の一つには、検定の小型化
である。このような小型化により、「チップ」、すなわち電子工学業界において
使用されるサイズを有するデバイス（名称の由来はここにある）上で検定がしば
しば行われることになる。いわゆるチップデバイスの中では、チップ上で複数の
同時分析アレイ内で分析を行うデバイス（しばしばアレイ技術と呼ばれる）、お
よび、分析部位のそばを過ぎて流体をチップ上に輸送することにより分析を行う
デバイス（しばしばマイクロ流体工学技術と呼ばれる）がある。最近では、これ
らの技術を用いる多くの企業が生まれている。一例としては、アレイ分野におい
ては、カリフォルニア州サンタクララ在、Affymetrix, Inc.;カリフォルニア州 パロアルト在、Incyte Pharmaceuticals, Inc.;および、メリーランド州 ロ
ックヴィル在、Human Genome Sciencesであり、マイクロ流体工学技術分野にお
いては、カリフォルニア州 マウンテンヴュー在、Caloperおよびカリフォルニ
ア州 マウンテンヴュー在、Aclara BioSciences, Inc.である。これらの両分野
においては、米国特許第６，０３３，５４６号明細書、表題「化学的な分析およ
び合成のためのマイクロ流体工学的な操作を実施するための装置および方法(App
aratus and method for performing microfluidic manipulations for chemical
analysis and synthesis)」、米国特許第５，１２６，０２２号明細書、表題「
複数の電界を適用することにより分子を移動する方法およびデバイス(Method an
d device for moving molecules by the application of a plurality of elect
rical fields)」、米国特許第６，００４，７５５号明細書、表題「定量マイク
ロアレイハイブリッド形成検定(Quantitative microarray hybridization assay
)」、米国特許第５，８７４，２１９号明細書、表題「複数の生物学的チップ検
定を同時に処理する方法 (Methods for concurrently processing multiple bio
logical chip assays)」、および米国特許第５，５９３，８３９号明細書、表題
「シーケンスアレイおよびリソグラフィックマスクを形成するための、コンピュ
ータ補助式の工学システム(Computer-aided engineering system for design of
sequence arrays and lithographic masks)」を含む数多くの特許が発行されて
いる。種々異なる多くのアレイ構造およびアレイ構造を製造するための方法が当
業者によく知られており、以下の特許番号を有する米国特許明細書に開示されて
いる：５，４４５，９３４；５，５３２，１２８；５，５５６，７５２；５，２
４２，９７４；５，３８４，２６１；５，４０５，７８３；５，４１２，０８７
；５，４２４，１８６；５，４２９，８０７；５，４３６，３２７；５，４７２
,６７２；５，５２７，６８１；５，５２９，７５６；５，５４５，５３１；５
，５５４，５０１；５，５６１，０７１；５，５７１，６３９；５，５９３，８
３９；５，５９９，６９５；５，６２４，７１１；５，６５８，７３４；および
５，７００，６３７。上記明細書の開示内容を参考のため本明細書に引用する。
マイクロ流体工学分野の一例としては、以下の特許番号を有する米国特許明細書
（表題を付記）が挙げられる：６，０１２，９０２「マイクロポンプ(Micropump
)」；６，０１１，２５２「低光レベルを検出するための方法および装置(Method
and apparatus for detecting low light levels)」；６，００１，２３１「マ
イクロ流体システム内の流体流量をモニタリングして制御するための方法および
システム(Methods and systems for monitoring and controlling fluid flow r
ates in microfluidic systems)」；５，９８９，４０２「マイクロ流体システ
ムのためのコントローラ／検出器インタフェイス(Controller/detector interfa
ces for microfluidic systems)」；５，９７６，３３６「改良されたチャネル
ジオメトリを組み込んだマイクロ流体デバイス(Microfluidic devices incorpor
ating improved channel geometries)」；５，９７２，１８７「電気ピペットお
よび電気泳動バイアスのための補償手段(Electropipettor and compensation me
ans for electrophoretic bias)」；５，９６５，４１０「マイクロチャネル内
の流体パラメータを制御するための電流；５，９６５，００１「電気的な力を介
した流体含有構造内の電気浸透力および／または電気泳動力の可変制御(Electri
cal current for controlling fluid parameters in microchannels)」；５，９
６４，９９５「流体輸送の強化のための方法およびシステム(Methods and syste
ms for enhanced fluid transport)」；５，９５８，６９４「マイクロ流体シス
テム内で核酸を配列決定するための装置および方法(Apparatus and methods for
sequencing nucleic acids in microfluidic systems)」；５，９５８，２０３
「電気ピペットおよび電気泳動バイアスのための補償手段(Electropipettor and
compensation means for electrophoretic bias)」；５，９５５，０２８「種
々のチャネル寸法を組み込んだマイクロ流体システム(Microfluidic systems in
corporating varied channel dimensions)」；５，９５５，０２８「分析システ
ムおよび方法(Analytical system and method)」；５，９４８，２２７「電気泳
動分子分離を実施するための方法およびシステム(Methods and systems for per
forming electrophoretic molecular separations)；５，９４２，４４３「微小
規模流体デバイスにおける高処理能力スクリーニング検定システム(High throug
hput screening assay systems in microscale fluidic devices)；５，８８５
，４７０「マイクロ加工されたポリマー基板における制御された流体輸送(Contr
olled fluid transport in microfabricated polymeric substrates)」；５，８
８２，４６５「マイクロ流体デバイスの製造法(Method of manufacturing micro
fluidic devices)」；５，８８０，０７１「電気ピペットおよび電気泳動バイア
スのための補償手段(Electropipettor and compensation means for electropho
retic bias)」；５，８７６，６７５「分析システムおよび方法(Analytical sys
tem and method)」；５，８６９，００４「マイクロ流体システム内の物質を原
位置で濃縮および／または稀釈するための方法および装置(Methods and apparat
us for in situ concentration and/or dilution of materials in microfluidi
c system)」；５，８５２，４９５「マイクロチャネル内で移動する種のフーリ
エ検出(Fourier detection of species migrating in a microchannel)」；５，
８４２，７８７「種々のチャネル寸法を組み込んだマイクロ流体システム(Micro
fluidic systems incorporating varied channel dimensions)」；５，８００，
６９０「電気的な力を介した流体含有構造内の電気浸透力および／または電気泳
動力の可変制御(Electrical current for controlling fluid parameters in mi
crochannels)」；５，７７９，８６８「電気ピペットおよび電気泳動バイアスの
ための補償手段(Electropipettor and compensation means for electrophoreti
c bias)」；５，６９９，１５７「マイクロチャネル内で移動する種のフーリエ
検出(Fourier detection of species migrating in a microchannel)」。上記明
細書の全てを参考のため本明細書中に引用する。ここに挙げた特許明細書におい
て、その記載事項または参考文献リストには、当業者の現時点での技術を示す他
の特許明細書を含む他の多くの刊行物が掲げられている。
【０００７】 個別の分析に際してサンプルを保持するための個別容器（例えば試験管）また
は個別ウェル列（マイクロタイタープレートおよび他のタイプの多ウェルプレー
ト）を使用する検定システムもまたよく開発されている。９６個のウェルを備え
たマイクロタイタープレートは一般に入手可能であり、他の数のウェルを備えた
プレート、例えば３８４ウェルプレートも同様に一般に入手可能である。個別の
容器の内容物を操作して分析するための数多くの自動装置が開発されてきた。こ
の装置においては、個別容器、多ウェルを備えた単一プレート、または多プレー
トが同時に取り扱われる。（共通のマイクロタイタープレートシステムに加えて
）他の多ウェルシステムも存在する。個別サンプルに対応する種々のタイプの内
容物において検定を操作し実施するように構成されたシステムについて記載した
米国特許の一例として、以下の特許番号を有する特許明細書が挙げられる：６，
０３３，９１１「自動検定デバイス(Automated assaying device)」；６，０２
４，９２０「マイクロプレート走査式読取りヘッド(Microplate scanning read
head)」；５，９９３，７４６「プレートホルダ(Plate holoder)」；５，９８８
，２３６「リキッドハンドラのための複合シリンジポンプアセンブリ(Multiple
syringe pump assembly for liquid handler)」；５，９８５，２１４「液体サ
ンプル中の有用な化学物質を迅速に識別するためのシステムおよび方法(Systems
and methods for rapidly identifying useful chemicals in liquid samples)
」；５，９７６，４７０「サンプル洗浄ステーションアセンブリ(Sample wash s
tation assembly)」；５，９７２，２９５「自動分析装置(Automatic analyzing
apparatus)」；５，９６８，７３１「生物学的な試料の自動テスト装置(Appara
tus for automated testing of biological specimens)」;および５，９５２，
２４０「個別マトリックスプレートポジショナ(Discrete matrix plate positio
ner)」。ここに挙げた特許明細書において、その記載事項または参考文献リスト
には、当業者の現時点での技術を示す他の特許明細書を含む他の多くの刊行物が
掲げられている。
【０００８】 生化学系の研究のために従来用いられてきたアプローチの中には、種々のタイ
プの誘電測定がある。１９５０年代には、当時既知の物質の誘電特性を測定する
ための技術を用いて、生物組織の誘電特性を測定するための実験が行われた。以
来、これらの測定を実施するための種々のアプローチの一つとして、周波数領域
測定およびタイムドメイン技術、例えばタイムドメイン誘電分光分析(Time Doma
in Dielectric Spectroscopy)が実施されてきた。これらのアプローチの場合、
実験は共通して、種々のタイプの同軸的な伝送ラインまたは他の伝送ラインと、
材料の誘電的な特徴付けの際に典型的に使用される構造とを使用して実施された
。これには、生体系の広範囲な誘電特性の利用および妥当性を調べる研究も含ま
れた。当該生体系の範囲は、哺乳類種の種々の器官から採取された全組織サンプ
ルから、細胞膜および細胞小器官の効果を含む細胞および亜細胞系に及んだ。最
近では、アレイ環境における分子系の誘電特性の変化の検出を改良するために、
上述の技術（例えば米国特許第５，６５３，９３９号；同第５，６２７，３２２
号；および同第５，８４６，７０８号の各明細書参照のこと）を小型化する試み
があった。このような試みは、生体サンプルをそれが組織であれ、細胞系または
分子系であれ、電気的な回路トポロジーにおいて分路または列素子として使用す
るのが典型的である。
【０００９】 物体からの放射を感知し、局部的な物質の特性を測定するのに用いられる比較
的大規模界のプローブについて、多くの技術が記載されている。例えば、Misra
他、「オープンエンド型同軸線路を使用してマイクロ波周波で行う、物質の非侵
入性の電気的な特徴付け：改良較正技術のテスト(Noninvasive electrical char
acterization of materials at microwave frequencies using an open-ended c
oaxial line: test of an improved calibration technique)」IEEE Transactio
ns on Microwave Theory and Thechniques, 38 8-14(1990); Chevalier他「オー
プンエンド型導波路を使用した、複合材料の高温複素誘電率の測定(High temper
ature complex permittivity measurements of composite material using an o
pen-ended waveguide)」Journal of Electromagnetic Waves and Applications,
6 1259-75(1992)；OsofskyおよびSchwarz「高周波平面回路上の測定用非接触型
プローブの設計および性能(Design and performance of a non-contacting prob
e for measurements of high-frequency planar circuit)」IEEE Transactions
on Microwave Theory and Thechniques, 40 1701-8(1992);Xu, Ghannouchi他「
オープンエンド型の楕円形同軸プローブを使用したマイクロ波誘電率の測定に関
する理論的かつ実験的研究(Theoretical and experimental study of measureme
nt of microwave permittivity using open ended elliptical coaxial probes)
」IEEE Transactions on Microwave Theory and Thechniques, 40 143-50(1992)
;Jiang, Wong他「低ロスの固体および液体のマイクロ波誘電率を測定するための
オープンエンド型同軸線路技術(Open-ended coaxial-line technique for the m
easurement of the microwave dielectric constant for low-loss solids and
liquids)」Review of Scientific Instruments, 64 1614-21(1993);およびJiang
, Wong他「オープンエンド型同軸線路プローブを使用した、厚さを限定された低
ロスサンプルに対応するマイクロ波誘電率の測定(Measurement of the microwav
e dielectric constant for low-loss samples with finite thickness using o
pen-ended coaxial-line probes)」Review of Scientific Instruments, 64 162
2-6(1993)が挙げられる。さらに、顕微鏡先端において電子流を使用することに
加えて、無線周波またはマイクロ波信号を使用する電子顕微鏡について記載した
刊行物、例えばKeilmann, van der Weide他「走査無線周波透過顕微鏡を用いた
高度なサブ波長解像(Extreme sub-wavelength resolution with a scanning rad
io-frequency transmission microscope)」Optics Communications, 129 15-18(
1996);Vlahacos, Black他「100.mu.m解像度を有する近傍界走査型マイクロ波顕
微鏡(Near-field scanning microwave microscope with 100 .mu.m resolution)
」;Applied Physics Letters, 69 3272-4(1996);およびWei, Xiang他「走査型先
端マイクロ波近傍界顕微鏡(Scanning tip microwave near-field microscope)」
Applied Physics Letters, 68 2506-8(1996)もある。このように、誘電体の特性
をテストするのにプローブ（導波路および同軸プローブの両方）を使用すること
はよく知られており、他の技術分野、例えば電子工学業界での絶縁体および他の
物質の顕微鏡による誘電測定においても共通に実践されている。
【００１０】 化学的なプロセス、例えば発酵を分析して制御するのに使用されてきた比較的
大規模な装置の１つのタイプは、元は製油および掘削業界で生まれたものと見ら
れる。例えば米国特許第５，０２５，２２２号明細書には、流動状培地における
状態をモニタリングするシステムおよび方法を記載されている。流動状培地の流
れは流体容器を貫流させられる。流体容器は伝送線路セグメントとして電気的に
構成され、ＵＨＦまたはマイクロ波の発振器に通じる負荷に電気的に接続されて
いる。発振器は負荷からは絶縁されておらず、スタート周波数で、自由運転する
ように操作される。スタート周波数は、化学反応が進行するにつれて、流動状培
地の誘電率において特に大きなシフトを行うように選択される。反応の進行を測
定するために、発振器の周波数および挿入損がモニタリングされることが好まし
い。この系列の後続の２つの特許は米国特許第５，７４８，００２号明細書およ
び同第５，９６６，０１７号明細書である。両明細書には、テスト中、負荷プリ
ング式発振器をシステムに接続する片口カップリングを用いて、電子モニタリン
グおよび特徴付けを行うためのシステム、方法およびプローブデバイスについて
記載されている。しかし、発酵（および他のプロセス）によって生成された化学
的な種の検出がこれらの特許の対象であるものの、これらの特許はいずれも、分
子結合または分子の特徴付けを具体的に求めるものではないように思われる。
【００１１】 従って、発蛍光団または放射性同位元素のような標識を必要とせず、定量的か
つ定性的であり、当該分子に対して特異的であり、しかも比較的簡単に実施でき
る、分子事象を検出する方法のさらなる開発が必要となる。本発明は上述の、ま
た本明細書中に記載した他の要求を満たす。
【００１２】 発明の概要 本発明者の研究所における先願は、信号経路に沿ってカップリングされた分子
結合領域を使用して、分子構造の誘電特性の変化を検出するための測定技術の改
良を扱ったものである。これらの出願明細書には、本発明に用いられる一般原理
の多くが記載されている。例えば1999年8月5日に発行され、本発明と共通の譲渡
人を有するＰＣＴ ＷＯ９９／３９１９０号を参照されたい。本発明は全体的に
見て、マイクロタイタープレートに存在するような流体リザーバ、または、マイ
クロ流体デバイス内に存在するような密閉された流体チャネルにおいて分子事象
を検出することに注目している点で、上記先願とは異なっている。これらの場合
、下記の通り、プローブの汚染を回避するために、サンプルは、流体容器の壁に
存在するようなエアギャップおよび／または誘電体によって電磁プローブから隔
離されている。
【００１３】 全体的に見て本発明は、分子構造の誘電特性および分子構造の照明信号との相
互作用を用いて、分子構造を検出し、これを分子構造それ自体として、または分
子結合事象、具体的には水相に関与するものとして特徴付けるための単一ポート
型測定システムおよび方法を提供する。本発明のシステムおよび方法はまた、連
続的に流れる流体中における分子構造および／または分子構造の他の分子との結
合の識別を可能にする。このことはプロセスの自動化を可能にする。これにより
、本発明を種々のスクリーニングプロセスに適用することができる。このプロセ
スは例えば、生理学的な条件下の水性環境において分子が互いに結合しているこ
とに基づき、生物学および製薬関連の分子を識別するプロセスである。この方法
および装置は、このような検出が結合パートナーのいずれにも標識を存在させる
ことなしに行われることを可能にし、この方法を、望ましい薬剤候補の検出に特
に相応しいものにする。しかもこの場合、標識による結合の変化を考慮しなくて
も済む。
【００１４】 本発明の第１の実施態様の場合、水性サンプル中で分子構造を検出する方法が
提示されている。この提示された方法は、（ａ）流体輸送システムの流体チャネ
ル内に第１のサンプルを導入し、流体輸送システムが、流体運動コントローラを
有し、流体チャネルが、サンプル入口端部と、検出領域と、サンプル出口端部と
を有し、（ｂ）流体コントローラの制御下で、サンプルをサンプル入口端部から
、チャネルを通して、サンプル出口端部に向かって動かし、（ｃ）流体チャネル
の検出領域に、１０ＭＨｚ〜１０００ＧＨｚのテスト信号を供給し；さらに、（
ｄ）テスト信号とサンプルとの相互作用の結果としてのテスト信号の変化を検出
する、ことから成る。流体運動制御の一例としては、機械的なポンプ、電気泳動
ポンピングのような電界制御下における液体の運動、ならびに表面効果（毛管現
象）および重力および（例えば傾倒または回転操作を介した）慣性効果がある。
周波数（または、複数の周波数の組み合わせ、連続体、例えばスペクトルの場合
もある）は、分子構造を含有するサンプルが、分子構造が存在しない場合に検出
された電磁界とは異なる検出電磁界を形成するように選択される。
【００１５】 別の実施態様の場合、上述の方法はさらに、（ｅ）第１のテストサンプルの後
にチャネル内にスペーサ材を導入し、（ｆ）スペーサ材の後にチャネル内に更な
るテストサンプルを導入し、（ｇ）前記更なるテストサンプルを、流体コントロ
ーラ制御下で、チャネルを通して動かし、これにより、スペーサ材によって隔離
された複数の異なるテストサンプルを、異なるテストサンプル同士を混和するこ
となしに、チャネルを通して輸送し、さらに、（ｈ）前記更なるテストサンプル
のために前記ステップ（ｃ）〜（ｄ）を繰り返すことから成る。こうして、単一
の検出器に一連のサンプルを与えることができ、従って、検出システムの構成を
大幅に単純化することができる。このことは再現性を著しく改善するとともに、
使い捨て可能な分析チップの構成をより簡単にする。
【００１６】 上述の方法は種々様々な装置で実施することができる。本発明の一実施態様の
場合、テストサンプル中の分子事象の存在または不存在を検出するための分子検
出システムは、流体リザーバと、信号源と、測定プローブと信号検出器とを有し
ている。流体リザーバは、個別の（開いたまたは閉じた）容器またはテストサン
プル用入口端部と出口端部とを有するチャネルであってよい。信号源は、付随す
るテスト信号を伝送するように動作可能である。測定プローブは信号源にカップ
リングされ、プローブヘッドと接続端部とを有している。プローブヘッドは、検
出領域内でテストサンプルに、入射テスト信号を電磁的にカップリングするよう
に構成されている。入射テスト信号とテストサンプルとの相互作用は、変調され
たテスト信号を生成する。プローブヘッドの少なくとも一部は回収するように構
成されている。このシステムはさらに信号検出器を有しており、信号検出器は、
測定プローブの接続端部にカップリングされている。信号源は、変調されたテス
ト信号を回収するように構成されている。
【００１７】 従って本発明は全体的には、分子構造の特性、例えば分子自体の構造的かつ機
能的な特性、および分子の他の分子との結合能力を突き止めるための、典型的に
は約１ＭＨｚ〜１０００ＧＨｚの電磁的な信号と流体リザーバ内の分子事象との
相互作用を伴うものとして説明することができる。
【００１８】 以下の図面および詳細な説明を参照すれば、本発明の性質および利点をよりよ
く理解することができる。
【００１９】 特定の実施例の説明 内容の一覧 I. 用語の定義 II. 総括 III. 検出器アセンブリ IV. 分子検出システムの例 V. 用途例 VI. ソフトウェアの実行 VII. 実験 I. 用語の定義 本明細書中に使用したように、「分子結合事象」（短く「結合事象」または「
結合」と云う場合もある）という用語は、当該分子の別の分子との相互作用を意
味する。「分子構造」という用語は、当該分子の全ての構造的な特性を意味する
。この特性には、特異的分子構造（例えばアルファへリックス領域、ベータシー
ト、免疫グロブリンドメイン、および他のタイプの分子構造）の存在が含まれる
。さらに「分子構造」という用語は、分子がその物理的構造全体を、他の分子と
の相互作用を介して（例えば曲げまたは折り動作によって）どのように変化させ
るかを意味する。この相互作用には、溶液中にある間に生じる、固有溶媒和シェ
ルとの分子相互作用が含まれる。「分子構造」および「分子結合事象」を一緒に
して、「分子事象」と呼ぶ。検出／分析が行われる領域に当該分子が単に存在し
ているだけでは、これを「分子事象」とは考えず、「存在」と呼ぶ。
【００２０】 分子結合事象は例えば、（１）リガンドとアンチリガンドとの間に発生するよ
うな単純な非共有結合、および（２）酵素がその基質と反応している場合に発生
するような一時的な共有結合形態、である。当該結合事象のさらに具体的な例は
、リガンド／レセプタ、抗原／抗体、酵素／基質、ＤＮＡ／ＤＮＡ、ＤＮＡ／Ｒ
ＮＡ、ＲＮＡ／ＲＮＡ、核酸ミスマッチ、相補的核酸および核酸／たんぱく質で
あるが、この例に限定されるものではない。結合事象は、一次、二次、またはよ
り高次の結合事象として発生することができる。一次結合事象は、第１の分子相
互作用複合体を形成するための、あらゆるタイプの存在物との第１の分子結合（
特異的または非特異的）として規定される。この存在物のタイプは、個別の分子
であっても、第１の表面、典型的には検出領域内の表面の一部である物質であっ
てもよい。二次結合事象は、第１の分子相互作用複合体との第２の分子結合（特
異的または非特異的）として規定される。三次結合事象は、第２の分子相互作用
複合体との第３の分子結合（特異的または非特異的）として規定され、さらに高
次の結合事象に関しても同様に規定される。
【００２１】 該当する分子構造の例は、物理的構造（例えばアルファへリックス、ベータシ
ート、触媒作用部位、結合領域、または７貫膜タンパク質構造の分子中の存在）
または或る機能能力（例えば、抗体としての機能性、特定リガンドの輸送能力、
イオンチャネル（またはその成分）としての機能性、または信号トランスデュー
サとしての機能性）に関する構造の存在である。
【００２２】 構造特性は、未知の構造および／または機能の分子から得られた信号を、既知
の構造および／または機能の分子から得られた信号と比較することにより検出さ
れるのが典型的である。分子結合事象は、潜在的な結合パートナーの一方を含有
するサンプルから得られた信号（またはそれぞれ潜在的な結合パートナーの一方
を含有する２つの個々のサンプルから得られた信号）を、潜在的な両結合パート
ナーを含有するサンプルから得られた信号と比較することにより検出されるのが
典型的である。「分子結合事象」または「分子構造」の検出を合わせて、しばし
ば「分子検出」と呼ぶ。
【００２３】 本明細書に記載した方法および装置は主として、生理的状況（細胞膜または亜
細胞膜または細胞質ゾル）において発生する生物学的かつ製薬学的に重要な分子
事象を検出して予知することに重きを置いている。従って、生理的条件と一致ま
たは類似しない条件下での、分子の構造特性または分子同士の相互作用はあまり
重要でない。例えば、電子顕微鏡の真空界に存在するような、非生理的条件下で
の個々の分子からの複合体の形成は、本明細書中に用いられるような好ましい「
分子結合事象」とは考えられない。本明細書において好ましい分子事象および分
子特性は、自然の細胞または細胞間の環境内のような「生理的条件」下に、また
は、生理的条件を模倣するように構成された、水性バッファ中のような人工環境
に存在するものである。細胞および生物内では場所に応じて生理的条件が変化し
、このような条件を模倣するように構成された人工条件もまた相当に変化するこ
とは明らかである。例えば、ヘルパータンパク質および結合に影響を与える小分
子の存在において、亜細胞区画内のタンパク質とリガンドとの間には、結合事象
が発生し得る。このような条件は血清中の生理的条件とは大きく異なる場合があ
る。「正リン酸緩衝食塩水」またはＰＢＳと呼ばれる人工培地がその例である。
或る程度の量のＤＭＳＯのような有機溶剤がテストされる成分の溶解を助けるた
めに与えられることがあるものの、本発明の好ましい条件は、少なくとも水溶液
であることが典型的である。「水溶液」は最小５０重量％、好ましくは最小８０
重量％、より好ましくは最小９０重量％、さらにより好ましくは最小９５重量％
の水を含有する。浸透圧、ｐＨ、温度および圧力のような他の条件は、例えば結
合事象が行われている細胞間環境の局所的条件を模倣するために、相当に変化す
ることができ、また変化することになる。例えば細胞質ゾルにおける自然条件と
、その細胞のリソソームにおける自然条件とは全く異なり、異なる人工培地がこ
れらの条件を模倣するのに用いられることになる。種々の生物学的な事象および
構造を研究するために、自然条件を模倣するように形成された人工条件の例が文
献中に数多く記載されている。このような人工培地は商業的に販売されており、
科学分野の種々の購入カタログ、例えば２０００／２００１年版「the Calbioch
em General Catalogue」第８１〜３２頁がその一例である。ここには生物学的研
究に典型的に使用される３．７３〜９．２４の範囲のｐＨ値を有する、商業的に
入手可能なバッファが挙げられている。さらに、典型的な培地の調製に関する一
般的な参考文献、例えば「動物細胞の培養：基礎技術マニュアル(Culture of An
imal Cell: A Manual of Basic Techniques) 第３版 R. Ian Freshney, Wile
y-Liss、ニューヨーク(1994)」の第７章「培養環境（The Culture Environment
）」も参照されたい。
【００２４】 本明細書中に使用されているように、「被検体」とは、その存在、構造、結合
能力などが検出されるかまたは分析されている分子存在物を意味する。本発明の
実践に適した被検体の一例として、抗体、抗原、核酸（例えば天然または合成Ｄ
ＮＡ，ＲＮＡ，ｇＤＮＡ，ｃＤＮＡ，ｍＲＮＡ，ｔＲＮＡ）、レクチン、糖、糖
蛋白、レセプタおよびその同族リガンド（例えば成長因子およびその対応レセプ
タ、サイトカインおよびその対応レセプタ、信号分子およびそのレセプタ）、小
分子、例えば（天然産物、または組み合わせライブラリにおいて開発され蓄積さ
れた合成類似物から成る）既存の製薬および薬物候補、代謝産物、濫用薬物およ
びその代謝副産物、補因子、例えばビタミンおよび自然に発生する他の化合物お
よび合成化合物、生理的流体、細胞、細胞構成成分、細胞膜および対応構造内に
見出された酸素および他の気体、植物源および動物源に見出された他の天然産物
、他の部分的または完全に合成の生成物などが挙げられる。
【００２５】 本明細書中に記載した殆どの測定は溶液中の個々の分子または分子対において
行われるが、しかし、結合対の一方の対構成部分が、電磁放射を受けるチャネル
部位の表面に固定化される一方で、テスト化合物が固定化された分子の傍らを流
過可能であるような状況に、本発明の方法を適用できる場合もある。本明細書中
に使用したように、結合対の一方の対構成部分が固定化された場合、「アンチリ
ガンド」という語は通常、表面上に固定化された分子を意味する。アンチリガン
ドは例えば抗体であってよく、リガンドは、その抗体に特異的に結合する抗原の
ような分子であってよい。抗原が表面に結合され、抗体が、検出されている分子
である場合には、この明細書の目的に合わせて、抗体をリガンドと考え、抗原を
アンチリガンドと考えることができる。さらにアンチリガンドが一旦リガンドに
結合されると、その結果生じたアンチリガンド／リガンド複合体は、後続の結合
を目的としてアンチリガンドと考えることができる。
【００２６】 本明細書中に記載したように、「分子」という用語は、塩または物質の他の非
分子形状とは異なり、化学的な分子の形状で存在する生物学的または化学的な存
在物を意味する。多くの分子は有機分子（炭素原子を含有し、なかんずく共有結
合によって接続された化合物）と呼ばれるタイプのものである。ただし炭素を含
有しない分子もある（例えば酸素分子のような単一分子ガス、およびイオウを基
剤とするポリマーのような、複合的な分子）。一般的な用語である「分子」には
多数の記述的な分類または群の分子、例えばタンパク質、核酸、炭水化物、ステ
ロイド、有機薬剤、レセプタ、抗体および脂質が含まれる。適切な場合には、こ
れらのより記述的な用語（これらの多く、例えば「タンパク質」はそれ自体で、
重複する化合物群を記述する）のうちの１つまたは複数を、分子のサブ群に方法
を適用する理由から本明細書中に使用する。なおこの場合、このような化合物に
よって一般的な分類「分子」および上記サブクラスの両方を表すという意図から
逸脱することがないように、用語は使用される。最も一般的な意味で使用される
場合、「分子」にはまた、下で説明するような個々の分子の結合複合体が含まれ
る。（カルボン酸の塩またはアミノ酸残基に金属イオンが結合されたタンパク質
の場合のように）一次共有結合分子にはイオン結合が存在してよく、このような
分子はなおも分子構造と考えられる。もちろん、分子構造を含有するサンプルに
塩（塩化ナトリウム）が存在することも可能であり、このような塩の存在は本発
明の実施から逸脱するものではない。このような塩は、誘電応答全体に参与する
ことになるが、しかしこれらの塩の存在においては分子結合事象または分子特性
を検出することはできない。
【００２７】 本明細書中に使用したように、「結合パートナー」、「リガンド／アンチリガ
ンド」または「リガンド／アンチリガンド複合体」という用語は、互いに特異的
に接触する（例えば結合する）ことにより結合複合体を形成する分子の対（また
はより大きな群；下記参照）を意味する。このような対または他の群は、通常は
（双極子相互作用、水素結合、またはファンデルワールス相互作用のような）非
共有結合の形態によって相互作用する２つ以上の分子から成るのが典型的である
。相互作用時間（オン・オフ時間と呼ぶこともある）は、当業者にはよく知られ
ているように、同様の結合親和性を有する分子に関しても、相当変化することが
できる。その一例としては、抗体−抗原、レクチン−炭水化物、核酸−核酸、お
よびビオチン−アビジンの対が挙げられる。生物学的な結合パートナーは単一分
子から成る対に限定されずに済む。こうして、例えば単一リガンドが、２つ以上
のアンチリガンドの同調動作によって結合されてよく、または、第１の抗原／抗
体の対が、第１の抗体に対して特異的な第２の抗体によって結合されてもよい。
結合は液相（溶液とも呼ぶ）または固相（表面とも呼ぶ）中で発生することがで
き、結合には、３つ以上の別個の分子存在物の連続的または同時的な結合を伴う
複合結合が含まれてよい。可能な例としては、ＧＰＣＲ−リガンド結合およびこ
れに続くＧＰＣＲ／Ｇ−タンパク質結合；核レセプタ／補因子／リガンド／ＤＮ
Ａ結合；または、複合シャペロンタンパク質を小分子リガンドと共に標的に結合
すること、が挙げられる。当業者には他の例が明らかである。
【００２８】 本明細書中に広く使用した「リガンド」という用語は、対応する別の分子（す
なわち「アンチリガンド」）が存在するあらゆる分子を意味する。この対応する
別の分子は、リガンドとアンチリガンドとが接触すると、自由エネルギーが好ま
しく変化する（つまり負の変化）ことによりリガンドに結合する。相互作用する
物質のサイズに制限はないので、広義でのリガンド（またはアンチリガンド）は
、個々の分子、または、細胞、細胞膜、細胞小器官、またはこれらの合成類似物
によって与えられるような、分子のより大きい組織化群から成ってよい。本明細
書中に使用したように、「リガンド」および「アンチリガンド」の双方はその広
い意味を有しており、交換可能に使用することができる。ただし、相互作用する
２つの結合パートナーのうちの小さい方を意味するのに、「リガンド」という用
語を使用するという生物学分野の傾向が見られ、可能な場合にはこのような慣習
に従うものとする。
【００２９】 本明細書中に使用したように、「リガンド／アンチリガンド複合体」という用
語は、アンチリガンドに結合されたリガンドを意味する。結合は特異的または非
特異的であってよく、相互作用するリガンド／アンチリガンド複合体は、非共有
の力、例えば水素結合、ファンデルワールス相互作用、または他のタイプの分子
相互作用を介して互いに結合されるのが典型的である。
【００３０】 本明細書中に使用したように、「特異的に結合する」という用語は、タンパク
質、または本明細書中に説明したような他の結合パートナーに言及する場合には
、潜在的リガンドの不均一な集団において、当該リガンドに対して選択的な結合
反応を意味する。従って、指定された条件（例えば抗体の場合にはイムノアッセ
イ条件）下で、特定アンチリガンドはその特定の「標的」に結合し、サンプル中
に存在する他の潜在的なリガンドに区別不能な量で結合することはない。例えば
、ホルモン信号のための細胞表面レセプタ（例えばエストロゲンレセプタ）は、
同様の構造を有する他の分子（例えば他のステロイドホルモン、エストリオール
のような類似のステロイド）の存在においても、特異的ホルモン（例えばエスト
ラジオール）に選択的に結合することになる。同様に、完全に相補的な核酸配列
は、予め選択された条件下で互いにハイブリッド形成することになるので、単一
ヌクレオチドの位置において配列が異なる核酸の場合でも、このような核酸はハ
イブリッド形成することはない。
【００３１】 本明細書中に使用したように、「隔（単）離された」、「精製された」、「生
物学的に純粋な」という用語は、通常その自然の状態では付随する成分を実質的
または本質的に有さない物質を意味する。
【００３２】 本明細書中に使用したように、「核酸」という用語は一本鎖または二本鎖形状
のデオキシリボヌクレオチドまたはリボヌクレオチド・ポリマーを意味し、他に
限定しない限りは、自然発生ヌクレオチドと同様にハイブリッド形成可能な天然
ヌクレオチドの１つまたは複数の類似体を含有するこのようなポリマーを包含す
る。
【００３３】 本明細書中に使用したように、「ポリペプチド」、「ペプチド」および「タン
パク質」という用語は一般的に交換可能に使用され、アミノ酸残基のポリマーを
意味する。これらの用語は当業者間では分子のサイズに関連した一貫した使用法
を有していないように思われる。ただし、概ねここに記載した順番で、そのサイ
ズおよび複雑さが増大する。これらの用語すべては、その１つまたは複数のアミ
ノ酸残基またはペプチド結合が、対応する天然アミノ酸または結合の人工的な化
学的類似体であるようなアミノ酸ポリマーに当てはまり、また、天然アミノ酸ポ
リマーにも当てはまる。
【００３４】 本明細書中に使用したように、「抗体」という用語は、免疫グロブリン遺伝子
によって実質的にコードされる１つまたは複数のポリペプチド鎖から成るタンパ
ク質を意味する。認識される免疫グロブリン遺伝子には、カッパ、ラムダ、アル
ファ、ガンマ、デルタ、イプシロンおよびミュー定常領域の遺伝子、ならびに、
多様な免疫グロブリン可変領域の遺伝子が含まれる。軽鎖はカッパまたはラムダ
として分類される。重鎖はガンマ、ミュー、アルファ、デルタまたはイプシロン
として分類される。これらはそれぞれ、免疫グロブリンの分類、ＩｇＧ，ＩｇＭ
，ＩｇＡ，ＩｇＤおよびＩｇＥを規定する。
【００３５】 「抗原結合部位」または「結合部分」という用語は、抗原結合に参与する免疫
グロブリン分子の部分を意味する。抗原結合部位は、重（「Ｈ」）鎖および軽（
「Ｌ」）鎖のＮ末端の可変（「Ｖ」）領域のアミノ酸残基によって形成される。
重鎖および軽鎖のＶ領域内における、差異性の大きい３つの延伸部は「超可変領
域」と呼ばれる。超可変領域は、「フレームワーク領域」または「ＦＲｓ」とし
て知られる、より保存性の高い側方延伸部の間に介在している。従って「ＦＲ」
という用語は、免疫グロブリン中の超可変領域の間およびこの領域に隣接して天
然に見出されるアミノ酸配列を意味する。抗体分子の場合、軽鎖の３つの超可変
領域と、重鎖の３つの超可変領域とが三次元空間において互いに相対的に配置さ
れることにより、抗原結合「表面」を形成する。このような表面は標的抗原の認
識および結合を媒介する。重鎖および軽鎖それぞれの３つの超可変領域は、「相
補性決定領域」または「ＣＤＲ」と呼ばれ、例えばKabat他「免疫学関連のタン
パク質配列(Sequences of proteins of immunological interest)」、米国保健
社会福祉省、公衆衛生サービス(U.S. Dept. Health and Human Services, Publi
c Health Services)、第４版、メリーランド州ベセズダ（１９８７）により特徴
付けられている。
【００３６】 本明細書中に使用したように、「免疫学的結合」および「免疫学的結合特性」
という用語は、免疫グロブリン分子と、免疫グロブリンが特異的に対応する抗原
との間に発生するような非共有相互作用を意味する。
【００３７】 本明細書中に使用したように、「酵素」という用語は、触媒として作用し、か
つ、別の化合物相互間で発生する化学反応、または１つの化合物がばらけてより
小さな化合物になる化学反応の活性化エネルギーを低減するタンパク質を意味す
る。酵素の影響下で反応させられる化合物は「基質」と呼ばれる。酵素は反応中
の出発物質または最終産物ではなく、反応完了後、不変のままである。
【００３８】 本明細書中に使用したように、「テストサンプル」という用語は、調査を受け
る物質（被検体）、および被検体が見出される培地／バッファを意味する。培地
またはバッファには、固相、液相または気相の物質が含まれてよい。殆どの生理
的培地／バッファの主要成分は水である。固相培地は、自然発生するまたは合成
の分子、例えば炭水化物、タンパク質、オリゴヌクレオチド、ＳｉＯ2、ＧａＡ
ｓ、Ａｕ、あるいは、有機ポリマー材料、例えばナイロン（登録商標）、レーヨ
ン（登録商標）、ダクリオン（登録商標）、ポリプロピレン、テフロン（登録商
標）、ネオプレン、デルリンなどから成っていてよい。液相培地には、水性成分
、有機成分またはその他の一次成分、ゲル、ガスおよびエマルジョンを含有する
培地が含まれる。培地の一例は、セルロース、デキストラン誘導体、ｄ−ＰＢＳ
の水溶液、トリス、脱イオン水、血液、脳脊髄液、尿、唾液、水および有機溶剤
である。
【００３９】 本明細書中に使用したように、「生体サンプル」は、健康かつ／または病的な
状態で当該構造または事象に関して分析されるべき生物組織または流体のサンプ
ルである。このような生体サンプルの一例としては、唾液、羊水、血液、血液細
胞（例えば白血球）、組織または細針生検サンプル、尿、腹水およびこれらの源
のいずれかから採取された細胞、が挙げられる。生体サンプルはまた、培養で成
長した、哺乳動物およびその他の細胞を含む。生体サンプルはさらに、組織学的
目的で採取された冷凍切片のような組織切片を含む。生体サンプルはしばしばヒ
ト患者から採取されるが、この意味は限定されるものではない。同じ検定を、哺
乳動物、例えば犬、猫、羊、牛および豚から採取されたサンプル、ならびに、他
の動物種（例えば鶏または七面鳥のような鳥類）および植物（例えば、観賞植物
、および、トウモロコシまたは小麦のような食料として使用される植物）から採
取されたサンプルにおいて、当該分子事象を検出するのに用いることができる。
生体サンプルは、適宜な輸送培溶液中で稀釈することにより必要に応じて前処理
し、または、所望の場合には濃縮することができ、これをなおも「生体サンプル
」と呼ぶ。種々の輸送培地のうちの１つ、例えばリン酸塩、トリス等を好ましく
は生理的ｐＨで採用する、多数の標準的な水性輸送培溶液のいずれかを使用する
ことができる。生体サンプルと同様に、より一般的なサンプルが原物質から得ら
れて（稀釈、抽出などによって）前処理された場合も、この物質をサンプルと呼
ぶことを止めない。
【００４０】 本明細書中に使用したように、「流体リザーバ」は物理的なサイズまたは形状
とは関係なしに、流体が信号経路にカップリングされた位置に維持されている箇
所を意味する。従って、「流体リザーバ」の検出領域中でテスト信号とサンプル
との相互作用の結果生じた信号を検出することができる。「流体リザーバ」は、
流体が位置する容器よりもむしろ、流体自体を意味する。従ってその最も単純な
形の場合、「流体リザーバ」は、平らな表面上に形成されて慣性および／または
表面張力によってその箇所に維持された流体飛沫または流体層を意味することが
できる。このような配置関係は、ゲノミクスにおいて一般に用いられる種々の「
チップ」のデザインでしばしば使用される。このチップの場合、チップ表面全体
にわたってサンプル流体が流される。このチップは、表面上の既知の箇所に取り
付けられた特異的分子プローブ（通常、既知の配列を有するＤＮＡ断片）を有す
る。
【００４１】 しかし「流体リザーバ」は、流体の運動を抑止する物理的な壁内部に収容する
ことができ、またこのようにしばしば収容される。この壁は例えば、（試験管ま
たはマイクロタイタープレートの側壁におけるように）重力による広がりを制約
する鉛直方向の壁、（シールされた容器におけるように）完全な包囲壁、または
（管または他のチャネルの壁のように）制限された数の方向に運動を方向付けし
かつ／または運動を許す、部分的な包囲壁である。ここに挙げた可能性のうちの
最後のものは、本明細書中でしばしば「流体通路」と呼ばれ、流体が１つの箇所
から別の箇所に移動される状況において共通して発生し、これにより、他のサン
プルおよび／または試薬を含有する溶液との相互作用を可能にし、または、複数
のサンプルが単一の検出領域の傍らを過ぎて輸送されるのを可能にする。
【００４２】 本明細書中に使用したように、「信号経路」という用語は、所望のテスト信号
の伝搬を支援する伝送媒体を意味する。一実施例の場合、伝送経路は２導体構造
、例えば、横方向電磁波（ＴＥＭ）信号を支持可能な同軸ケーブルである。他の
多導体、ＴＥＭ構造、例えばマイクロストリップ線路、ストリップ線路、懸垂基
板、スロットライン、コプラナー導波路もこの定義内に含まれる。他の伝送媒体
、例えばワイヤ、プリント回路基板トレース、導電性または誘電性導波路構造、
多極（例えば四極、八極）構造もこの定義に含まれる。
【００４３】 本明細書中に使用したように、「検出領域」という用語は、流体リザーバ（例
えばマイクロ流体チップの流体輸送チャネルまたは多ウェルプレートのウェル）
の領域（全てまたは一部）を意味する。流体リザーバは、使用装置によって検出
されるような信号経路から放射される電磁信号を受け取り、この信号と相互作用
する。従って、別の箇所（例えばプローブヘッドからの散乱電磁放射によって衝
突されるマイクロタイタープレートの隣接ウェルでサンプルと相互作用可能な信
号があるが、このような外部における相互作用が使用装置によって検出されない
場合には、相互作用がこの隣接域を「検出領域」の一部とすることはない。他面
において、信号がバルクサンプルの一部と相互作用する場合、装置によって検出
可能な変調信号を生成するように信号と相互作用するバルクサンプルの容積全体
は、「検出領域」の一部と考えられることになる。本発明の主要な目的のために
使用される装置の検出領域は比較的小さい。このことは特に、本発明の目的が、
標的レセプタとの相互作用能力に関してテスト化合物のライブラリから標的候補
薬についてテストすることにある場合に当てはまる。それというのは、特異的検
定に利用可能な個々の化合物の量がしばしば小さいからである。従って、検出領
域の容積は１ｍｌ（１ ｘ １０-6ｍ3）未満であることが好ましい。より小さ
な検出領域が一層好ましい。その容積は例えば１μｌ（１ ｘ １０-9ｍ3）、
１ｎｌ（１ ｘ １０-12ｍ3）、または１ｐｌ（１ ｘ １０-15ｍ3）、および
上記個々の容積の全ての間の範囲である。より小さな容積は使用可能ではあるが
、好ましくない。それというのは、より小さな容積は、通常生理的サンプルと併
用される温度、圧力および濃度の条件下で、統計的に顕著な数の当該分子を含有
できそうにないからである。
【００４４】 本明細書中に使用したように、「カップリング」という用語は、直接または間
接的な物理的接続を介して、または、信号カップリングの形を介して、２つの構
造間で電磁エネルギーを伝達することを意味する。「カップリング」という一般
的な用語には、分子事象が信号経路の導電性部分との直接の物理的接触にある場
合（例えば当該分子と信号経路表面とが結合する場合）に発生する信号カップリ
ングと、当該分子事象が信号経路表面から物理的に分離されている場合（例えば
流体リザーバの壁を通してサンプルにカップリングするプローブを使用した、本
明細書中に記載した操作が行われた場合）に発生する信号カップリングとの双方
が含まれる。これら２つのタイプのカップリングは、区別する必要がある場合に
は、「直接カップリング」および「間接カップリング」と呼ばれるのが典型的で
ある。
【００４５】 本明細書中に使用したように、「テスト信号」という用語は、時間的に変化す
るＡＣ信号を意味する。特定の実施例では、テスト信号は１０ＭＨｚ（１０ ｘ １０6 Ｈｚ）以上であり、かつ１０００ＧＨｚ（１ ｘ １０12 Ｈｚ）以
下、例えば１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、４５ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、５００ＭＨｚ
、１ＧＨｚ（１ ｘ１０9 Ｈｚ）、２ＧＨｚ、５ＧＨｚ、７．５ＧＨｚ、１０
ＧＨｚ、１２ＧＨｚ、１５ＧＨｚ、１８ＧＨｚ、２０ＧＨｚ、２５ＧＨｚ、３０
ＧＨｚ、４４ＧＨｚ、６０ＧＨｚ、１１０ＧＨｚ、２００ＧＨｚ、５００ＧＨｚ
または１０００ＧＨｚおよびその間の範囲であることが好ましい。好ましい範囲
は１０ＭＨｚ〜４０ＧＨｚであり、より具体的には４５ＭＨｚ〜２０ＧＨｚであ
る。
【００４６】 II. 総括 本発明は、極めて多数の分子が区別可能であるという観察と、分子事象を検出
するために以前は用いられなかった電磁スペクトル領域で、独自の誘電特性に基
づいて測定された分子の構造特性および結合能力とを利用する。これらの誘電特
性は、最初にテスト信号をテストサンプルにカップリングすることにより観察さ
れる。テストサンプルは当該被検体を含む。被検体の誘電特性はテスト信号を変
調し、区別可能な信号応答を生成する。この応答は回収して、記憶し、他のテス
トサンプル中の分子を識別するのに用いることができる。加えて、第１の分子と
他の分子との相互作用（例えば分子結合事象）も検出することができる。それと
いうのは、テスト信号は、第１の分子と第２の分子との相互作用によってさらに
変調されるからである。分子の特性および結合事象の検出および識別は液相、気
相または固相中で行うことができるが、しかし、生物学的環境中の分子の機能と
関連する分子特性を識別するためには、水性の生理的環境中で行われるのが好ま
しい。
【００４７】 本発明の検出器アセンブリは、分子事象が行われているテストサンプルにテス
ト信号をカップリングするように動作可能な測定プローブを提供する。テストサ
ンプルは、流体リザーバ内にあり、しばしば流体チャネルまたは多ウェルプレー
トのウェル内にある。検出領域と呼ばれる流体リザーバの一部は、テスト信号で
照明される。分子事象に関与する分子の誘電特性は、テスト信号を変調するよう
に作用して、分子事象を含んでおらず他の点では同一のサンプルに、同じテスト
信号が適用されるならば検出されるであろう信号応答とは異なる信号応答を有す
る反射信号を供給する。次いで信号応答は回収され、分子事象に関与する分子の
１つまたは複数の特性に関する情報を提供する。
【００４８】 III. 検出アセンブリ 図１Ａは、本発明による集積検出器アセンブリ１００の一実施例を示している
。検出器アセンブリ１００は、測定プローブ２３０アセンブリと一体化された流
体輸送システム１５０を有している。サンプル輸送システム１５０は、入口端部
１５２と出口端部１５４とを備えた流体チャネル１５１を有している。チャネル
１５１を通るテストサンプルの運動は、流体コントローラ１５６によって制御さ
れる。流体コントローラは、テストサンプルが数回、ユーザによって選択された
条件下でチャネルを通って運動するように作用する。任意にはリザーバ１５８は
、第２の被検体またはテストサンプルを有してよく、第２の被検体またはテスト
サンプルは、流体チャネル１５１に導入されるにつれて、リザーバ１５７内に貯
えられたテストサンプルと混合することができる。検出器に密接して２つのテス
トサンプルを混合できることにより、このタイプのデータから結合事象の反応速
度を測定するのが簡単になる。流体コントローラ１５６は一方向または前後方向
にテストサンプルを動かすことができ、または、予め決められた期間、例えば感
度を向上させるために検出領域にわたってテストサンプルを休止させることがで
きる。
【００４９】 プローブアセンブリ２３０は、プローブヘッド２３０ａと接続端部２３０ｂと
を有している。プローブヘッド２３０ａは、流体チャネル１５０の検出領域１５
５に近接して位置決めされており、検出領域１５５を貫流するテストサンプルに
入射テスト信号を電磁的にカップリングするように動作可能である。テストサン
プルはテスト信号を変調する。テスト信号の一部はプローブヘッド２３０ａに反
射される。反射変調信号は次いで検出アセンブリによって回収される。検出アセ
ンブリに関してはさらに図示し、下で説明する。一実施例の場合、プローブヘッ
ドは同軸ケーブルのオープンエンド部分であってよい。同軸ケーブルは、検出領
域１５５内部を流れるテストサンプルにテスト信号を伝送し、このテストサンプ
ルから変調反射信号を回収するように動作可能である。他の成端（例えば少装備
成端または多装備成端）および回路アーキテクチャ（例えばストリップ線路、マ
イクロストリップ、コプラナー導波路、スロット線路、懸垂基板、または導波路
）が本発明の別の実施例において使用可能であることは、マイクロ波工学の当業
者であれば明らかである。
【００５０】 接続端部２３０ｂは、下記のように、分子検出システムの測定ポートに電気的
に（直接または介在する回路を介して）接続されている。測定プローブが同軸型
構造であるような実施例の場合、接続端部２３０ｂは、分子検出システムから延
びる同軸ケーブル、ＳＭＡ型コネクタのような互換性のある同軸型コネクタ、ま
たは、高周波測定の当業者によく知られているタイプの他のコネクタであってよ
い。異なるタイプのプローブアーキテクチャが使用されている（すなわちマイク
ロストリップなど）、本発明の別の実施例の場合、接続ポートは、分子検出シス
テムと信号交信するのに適した接続部から成っていてよい。
【００５１】 流体輸送システム 図１Ａに示したように、流体輸送システム１５０は、テストサンプルが貫流す
る流体チャネル１５１を有している。用途に応じて、流体チャネル１５１は種々
の形態を呈することができる。例えば一実施例の場合、流体チャネル１５１は、
検出領域１５５から、かつ検出領域１５５へテストサンプルを輸送するように動
作可能なテフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）、ま
たは他の硬質プラスチックまたはポリマーの管（例えばＴＥＺＥＬ（登録商標）
（ＥＴＦＥ）管）である。別の実施例の場合、チャネル１５１は、さらに下で説
明するようなマイクロ流体輸送システム内のエッチングされた（開いたまたは密
閉された）チャネルから成っている。より広い検出領域１５５を提供して検出感
度を向上させるために、２つ以上のチャネルを使用することができる。別の実施
例の場合、流体チャネル１５１は、よく知られた半導体処理技術によって形成さ
れている。本発明において操作するのに、流体チャネル１５１の他の構造および
アーキテクチャを適用可能であることは、当業者にとって明らかである。
【００５２】 輸送培地は、内部の特定の被検体に応じて、種々の溶液、気体または他の媒体
から成っていてよい。例えば本発明の検出システムは、生物被検体の存在および
／または結合を検出するのに使用される。生体分子の自然環境に類似する環境を
提供するために、輸送培養液として、ダルベッコのリン酸塩・輸送培養食塩水（
ｄ−ＰＢＳ）または同様の培地を使用することができる。当業者にとって明らか
なように、他の輸送培地、例えばＤＭＳＯ，リン酸ナトリウム（Ｎａ3ＰＯ4）、
ＭＯＰＳ、リン酸塩、クエン酸塩、グリシン、トリス、オーテート（ａｕｔａｔ
ｅ）、ホウ酸塩などを本発明の他の実施例で使用することができる。
【００５３】 流体チャネル１５１は検出領域１５５を有している。この検出領域全体にわた
って、プローブ２３０はサンプルを照明する。検出領域１５５のエリアは、いく
つかのファクタによって影響を受けることになる。このファクタには、流体チャ
ネル１５１のアーキテクチャおよび材料組成、被検体の濃度、所望の検出時間、
テストサンプルがチャネルを通って進む速度、および当業者には明らかなような
他のファクタが含まれる。検出領域１５５にわたって行われる固定化式の検出が
採用されたこれらの実施例の場合、検出領域１５５内部に結合表面が形成され、
検出領域のエリアは結合表面の化学的性質、結合表面の材料および形態、および
当業者には明らかな他のファクタによって影響されることになる。結合表面の寸
法のオーダは、例えば、１０-1ｍ2、１０-2ｍ2、１０-3ｍ2、１０-4ｍ2、１０-5 ｍ2、１０-6ｍ2、１０-7ｍ2、１０-8ｍ2、１０-9ｍ2、１０-10ｍ2、１０-11ｍ2
、１０-12ｍ2、１０-13ｍ2、１０-14ｍ2、１０-15ｍ2、またはこれらの制限内の
あらゆる範囲である。この範囲においてより大きな数値のものは好ましくは、渦
巻き状または多孔質の表面を使用することにより、小さな容積で達成される。上
記の数値のうちより小さな数値は、半導体処理技術を使用して加工された、より
典型的なマイクロ流体デバイスおよびシステムとなる。あるいは、検出領域１５
５は改変されて、当業者には周知のプロテオミクス・チップのような他の診断用
途に適合してもよい。検出領域のサイズまたは大きさは、本明細書中に記載した
他の制約を前提として、検出領域への信号伝搬および検出領域を通る被検体の通
過が可能であるようになっていればよい。
【００５４】 検出器アセンブリ１５０の図示の実施例の場合、流体コントローラ１５６は流
体リザーバ１５７に接続されている。流体コントローラ１５６は、テストサンプ
ルをチャネル１５１を通して動かすために、リザーバ１５７からの流体を使用す
る。チャネル１５１が必要とするテストサンプルは、単にチャネルを通してサン
プルをポンピングするだけの場合よりも少ない。
【００５５】 リザーバ１５７のテストサンプルとの混合のために第２の被検体またはテスト
サンプルを貯えるように、第２のリザーバ１５８を使用することができる。この
ような実施例の場合、流体コントローラ１５６はさらに、２つのテストサンプル
を迅速に混合し、その結果生じた混合物を検出領域１５５に供給するように構成
することができる。（流体運動システムの分野におけるストップトフロー反応動
力学として知られる）このような技術は、２つのテストサンプルの被検体間に結
合事象が生じるのに伴い、オペレータがこれを観察し、信号応答の変化を記録す
るのを可能にする。このようなデータは、２つのサンプルの被検体間に生じる結
合事象の反応動力学特性を見極めるのに使用することもできる。コンベンショナ
ルなストップトフロー反応動力学システム、例えばオーストラリア国ビクトリア
在、Varian Australia Pty Ltd.から入手可能なモデル番号Ｃａｒｙ ５０の流
体工学的特性を、本発明と連携するように適合してよく、または検出器アセンブ
リ１５０内部に組み込んでよい。ストップトフロー流体システムに関するさらな
る情報についてはwww.hi-techsci.co.uk/scientific/index.htmlを参照されたい
。
【００５６】 チャネル１５１を貫流するテストサンプルを調整するのに、他の構成部分が設
けられていてよい。流体運動と連携する流体コントローラ１５６、流体リザーバ
１５７および１５８、および流体運動と関連する他の構成部分は、流体輸送シス
テム１５０の個別の構成部分から成っていてよく、あるいは部分的または完全に
一体的に形成されていてもよい。
【００５７】 図１Ｂは流体輸送システムの別の実施例を示している。図示のように、流体輸
送システム１７０は駆動回路１７２と、駆動部材１７４と、注入アセンブリ１７
６と、流体チャネル１７８とを有している。流体輸送システム１７０は好ましく
は測定プローブアセンブリ２３０の外部で組み立てられ、操作される。ただし、
本発明の他の実施例では、流体輸送システム１７０のいくつかまたは全ての構成
部分を、測定プローブアセンブリ２３０内に組み込むこともできる。
【００５８】 操作中、駆動回路１７４はオペレータからコマンドを受け取ることにより、テ
ストサンプル１７５を測定プローブ２３０に供給する。コマンドは特定量のサン
プルを供給し、かつ／または特定速度でサンプルを供給するという指令であって
よい。これに応答して、駆動回路１７２は駆動部材１７４（一実施例ではねじ）
を前進させる。駆動部材１７４は注入アセンブリ１７６のプランジャを前進させ
る。プランジャは、所望の量（または速度）のサンプルを流体チャネル１７８（
一実施例ではＰＴＦＥ管）に供給する。流体チャネルを通って、サンプルは検出
領域１５５に運ばれ、検出領域でサンプルは、測定プローブから射出してテスト
信号によって照明される。
【００５９】 本発明が、液相で分子を検出または識別するのに用いられる場合、異なるサン
プルを分離するために、いくつかの手法を使用することができる。１つの手法の
場合、１つまたは複数の小さな容積（例えば５μｌ）サンプルが、より大きな容
積（例えば１５μｌ）主サンプルプラグに先行および／または追従することがで
きる。短期間用サンプルプラグは、主サンプルプラグをサンプル濃度の変化から
隔離するように動作する。サンプルプラグの前および／または後に、スペーサ材
としてエアプラグを導入することにより、流体の混合または濃度の変化をさらに
最小化することもできる。エアプラグはまた、テストシステム（またはオペレー
タ）に、流体チャネル内のテストサンプルの位置に関する情報を与えるインジケ
ータとして使用することもできる。
【００６０】 別の手法の場合、他の検出システムを使用したデバイス内（例えば米国特許第
６，０３３，５４６号、同第５，８５８，１８７号および同第５，１２６，０２
２号の各明細書に記載されたマイクロ流体装置および技術）で広く実践されるよ
うに、異なるテストサンプルを互いに分離するために、スペーサ材として輸送培
地（空気であってもよい）が使用されてよい。このように操作した場合、第１の
テストサンプルの後にチャネル内にスペーサ材が導入され、このスペーサ材の後
にチャネル内に別のテストサンプルが導入され、これらのテストサンプルが流体
コントローラの制御下でチャネル内で運動させられるので、スペーサ材により分
離された一連の異なるテストサンプルがチャネルを通って輸送される。このよう
な輸送は、異なるテストサンプルを互いに混合することなしに生じ得るので、そ
れぞれのテストサンプルが検出領域１５５を通過する（または一時的に検出領域
でストップさせられる）のに伴って、それぞれのテストサンプルに関して個別に
、検出領域１５５全体にわたって測定を行うことができる。
【００６１】 本発明の流体運動制御システムには、適宜な寸法を有するあらゆるポンプデバ
イスを使用することができる。このようなポンプの一例としては、Shoji他「統
合化学分析システムのためのポンプの加工(Fabrication of a Pump for Integra
ted Chemical Analyzing Systems)」, Electronics and Communications in Jap
an, 第２部 70: 52-59 (1989)；Esashi他「シリコンウェハーで加工された通常
閉位置にあるマイクロバルブおよびポンプ(Normally closed microvalve and pu
mp fabricated on a Silicon Wafer)」, Sensors and Actuators, 20: 163-169
(1989) によって報告されたようなマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）;また
は、Moroney他「超音波誘導マイクロ輸送(Ultrasonically Induced Microtransp
ort) 」, Proc. MEMS, 91: 277-282 (1991)に記載されたような圧電ポンプが上
げられる。しかし多くのマイクロ流体デバイスにおいて、ポンプ（流体運動コン
トローラ）は、可動部分を有しておらず、流体を動かすためには電極および静電
的な力とを用いる。このような電極に基づくポンピングの少なくとも２つのタイ
プが、典型的には「電気流体力学的なポンピング（ＥＨＤ）」および「電気浸透
（ＥＯ）」の名で説明されている。ＥＨＤポンピングについては、Bart他「微細
加工された電気流体力学的なポンプ(Microfabricated Electrohydrodynamic Pum
ps)」, Sensors and Actuators, A21-A23: 193-197 (1990)、およびRichter他「
マイクロ機械加工された電気流体力学的なポンプ(A Micromachined Electrohydr
odynamic Pump)」, Sensors and Actuators, A29: 159-168 (1991)によって説明
されている。ＥＯポンプについては、Dasgupta他「電気浸透：流体注入分析のた
めの信頼性の高い流体推進システム(Electroosmosis: A Reliable Fluid Propul
sion System for Flow Injection Analysis)」, Anal. Chem., 66: 1792-1798 (
1994)によって説明されている。ＥＯおよびＥＨＤのような液体分配システムに
おいて、電極により流体を運動させるポンプを操作することに関する実際的な考
察が、ＰＣＴ特許出願ＷＯ９５／１４５９０に論じられている。このＷＯ９５／
１４５９０には、適切な電極、このような電極を形成するための方法が記載され
ており、このようなポンプの操作法に関するさらなる手引きとなると思われる理
論的考察が提示されている。マイクロ流体装置における流体運動に関するさらな
る案内は、この分野で発行されている数多くの特許明細書を参照されたい。流体
運動コントローラが、米国特許第６，０３３，５４６号、同第５，８５８，１８
７号および同第５，１２６，０２２号の各明細書に記載されたような流体の電気
泳動運動を利用する場合、極めて小さなサンプル（０．００１μｌ以下）を簡単
に取り扱うことができる。
【００６２】 マイクロ流体装置（双方とも分析チップ自体が、テストサンプル導入、付加的
なテスト化合物または試薬との混合、および混合化合物の分離のような種々のタ
イプの流体運動を可能にするためのチャネルと、サンプリングデバイス、温度制
御装置、検出器および電子分析装置のような関連装置とを有する）が良好に開発
されている。本発明は、現行の（および改変された）流体運動システムに適用可
能な新しい検出システムに関するので、両マイクロ流体装置、および機械的なポ
ンプおよび気泡スペーサを使用してミリリットルサイズのサンプルを輸送する大
規模な装置は、それ自体は本発明と観点が異なり、このような装置は、本発明の
技術を容易に適用できる装置および方法である。このようなよく確立された分野
の基礎に関しては、上に列挙した特許明細書（および背景特許明細書および本明
細書中に引用した他の文献）のような、流体管理に関わる既存の文献を参照され
たい。本明細書は、主にこれら公知のシステムと、本明細書中に記載した検出器
および分析システムとの組み合わせを目指す。このような組み合わせは、本明細
書中に記載した、以下の例において実証する新しい結果を生む。なお、最新の方
法をいかにして以前の流体輸送システムに適用するかを示すために、ここにいく
つかの一般的な解説を行う。
【００６３】 例えば、実質的に荷電されていないサンプルを電気泳動マイクロ流体デバイス
に使用する場合、サンプルよりも比較的高いイオン強度を有するスペーサ材が使
用される。これにより、マイクロ流体デバイスの電界がテストサンプルを、スペ
ーサ流体の流れ内に注入されたプラグとして簡単に動かすことが可能になる。い
くつかの事例では、テストサンプルと実質的に混和不能のスペーサ流体を有する
ことが有用である。しかし、流体が比較的迅速に動かされる（これにより、所望
の測定に不都合に影響する程度にまで拡散効果が隣接するテストサンプル同士を
混合する時間がなくなる）場合、混合は概して問題ではない。それというのは、
通常０．１〜５００μｍ（好ましくは５〜５０μｍ）の直径を備えた横断面を有
するマイクロ流体チャネルの内容物全体は、乱流状に混合することなしに、連続
的な流れとしてチャネルに沿って流れる傾向があるからである。不混和性のスペ
ーサ材は、乱流状の混合が発生するのに十分な規模を有する比較的大きな操作に
おいてより一般的である。このようなシステムにおいて最も一般的なスペーサは
気泡であり、この場合流体運動コントローラは、しばしば蠕動ポンプの形の、流
体の物理的なポンピングを提供する。このような大規模システム（たとえば、Ｓ
ＭＡ１２６０として知られる商業的臨床分析システム）はかつては医学分析シス
テムにおいて一般的であったが、しかし大部分はマイクロ流体システムがこれに
取って代わった。しかしながら、マイクロ流体システムもまた、米国特許第５，
９９２，８２０号明細書、表題「制御された気泡形成による、マイクロ流体デバ
イス内の流れ制御(Flow control in microfluidics devices by controlled for
mation)」に記載されたように、スペーサとして気泡を使用している。
【００６４】 これらの流体システムが複数のテストサンプルを連続して分析する（ただし、
２つ以上の列の測定を単一の物理的デバイスで行うことはできる）ことを意図す
る場合、システムは一般的に１つまたは複数のチャネルを提供する。これらのチ
ャネルは流体輸送システム内で第１のチャネルと交差する。システムは第２の流
体チャネル内の流体運動を別個に制御する。第２の流体チャネルはテスト化合物
、またはスペーサ材により分離されたテスト化合物列を含有する。第２の流体チ
ャネルからのテスト化合物は、検出領域１５５から十分に上流側で、第１の流体
チャネル内のテストサンプル中に導入されるので、テスト化合物は、テストサン
プルが検出領域１５５に達する前に、第１の流体チャネル内のテストサンプル中
の分子構造と相互作用する時間を有する。次いで、相互作用が行われたか否かが
、テスト信号のさらなる変化によって検出される。その相互作用が２つの分子種
間で生じるものと知られている場合には、テスト信号は、第２のチャネル中のテ
スト化合物の存在または第１のチャネル中の分子被検体の存在を検出するのに使
用することができる。さらに、製薬学的なスクリーニングで一般的なように、結
合対の対構成部分であることが知られていない分子を、結合（または、基剤との
酵素反応のような他の相互作用）に関してテストすることができる。
【００６５】 好ましい装置においては、流体輸送システムはさらに、自動サンプリングデバ
イスを有している。このデバイスは、スペーサ剤によって分離された検出チャネ
ル内に一連のテストサンプルを導入する。スペーサ材は液体（例えば流動（ｗａ
ｓｈ）輸送培地）または気体（例えば気泡）であってよい。複数のテストサンプ
ルの取り扱いについては、上述のマイクロ流体関連の多くの特許明細書および他
の刊行物に記載されており、多くの自動システムが公知である。例えば、チップ
上に複数のテストサンプル用ウェルを形成することができ、自動ピペットシステ
ムが、種々異なるテストサンプルをテストサンプル用ウェルのそれぞれに加える
ことができる。このような検出器アセンブリにおいて、個々のウェルから検出チ
ャネルの始端部（または、さらに別の試薬またはテスト化合物との混合が所望さ
れる場合には、より手前の箇所）で共通の箇所に、個々のチャネルが延びており
、テストサンプルは、流体制御システムによってこの共通の箇所に順次動かされ
る。次いで、流体コントローラは共通の箇所から装置の他の部分へ、テストサン
プルを順次動かす。他のタイプの検出装置との併用のために、小テストサンプル
の他のタイプの自動取り扱い装置が記載されており、本発明のデバイスにテスト
サンプルを供給するのに容易に適用することができる；例えば米国特許第４，４
６８，３３１号明細書、表題「液体クロマトグラフィ分離のための方法およびシ
ステム(Method and system for liquid chromatography separation)」を参照さ
れたい。
【００６６】 測定プローブ 測定プローブは、検出領域１５５に位置を占めるテストサンプルに向かってテ
スト信号を発射するように動作する。テストサンプルの誘電特性はテスト信号を
変調し、テスト信号の少なくとも一部が反射して測定プローブ２３０に戻される
。この反射変調信号は、測定プローブによって回収され、検出システムに送られ
る。これについては下でさらに説明し例証する。次いで、検出システムは入射テ
スト信号を反射変調信号と比較し、反射減衰量、またはマイクロ波工学の当業者
の間で一般的に呼ばれているように、「Ｓ11」応答を生成する。殆どの分子事象
の誘電特性は互いに異なるので、各被検体の反射減衰量応答もまた区別可能とな
り、未知のテストサンプル中の分子事象を検出して識別するのに役立つことがで
きる。
【００６７】 測定プローブ２３０は、所望の周波数でテスト信号の伝搬を支援するのに適し
た、種々異なる形で実現することができる。特定の実施例の場合、測定プローブ
２３０は同軸ケーブルである。ただし、他の形状、例えばマイクロストリップ、
ストリップ線路、懸垂基板、コプラナー導波路、スロット線路、導波路などが、
本発明の別の実施例において使用可能である。種々の形状の実施例に関しては、
R. E. Collins 「マイクロ波工学の基礎(Foundations for Microwave Engineeri
ng)」, McGraw-Hill Publishing Co., 1966;および、S. March 「マイクロ波伝
送線路およびその物理的な実現(Microwave Transmission Lines and Their Phys
ical Realization)」, Les Besser and Associates, Inc., 1986を参照されたい
。
【００６８】 操作プローブが動作する際の周波数は、プローブ２３０の構造に依存するが、
概ね１０ＭＨｚ〜１１０ＧＨｚの範囲にあることになる。
【００６９】 測定プローブが同軸形状で実現されるような特定の実施例の場合、動作周波数
は典型的には、４５ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの範囲になる。本発明の別の実施例にお
いて、本発明に従って構成されたプローブを他の周波数域で使用できることは、
当業者にとって明らかである。
【００７０】 図２Ａは、本発明の一実施例に従って、共振同軸形状で実現された測定プロー
ブ２３０の第１の実施例を示す。図示のように、プローブ２３０は２つのポート
、すなわちプローブヘッド２３０ａおよび接続端部２３０ｂを有している。特定
の実施例の場合、プローブヘッド２３０ａはオープンエンド状の同軸的横断面を
有しており、接続端部２３０ｂは同軸型コネクタである。このコネクタの一実施
例はＳＭＡコネクタである。他の成端（例えば少装備または多装備成端）、なら
びに回路アーキテクチャ（例えばマイクロストリップ、ストリップ線路、コプラ
ナー導波路、スロット線路、導波路など）を、本発明の別の実施例において使用
することができる。
【００７１】 プローブ２３０はさらに、２つの同軸区分２３２および２３４を有しており、
各同軸区分は中心導体２３５と、誘電絶縁体２３６と、（典型的にはアース電位
基準を提供するのに使用される）外側導体２３７とを有している。第１の区分２
３２は、上述のプローブヘッド２３０ａと、プローブヘッドとは反対側に配置さ
れた第１のギャップ端部２３２ａとから成っており、それぞれは同軸ケーブルの
オープンエンド横断面として実現される。プローブヘッド２３０ａの外側導体２
３７と整合した状態で（好ましくははんだ付け、導電性エポキシまたは他の導電
性取り付け手段を介して）、棚状部（好ましくは導電性）２３１が取り付けられ
ている。
【００７２】 第２の区分２３４は、第１の区分２３２と同様の構造を有しており、中心導体
２３５と外側導体２３７との間に配置された誘電絶縁体２３６を備えている。第
２の区分２４５はさらに、第２のギャップ端部２３４ａとこの端部とは反対側の
接続端部２３０ｂとを有している。第２のギャップ端部は、同軸ケーブルのオー
プンエンド横断面として実現される。接続端部２３０ｂは、分子検出システムに
接続するように動作可能なコネクタ（特定の実施例ではＳＭＡタイプ）として実
現される。これについては下でさらに例証し説明する。この実施例の場合、第１
および第２の区分はそれぞれＲＧ４０１タイプの半剛性の同軸ケーブルから成っ
ている。ただしより大きい直径または小さい直径のケーブルを同様に使用するこ
とができる。第１の区分２３２の長さは、下でさらに詳しく説明するように、所
望の共振周波数で長さがほぼ半波長となるように算出される。この図の実施例で
は、第１の区分２３２はほぼ４インチであり、この長さは、１ＧＨｚテスト周波
数において１波長のほぼ半分に相当する。
【００７３】 本発明の特定の実施例の場合、プローブ２３０は同調素子２３３を有している
。この同調素子は第１および第２のギャップ端部２３２ａおよび２３４ａ間に調
節可能に係合することにより、両ギャップ端部間のギャップ距離を可変にする。
ギャップは第１および第２の区分２３２および２３４の間に、容量効果を提供し
、第１の区分２３２の電気的な長さと相俟って、プローブ２３０が（被検体が存
在しない）輸送培地を照明すると、共振信号応答を供給するように構成されてい
る。同調素子２３３は回転することにより、第１および第２の区分２３２および
２３４の間のギャップを拡大または縮小し（ひいては容量効果を減小、増大し）
、これにより測定プローブ２３０の共振周波数を所望の周波数に変化させること
ができる。
【００７４】 この実施例の場合、ギャップ距離は０インチ〜０．０５０インチに可変に形成
されているが、本発明の別の実施例において、他のギャップ寸法を使用して、共
振応答を所望の周波数点に調整することができる。求められる共振応答は、テス
ト信号の反射部分が実質的にゼロにされる応答、つまり反射減衰量またはＳ11の
大きさが最小限となるときの応答である。下で例証するように、被検体の存在は
共振信号応答を著しく変化させ、これにより、被検体結合および／または構造の
検出および識別を可能にする。
【００７５】 同調素子２３３は、比較的高い導電性を呈する材料（一実施例ではステンレス
鋼）から形成された中空管であるのが好ましく、これにより、動作テスト周波数
における第１および第２の区分間のアース電位を維持する。さらに、同調素子は
、雌ねじ山２３３ａを有してよい。この雌ねじ山は、第１および第２のギャップ
端部２３２ａおよび２３４ａの近くで、第１および第２の区分の外側導体に形成
された雄ねじ山２３８と螺合する。本発明の別の実施例の場合、同調素子２３３
を省くことができる。この場合、第１および第２の区分２３２および２３４は、
１つの連続的な同軸伝送線路構造から成っていてよい。
【００７６】 プローブ２３０が他の回路素子を有していることにより、本発明の別の実施例
において他の信号応答を供給できることは、当業者にとっては明らかである。さ
らに、集中素子形、分配形、またはこの双方の組み合わせの形の他の回路がプロ
ーブ２３０に沿って設けられていてよい。例えば、インピーダンス調和回路およ
び／または輸送培地増幅回路が接続端部、同調素子内、第１および／または第２
の区分２３２および２３４に沿って、またはプローブヘッド２３０ａに採用され
てよい。あるいはまたはこれに加えて、インピーダンス調和回路および１つまた
は複数の出力増幅器を導入して出力信号を向上させることができる。
【００７７】 図１に示した本発明の一実施例の場合、プローブヘッド２３０ａはテストサン
プルの近くに位置しているが、しかし、介在物質によって物理的にはテストサン
プルから隔離されている。この例の場合、入射信号はテストサンプルに伝送され
、反射信号は電磁的なカップリングを介してテストサンプルから回収される。プ
ローブヘッド２３０ａをテストサンプルから物理的に隔離する介在物質は、例え
ば、ＰＴＦＥ、アルミナ、ガラス、サファイア、ダイヤモンド、Ｌｅｘａｎ（登
録商標）、ポリイミド、または高周波域回路設計に用いられる他の誘電材料のよ
うな固相材料；マイクロ流体デバイスの加工または半導体処理に用いられる材料
；または、所望の動作周波数で比較的高い信号透過性を呈する他の周知の材料を
含んでいてよい。特定の実施例の場合、介在物質は電気的に絶縁性の材料であっ
てよく、その例は上述の通りである。あるいはまたはこれに加えて、比較的高い
テスト信号透過性を呈する液相材料および／または気相材料が、介在物質を形成
してもよい。
【００７８】 介在物質の厚さおよび誘電特性は、導入された流体システムおよび使用された
測定プローブのタイプに応じて変化することができる。例えば、隔離距離が大き
いシステムの場合、テストサンプルとプローブ２３０との間に最大のカップリン
グを提供するためには低ロスの、高誘電材料が好ましい。隔離距離が比較的短い
システムの場合には、高ロスおよび低誘電率の材料を許容することができる。チ
ャネル１５１が、０．０３１インチの内径、０．０６３インチの外径、０．０１
６インチの壁厚、および、ほぼ２の誘電率の寸法を有するＰＴＦＥ管であるよう
な特定の実施例の場合、各隔離距離はほぼ管の壁厚、例えば０．０１６インチで
ある。他の検出器アセンブリにおいて、隔離距離は１０-1ｍ、１０-2ｍ、１０-3 ｍ、１０-4ｍ、１０-5ｍまたは１０-6ｍのオーダにあってよく、またこれよりも
小さい、例えばいくつかの事例（例えばチャネルが基板表面にエッチングされて
いて、チャネルの第４の側として作用するテストサンプル側に薄いポリマー層を
備えた金属信号経路素子を有している場合）では１０-9ｍのオーダにあってよい
。隔離距離の減小または、検出領域１５５、サンプル容積または被検体濃度の増
大によって、検出感度が上昇することになる。上に示した隔離材料は、固相材料
であってよく、あるいは（または加えて）、液相または気相の材料またはこれら
の組み合わせから成っていてよい。
【００７９】 図２Ｂは、プローブ２３０と対向して位置決めすることができるカバー２４０
を示している。これによりテストサンプルはカバーとプローブとの間に配置され
る。一実施例において、カバー２４０は導電性材料（例えば真鍮、銅、アルミニ
ウムなど）から成っている。この材料は、動作周波数全体にわたってアース電位
に設定されることにより、中心導体２３５から放射する電磁界が成端する設置面
を提供する。カバー２４０はさらに、測定を妨害するおそれのある外部源をシー
ルドする。
【００８０】 別の実施例では、測定プローブ２３０のプローブヘッド２３０ａまたは中心導
体２３５はチャネル１５１内に延びているので、中心導体２３５は、チャネル１
５１に沿って流れるテストサンプルと直接的に接触している。この実施例の場合
、中心導体２３５は、双方がテスト信号伝搬を支援することが可能であり、被検
体に不都合な影響を与えることのない材料から形成されていてよい。このような
材料は例えば、金、インジウム、酸化錫、銅、銀、亜鉛、錫、アンチモン、ガリ
ウム、カドミウム、クロム、マンガン、コバルト、イリジウム、白金、水銀、チ
タン、アルミニウム、鉛、鉄、タングステン、ニッケル、タンタル、レニウム、
オスミウム、タリウム、またはこれらの合金であるが、これに限定されるもので
はない。これらの材料は、当業者には明らかな他の材料とともに、外部プローブ
を形成するのに使用することができる。
【００８１】 図２Ｃは、本発明によるプローブの第２の実施例を示す横断面図であり、図２
Ｄは、その頂面図である。図２Ｃの横断面に示すように、測定プローブ２５０は
、第１の同軸区分２５１と、ブラケット２５２と、取り付けプラットフォーム２
５３と、コンタクトリング２５５と、同調ギャップ２５６と、第２の同軸区分２
５７と、導電性のアース管２５８と、流体工学的棚状部２５９とを有している。
【００８２】 第１の同軸区分２５１は、下で例証して説明する信号源および信号検出器にカ
ップリングされる。一実施例では、第１の同軸区分はＲＧ４０１半剛性ケーブル
である。他のタイプの半剛性ケーブルならびに他の伝送構造が本発明の別の実施
例において使用可能であることは、当業者にとって明らかである。
【００８３】 第１の同軸区分２５１はブラケット２５２内部に保持された状態で、流体工学
的棚状部２５９の底部の近くでギャップ領域２５４内に延びている。任意には第
１の同軸区分２５１の外面の周りに、コンタクトリング２５５ａおよび２５５ｂ
を取り付けることができ、これにより、第１の同軸区分２５１とアース管２５８
の内面との間に、アース導電性が形成される。一実施例の場合、コンタクトリン
グは高導電性ばねであるが、その代わりに他の構造が使用されてもよい。別の実
施例の場合、第１の同軸区分２５１の外面はアース管２５８（一実施例では銅）
の内面に、十分な程度に接触させられ、これにより、コンタクトリング２５５が
不要になる。
【００８４】 第１および第２の同軸区分２５１および２５７は、同調ギャップ２５６によっ
て隔離される。この同調ギャップ２５６は、上述の共鳴応答を供給するように電
気的に動作する。図示の実施例では、第２の同軸区分２５７は、流体工学的棚状
部２５９内のアース管内部に固定されている。第１の同軸区分２５１は、その外
面がアース管２５８の内面と電気的に接触する状態で、ギャップ領域２５４内に
挿入されている。これにより第１の同軸区分とアース管との間に連続的なアース
電位が形成される。第１および第２の同軸区分２５１および２５７の間に形成さ
れた同調ギャップ２５６は、ブラケット２５２を上または下に動かすことにより
、それぞれ短縮または延長することができる。あるいはまたは第１の同軸区分２
５１に加えて、導電性アース管２５８内の第２の同軸区分２５７の位置を調整で
きることは、読者にとって明らかである。取り付けプラットフォーム２５３は、
流体工学的棚状部２５９に取り付けられ、流体工学的棚状部２５９を定置に保持
して、ブラケットが第１の同軸区分２５１を流体工学的棚状部内に挿入し、ここ
から取り出すことを可能にする。一実施例では、ブラケット２５２はモータ駆動
式であり、カリフォルニア州、アービン在、Newport Corporationから入手可能
な精密電動並進段アセンブリ内に設けられている。
【００８５】 図２Ｅは、本発明による、非共振同軸形で実現された測定プローブの実施例を
示す。この実施例では、プローブ２８０は、オープンエンド同軸線路２８１の区
分と、相互作用固定ベース２８３と、相互作用基板２８５と、１つまたは複数の
流体管２８９が出て延びる流体インタフェイス２８７とを有している。特定の実
施例では、プローブ２８０はベクトルネットワーク・アナライザ、または、入射
および反射信号特性を測定可能な同様のテスト装置にカップリングされている。
【００８６】 流体チューブ２８９は、サンプルの流体インタフェイス２８７内への導入を可
能にする。同軸的区分２８１の端部から、供給されたサンプルを隔離するのに、
任意には相互作用基板２８５が使用されてよい。相互作用基板２８５は、種々様
々な材料、例えばガラス、石英、ポリイミド、ＰＴＦＥ、二酸化珪素、ヒ化ガリ
ウムのような材料、または半導体処理に使用される他の材料から成っていてよい
。別の実施例では、相互基板２８５は取り除かれ、サンプルは同軸区分２８１に
直接的に接触する。固定ベース２８３は、流体インタフェイス２８７を取り付け
、この流体インタフェイス２８７（および使用する場合には相互作用基板２８５
）を、同軸区分２８１のオープンエンド部分と整合させるのに使用される。特定
の実施例の場合、固定ベースはアルミニウムであるが、しかし本発明の別の実施
例で他の材料が使用されてもよい。
【００８７】 操作中、流体管２８９を介して流体インタフェイス２８７内に、サンプルの容
積が導入される。ついで、テストセット２９０から同軸区分２８１にテスト信号
が供給される。上述のように、供給されたサンプルの誘電特性は入射信号を変調
する。同軸区分２８１のオープンエンド構造は、変調信号の少なくとも一部を反
射して、変調信号が回収されるテストセットに向かって戻す。典型的には入射信
号の振幅および位相の変化（または無変化）によって呈される変調は、分子事象
の存在（または不存在）を示す。
【００８８】 前述の流体輸送システムが提供されれば、当業者は、作業すべき分子サンプル
を選択するために、生物学的かつ化学的文献に広く慣れ親しむことになる。一般
的な生物系の手引きに関しては、「分子生物学における現行プロトコル(Current
Protocols in Molecular Biology)」F. M. Ausubel他、Current Protocols編、
Greene Publishing Associates, IncおよびJohn Wiley & Sons, Incの共同事業
（1997年補足による）（Ausubel）；Watson他(1987)「遺伝子の分子生物学(Mole
cular Biology of the Gene)第４版」カリフォルニア州、メンロパーク在、The
Benjamin/Cummings Publishing Co.;Alberts他(1989)「細胞の分子生物学(Molec
ular Biology of the Cell)第２版」ニュージャージー州、Garland Publishing;
「診断および治療のメルクマニュアル(The Merck manual of Diagnosis and The
rapy)」ニュージャージー州、ラスウェイ在、Merck & Co.を参照されたい。生物
試薬の製造者からの製品情報および実験装置も、生物系を分析する上で有用な情
報を提供する。このような製造者の一例としては、SIGMA chemical company（ミ
ズーリ州、セントルイス）、R&D systems（ミネソタ州、ミネアポリス）、Pharm
acia LKB Biotechnology（ニュージャージー州、ピスカタウェイ）、CLONTECH L
aboratories, Inc.（カリフォルニア州、パロアルト）、Aldrich Chemical Comp
any（ウィスコンシン州、ミルウォーキー）、GIBCO BRL Life Technologies, In
c.（メリーランド州、ゲーサーズバーグ）、Fluka Chemica-Biochemika Analyti
ka (スイス国ブクス在、Fluka Chemie AG, ）、Applied Biosystems（カリフォ
ルニア州、フォスターシティ）、ならびに当業者によく知られている多くの他の
コマーシャルソースが挙げられる。
【００８９】 よく知られた技術、例えば静脈穿刺、腰椎穿刺、唾液または尿、または組織生
検等を用いて、患者から生体サンプルを導き出すことができる。生体物質がヒト
以外のものから導き出される場合、このような商業的に妥当な家畜、血液および
組織サンプルは家畜処理施設から都合良く得られる。同様に、本発明に使用され
る植物材料も、農業または園芸源から都合良く得られる。あるいは組織および／
または血液が貯えられている細胞または血液バンクから、または生体外ソース、
例えば細胞培養から、生体サンプルを得ることもできる。生体物質のためのソー
スとして細胞培養を確立する技術は、当業者によく知られている。Freshney,「
動物細胞の培養、基本技術マニュアル(Culture of Animal Cells, a Manual of
Basic Technique)第３版」ニューヨーク州、Wiley-Lissが細胞培養への一般的な
手引きとなる。
【００９０】 検出領域の化学的特性 被検体の結合またはサブ構造の検出が、検出領域１５５面への結合なしにに行
われるような実施例の場合、検出領域１５５の化学的特性は概ね、テストサンプ
ルの通過に対してチャネル（図示の実施例のうちの１つにおいてはテフロン（登
録商標））の壁を不活性にするように選択される。検出が検出領域面への結合と
共に行われるような別の実施例の場合、検出領域面は非被検体と結合するように
機能化されて、その非被検体と被検体との間の潜在的な結合相互作用を検出する
ために、流体輸送システムによって１つまたは複数のテストサンプルを輸送でき
るようになっている。このような場合、検出領域１５５の表面は、良好な分子結
合特質を有する材料で調製される。チャネルの壁に結合するために、リガンドは
直接的に、または他の分子構造を介して間接的に、または両形態を介して結合す
る。識別される結合相互作用の可能なタイプの一例として、タンパク質／タンパ
ク質相互作用、ＤＮＡ／たんぱく質相互作用、ＲＮＡ／たんぱく質相互作用、塩
基対ミスマッチ分析を含む核酸ハイブリッド形成、ＲＮＡ／ＲＮＡ相互作用、ｔ
ＲＮＡ相互作用、酵素／基質系、抗原／抗体相互作用、小分子／タンパク質相互
作用、薬物／レセプタ相互作用、膜／レセプタ相互作用、固相リガンドの配座変
化、タンパク質／糖類相互作用、および脂質／たんぱく質相互作用が挙げられる
。付着の化学的特性は、表面に付着された単一の分子種、表面に付着された種々
異なる種の列全体、または、表面に直接的に付着された種と溶液中の当該リガン
ドとの間の複数の結合事象に影響を及ぼす。
【００９１】 IV. 分子検出システム例 図３Ａは、本発明による分子検出システム３００の一実施例を示す。システム
３００は信号源３０２と、信号検出器３０４と、検出アセンブリ１００とを有し
ている。検出アセンブリ１００は、信号経路、例えばケーブル、伝送線路、所望
のテスト周波数での信号伝搬を支援可能な他の媒体３１０を介して、信号源３０
２と検出器３０４とにカップリングされている。信号源３０２は、検出器アセン
ブリ１００に向かって入射テスト信号３１２を伝送するように動作可能である。
入射テスト信号はテストサンプルの誘電特性によって変調され、変調テスト信号
の少なくとも一部が反射されて共振プローブ２３０に向かって戻される。反射信
号はプローブにカップリングされ、入射信号と比較されることによって信号応答
を生成する。マイクロ波工学の当業者であれば、この測定を１ポートＳ11反射測
定と認識するはずである。
【００９２】 特定の実施例の場合、信号源３０２と信号検出器３０４とはベクトルネットワ
ーク・アナライザ・テストセット内に設けられており、このテストセットの一例
は、カリフォルニア州パロアルト在、Agilent Technologiesから入手可能なモデ
ル番号８５１０および８７１４である。他の高周波測定システム、例えばスカラ
ネットワーク・アナライザ、または伝送され反射された信号に基づいて信号情報
を提供する他のシステムを、本発明の別の実施例で使用してもよい。この実施例
の検出システム３００は１ポート反射測定システムとして示されているが、本発
明の別の実施例において、テストサンプルを通って伝播する反射変調信号または
変調信号を回収するのに（当業者にはＳ21または「スルー」測定と呼ばれる）、
付加的な信号源（および／または検出器）を使用することができる。
【００９３】 本発明の一実施例の場合、共振プローブ２３０は、テストサンプル中の分子事
象の存在または不存在を検出するために、分子検出システム３００と併用される
。この方法は、最初に応答プローブ２３０に対応するベースライン応答を（水、
バッファ、または他の被検体のない培地で）決定し、次いで検出領域１５５内に
分子事象が導入されたときにベースライン応答の変化を測定するプロセスを有す
る。このような方法をさらに下で説明し、図３Ｂに示す。
【００９４】 最初に３２０において、予め規定された周波数でまたはこの周波数の近くで共
振Ｓ11応答を有するように、プローブ２３０が設計される。特定の実施例の場合
、このプロセスは、当業者には良く知られた以下の式を利用して、第１の同軸区
分３３２の長さを、所望の共振周波数における波長の半分となるように規定する
ことによって達成される。
【００９５】
【数１】
【００９６】 所望の共振周波数が１ＧＨｚであり、同軸的な絶縁材料（テフロン（登録商標
））３３６の相対誘電定数が約２．１であるような実施例の場合、第１の同軸区
分２３２の長さは４インチに選択される。図示の設計技術およびその結果形成さ
れる共振信号応答が多くの可能性の１つに過ぎないことは、高周波回路設計の当
業者には明らかである。別の実施例において共振信号応答を獲得するために、他
の良く知られた回路設計（例えば短絡４分の１波長線路など）が使用されてもよ
い。
【００９７】 次の３２１では、検出領域１５５への電磁カップリングを可能にするために、
検出領域１５５に近接してプローブヘッド２３０ａが位置決めされる。典型的に
は、この操作は、検出領域１５５と出来る限り密接して、プローブヘッド２３０
ａを配置させることを必要とする。上述のように、プローブヘッド２３０ａと検
出領域１５とを隔離する介在物質は固相材料、例えばＰＴＦＥ、アルミナ、ガラ
ス、サファイア、ダイヤモンド、Ｌｅｘａｎ（登録商標）、ポリイミド、または
高周波回路デザインの分野に用いられる他の誘電材料、マイクロ流体デバイスの
加工に用いられる材料、半導体処理に用いられる材料、または所望のテスト信号
周波数において比較的高度な信号透過性を呈する他の周知の材料であってよい。
特定の実施例の場合、介在物質は導電性材料であってよく、その例として、ガラ
ス、ＰＴＦＥまたはその改変材料、石英、二酸化珪素、ヒ化ガリウム、ならびに
上述の材料が挙げられる。あるいはまたは付加的に、比較的高度なテスト信号透
過性を呈する液相および／または気相材料を使用することもできる。
【００９８】 次いで３２２では、液体輸送システム１５０が、検出領域１５５に被検体のな
い輸送培地を供給する。続く３２３では、検出領域１５５にテスト信号がカップ
リングされ、その結果として、ベースライン応答が得られる。本明細書中の実施
例の場合、ベースライン応答はＳ11応答である。Ｓ11応答は、被検体のないバッ
ファが検出領域１５５に位置を占めているときに、入射信号３１２と反射信号３
１４との振幅および位相データを比較することにより得られる。本発明の別の実
施例で、周知のデータ比較技術を用いて他の信号応答を得ることもできる。テス
ト中、流体運動は連続的であってよく（例えば測定時間が短い場合など、例えば
単一周波数または小さな周波数群で信号が測定される場合、または検出感度が高
い場合）、または流体運動が停止されてもよい。あるいは、感度を高めるために
、複数の操作が実施され平均されてよい。
【００９９】 次の３２４において、ベースライン応答の大きさが最下点に達するまで、同調
素子が調整される（時計廻りまたは反時計廻り回転させられるか、または図２Ｃ
において説明したように電動アセンブリを使用して前進させられる）。その一例
が図３Ｃのトレース３３４として示されている。ベースラインＳ11応答が最下点
に達する周波数点を本明細書中ではｆresと呼ぶ。この点は、最小信号出力が反
射されて検出システム３３０に戻された際の周波数を表す。典型的には、共振周
波数ｆresは、プローブヘッド２３０ａのオープンエンド部分に位置する装置お
よびサンプルの誘電効果により、予め規定された周波数ｆdesからずらされるこ
とになる。周波数点ｆdesは、分子事象がサンプルの誘電特性の劇的な変化を呈
することを期待される周波数または周波数域内で選択される。検出プロセスを図
示するのに、この実施例では１ＧＨｚの周波数が選択されているが、多くの分子
事象の誘電特性は、本発明を用いて、１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、４５ＭＨｚ、１
００ＭＨｚ、２５０ＭＨｚ、５００ＭＨｚ、１ＧＨｚ、２ＧＨｚ、５ＧＨｚ、７
．５ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、１２ＧＨｚ、１５ＧＨｚ、２０ＧＨｚ、２５ＧＨｚ、
３０ＧＨｚ、４０ＧＨｚ、５０ＭＨｚ、６０ＧＨｚ、８０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ
、１１０ＧＨｚ、および、これらの間の範囲の周波数での検出を可能にする。本
発明の別の実施例で、他の周波数および周波数域を使用できることが、当業者に
は明らかである。
【０１００】 共振周波数点ｆres近くの反射減衰量またはＳ11応答は、極めて急速に変化す
る。共振周波数の近くでより緩やかな応答を得るために、プローブを共振点ｆre s から（同調素子を回転させることにより）離調することができる。このステッ
プ（および同調素子３３３自体）は、同調されたＳ11応答を呈する別の実施例（
例えば加工されたＩＣチップ）では省くことができる。
【０１０１】 次の３２５では、上述の手段を使用して、テストサンプルが検出領域１５５内
に導入される。３２６では、検出領域１５５にテスト信号がカップリングされ、
その結果としてのテストサンプル応答が得られる。
【０１０２】 本明細書中に記載した実施例の場合、ベースライン応答は、流体チャネルおよ
び被検体を有さないバッファの存在において形成されたＳ11応答である。ベース
ライン応答と同様に、他の測定（例えば２ポートＳ21測定）を実施可能なことは
、当業者には明らかである。さらに、ベースライン応答を測定するのに、異なる
条件を用いることができる。例えば、バッファが周知の被検体を含有してよく、
または応答がバッファおよび／または流体チャネルの不存在において形成されて
もよい。形成可能なベースライン応答の多数の可能性については、読者にとって
は明らかである。上述のように、テストサンプルは測定プロセス中、定置に保持
するか、または検出領域１５５を通過させることができる。
【０１０３】 図３Ｃは、検出領域１５５内で分子事象が発生するときの、テストサンプル応
答３３５を示している。図示のように、テストサンプル応答３３５はより浅いヌ
ルを示している。電気的には、テストサンプル中の被検体の誘電特性は、共振信
号応答を変化させ、ベースライン応答３３４と比較してテストサンプル応答３３
５の振幅を低減する。他の実施例の場合、テストサンプル応答３３５は、周波数
ずれを呈する、すなわち、最小Ｓ11応答が生じる際の周波数がｆresの上または
下にずらされる。また或る実施例の場合、ベースライン応答の振幅および周波数
双方が変化する。結合事象が検出領域内で発生する場合、応答はリアルタイムに
（すなわち反応の発生に従って）モニタリングされる。図示したテストサンプル
応答３３５が、可能な応答の一例にすぎないことは、当業者にとっては明らかで
あり、本発明において他の応答を同様に観察することができる。例えば或る実施
例では、テストサンプルはバッファ応答点よりも深いヌルを生成することができ
る。このことは例えば、最初のベースライン応答３３４が最小共振点から離調さ
れる場合に当てはまる。
【０１０４】 次いで３２７では、ベースライン応答３３４およびテストサンプル応答３３５
が予め規定された量よりも大きく異なっているかどうかが測定される。このよう
なプロセスは、ベースライン応答３３４およびテストサンプル応答３３５の振幅
、周波数および／または位相データを比較し、その差が予め規定されるかまたは
予めプログラミングされた量を超える場合には、変化が生じたことを示すことに
より達成することができる。１ＧＨｚのｆresにおける量の範囲の一例としては
、０．１ｄＢ、０．５ｄＢ、１ｄＢ、３ｄＢ、５ｄＢ、１０ｄＢ（またはその間
の範囲）の振幅；１度、１０度、２５度、４５度、９０度、１８０度（またはそ
の間の範囲）の位相；１ＫＨｚ、３ＫＨｚ、５ＫＨｚ、１０ＫＨｚ、１００ＫＨ
ｚ、１ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ（またはその間の範囲）の周波数；ま
たは、これらの量のうちの２以上の量の組み合わせが挙げられる。上述の周波数
は、ｆresの周波数の高低に応じて換算することができる。例えば、１０ＭＨｚ
でのｆresに対応して、予めプログラミングされた／予め規定された周波数の範
囲は１０Ｈｚ〜１ＭＨｚ（またはこの間に位置する範囲）であってよい。
【０１０５】 ３２７において、ベースライン応答とテストサンプル応答との間の差が、予め
規定された量を超えない場合には、検出システム３００は、特定周波数域ｆstar t 〜ｆstop内に、分子事象が検出されなかったことを示す（プロセス３２８）。
このような指示が種々多様な方式でユーザに通信される。このような通信は、例
えば上述のメッセージをユーザに通信するか、応答３３４および３３５の間の振
幅、周波数および／または位相の測定差をグラフィックにより図示するか、測定
データを供給するか、または他の出力手段により行われる。なお、図示の周波数
域ｆstart〜ｆstopは、結合事象または構造の検出を期待できる２つ以上のより
小さな周波数域を含むことができる。
【０１０６】 ３２７において、ベースライン応答とテストサンプル応答との間の差が、予め
規定された量を超えた場合には、検出システム３００は、検出領域１５５内に分
子事象が検出されなかったことを示す（プロセス３２９）。このような指示は、
上述の方法と同様の方式でユーザに通信される。好ましい実施例では、テスト応
答３３５は次いで、後で検索して他のテストサンプル応答と比較するために記憶
される。
【０１０７】 種々多様な方式で、検出された被検体の同一性に関する情報を得ることができ
る。検出領域１５５が特定の被検体と特異的に結合するように機能化されている
場合、結合被検体の同一性は検出領域から見極められる。
【０１０８】 非特異結合が検出領域１５５内部で発生するか、または分子結合が発生しない
ような別の実施例の場合、検出された結合事象の識別は、複数のステップから成
るプロセスにわたって行われる。先ず、既知の被検体がバッファに添加され、流
体チャネルの検出領域全体にわたって供給される。次に、上述の測定プローブお
よび方法を使用して、既知のテストサンプルの信号応答３３５が獲得され、記憶
される。次いで、被検体の識別子（被検体の名称、アルファニューメリックコー
ドまたは列、または被検体に割り当てられた他の識別子）がテストサンプル応答
３３５と関連付けられて、データベースに記憶される。このデータベースにおい
て、被検体を検出し、他のテストサンプル応答と比較することができる。記憶さ
れた応答３３５に別のテストサンプル応答が密接に相関している場合には、この
別のテストサンプル中の分子事象の同一性を突き止めることができる。
【０１０９】 プロセスは続行し、３３１において、別の測定が為されるべきかについて決定
される。このようなプロセスは、例えば高処理量自動分子検出システムにおいて
採用することができる。１つまたは複数の測定が残っている場合には、プロセス
はステップ３２４に戻り、このステップ３２４では、本明細書中で説明した上述
のプロセスのうちの１つを用いて、検出領域１５５内に別のサンプルが導入され
る。行われるべき他の測定がない場合には、測定プロセスは３３２で終結する。
【０１１０】 図示の実施例の延長において、検出システム３００はＮ個のプローブ２３０i
、例えば９６個のプローブを有していてよく、それぞれのプローブは９６個のウ
ェルを有するマイクロタイタープレートのウェルにカップリングされている。そ
れぞれのプローブは、それぞれのＮ番の検出領域１５５i、例えば各ウェルの底
部にカップリングされることになる。この実施例の場合、検出システムは、Ｎ個
の検出領域１５５iの１つにテスト信号を送るための１ ｘ Ｎスイッチマトリ
ックスと、Ｎ個の可能な検出領域の１つからの変調信号を信号検出器に送るため
のＮ ｘ １スイッチマトリックスとを有することが好ましい。別の実施例の場
合、各プローブ２３０iおよび検出領域１５５iは別個の共振周波数を呈するよう
に構成することができる。この場合、全ての検出領域１５５ｉに連続的な周波数
スペクトル全体にわたって問い合わせることができる。検出システム３００の他
の可能な構造が当業者には明らかである。
【０１１１】 図３Ｄは、本発明による、テストサンプル中に発生した分子結合事象を検出す
るための方法を示す。プロセスは上述の図３Ｂと同様に、すなわち：予め規定さ
れた周波数またはその近くに共振応答を有する測定プローブを設計するステップ
（３４０）と、チャネルの検出領域に近接してプローブヘッドを位置決めするス
テップ（３４１）と、検出領域に、被検体を有さないバッファを供給するステッ
プ（３４２）と、バッファ共振点に、またはその近くにプローブを同調させるス
テップ（３４３）とで始まる。
【０１１２】 続く３４４においては、第１の被検体を含有する第１のテストサンプルが検出
領域に供給される。好ましい実施例の場合、被検体は１倍濃度、例えば６ｍｇ／
ｍｌで供給される。応答（図３Ｅの３５３）は３４５で獲得され記憶される。次
いで３４６においては、第２の被検体を含有する第２のテストサンプルが、検出
領域に、好ましくは第１の被検体と同一濃度（図示の例では６ｍｇ／ｍｌ）で供
給される。検出領域が、第１の被検体の残余部分を除去するため、洗浄剤で洗浄
されることが好ましい。このようなプロセスは、本明細書に記載したようなスペ
ーサ材を使用して実施されてよい。次いで第２のテストサンプル（図３Ｅの３５
５）に対応する応答が獲得され、記憶される（ステップ３４７）。
【０１１３】 続く３４８において、第１および第２の被検体は第３のサンプル中に混合され
る。好ましくは第１および第２の被検体は、測定された第１および第２のサンプ
ルに対して同じ総濃度を維持するために、０．５倍濃度（図示の例ではそれぞれ
３ｍｇ／ｍｌ）で混合される。次いで第３のサンプルは検出領域に供給され、応
答が獲得され、記憶される（ステップ３４９）。あるいは、リアルタイムで信号
応答の変化を観察するために、２つの被検体が導入され、検出領域で、またはこ
の近くで（例えば上述のストップトフローシステムを使用して）混合される。
【０１１４】 第１および第２の被検体の間で発生した結合事象は、バッファベースライン応
答と、第１のテストサンプル応答３５３と、第２のテストサンプル応答３５５と
、第３のテストサンプル応答（３５７または３５９）とを比較することにより、
検出される。
【０１１５】 図３Ｅは、ベースラインバッファ応答３５１、第１のテストサンプル応答３５
３、第２のテストサンプル応答３５５の各実施例と、第３のサンプル信号応答の
２つの可能な実施例とを示す。第３のサンプル信号応答は、第１および第２の被
検体間の非結合状態に対応する３５７と、結合状態に対応する３５９とによって
示されている。トレース３５３，３５５および３５７から判るように、第３のテ
ストサンプル中で２つの被検体が結合されていない場合、第３のテストサンプル
応答３５７は実質的に、第１のテストサンプル応答３５３と第２のテストサンプ
ル応答３５５との間の平均値を示す。第１および第２の被検体が第３のテストサ
ンプル中で結合している場合、応答３５９は大きさおよび周波数（ならびに位相
）において、２つのサンプルの平均から区別することができる。
【０１１６】 テストシステムは、第１および第２のテストサンプル応答が与えられる場合に
平均応答を算出し、算出された応答と、測定されたテストサンプル応答との差を
算出し、その差から、結合が生じたかどうかを見極める（算出された応答と、測
定された応答との相関がより密接であればあるほど、結合発生の見込みは少なく
なる）ために予めプログラムすることができる。特定の実施例の場合、２つの応
答の算出平均値の付近で、予め決められた振幅および周波数の窓（ｗｉｎｄｏｗ
）が算定される。予め規定された振幅／周波数の窓の外側で発生した測定応答、
および窓内で発生した測定応答は結合を示す。１ＧＨｚにおける振幅／周波数の
窓の範囲は、０．１ｄＢ、０．３ｄＢ、０．５ｄＢ、１ｄＢ、３ｄＢ、５ｄＢ、
１０ｄＢの振幅および０．１ＫＨｚ、０．５ＫＨｚ、１ＫＨｚ、３ＫＨｚ、５Ｋ
Ｈｚ、１０ＫＨｚ、３０ＫＨｚ、５０ＫＨｚ、１００ＫＨｚ、１ＭＨｚ、３ＭＨ
ｚ、１０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ（またはその間の範囲）の周波数であってよい。
上述の周波数は、ｆresの周波数の高低に応じて換算することができる。例えば
、１０ＭＨｚでのｆresに対応して、予めプログラミングされた／予め規定され
た周波数の範囲は１０Ｈｚ〜１ＭＨｚ（またはこの間に位置する範囲）であって
よい。
【０１１７】 図３Ｄのプロセスの別の実施例の場合、３４５の測定ステップは、プローブが
第１のテストサンプルの存在において共振応答に同調させられるように、同調素
子２３３を再調整することを含む。このような応答は次いで記憶され、第２のテ
ストサンプル測定値３４７および／または組み合わされたテストサンプル測定値
３４９から引き算することができる。
【０１１８】 図３Ｆは、２つの被検体から成るサンプル中の分子結合事象を検出するための
第２の方法を示す。この方法は、第１および第２の被検体がステップ３６７にお
いて、１倍濃度（すなわちそれぞれ６ｍｇ／ｍｌ）で第３のサンプル中に混合さ
れることを除いては、図３Ｄの方法に極めて似ている。
【０１１９】 この実施例の場合、結合の不存在は、応答周波数のずれを分析することによっ
て検出可能である。具体的には、第３のサンプル中で、第１および第２の被検体
間で結合が生じない場合、第３のサンプルの信号応答は、実質的にｆresプラス
「第１および第２のサンプル応答の共振周波数点の変化の和」である共振周波数
を呈することになる。第１、第２および第３のサンプル応答の一例を図３Ｇに示
す。結合が発生する場合、第３のサンプルの共振周波数応答は、図３Ｇに示す共
振周波数の合計から実質的に変化することになる。第１および第２のサンプルの
測定された応答から、上述のような振幅／周波数の窓を算出することができる。
予め規定された窓内の信号応答発生は、２つの被検体間の結合が発生していない
ことを示す。
【０１２０】 共振プローブを使用して、プローブの共振信号応答の変化をモニタリングする
ことにより、被検体の検出および識別について述べてきた。被検体を検出し識別
するのに、非共振プローブ（一実施例を図２Ｅに示す）が使用可能であることは
、高周波回路およびシステムの当業者には明らかである。このプロセスは、ベー
スライン応答およびテストサンプル応答が広周波数域にわたって、典型的には数
百ＭＨｚまたは数百ＧＨｚのオーダで取り出される点以外は、図３Ｂおよび図３
Ｄに示したステップと極めて類似している。広帯域応答の利点はサンプルの誘電
特性が広い周波数域にわたって問い合わせられ、これによりそのサンプルの信号
応答が広周波数範囲にわたって著しく変化することである。テストサンプル中に
分子事象が発生していることを示すのに、測定された応答の著しい変化を使用す
ることができる。さらに、信号応答が分子事象と相関されると、この応答は、次
いでテストされる未知のサンプル中の特定の分子事象をし区別するのに用いるこ
とができる。
【０１２１】 図４Ａは、タイムドメイン測定システム４００から成る分子検出システムの別
の実施例を示す。システム４００は、信号経路、例えば同軸ケーブル、伝送線路
または他の伝送媒体４２０を介して検出器アセンブリにカップリングされたパル
ス信号源４１０と、検出器４１２とを有している。完全な２ポート測定能力を提
供するために、付加的なパルス源および検出器を使用することができる。特定の
実施例の場合、パルス信号源４１０と検出器４１２とは、タイムドメイン反射率
計、例えば、オレゴン州、ビーバートン在Tektronix Corporationによって製造
されたモデル番号１１８０１内に一体に組み込まれている。あるいは、タイムド
メイン測定モードを有するネットワークアナライザのような、他の高周波測定シ
ステムが使用されてもよい。タイムドメイン測定中、パルスから成る入射信号４
２２が生成され、伝送線路４２０に沿って、検出器アセンブリ１００に向かって
発射される。一実施例の場合、パルスは方形波から成っているが、しかし本発明
の別の実施例で、他のパルス形状が用いられてもよい。溶液中の分子の誘電特性
は、入射パルスの一部を信号検出器４１２に向かって反射させる。反射信号４２
４は、分子の誘導特性を特徴付ける固有の形状および／または時間遅れを呈する
ことになる。従って反射信号４２４のパルス形状および遅れは、溶液中の分子の
特徴付けおよび識別に用いることができる。タイムドメインテストシステム４０
０は、溶液中の１つまたは未知の分子を識別するために、別個に、または、スカ
ラーまたはベクトルネットワーク・アナライザとの関連において使用することが
できる。
【０１２２】 当業者には周知のように、分子の誘電緩和周波数は、分子に電界が加えられた
ときの分子レベルの誘電特性の変化率である。分子の誘電特性と同様に、誘電緩
和周波数も主として、各分子に固有の構造および結合の幾何学的形状によって規
定される。従って、分子の誘電緩和周波数は一旦測定されると、分子の識別に用
いることができる。
【０１２３】 誘電緩和周波数は、周波数全体にわたって被検体が出力を吸収する比率を測定
することにより突き止めることができる。図４Ｂはこのようなタイプの測定を行
うためのシステム４５０’の一実施例を示している。システム４５０’は、図２
Ａに示したタイムドメイン測定システム４５０に類似しており、検出器アセンブ
リ１００にカップリングされたパルス信号源４６０と検出器４６２とを有してい
る。完全な２ポート測定能力を提供するために、付加的なパルス源および検出器
を使用することができる。特定の実施例の場合、測定システム４５０は、上述の
ようなタイムドメイン反射率計から成っている。この場合入力信号は、調整可能
なパルス間隔を有するパルス列から成る。本発明の別の実施例において、同様の
パルス列を生成し、その結果形成された対応信号を検出することができる他の装
置を使用することができる。
【０１２４】 入射信号４８０は個別のパルス群４８２および４８４から成っている。それぞ
れの群は２つ以上の入射パルスと、異なるパルス間隔とを有している。パルス群
は伝送線路に沿って、検出領域１５５に通じる伝送線路部分に向かって発生され
る。パルス群４８２が被検体の誘電緩和期間（緩和周波数の逆数）と実質的に等
しいパルス間隔を有する場合には、被検体は連続的に後続のパルス中のエネルギ
ーを余り吸収することはない。信号吸収の低下は、検出器４６２において、反射
された応答４９０内で測定することができる。これとは異なる測定量として、残
留信号出力も同様に検出器４６２で測定することができる。
【０１２５】 次いで、変化が発生した際の信号吸収変化率およびパルス間隔をプロットして
、未知の被検体および／または被検体に関連する結合事象を特徴付け、識別する
のにこれを用いることができる。このようなシステムの特徴付けは個別に、また
は上述の時間および／または周波数ドメインテストシステムとの関連において行
うことができる。
【０１２６】 上述の全てのシステムにおいて、マイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ
）などのような技術を使用して、このようなシステムをチップレベルに規模縮小
できることは、当業者には明らかである。このように小型化されたシステムは、
数百、数千、または数万もの化合物を同時に検出して測定することが可能な、高
度に並列なシステムに容易に拡張することができる。これらのシステムは「論理
ゲート」をもたらすように構成することができる。論理ゲートは、結合事象自体
により、例えばこのような回路の特性インピーダンスの変化、ひいては透過率お
よび／または反射率の変化、または帯域通過特性の変化、およびこの論理ゲート
をオンオフゲートとして使用することによって切り換えられる。
【０１２７】 V. 用途例 上記システムおよび方法を使用して、本発明を種々の用途に用いることができ
る。１つの観点において、本発明は、一次結合段における、被検体、例えばタン
パク質に関与するサブ構造または結合事象を識別するのに使用することができる
。較正段階において、多数の既知のタンパク質の応答を検出し記憶することがで
きる。未知のタンパク質の検出領域への導入後、システムの誘電特性を測定する
ことができ、信号の誘電特性は、タンパク質の特性を識別するのに使用すること
ができる。それぞれのタンパク質のフィンガープリント応答が記憶されるので、
未知の応答は記憶された応答と比較することができ、未知のタンパク質を識別す
るのに、パターン認識を用いることができる。
【０１２８】 別の実施例では、本発明は並列検定フォーマットにおいて使用することができ
る。デバイスは複数のアドレス可能なチャネルを有することになる。それぞれの
チャネルは別個に問い合わせられる。テストサンプルをデバイスに供給した後、
各部位での応答が測定され、特徴付けられることになる。一例としては、このタ
イプのデバイスは、固有の核配列をアンチリガンドとして検出領域またはその一
部に付着することにより、テストサンプル中の特異的な核酸配列の存在を測定お
よび／または識別するのに使用することができる。相補的な配列は、テストサン
プルに暴露されると、適正な部位に結合する。各部位の応答は、配列が結合した
かどうかを示すことになる。このような測定はまた、結合された配列が、アンチ
リガンド配列に完全にマッチングしているかどうか、１つまたは複数のミスマッ
チがあるかどうかを示すことになる。このような実施例は、タンパク質およびタ
ンパク質の分類を識別するのにも使用できる。
【０１２９】 別の実施例の場合、本発明は標準曲線または滴定曲線を生成するのに使用する
ことができる。このカーブは、次いで特定の被検体またはリガンドの結合曲線の
未知の濃度を突き止めるのに使用されることになる。例えば、検出領域には抗体
を付着することができる。デバイスはいくつかの異なる濃度の被検体に暴露する
ことができ、それぞれの濃度に応じた応答が測定される。このようなカーブは、
容量反応曲線として当業者に知られている。装置には未知のテストサンプルを暴
露することができ、その応答が測定される。未知のテストサンプル中の被検体の
濃度を測定するために、その応答を、標準曲線と比較することができる。同様に
、異なるリガンドの結合曲線を比較することにより、いくつかの異なるリガンド
のうち、どのリガンドが、特定のタンパク質または他の分子との結合に関して最
高（最低）親和定数を有しているかを突き止めることもできる。
【０１３０】 別の実施例の場合、本発明は、加齢および他の安定性の問題に基づく損失に対
して内部自己較正するのに使用することができる。例えば抗体・抗原系を用いた
例を挙げるならば、本発明は、未知の活性を有するテストサンプルへの暴露前に
一次応答を測定することによって、テストサンプル中の活性抗体の量を測定する
ことを可能にする。残った活性抗体量を測定するために応答が比較される。
【０１３１】 検出アセンブリは、テストサンプルの多数の特性に関する情報、例えば、分子
結合事象の検出および識別、被検体濃度、バラのテストサンプルの誘電特性の変
化、検出された結合事象の分類などを提供するのに使用することができる。加え
て、検出器アセンブリは自己較正能力を有している。この能力は使用時点での品
質の制御および保証に有用である。このような方法および能力のそれぞれを下に
さらに詳しく説明する。記載された方法および構造に基づいて、改変および付加
的な使用は当業者にとって明らかである。
【０１３２】 分子構造の検出 本発明は、検出システムの検出領域１５５における分子構造の存在または分子
結合事象の存在を検出するのを可能にする。検出可能な結合事象には、一次、二
次、およびさらに高次の結合事象が含まれる。例えば、２つのテスト溶液を混合
することにより、リガンド／アンチリガンド対の間の結合が検出可能となる。例
えば、目的となる分子または分子構造を含有する溶液が提供される。信号経路に
沿って、テスト信号が伝搬される。あるいは、テスト信号は、結合事象の結果と
して発生する信号応答をリアルタイムで観察するために、混合操作中またはその
直後に発射されてもよい。テスト信号は回収され、テスト信号の応答が被検体、
サブ構造または結合事象の検出を指示する。
【０１３３】 テストサンプルの誘電特性は、いかなる数の信号応答を発生させるのにも寄与
することができる。信号応答のそれぞれは、分子結合を指示することができる。
例えばテストサンプルの分散特性は周波数全体にわたって、劇的に変化すること
ができる。例えば、分子事象が検出領域に発生すると、テスト信号応答は、周波
数全体にわたって、振幅および／または位相の応答の大きな変化を呈することに
なる。これにより、テストサンプルの混合後に分子結合事象または時間に関連す
る他の事象を検出するための手段が提供される。
【０１３４】 別の実施例の場合、検出領域におけるテストサンプルの誘電緩和特性は、入力
信号のパルス期間との関連において変化することになる。この場合、テスト信号
応答は、特定のパルス期間における、またはその近くにおける、吸収された出力
量の変化、またはテスト信号の位相または振幅のような他のパラメータの変化を
指示することになる。吸収された出力または他のパラメータを観察することによ
り、結合事象を検出することができる特性インピーダンス、伝搬速度、振幅、位
相、拡散、損失、誘電率、感受性、周波数および誘電定数のような他の量もまた
、分子の存在または結合事象の可能なインジケータである。分子特性に関する重
要な情報はまた、信号、例えば検出されている分子構造の環境の変化（ｐＨまた
はイオン強度の変化）中における信号を測定することにより、検出することがで
きる。
【０１３５】 上述の方法は、アンチリガンドとリガンドとの一次結合を検出するのに使用す
ることができる。同様に、このプロセスはまた、リガンドとアンチリガンドとの
二次結合を検出するのにも使用することができる。この方法は、信号経路に沿っ
て発生する一次または二次結合事象の検出に限定されるものではない。実際に、
信号経路に沿って発生するか、または溶液中に懸濁された三次以上の結合事象を
、この方法を使用して検出することもできる。
【０１３６】 例えば、本明細書中に記載したように、最初、一次結合事象が検出され、信号
応答が測定される。次いで、一次結合事象の信号応答が記憶され、ベースライン
応答として使用される。次に、検定デバイスに第２の分子溶液が添加される。第
２の信号応答を得るために、検出ステップが繰り返される。次に、第２の信号応
答とベースライン応答とが比較される。変化が殆どないか、または全くない場合
、これは２つの信号応答が極めて近接していることを示し、テストサンプルの構
造特性および誘電特性が、新しい溶液中に分子を添加したことによって変化させ
られなかったことを示す。この場合、二次結合は顕著な規模では発生していない
。比較の結果、予め規定された範囲の外側で変化があった場合、テストサンプル
の構造特性および／または誘電特性は変化させられており、これにより二次結合
事象を指示する。二次結合事象を指示するのに使用可能な量は、上述の量と類似
しており、例えば、振幅、位相、周波数、拡散、損失、誘電率、感受性、インピ
ーダンス、伝搬速度、誘電定数ならびに他のファクタが使用可能である。三次以
上の高次結合事象は、このようなアプローチを用いて検出することができる。
【０１３７】 二次以上の高次の結合事象を検出する別の方法は、特異的一次結合事象につい
ての予備知識を必要としない。この実施例の場合、検定デバイスは検定発生段に
おいて、既知のパラメータで動作するように構成されているので、これらのパラ
メータのうちの一つの予め規定された変化が、いつ（例えば使用時点で）検出さ
れても、結合事象が発生していることが判る。この実施例において、一次結合事
象の前測定は必要でない。それというのは最初の特徴付けが、加工時または設計
時に既に行われているからである。
【０１３８】 二次結合事象は、一次分子構造の構造上の変化を検出することにより達成する
こともできる。分子が結合されると、分子の構造はその未結合状態に対して、立
体配座および他の変化を受ける。このような変化は一次結合分子の誘電特性に影
響を与え、この変化には、周りを取り囲む溶液の変化も含まれる。一次結合分子
の誘電特性の変化を指示するようにモニタリング可能な量には、上述の量、例え
ば振幅、位相、周波数、拡散、損失、誘電率、感受性、インピーダンス、伝搬速
度、誘電定数ならびに他のファクタが含まれる。
【０１３９】 テストサンプルの誘電特性の変化の検出 本明細書中に記載された検出システムはまた、温度、ｐＨ、イオン強度などの
変化としてのテストサンプルの誘電的な変化を測定するのに使用することもでき
る。プロセスは、結合事象を識別するための開示された方法と極めて似ているが
、ただし、方法が、結合事象とは無関係に、テストサンプルの誘電特性の変化を
検出し量化することを可能にする点で異なっている。
【０１４０】 最初の誘電特性を有する溶液が検出器アセンブリに加えられるプロセスにおい
て、前述のように、信号応答が測定され記録される。予め決められた時間または
操作後に、第２の測定が行われ、第２の信号応答が記録される。第１および第２
の信号間で比較が行われることにより、予め規定された範囲内に２つの信号が相
関しているかどうかを見極める。もしそのように相関しているならば、溶液の特
性は、いかなる誘電的な変化をも受けていないと判断される。
【０１４１】 信号応答が予め規定された範囲内で相関しない場合、溶液の少なくとも誘電特
性が変化させられたことになる。任意には、誘電特性の変化が量化されてもよい
。例えば第２の信号は記憶され、既知の信号応答と相関される。最も密接に相関
された応答は、溶液の誘電特性を識別することになり、第１の信号応答は誘電特
性の初期値と相関することができる。誘電特性の差異は、識別された誘電特性が
変化した量を見極めるのに用いることができる。
【０１４２】 分子構造の識別 上記検出器アセンブリを利用すれば、先ず既知被検体を特徴付け、次いで未知
の被検体構造を有する溶液中に存在するこの被検体を識別することができる。例
えば、下記測定システムの１つまたは複数を利用することにより、多数の分子構
造および／またはサブ構造を測定し、それらの応答を記憶することができる。記
憶された応答はそれぞれ溶液中に現れる単一構造／サブ構造に対応するか、また
は同じ溶液中に現れる複数構造／サブ構造に対応する。次いで、未知溶液につい
て測定を行う。さらに、液体の信号応答を、記憶されている信号応答と比較する
ことにより、両者の相関度を測定する。未知応答と最も密接な相関性を示す記憶
応答を選択することによって未知分子構造を識別する。１つまたは複数のデータ
ポイントを利用して比較を行うことによって、１つまたは複数の記憶されている
応答との相関度を測定することができ、パターン認識ソフトウェアまたは同様の
手段を利用することによっても相関度を測定することができる。このプロセスを
利用することにより、個々の構造／サブ構造だけでなく一次または二次またはそ
れ以上の次元の結合を有する分子構造をも識別できる。
【０１４３】 分子構造の分類の識別 核酸中における類似分類タンパク質に共通なドメインまたはその他の構造相同
性、または配列相同性のような既知の分子サブ構造を特徴付けることもできる。
一実施例では、プロセスは多数の分子サブ構造を測定し、その応答を記憶するこ
とを除いて、直前のセクションＤに示すように進行する。記憶されている各信号
応答は１つまたは複数のサブ構造に対応する。プロセスは未知の化合物を識別す
るのに充分な数の構造が検出されるまで続く。充分な数の相関関係が検出されれ
ば、未知の分子構造を分類することができる。
【０１４４】 未知の被検体を分類する方法は他にもいくつかある。その１つとして、未知化
合物における構造モチーフとの結合を検出することによって未知の被検体を識別
する方法がある。先ず、それぞれが検出領域において結合している特異リガンド
に対するアンチリガンドを有する複数のアドレス可能な並列チャネルを含む検出
器アセンブリを用意する。次に、それぞれを対応のアンチリガンドと結合させ、
これに続く特徴付けによって特定サブ構造の存在を検出する。一実施例において
は、このステップが上記のように行われるが、これに代わる他の態様で行うこと
も可能である。次いで、親和性、キネティクス、スペクトル応答などのような特
性を識別することによって結合事象のそれぞれを特徴付ける。次に、既知の応答
と未知の応答とを相関させる。未知の応答のそれぞれが既知の応答と相関するな
ら、リガンドは既知の応答に対応するリガンドとして識別される。サブ構造が相
関的な応答と非相関的な応答の双方を示す場合には、相関的な応答を利用するこ
とによって未知のリガンドを比較的大まかに分類することができる。この方法を
利用することにより、同じ分類中に現れるか、または再発生構造相同性を有する
分子構造、例えば、タンパク質を識別することができる。
【０１４５】 既知の構造と比較できるから、所与の未知の化合物の集中的なスペクトル分析
によって構造および機能を洞察することもでき、外挿法によってある程度の分類
も可能になる。
【０１４６】 特異結合と非特異結合との関係 結合事象のスペクトル指紋によって、特異結合を非特異結合から区別すること
ができる。即ち、１つの分子構造が別々の機会において、類似しているが異なる
２つの分子パートナーと結合する場合、この２つの結合事象のスペクトル指紋に
よって概ね区別することができる。例えば、抗原に対する抗体の結合のような問
題の結合事象は、問題のリガンドとこのリガンドに特異なアンチリガンドだけを
含有する精製溶液中で先ず特徴付けることができる。次いで、広域スペクトル分
析を行うことにより、スペクトル中に現れる最も強い応答を検出する。次に、こ
の種の用途に専用の溶液、例えば、保存血液中でこの検定を繰返すことによって
非特異結合が応答に及ぼす効果を測定する。さらに、特異結合を決定づける種々
の点を検出すると共に、非特定結合を決定づける別の点群を検出し、実際の検定
に使用するため、これらの周波数点のサブセットを選択する。特異結合に起因す
る応答を、非特異結合に起因する応答と比較することにより、特異結合の範囲を
測定することができる。
【０１４７】 所与被検体の特徴付け 所与の分子の或る特性を検定しなければならないことが多い。例えば、タンパ
ク質がどの分類に属するか、あるいは、所与の遺伝子またはその他の核酸配列が
いかなるタイプの多型現象のものであるかの判定などである。このような判定は
多様な方法で実施できる。タンパク質は多くの場合、構造相同性の数とタイプに
よって、あるいは、同一または類似の分類に属するタンパク質中に発見される特
定のサブ構造によって分類される。例えば、Ｇ−タンパク質は通常は細胞膜中に
見られ、細胞外環境と細胞内環境との間の信号伝送路として作用し、常に、細胞
膜と７回交差する構造を有する。このような構造がＧ−タンパク質の主要な特徴
である。その他の分類に属するタンパク質にもこれと同様の構造相同性を有する
ものがあり、従って、これらの相同性に基づいて或る分類に属するタンパク質を
他の分類に属するタンパク質から区別することができる方法は生物医学の種々の
分野で極めて有用である。分子の電荷分布幾何図形によって所与の分子の誘電特
性が測定され、さらに、多くのタンパク質が固有の構造または幾何形状を有する
なら、タンパク質の誘電特性を測定することによってそれぞれのタンパク質を独
自の形で識別することができる。本発明によって得られるような簡単な誘電特性
は、所与のタンパク質を独自の形で識別することができ、さらに、タンパク質を
既知の分類に属するタンパク質の１つとして分類することをも可能にする。所与
のタンパク質の特定サブ構造に対して特異な検出器アセンブリにアンチリガンド
群を使用することにより、この分類方法をさらにきめ細かくすることができる。
例えば、ドメインのような特定サブ構造に対して特異な抗体群を利用することに
よって、サブ構造の存否を判定することができる。即ち、特定サブ構造の存否を
判定すると共にタンパク質自体の誘電特性を測定することによって、所与のタン
パク質を特徴付けることができる。この分類ストラテジーをさらにきめ細かくす
る方法の１つとしては、温度、ｐＨ、イオン強度などのように、上記特性に作用
する環境効果をも考慮すればよい。
【０１４８】 同様のパラダイムに従って核酸をも特徴付けることができる。例えば、所与の
遺伝子が或る塩基対配列を有することを知ることができる。現実には、この配列
に小さいバラツキがあることが多い。例えば、多くの細胞膜における塩素イオン
輸送チャネルに相当する遺伝子には、共通の単一塩基対に変異または変化が存在
する。このような変化はヒトにおける嚢胞性繊維症の原因となる。このようにし
て、所与の核酸配列をその小さい変動に関して特徴付けることは極めて重要であ
る。このような変動はしばしば多型現象と呼ばれ、既知の多形現象のそれぞれに
対応の相補ストランドを形成することによって検出するのが普通である。所与の
遺伝子は数百または数千の多型現象のうちのいずれか１つの形態を取り得るから
、ぞれぞれの多型現象に対応の相補ストランドを発生させることは骨の折れる仕
事である。本発明を利用すれば、前節に述べたのと同じ物理的性質を測定するこ
とによって、非相補結合またはハイブリッド形成を検出し、区別することができ
る：ハイブリッド形成事象の誘電特性を特徴付け、既知のデータと相関させるこ
とによって、発生した完全なまたは不完全なハイブリッド形成のタイプを判定す
ることができる。従って、所与の核酸配列から成るアンチリガンドで、結合事象
の特徴付けによって数百の異なる（リガンドとしての）多形現象を検出すること
ができる。当業者であれば容易に理解できるように、緊迫条件を緩和してハイブ
リッド形成プロセスを変えるか、温度を変化させて、ハイブリッド形成のプロセ
スの性質を示す別のインジケータの役割を果たす融点を測定するなどの方法で、
さらに精度を高めることができる。
【０１４９】 同様に、薬物−レセプタ相互作用を特徴付けることにより、所与の結合事象が
その結果として、レセプタをＯＮにするかＯＦＦにするか、あるいはどちらとも
異なるアロステリック効果の形をとるかを判定することができる。例えば、所与
のレセプタをアンチリガンドとして使用し、既知のアゴニストを第１リガンドと
して使用することができる。次いで、誘電応答に従って相互作用を特徴付け、こ
の応答を記録して置く。次いで、薬物候補をしてスクリーニング中の化合物を、
レセプタとの結合特性に関して観察する。結合し、同様の誘電応答を示す分子が
レセプタに対して既知のアゴニストと同様の効果を有し、従って、アゴニストで
あるというはるかに高い確立を有することを知る。このパラダイムを利用するこ
とにより、実質的にいかなるタイプの標的レセプタ結合事象をも特徴付けること
ができるから、結合事象が起こったかどうかだけを判定する従来の検出ストラテ
ジーと比較して著しい改良である。当業者なら容易に理解できるように、本発明
はその他多くの種類の結合事象にも応用できる。
【０１５０】 上記方法に利用できるサブ構造の例としては、下記のものを挙げることができ
る：タンパク質２次および３次構造、例えば、α−へリックス、β−シート、三
重へリックス、ドメイン、バレル構造、β−ターンや、４次構造中に見られる種
々の対称性群、例えば、Ｃ2対称、Ｃ3対称、Ｃ4対称、Ｄ2対称、立方体対称、２
０面体対称。[G. Rose(1979),Ｇ−タンパク質におけるドメインの階層的編成（H
eirarchic Organization of Domain in Globular Proteins）, J. Mol. Biol. 1
34:447-470] 分析可能な核酸サブ構造としては、下記のサブ構造が挙げられる
：配列相同および配列多型、Ａ，ＢおよびＺ形ＤＮＡ、単一および二重ストラン
ド形、超へリックス形、ｔＲＮＡにおけるアンチコドン・ループ、Ｄループおよ
びＴψＣループ、および種々のｔＲＮＡ。[W.Saenger(1984),核酸構造の原理（P
rinciples of Nucleic Acid Structure）。Springer-Verlag,ニューヨーク；お
よびP.Schimmel, D.Soll,およびJ.Abelson(eds.)(1979)転移ＲＮＡ(Transfer RN
A)。Cold Spring Harbor Laboratory Press, ニューヨーク、コールド・スプリ
ング・ハーバー] 濃度の定量 ここに述べる検出器アセンブリは被検体濃度の（定）量化にも利用できる。装
置が予め較正せずに行われるこの方法の一実施例では、先ず、量化される被検体
に対して適当な結合特性、例えば、結合親和性または動態を有するアンチリガン
ドを選択する。これらの特性は、アンチリガンドの平衡定数がその線形動作範囲
に中心付近に来るように選択される。単一のアンチリガンドを使用するには濃度
範囲が余りに広い場合、親和性および／または線形動作範囲が異なる複数のアン
チリガンドを使用することにより、広範囲にわたる濃度値を求める。
【０１５１】 次に、検出器アセンブリまたはチップにアンチリガンドを添加するか、または
取付け、装置を測定システムに接続する。次いで、応答が最大特異度に関する特
徴付けを必要とするかどうかを判定する。もしそうなら、スペクトル分析を行い
、被検体結合が信号に最大の影響を与える周波数を検出し、非特異結合が最大影
響を与える領域を検出し、被検体結合に起因する応答を検出する。特徴付けが不
要か、または特徴付けが必要ならその完了後に、装置を較正する。一実施例では
、検出器アセンブリに既知濃度のリガンドを供給し、その結果現れる応答を測定
することによってこのステップを実施する。較正のためさらに多くのデータが必
要なら、濃度の異なるテストサンプルを選択し、この濃度に対する応答を測定す
ればよい。次いで、上記応答から較正点を記録することにより、外挿法アルゴリ
ズムを形成する。次に、未知濃度被検体のテストサンプルを測定する。一実施例
では、検出器アセンブリに未知テストサンプルを供給し、応答を滴定アルゴリズ
ムと相関させ、この相関関係から被検体濃度を測定することによってこのステッ
プを実施する。
【０１５２】 所与の検出器アセンブリが予め較正されている場合も設計時に較正されている
場合も、必要なステップは結合対を混合し、応答を測定することだけである。こ
のような検出器アセンブリは多様な態様で構成することができる。例えば、共振
回路のインピーダンスまたは固有周波数のような回路パラメータを、結合事象が
起こると予め決められた態様で変化するようにデザインし、パラメータの変化量
を、容量−応答を有するように構成すればよい。このようにすれば、適当なアル
ゴリズムを介して分析されると、回路パラメータの測定から直接的に、所与の被
検体またはリガンドの濃度の量的値が得られる。
【０１５３】 検出器アセンブリの自己較正 検出アセンブリは自己診断能力を有し、ひいては使用時点での品質の制御およ
び保証を可能にする。所与の目的用途に関して、特定アンチリガンド（一次結合
種）が、溶液中で或るリガンド（二次結合種）に対するアンチリガンドとして作
用するようになる。一次結合種は、加工時点で取り付けることができ、二次結合
種は、使用時点で取り付けることができる。このように、加工の変更、特に一次
種の取り付けは、特異的リガンドを結合する、デバイスの能力を変化させること
になる。しかし結合リガンドの量は、結合アンチリガンドの量に直接的に比例す
るので、両者の比率的な測定が可能である。
【０１５４】 プロセスの一実施例では、種々の濃度で適切な抗体と結合し、これらの濃度毎
に生じた応答を特徴付けし、各濃度に値「ｘ」を与えることにより、信号経路に
沿って分子結合面が形成される。次いで、リガンドのいくつかの異なる濃度に応
じて結合する抗体／リガンドを測定することにより、リガンドに相応して同様の
滴定曲線が生成され、リガンド滴定曲線が予め決められる。次に、リガンド結合
に対する抗体結合の応答比を取り出すことにより、倍率Ａが形成される。次いで
、使用時点で、先ず未較正検定を試みることにより、結合抗体の量「ｘ」および
これから生じる倍率「ｙ」を見極める。次いでこのリガンドは検定に供給され、
応答が測定される。応答および予め決められた滴定曲線を倍率「ｙ」によって換
算することにより、未知の濃度を見極める。
【０１５５】 プロセスは、溶液中の結合量を量化可能にすることによって改変することがで
きる。改変されたプロセスの場合、検出アセンブリの結合面は、予め規定された
親和性とリガンド特異性とを備えたアンチリガンドを有している。次いで溶液が
デバイスに供給され、応答が測定される。信号応答は、結合しているリガンドの
量に対して比例的になる。従って、適切な線形動作範囲を有するアンチリガンド
を選択することにより、所与のリガンドの滴定が行われる。このような範囲にお
いては、平衡定数は、検出されるべき所望の濃度範囲の一対のログ単位内にある
。信頼性を保証するために必要な内部の制御および較正と共に、頑健かつ精密な
定量検定を行うのに、前記と同じ比率測定的な分析を適用することができる。
【０１５６】 VI. ソフトウェアの実行 本明細書中に記載した測定および検出法のそれぞれは、数多くの種々異なる形
式（すなわちソフトウェア、ハードウェア、または双方の組み合わせ）および種
々のシステムで行うことができる。一実施例では、記載した方法をソフトウェア
プログロムとして実行することができる。
【０１５７】 図５Ａは、記載した各方法を実施するように設計されたソフトウェアプログラ
ムを実行するように動作可能なコンピュータシステムの簡略化されたブロックダ
イヤグラムを示す。コンピュータシステム５００はモニタ５１４と、スクリーン
５１２と、キャビネット５１８と、キーボード５３４とを有している。Ｉ／Ｏコ
マンドを供給するために、マウス（図示せず）、ライトペン、または他のインタ
フェイス、例えばバーチャルリアリティ・インタフェイスが設けられていてもよ
い。キャビネット５１８はＣＤ−ＲＯＭドライブ５１６と、ハードドライブ（図
示せず）または他の記憶データ媒体を収容している。この媒体は、デジタルデー
タと、本発明を組み込み可能なソフトウェアプログラムなどとを記憶して検索す
るのに利用することができる。取り外し可能な媒体としてＣＤ−ＲＯＭ５１６を
示しているが、フロッピー（登録商標）ディスク、テープおよびフラッシュメモ
リを含む他の取り外し可能な有形媒体を利用することができる。キャビネット５
１８はまた、良く知られたコンピュータ構成部分（図示せず）、例えばプロセッ
サ、メモリ等を収容している。
【０１５８】 図５Ｂは、コンピュータシステム５１０の内部アーキテクチャを示す。コンピ
ュータシステム５１０は、任意にはＩ／Ｏコントローラ５２４と相互作用するモ
ニタ５１４を有している。コンピュータシステム５１０はさらにサブシステム、
例えばシステムメモリ５２６と、中央プロセッサ５２８と、スピーカ５３０と、
取り外し可能なディスク５３２と、ネットワークインタフェイス５３８とを有し
ている。記載された方法と併用するのに適した他のコンピュータシステムはより
多くのまたはより少ないサブシステムを有していてよい。例えば、別のコンピュ
ータシステムは、デジタルデータを処理するための１つよりも多いプロセッサ５
２８を有していてよい。符号５４０のような矢印は、コンピュータシステム５１
０のシステムバス・アーキテクチャを表している。しかし、これらの矢印５４０
は、サブシステムにリンクするのに役立つ相互接続スキームを示している。例え
ば、システムメモリ５２６に中央プロセッサ５２８を接続するのに、ローカルバ
スを利用することもできる。しかし図６に示したコンピュータシステム５１０は
、本発明と併用するのに適したコンピュータシステムの例である。本発明と併用
するのに適したサブシステムの他の構造は当業者にとっては明らかである。
【０１５９】 VII 実験 本発明のシステムおよび方法を利用して、輸送培地中の被検体を検出し、識別
する実験を行った。図６Ａは使用された分子検出システムを示し、図６Ｂ〜６Ｆ
は測定結果を示す。
【０１６０】 図６Ａは下記実験に使用された分子検出システムを示し、Agilent Technologi
es, Inc.(旧the Hewlett Packard Corporation)から市販されているベクトル・
ネットワーク・アナライザ モデル番号ＨＰ８７１４、コンピュータ、検出領域
が形成されている溝付きカバー片を含む測定プローブ、および測定プローブの検
出領域に輸送培地およびテストサンプルを輸送する流体チャネルとして使用され
るＰＴＦＥチューブ（Cole-Parmer Instrument Company, イリノイ州バーノン・
ヒルズ）から成る。実験には図２Ａに示す共振プローブ２３０を使用した。共振
プローブはｆdesが１ＧＨｚ、バッファ溶液を含有する流体チャネル（ＰＴＦＥ
チューブ）の存在においてｆresが約１．１６３ＧＨｚとなるように設計した。
【０１６１】 ネットワークアナライザの動作を制御し、ここから結果として得られたデータ
を記憶するように、コンピュータはＬａｂｖｉｅｗ（登録商標）を実行する。図
２Ａの上方に示されて説明されたような同軸タイプの測定プローブを使用した。
ＰＴＦＥチューブ(内径０．０３１”、外径０．０６３”、壁厚０．０１６”)を
測定プローブの検出領域上に配置し、測定プローブの棚状部にねじ止めされてい
る溝付き頂部カバーを利用して固定した。チューブは測定プローブから２つの方
向に延びている。チューブの一端を（図示しない）シリンジポンプに接続し、多
端を分析すべき流体状テストサンプルに浸漬させた。シリンジポンプは負圧を供
給してチューブを介して検出領域上へテストサンプルを吸引した。下記の実験で
は、テストサンプルを、検出領域１５５上を移動させながら種々のテストサンプ
ルのスペクトルを測定した。流体を０．０５ｍＬ／ｍiｎの速度で吸引するシリ
ンジポンプを使用し、チューブ端を第１テストサンプルから取外し、１秒間待っ
て間が差１ｃｍのエアギャップを導入することによって、異なるテストサンプル
をチューブに導入し、最後に、チューブ端を第２テストサンプルに挿着した。エ
アギャップを利用して２つのテストサンプルがチューブ内で混ざるのを防止した
。流体を検出領域上に静止させたままで測定しても（即ち、シリンジポンプを停
止させて測定しても）、上記のチューブの代わりにもっと小さい内径のチューブ
、例えば、内径０．０２０”、外径０．０６３”、壁厚０．０２１”のＰＴＦＥ
を使用しても、同様の測定結果が得られた。
【０１６２】 図６Ｂ〜６Ｈに示す実験では、被検体として炭酸脱水酵素ＩＩ（ＣＡ，ウシ>
、繊維素原<タイプＩ−Ｓ，ウシ）、リゾチーム(卵白)、ペプシン（ブタ胃粘膜
）、フェリチン(タイプＩ，ウマ脾臓)、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）を使用し
、水（１８メガオーム）、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）および輸送培地と
してのリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ，ｐＨ７．４）をＳｉｇｍａ（ミズーリ州
セントルイス）から購入した。第１リン酸ナトリウムおよび第２リン酸ナトリウ
ムをＥＭ Ｓｃｉｅｎｃｅ(ニュージャージー州ギブスタウン)から購入した。Ｐ
ＢＳ輸送培地は受取ったままの状態で使用し、２５ｍＭリン酸ナトリウム輸送培
地、ｐＨ７．８は使用の直前に水（１８メガオーム）を使用して調製した。ＣＡ
の１．０％溶液（ｗ／ｗ）フェリチンおよび５％（ｗ／ｗ）ＳＤＳは使用の直前
にＰＢＳを溶剤として調製した。
【０１６３】 第１の実験では、ＰＢＳ輸送培地をチューブに導入し、検出領域へ輸送し、検
出領域においてＳ11（反射減衰率）を測定した。次に、フェリチンのテストサン
プル（ＰＢＳ中１％ｗ／ｗ）を検出領域へ輸送し、第２のＳ11を測定した。フェ
リチンの測定を４回実施した結果、測定値の繰返し性を確認した。ＰＢＳ溶液の
Ｓ11応答および４通りのフェリチン応答を図６Ｂ（大きさをｄＢで）および図６
Ｃ（位相を度で）にそれぞれ示す。
【０１６４】 図６Ｂに示すように、ＰＢＳ溶液に関連のＳ11応答の大きさは１．１６３ＧＨ
ｚにおいて深いヌル値（−６０ｄＢ）を取る。図６ＢからはＰＢＳとフェリチン
とのＳ11応答の差も読取ることができる。具体的には、フェリチンのＳ11応答は
ＰＢＳの応答と比較して、周波数がずれ、ヌル値が比較的浅い。これらの差異の
いずれか一方または双方をパラメータとして利用することによって、方法の説明
において上述した被検体の存在を検出することができる。また、フェリチンのＳ11 応答を記憶し、識別用の特徴として利用すれば、方法の説明において上述した
他のテストサンプル中の未知被検体を識別することができる。
【０１６５】 図６ＣはＰＢＳとフェリチンのＳ11応答の差異を周波数の大きさで示している
。最大点における差は２０ｄＢに近く、テストサンプル中の被検体の存在を示唆
するのに充分な大きさである。フェリチン測定値のばらつきが小さく、このこと
は測定値の繰返し性と安定性を示すものである。
【０１６６】 図６ＤはＰＢＳおよびフェリチンサンプルのＳ11応答の位相を示し、図６Ｅは
両者の差を示す。ＰＢＳとフェリチンとの位相差は歴然としており、フェリチン
サンプルの測定値の繰返し性が顕著である。従って、位相情報をもパラメータと
して利用することができ、これにより、上記方法に従い、溶液中の被検体を検出
することができる。
【０１６７】 次に、上記分子検出システムを使用して種々の被検体の検出を実験した。図６
Ｆおよび６Ｇは６つの被検体：炭酸脱水酵素、繊維素原、リゾチーム、ＢＳＡ，
およびペプシンと輸送培地（２４ｍＭリン酸ナトリウム輸送培地、ｐＨ７．８）
について測定したＳ11の大きさと位相とを示す。図示のように、それぞれの被検
体は互いに異なる、識別可能な信号応答を提供することによって、テストサンプ
ル中からそれぞれを検出、識別することを可能にする。
【０１６８】 図６Ｈは上記システムを使用して得られた５つの塩化ナトリウム溶液のＳ11応
答（大きさ）を示す。溶液は１．０Ｍ原液からの連続希釈によって調製した。溶
液はすべて脱イオン水を使用して調製した。上記チューブ手段を介して同軸共振
プローブの検出領域に流体サンプルを導入した。先ず、脱イオン水を、１．２Ｇ
Ｈｚで動作する共振プローブの頂部に導入した。次いで、プローブを図示のｆre s に同調することによって、大きさ−６５ｄＢの反射測定を達成した。塩化ナト
リウム溶液のそれぞれを導入し、信号応答を記録した。図６Ｈに示すように、テ
スト・システムは０．１０ｍＭのＮａＣｌ溶液と脱イオン水とを区別することが
できる。
【０１６９】 図６Ｉおよび６Ｊは図３Ｄに示す本発明の方法を利用して（同量濃度１／２ｘ
を使用）特異分子結合事象を検出する際に得られるＳ11応答を示す。図６Ｉは変
性ＨＳＡ，ＳＡＬ、および非結合混合物の信号応答を示し、図６Ｊは天然ＨＳＡ
，ＳＡＬ，および天然ＨＳＡとＳＡＬの混合物の信号応答を示す。測定された応
答はいずれも、以下に述べる振幅共振（最小振幅点）と周波数共振（最小振幅が
測定される周波数）を示した。
【０１７０】 ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）およびサルブタモール（ＳＡＬ）はAldrich Ch
emical Company(ウィスコンシン州ミルウォーキー)から入手した。リン酸塩緩衝
生理食塩水（ＰＢＳ）はLife Technologies, Inc.（ニューヨーク州グランドア
イランド）から入手した。ＳＡＬの原液を１ｘＰＢＳ（ｐＨ７．２）で５０μＭ
の濃度に調製した。ＨＳＡの原液を１ｘＰＢＳ（ｐＨ７．２）で５０μＭの濃度
に調製した。５０μＭ濃度のＨＳＡを６０℃の温度において１ｘＰＢＳ（ｐＨ７
．２）中で１５分間変性させた。新しく調製した５０μＭのＨＳＡ（天然および
変性）を、実験に先立ち１０分間、同量の５０μＭ ＳＡＬと一緒に予備保温し
た。５０μＭ ＳＡＬ（天然および変性）の１ｘＰＢＳ（ｐＨ７．２）溶液、５
０μＭ ＳＡＬの１ｘＰＢＳ（ｐＨ７．２）溶液、および１ｘＰＢＳ（ｐＨ７．
２）中での最終濃度が２５μＭ ＨＳＡおよび２５μＭ ＳＡＬとなるように混
合した同量の混合溶液について信号応答を求めた。信号応答はAgilent Technolo
gies, Inc.(カリフォルニア州パロアルト)から入手したモデル・ナンバー８７１
４ベクトル・ネットワーク・アナライザを使用して室温で得た。
【０１７１】 図６Ｉに示すように、バッファ応答の約１２３２．８６ＭＨｚにおけるｆres
は約−６２ｄＢの共振振幅に達した。ＳＡＬ溶液は共振振幅がやや増大し（−６
０ｄＢ）、共振周波数はほとんど変化しなかった。変性ＨＳＡ溶液は振幅が-７
３ｄＢまで低下し、バッファのｆresから約＋３．５ＫＨｚのずれを示した。混
合溶液はバッファの約−６７ｄＢにおけるｆresから約＋３．５ＫＨｚのずれを
示した。図から明らかなように、非結合信号応答は振幅および周波数が共に変性
ＨＳＡおよびＳＡＬ応答のほぼ平均値を示した。
【０１７２】 図６Ｊにおいて、バッファとＳＡＬの応答は図６Ｉに示したのと同じであるが
、天然ＨＳＡはバッファのｆresから約＋２．３ＫＨｚのずれを示し、測定され
た共振振幅は−５ｄＢであった。組合せ（結合）混合溶液はバッファのｆresか
ら約＋０．７ＫＨｚのずれを示し、共振振幅は５３ｄＢであり、これらの量はＳ
ＡＬおよび天然ＨＳＡ応答の平均値とは明らかに異なる。
【０１７３】 図６Ｋおよび６Ｌは本発明の図３Ｆに示す方法（同量の１ｘ濃度混合溶液を使
用）を利用して特異分子結合事象を検出した際のＳ11信号応答を示す。図６Ｋは
変性ＨＳＡ，ＳＡＬ，および非結合混合物について得られた信号応答を示し、図
６Ｌは天然ＨＳＡ，ＳＡＬ，およびＳＡＬと結合する天然ＨＳＡの組合せ混合物
について得られた信号応答を示す。測定された応答はいずれも下記のような共振
振幅（最小振幅点）および共振周波数（最小振幅が測定される周波数）を示した
。
【０１７４】 サルブタモールおよびＨＳＡの原液を１ｘＰＢＳ（ｐＨ７．２）で２００μＭ
濃度に調製した。最終濃度２００μＭのＨＳＡを、ｐＨを２．７３に調節した１
ｘＰＢＳで一晩にわたって変性させた。結合実験に先立ち、膜フィルタリング処
理によってＰＢＳバッファを急速にｐＨ７．２に変化させた。新しく調製した１
００μＭ最終濃度のＨＳＡを、最終濃度１００μＭのサルブタモールと一緒に１
０分間予備保温した。１ｘＰＢＳ（ｐＨ７．２）中に１００μＭ ＨＳＡ（天然
または変性）を含有する溶液、１ｘＰＢＳ（ｐＨ７．２）中に１００μＭ ＳＡ
Ｌを含有する溶液、および１ｘＰＢＳ（ｐＨ７．２）中に１００μＭ ＨＳＡお
よび１００μＭ ＳＡＬを含有する溶液について、信号応答を求めた。信号応答
はAgilent Technologies, Inc.(カリフォルニア州パロ・アルト)から入手したモ
デル番号８７１４ベクトルネットワーク・アナライザを使用して室温で得た。測
定プローブとして、ｆdesが１．２ＧＨｚの共振同軸プローブを使用した。
【０１７５】 図６Ｋに示すように、バッファ応答の約１２３２．８２ＭＨｚにおけるｆres
は約−６２ｄＢの共振振幅に達した。ＳＡＬ溶液は共振振幅がやや増大し（−６
０ｄＢ）、共振周波数はほとんど変化しなかった。変性ＨＳＡ溶液は振幅が-８
７ｄＢまで低下し、バッファのｆresから約＋３．５ＫＨｚのずれを示した。非
結合混合溶液はバッファの約−６３ｄＢにおけるｆresから約＋７．２ＫＨｚの
共振周波数を示す。図から明らかなように、非結合信号応答の共振周波数（ｆre s ＋７．２ＫＨｚ）はｆres＋ＳＡＬの非結合成分に起因する周波数ずれ（約０Ｈ
ｚ）およびＨＳＡの非結合成分に起因する周波数ずれ（約７．２ＫＨｚ）の和に
ほぼ等しい。
【０１７６】 図６Ｌにおいて、バッファおよびＳＡＬの応答は図６Ｋに示したのとほぼ同じ
である。天然ＨＳＡはその共振周波数がバッファのｆresから約＋６．３ＫＨｚ
のずれを示し、測定された共振振幅は−６１ｄＢであった。結合混合物はその周
波数がバッファのｆresから１０．８ＫＨｚのずれを示し、ＨＳＡ（６．３ＫＨ
ｚ）とＳＡＬ（０Ｈｚ）とが一体的に寄与できる範囲からは大きく離脱している
。
【０１７７】 図６Ｍは本発明に従って形成される用量反応曲線を示す。ＨＳＡはAldrich Ch
emical Company（ウィスコンシン州ミルウォーキー）から、ＰＢＳはLife Techn
ologies, Inc.（ニューヨーク州グランド・アイランド）から、１６−メカプト
ヘキサデカン酸（Ｃ１６）はGateway Chemical Technology, Inc.（ミズーリ州
セントルイス）からそれぞれ入手した。Ｃ１６原液をＤＭＳＯで１μＭ濃度に調
製した。ＨＳＡ原液を１ｘＰＢＳ（ｐＨ７．２）で２００μＭ濃度に調製した。
ＨＳＡを最終濃度１０μＭに調整し、最終濃度０．１−１０００μＭのＣ１６と
一緒に１０分間保温した。最終溶液はすべて５％ＤＭＳＯを含有した。５％ＤＭ
ＳＯ（ｐＨ７．２）を含有する１ｘＰＢＳ溶液についてベースライン応答を得た
。信号応答はAgilent Technologies, Inc.（カリフォルニア州パロ・アルト）か
ら入手したモデル番号８７１４ベクトルネットワーク・アナライザを使用して得
た。測定プローブとして、ｆdesが１．２ＧＨｚの共振同軸プローブを使用した
。
【０１７８】 ＨＳＡ、Ｃ１６、およびＨＳＡと種々の量のＣ１６との混合物から発生する共
振周波数の変化を測定し、ＰＢＳ／５％ＤＭＳＯ溶液のベースライン応答のｆre s に標準化し（ｆresで除算）、Ｃ１６の濃度との関係でプロットした。応答（図
６Ｍ）は明らかにＣ１６のほぼ５０μＭに飽和点を有する飽和曲線を示している
。
【０１７９】 以上に本発明の実施例を説明したが、多様な変更、改変および等価の構成を採
用することができる。例えば、導電性または誘電性導波路のような伝達媒体や、
その他の輸送システムを利用することも可能である。また、本願明細書中に列挙
したすべての刊行物および特許文献は個々の刊行物および特許文献について述べ
たように、参考のためその内容を本願明細書中に引用した。即ち、本願は明細書
中に参考のため引用した、本願の出願人の所有にかかる下記出願に関連する： １９９９年２月１日付出願第０９／２４３，１９３号「分子結合事象を検出す
る方法および装置(Method and Apparatus for Detecting Molecular Binding Ev
ents)」（代理人整理番号１９５０１−０００２００ＵＳ）． １９９９年２月１日付出願第０９／２４３，１９６号「分子結合事象を検出す
る方法および装置(Method and Apparatus for Detecting Molecular Binding Ev
ents)」（代理人整理番号１９５０１−０００３００ＵＳ）． １９９９年８月２日付出願第０９／３６５，５７８号「分子結合事象を検出す
る方法および装置 (Method and Apparatus for Detecting Molecular Binding E
vents)」（代理人整理番号１９５０１−０００２１０）． １９９９年８月２日付出願第０９／３６５、９７８号「分子結合事象を検出す
るテスト・システムおよびセンサー（Test Systems and Sensors for Detecting
Molecular Binding Events）」(代理人整理番号１９５０１−０００５００）． １９９９年８月２日付出願第０９／３６５、５８１号「核酸分析方法(Methods
of Nucleic Acid Analysis)」(代理人整理番号１９５０１−０００６００）． １９９９年８月２日付出願第０９／３６５、５８１号「タンパク質結合事象の
分析方法(Methods for Analyzing Protein Binding Events)」(代理人整理番号
１９５０１−０００７００）． ２０００年１月１０日付出願第０９／４８０、８４６号「分子結合事象を検出
する方法および装置(Methods and Apparatus for Detecting Molecular Binding
Events)」(代理人整理番号１９５０１−０００３１０）． ２０００年１月１０日付出願第０９／４８０、３１５号「分子結合事象を検出
する方法および装置(Methods and Apparatus for Detecting Molecular Binding
Events)」(代理人整理番号１９５０１−０００３２０）．
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 本発明の一実施例による集積検出器アセンブリを示す図である。
【図１Ｂ】 本発明の一実施例による流体輸送システムを示す図である。
【図２Ａ】 本発明の一実施例による測定プローブを示す図である。
【図２Ｂ】 本発明の一実施例による同軸プローブの頂部を示す図である。
【図２Ｃ】 本発明による測定プローブの第２の実施例を示す横断面図である。
【図２Ｄ】 図２Ｃの測定プローブを示す頂面図である。
【図２Ｅ】 本発明の一実施例による非共振同軸測定プローブを示す図である。
【図３Ａ】 本発明の一実施例による分子検出システムを示す図である。
【図３Ｂ】 本発明の一実施例による、被検体を検出するための方法を示す図である。
【図３Ｃ】 本発明の一実施例による被検体信号応答の一例を示す図である。
【図３Ｄ】 本発明による、テストサンプル内で発生した分子結合事象を検出するための方
法を示す図である。
【図３Ｅ】 ベースライン緩衝応答、第１のテストサンプル応答、第２のテストサンプル応
答の実施例と、結合状態および未結合状態に対応する第３のサンプル信号応答の
２つの可能な実施例とを示す図である。
【図３Ｆ】 本発明による、テストサンプル内で発生した分子結合事象を検出するための第
２の方法を示す図である。
【図３Ｇ】 図３Ｆの方法を用いて結合事象の不存在を示す第１、第２および第３のサンプ
ル応答の本発明による実施例を示す図である。
【図４Ａ】 本発明による分子検出システムの第２の実施例を示す図である。
【図４Ｂ】 本発明による分子検出システムの第３の実施例を示す図である。
【図５Ａ】 本発明による、それぞれの記載の方法を実施するように構成されたソフトウェ
アプログラムを実行するように動作可能なコンピュータシステムの一実施例を示
す図である。
【図５Ｂ】 本発明の一実施例による、図５Ａのコンピュータシステムの内部アーキテクチ
ャを示す図である。
【図６Ａ】 本発明による、特定の実験で実行される分子検出システムを示す図である。
【図６Ｂ】 本発明に従って特定の被検体を検出する際に形成されるＳ11信号応答を示す図
である。
【図６Ｃ】 本発明に従って特定の被検体を検出する際に形成されるＳ11信号応答を示す図
である。
【図６Ｄ】 本発明に従って特定の被検体を検出する際に形成されるＳ11信号応答を示す図
である。
【図６Ｅ】 本発明に従って特定の被検体を検出する際に形成されるＳ11信号応答を示す図
である。
【図６Ｆ】 本発明に従って特定の被検体を検出する際に形成されるＳ11信号応答を示す図
である。
【図６Ｇ】 本発明に従って特定の被検体を検出する際に形成されるＳ11信号応答を示す図
である。
【図６Ｈ】 本発明に従ってＮａＣｌの異なる濃度レベルを検出する際に形成されるＳ11信
号応答を示す図である。
【図６Ｉ】 本発明に従って図３Ｄの方法を用いて特定の分子結合事象を検出する際に形成
されるＳ11信号応答を示す図である。
【図６Ｊ】 本発明に従って図３Ｄの方法を用いて特定の分子結合事象を検出する際に形成
されるＳ11信号応答を示す図である。
【図６Ｋ】 本発明に従って図３Ｆの方法を用いて特定の分子結合事象を検出する際に形成
されるＳ11信号応答を示す図である。
【図６Ｌ】 本発明に従って図３Ｆの方法を用いて特定の分子結合事象を検出する際に形成
されるＳ11信号応答を示す図である。
【図６Ｍ】 本発明に従って形成される容量反応曲線を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ヘフティ，ジョン ジェイ． アメリカ合衆国，カリフォルニア 94132， サンフランシスコ，エスコンディド アベ ニュ 21 (72)発明者 バーテル，バレット ジェイ． アメリカ合衆国，カリフォルニア 94044， パシフィカ，ウエスト アバロン ドライ ブ 106 (72)発明者 ロードス，マーク エー． アメリカ合衆国，カリフォルニア 94061， レッドウッド シティ，サファイア スト リート 735 (72)発明者 ツァオ，ミン アメリカ合衆国，カリフォルニア 94404， フォスター シティ，カタマラン ストリ ート 651 Ｆターム(参考） 2G058 AA09 DA07 EB00 GA01 HA00

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 テストサンプル中の分子事象を検出するための分子検出シス
    テムであって、 （１）該システムが流体リザーバを有しており、該流体リザーバが１．０ｍＬ
    未満の容積を備えた検出領域を有しており； （２）前記システムが、１０ＭＨｚ超、１０００ＧＨｚ未満の周波数で電磁的
    な入射テスト信号を伝送するように動作可能な信号源を有しており； （３）前記システムが測定プローブを有しており、 （ａ）該測定プローブがプローブヘッドを有しており、該プローブヘッド
    が： （ｉ）信号源にカップリングされた導波路、または （ｉｉ）伝送線路、アース面、および伝送線路とアース面との間に間
    挿された誘電層を備えており、伝送ラインが信号源にカップリングされており； 前記プローブヘッドが、入射テスト信号を、検出領域内のテストサ
    ンプルに電磁的にカップリングするように形成されており、入射テスト信号とテ
    ストサンプルとの相互作用が、変調されたテスト信号を生成するようになってお
    り、プローブヘッドがさらに、変調されたテスト信号の一部を回収するように形
    成されており；さらに、 （ｂ）前記測定プローブが接続端部を有しており；さらに、 （４）前記システムが、測定プローブの接続端部にカップリングされた信号検
    出器を有しており、該信号検出器が、変調されたテスト信号を回収するように形
    成されている ことを特徴とする、テストサンプル中の分子事象を検出するための分子検出シス
    テム。
  2. 【請求項２】 ０．３μｇ未満の繊維素原を含有する水性サンプルが検出領
    域内に存在する間に第１の変調テスト信号が得られ、第２の水性サンプルが検出
    領域内に存在する間に第２の変調テスト信号が得られ、しかも、第２の水性サン
    プルが繊維素原を含有していないことを除けば第１の水性サンプルと同一である
    場合、信号検出器が、第１の変調テスト信号が第２の変調テスト信号とは異なる
    ことを検出するように十分に高い感度で形成されている、請求項１記載の分子検
    出システム。
  3. 【請求項３】 プローブヘッドが検出領域内のテストサンプルから物理的に
    は隔離されているが、しかし、前記テストサンプルに電磁的にはカップリングさ
    れている、請求項１記載の分子検出システム。
  4. 【請求項４】 プローブヘッドが同軸伝送線路のオープンエンド状横断面を
    有している、請求項３記載の分子検出システム。
  5. 【請求項５】 測定プローブが、 プローブヘッドと第１のギャップ端部とを有する第１の同軸区分と； 第２のギャップ端部と接続端部とを有する第２の同軸区分と；さらに、 第１および第２のギャップ端部相互間に調整可能に係合されて、第１および第
    ２のギャップ端部相互間に可変のギャップ距離を提供するように形成された同調
    素子と を含む、請求項３記載の分子検出システム。
  6. 【請求項６】 同調素子が、ギャップ端部を取り囲む中空の導電性管を含む
    、請求項５記載の分子検出システム。
  7. 【請求項７】 信号源と信号検出器とが、ベクトルネットワーク・アナライ
    ザシステム、スカラーネットワーク・アナライザシステム、またはタイムドメイ
    ン反射率計内に設けられている、請求項１記載の分子検出システム。
  8. 【請求項８】 流体リザーバがマイクロタイタープレートのウェルを含む、
    請求項１記載の分子検出システム。
  9. 【請求項９】 流体リザーバが、一方の箇所から他方の箇所へ流体を輸送す
    るように形成されたチャネルを含む、請求項１記載の分子検出システム。
  10. 【請求項１０】 流体チャネルがＰＴＦＥ管の内部チャネルを含む、請求項
    ９記載の分子検出システム。
  11. 【請求項１１】 流体リザーバが、マイクロ流体輸送システム内の少なくと
    も１つのチャネルを含む、請求項９記載の分子検出システム。
  12. 【請求項１２】 分子検出システムがさらに、流体をチャネル内を通して動
    かすように形成された流体輸送システムを含み、流体輸送システムがさらに： 輸送流体を貯えるように形成された流体リザーバと；さらに、 該流体リザーバと流体チャネルとに接続された流体コントローラとを有してお
    り、該流体コントローラが、流体リザーバから流体チャネルを通る輸送流体の流
    量を制御するように形成されている、 請求項９記載の分子検出システム。
  13. 【請求項１３】 水性テストサンプル中の分子事象を検出するための方法で
    あって、該方法が： （１）１．０ｍＬ未満の容積を備えた検出領域を有する流体リザーバ内に第１
    のサンプルを導入し、 （２）前記検出領域に、１０ＭＨｚ超、１０００ＧＨｚ未満のテスト信号を供
    給し、 （ａ）該テスト信号の供給を、測定プローブを利用して行い、 （Ａ）該測定プローブがプローブヘッドを有しており、該プローブヘ
    ッドが： （ｉ）信号源にカップリングされた導波路、または （ｉｉ）伝送線路、アース面、および伝送線路とアース面との間に間
    挿された誘電層を備えており、伝送ラインが信号源にカップリングされており； 前記プローブヘッドが、入射テスト信号を、検出領域内のテストサ
    ンプルに電磁的にカップリングするように形成されており、入射テスト信号とテ
    ストサンプルとの相互作用が、変調されたテスト信号を生成するようになってお
    り、プローブヘッドがさらに、変調されたテスト信号の一部を回収するように形
    成されており；さらに、 （Ｂ）前記測定プローブが接続端部を有しており；さらに、 （ｂ）前記テスト信号の供給を、測定プローブの接続端部にカップリング
    されていて、変調されたテスト信号を回収するように形成されている信号検出器
    を利用して行い、 （３）テスト信号の変化が、テスト信号とサンプルとの相互作用の結果として
    発生するかどうかを見極める を含むことを特徴とする、水性テストサンプル中の分子事象を検出するための方
    法。
  14. 【請求項１４】 分子事象が、基準分子性物質に対する第１の分子性物質の
    構造的または機能的な類似性であり、サンプルが第１の分子性物質を含有すると
    きに検出されるテスト信号を、サンプルが基準分子性物質を含有するときに検出
    されるテスト信号と比較することにより、前記類似性を見極める、請求項１３記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】 分子事象が、第１の分子性物質と第２の分子性物質との結
    合である、請求項１３記載の方法。
  16. 【請求項１６】 水性テストサンプル中の分子事象を検出するための方法で
    あって、該方法が： （ａ）流体輸送システムの流体チャネル内に第１のサンプルを導入し、流体輸
    送システムが、流体運動コントローラを有し、流体チャネルが、サンプル入口端
    部と、検出領域と、サンプル出口端部とを有し、検出領域が１ｍＬ未満の容積を
    備え； （ｂ）流体コントローラの制御下で、サンプルをサンプル入口端部から、チャ
    ネルを通して、サンプル出口端部に向かって動かし； （ｃ）流体チャネルの検出領域に、１０ＭＨｚ超、１０００ＧＨｚ未満のテス
    ト信号を供給し；さらに、 （ｄ）テスト信号とサンプルとの相互作用の結果としてのテスト信号の変化を
    検出する を含むことを特徴とする、水性テストサンプル中の分子事象を検出するための方
    法。
  17. 【請求項１７】 方法がさらに、 （ｅ）第１のテストサンプルの後にチャネル内にスペーサ材を導入し、 （ｆ）スペーサ材の後にチャネル内に更なるテストサンプルを導入し、 （ｇ）前記更なるテストサンプルを、流体コントローラ制御下で、チャネルを
    通して動かし、これにより、スペーサ材によって隔離された複数の異なるテスト
    サンプルを、異なるテストサンプル同士を混和することなしに、チャネルを通し
    て輸送し、さらに、 （ｈ）任意には、前記更なるテストサンプルのために前記ステップ（ｃ）〜（
    ｄ）を繰り返す ことを含む、請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 スペーサ材が、電気浸透ポンピングによって輸送されるの
    に十分に高いイオン強度を有する溶液を含み、流体運動コントローラが、流体の
    電気泳動ポンピングを利用する、請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 スペーサ材が、テストサンプルと実質的に混和不能な流体
    を含む、請求項１７記載の方法。
  20. 【請求項２０】 スペーサ材が気泡を含み、流体運動コントローラが流体の
    物理的なポンピングを利用する、請求項１７記載の方法。
  21. 【請求項２１】 方法がさらに、 流体輸送システム内で第１の流体チャネルと交差する別の流体チャネルを提供
    し、システムが第２の流体チャネル内の流体運動を別個に制御可能にし、第２の
    流体チャネルが、テスト化合物または一連のテスト化合物を含有し、 第２の流体チャネルから、テスト化合物を第１の流体チャネル内のテストサン
    プル中に導入し、テストサンプルがテスト信号に達する前に、テスト化合物が、
    第１の流体チャネル内のテストサンプル中の分子構造と結合する時間を有するよ
    うに、前記導入を、テスト信号よりも十分に上流側で行い、 テスト信号の変化によって結合を検出する ことを含む、請求項１６記載の方法。
  22. 【請求項２２】 流体リザーバの検出領域内でテストサンプル中の分子事象
    を検出する方法であって、該方法が： １０ＭＨｚ〜１０００ＧＨｚの範囲の予め規定された周波数で共振信号応答を
    呈する測定プローブを、検出領域に信号を電磁的にカップリングするために該検
    出領域に近接して配置し； 検出領域に基準媒質を供給し； 検出領域にテスト信号をカップリングし、ベースライン信号応答を記録し； 分子事象を含有するかまたは含有すると推測されるテストサンプルを、検出領
    域に供給し； 検出領域にテスト信号をカップリングし、テストサンプル応答を獲得し； テストサンプル応答とベースライン応答との間に差がある場合には、その差を
    見極め、 この差を分子事象に関連付ける ことを含むことを特徴とする、流体リザーバの検出領域内でテストサンプル中の
    分子事象を検出する方法。
  23. 【請求項２３】 測定プローブがＳ11共振応答を呈する、請求項２２記載の
    方法。
  24. 【請求項２４】 検出領域にテスト信号をカップリングし、ベースライン信
    号応答を獲得することが： 入射信号を生成し； 該入射信号を検出領域にカップリングし； 検出領域から、反射された信号を回収し；さらに、 入射信号の振幅または位相を、反射された信号の振幅または位相と比較する ことを含む、請求項２２記載の方法。
  25. 【請求項２５】 方法がさらに： 第１のテストサンプル応答を記憶し；さらに、 記憶された第１のテストサンプル応答と、後のテストサンプル応答とを比較す
    る、 ことを含む、請求項２４記載の方法。
  26. 【請求項２６】 テストサンプル中の分子事象を検出するように形成された
    測定プローブであって： 該測定プローブが、第１の同軸区分を有しており、該第１の同軸区分が、長手
    方向に延びる中心導体と、中心導体の長手方向軸線の周りに配置された誘電絶縁
    体と、誘電絶縁体の長手方向軸線の周りに配置された外側アース面とを含み、第
    １の同軸区分がプローブヘッドと第１のギャップ端部とを有しており、プローブ
    ヘッドがオープンエンド状の同軸的な横断面を含み； 前記測定プローブが、第２の同軸区分を有しており、該第２の同軸区分が、長
    手方向に延びる中心導体と、中心導体の長手方向軸線の周りに配置された誘電絶
    縁体と、誘電絶縁体の長手方向軸線の周りに配置された外側アース面とを含み、
    第２の同軸区分が第２のギャップ端部と接続端部とを有しており、ギャップ端部
    がオープンエンド状の同軸的な横断面を含み、接続端部が同軸コネクタを含み；
    さらに、 第１および第２のギャップ端部間に、同調素子が調整可能に係合しており、該
    同調素子が、第１および第２のギャップ端部間に、可変のギャップ距離を提供す
    るように形成されている、 ことを特徴とする、テストサンプル中の分子事象を検出するように形成された測
    定プローブ。
  27. 【請求項２７】 第１の区分がさらに棚状部を有しており、該棚状部が、外
    側導体に導電的に取り付けられており、プローブヘッドの開いた端部と実質的に
    整合している、請求項２６記載の測定プローブ。
  28. 【請求項２８】 請求項１３記載の方法によって得られる情報を含んでいる
    、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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NO (1) NO20021687L (ja)
WO (1) WO2001027610A2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005505754A (ja) * 2001-07-25 2005-02-24 ザ トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシテイ 高スループットのマクロ分子分析用のナノチャンネル・アレイ並びにその準備および使用
JP2016516195A (ja) * 2013-03-15 2016-06-02 イナノベイト， インコーポレイテッド 長期的なアッセイを使用する分析物の測定

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6586946B2 (en) * 2000-11-13 2003-07-01 Signature Bioscience, Inc. System and method for detecting and identifying molecular events in a test sample using a resonant test structure
WO2002066983A2 (en) * 2001-02-01 2002-08-29 Signature Bioscience, Inc. Bioassay device for detecting molecular events
US20020168659A1 (en) * 2001-02-12 2002-11-14 Signature Bioscience Inc. System and method for characterizing the permittivity of molecular events
GB0117715D0 (en) * 2001-07-19 2001-09-12 Mrbp Res Ltd Microwave biochemical analysis
US9678038B2 (en) 2001-07-25 2017-06-13 The Trustees Of Princeton University Nanochannel arrays and their preparation and use for high throughput macromolecular analysis
US20030032000A1 (en) * 2001-08-13 2003-02-13 Signature Bioscience Inc. Method for analyzing cellular events
KR100537504B1 (ko) 2003-01-20 2005-12-19 삼성전자주식회사 생물학적 시료 내에서의 단백질 검출을 위한 자동화된 유동 시스템
GB0328054D0 (en) * 2003-12-04 2004-01-07 Council Cent Lab Res Councils Fluid probe
GB0605273D0 (en) * 2006-03-16 2006-04-26 Council Cent Lab Res Councils Fluid robe
US10746680B2 (en) * 2006-11-16 2020-08-18 General Electric Company Sensing system and method
CA2964611C (en) 2007-03-28 2021-06-01 Bionano Genomics, Inc. Methods of macromolecular analysis using nanochannel arrays
GB0716202D0 (en) * 2007-08-11 2007-09-26 Microvisk Ltd Improved fluid probe
US10787701B2 (en) 2010-04-05 2020-09-29 Prognosys Biosciences, Inc. Spatially encoded biological assays
US20190300945A1 (en) 2010-04-05 2019-10-03 Prognosys Biosciences, Inc. Spatially Encoded Biological Assays
GB201106254D0 (en) 2011-04-13 2011-05-25 Frisen Jonas Method and product
US10752949B2 (en) 2012-08-14 2020-08-25 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10273541B2 (en) 2012-08-14 2019-04-30 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10221442B2 (en) 2012-08-14 2019-03-05 10X Genomics, Inc. Compositions and methods for sample processing
US9701998B2 (en) 2012-12-14 2017-07-11 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10323279B2 (en) 2012-08-14 2019-06-18 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10400280B2 (en) 2012-08-14 2019-09-03 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US9951386B2 (en) 2014-06-26 2018-04-24 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
CA2881685C (en) 2012-08-14 2023-12-05 10X Genomics, Inc. Microcapsule compositions and methods
US11591637B2 (en) 2012-08-14 2023-02-28 10X Genomics, Inc. Compositions and methods for sample processing
GB201219016D0 (en) * 2012-10-23 2012-12-05 Liverpool John Moores University Electromagnetic wave sensing
US10533221B2 (en) 2012-12-14 2020-01-14 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
EP3567116A1 (en) 2012-12-14 2019-11-13 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US9791453B2 (en) * 2012-12-26 2017-10-17 International Business Machines Corporation Methods for determining binding capability of target ligands with G protein-coupled receptors using translocation through nanochannels
CN108753766A (zh) 2013-02-08 2018-11-06 10X基因组学有限公司 多核苷酸条形码生成
WO2014210223A1 (en) * 2013-06-25 2014-12-31 Prognosys Biosciences, Inc. Spatially encoded biological assays using a microfluidic device
US9255321B2 (en) 2013-10-15 2016-02-09 Globalfoundries Inc. Directed surface functionalization on selected surface areas of topographical features with nanometer resolution
US9303310B2 (en) 2013-10-15 2016-04-05 International Business Machines Corporation Nanofluidic sensor comprising spatially separated functional sensing components
US10024851B2 (en) 2013-10-15 2018-07-17 International Business Machines Corporation Use of disulfide bonds to form a reversible and reusable coating for nanofluidic devices
WO2015157567A1 (en) 2014-04-10 2015-10-15 10X Genomics, Inc. Fluidic devices, systems, and methods for encapsulating and partitioning reagents, and applications of same
US9921181B2 (en) 2014-06-26 2018-03-20 International Business Machines Corporation Detection of translocation events using graphene-based nanopore assemblies
KR102531677B1 (ko) 2014-06-26 2023-05-10 10엑스 제노믹스, 인크. 개별 세포 또는 세포 개체군으로부터 핵산을 분석하는 방법
CN107002128A (zh) 2014-10-29 2017-08-01 10X 基因组学有限公司 用于靶核酸测序的方法和组合物
US9975122B2 (en) 2014-11-05 2018-05-22 10X Genomics, Inc. Instrument systems for integrated sample processing
TWI569017B (zh) * 2014-11-14 2017-02-01 Nippon Mektron Kk Coaxial probe holding mechanism and electrical characteristics check device
CA2972969A1 (en) 2015-01-12 2016-07-21 10X Genomics, Inc. Processes and systems for preparing nucleic acid sequencing libraries and libraries prepared using same
US10697000B2 (en) 2015-02-24 2020-06-30 10X Genomics, Inc. Partition processing methods and systems
CN107532202A (zh) 2015-02-24 2018-01-02 10X 基因组学有限公司 用于靶向核酸序列覆盖的方法
ES2935860T3 (es) 2015-04-10 2023-03-13 Spatial Transcriptomics Ab Análisis de ácidos nucleicos múltiplex, espacialmente distinguidos de especímenes biológicos
US10774370B2 (en) 2015-12-04 2020-09-15 10X Genomics, Inc. Methods and compositions for nucleic acid analysis
JP7097297B2 (ja) * 2015-12-23 2022-07-07 ヴァイキング ジェネティクス エフエムビーエー 極低温ストローおよび凍結保存された標本を識別するためのシステム
WO2017197338A1 (en) 2016-05-13 2017-11-16 10X Genomics, Inc. Microfluidic systems and methods of use
US10011872B1 (en) 2016-12-22 2018-07-03 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10550429B2 (en) 2016-12-22 2020-02-04 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10815525B2 (en) 2016-12-22 2020-10-27 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
EP4310183A3 (en) 2017-01-30 2024-02-21 10X Genomics, Inc. Methods and systems for droplet-based single cell barcoding
CN116064732A (zh) 2017-05-26 2023-05-05 10X基因组学有限公司 转座酶可接近性染色质的单细胞分析
US20180340169A1 (en) 2017-05-26 2018-11-29 10X Genomics, Inc. Single cell analysis of transposase accessible chromatin
EP3954782A1 (en) 2017-11-15 2022-02-16 10X Genomics, Inc. Functionalized gel beads
US10829815B2 (en) 2017-11-17 2020-11-10 10X Genomics, Inc. Methods and systems for associating physical and genetic properties of biological particles
CN108257052B (zh) * 2018-01-16 2022-04-22 中南大学 一种在线学生知识评估方法及其系统
SG11202009889VA (en) 2018-04-06 2020-11-27 10X Genomics Inc Systems and methods for quality control in single cell processing
CN109192250B (zh) * 2018-08-01 2021-12-07 华东理工大学 一种多相催化中克服表面物种快速迁移的加速模拟方法
EP4153775A1 (en) 2020-05-22 2023-03-29 10X Genomics, Inc. Simultaneous spatio-temporal measurement of gene expression and cellular activity
CN115598464A (zh) * 2022-10-08 2023-01-13 金华乐馨发制品有限公司（Cn） 一种电缆末端高低压电路的检测和修复装置及其方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0519250A3 (en) * 1991-06-10 1993-06-02 Miles Inc. Microparticle-labeled binding assay analyzed by microwave spectroscopy
GB2296571B (en) * 1993-07-26 1998-02-11 Phase Dynamics Inc System and method for monitoring substances and reactions
SE9700828D0 (sv) * 1997-03-07 1997-03-07 Asea Brown Boveri Förfarande och anordning för att bestämma ett flertal kvalitetsparametrar vilka beskriver tillståndet hos ett organiskt material
GB2342176B (en) * 1998-02-02 2001-05-02 Signature Bioscience Inc Method and apparatus for detecting molecular binding events

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005505754A (ja) * 2001-07-25 2005-02-24 ザ トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシテイ 高スループットのマクロ分子分析用のナノチャンネル・アレイ並びにその準備および使用
JP2009036773A (ja) * 2001-07-25 2009-02-19 Trustees Of Princeton Univ 高スループットのマクロ分子分析用のナノチャンネル・アレイ並びにその準備および使用
JP2013050453A (ja) * 2001-07-25 2013-03-14 Trustees Of Princeton Univ 高スループットのマクロ分子分析用のナノチャンネル・アレイ並びにその準備および使用
JP2016516195A (ja) * 2013-03-15 2016-06-02 イナノベイト， インコーポレイテッド 長期的なアッセイを使用する分析物の測定
JP2020098202A (ja) * 2013-03-15 2020-06-25 イナノベイト， インコーポレイテッド アッセイシステムおよびカートリッジデバイス

Also Published As

Publication number Publication date
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