JP2010522569A - ナノチャネルアレイを用いた巨大分子解析方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1A
Description
本明細書における用語「チャネル」または「流路」とは、境界(ボーダー)により画成される領域をいう。そのような境界は、物理的、電気的、化学的、磁気的なものなどであってよい。用語「ナノチャネル」は、特定の流路が、特定の寸法についてナノスケールのものと見なされることを明瞭化するため使用される。
前記相関を求める工程は、自動化された手段、コンピュータ制御された手段、機械的な手段、手動手段、またはこれらの任意の組み合わせにより行われる。前記相関を求める工程は、前記ナノチャネルの検出領域で観測された信号変調に基づき、二本鎖核酸分子を特徴付けるアルゴリズムを含み、当該アルゴリズムは、コンピュータ可読媒体上に存在するものである。
当該方法では、さらに、前記対照ゲノム配列が、ゲノムごとに全長がわかっている別個の部分を含むと考えられ、その場合、前記目的配列は、正常遺伝子ごとに長さがわかっている別個の部分を有し、N2とN1との有意な差は、前記ゲノムの遺伝子異常を示すことが考えられる。
一般手順。キャッピング材料は、種々の角度で試料ウエハーを傾け、スパッタリング、CVD(化学気相成長法)、電子ビーム蒸着を行って成膜した。この工程は、前記ナノチャネルの直径を低減し、かつキャップを設けるため使用したものである。
Claims (198)
- 細長く引き伸ばされた単一の巨大分子を操作するナノ流体装置であって、
表面と当該表面に実質的に平行に設けられた1若しくはそれ以上の流体ナノチャネルセグメントとを有する基板であって、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、当該流体ナノチャネルセグメントの少なくとも一部の内部に、巨大分子の少なくとも一部を滞留させて含み、更にこれを細長く引き伸ばすことができるものであり、各前記流体ナノチャネルセグメントは、特徴的断面寸法が約1000nm未満で長さが少なくとも約10nmである、基板と、
前記1若しくはそれ以上の流体ナノチャネルセグメントの内容物の少なくとも一部を光学検査できるようにする少なくとも1つの観察窓と
を有するナノ流体装置。 - 請求項1記載の装置において、この装置は、
流体的に相互接続された複数の流体ナノチャネルセグメントを有するものである。 - 請求項2記載の装置において、前記複数の流体ナノチャネルセグメントは、本質的に互いに平行である。
- 請求項1記載の装置において、この装置は、
複数の流体ナノチャネルセグメントを有し、当該流体ナノチャネルセグメントの少なくとも一部は、流体的に相互接続されているものである。 - 請求項4記載の装置において、前記流体的に相互接続された複数の流体ナノチャネルセグメントは、分岐パターンで設けられるものである。
- 請求項4記載の装置において、前記流体的に相互接続された複数の流体ナノチャネルセグメントは、グリッドパターンで設けられるものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち1若しくはそれ以上は、湾曲した形態で特徴付けられるものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち1若しくはそれ以上は、蛇行した形態で特徴付けられるものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち1若しくはそれ以上は、断面寸法が変化するとして記述されるものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、別の流体ナノチャネルセグメントの断面寸法と異なる断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、当該流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、隆起部、拡張部、突起部、支柱部、閉鎖部、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記基板は、金属、セラミック、ポリマー、ガラス、シリコン、半導体、プラスチック、誘電体、SiGe、GaAs、ITO(インジウムスズ酸化物)、溶融石英、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約500nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約200nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約100nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約50nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約10nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約5nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約2nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約0.5nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、前記巨大分子の回転半径の約2倍未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも前記巨大分子の持続長にほぼ等しい特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約100nmの長さを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約500nmの長さを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約1000nmの長さを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約2μmの長さを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約5μmの長さを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約10μmの長さを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約1mmの長さを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約10mmの長さを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントは、1立方センチメートルにつき少なくとも1流体ナノチャネルセグメントの密度で設けられるものである。
- 請求項1記載の装置において、前記観察窓は、スリットを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記観察窓は、着脱可能(取り外し可能)である。
- 請求項1記載の装置において、前記観察窓は、1若しくはそれ以上の流体ナノチャネルセグメントの内容物を、当該流体ナノチャネルセグメントの外部にある環境と流体的に流通させることができるものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち1若しくはそれ以上は、溝として特徴付けられるものである。
- 請求項35記載の装置において、この装置は、さらに、
少なくとも1つの溝の少なくとも一部を覆うことのできるキャップを有するものである。 - 請求項36記載の装置において、前記キャップの少なくとも一部は、ナノチャネルセグメント内に滞留した巨大分子と相互作用できる可溶性の被分析物に対し透過性である。
- 請求項36記載の装置において、前記キャップは、着脱可能(取り外し可能)である。
- 請求項36記載の装置において、前記キャップは、光透過性である。
- 請求項36記載の装置においては、1若しくはそれ以上の巨大分子が、前記流体ナノチャネルセグメント内で少なくとも部分的に細長く引き伸ばされ、前記キャップがはずされた後も実質的に伸長された形態に保たれるものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち1若しくはそれ以上は、トンネルとして特徴付けられるものである。
- 請求項1記載の装置において、1若しくはそれ以上の流体ナノチャネルは、界面化学を生じる1若しくはそれ以上の領域により境界をなすゾーンとして特徴付けられるものである。
- 請求項42記載の装置において、界面化学は、疎水性種、親水性種、界面活性剤、チオール、アミン、ヒドロキシル、アルコール、カルボニル、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記1若しくはそれ以上の流体ナノチャネルセグメントは、1若しくはそれ以上の流体装置と液体流通可能である。
- 請求項44記載の装置において、流体装置は、導管、ポンプ、フィルター、スクリーン、閉鎖部、ゲル、ヒーター、スプリッタ、リザーバ、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記巨大分子は、ポリマー、二本鎖DNA、一本鎖DNA、RNA、ポリペプチド、生体分子、またはこれらの任意の組み合わせである。
- 請求項46記載の装置において、前記ポリマーは、単独重合体(ホモポリマー)、共重合体(コポリマー)、ブロック共重合体、ランダム共重合体、分岐共重合体、デンドリマー、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、この装置は、さらに、
当該装置の外部にある1若しくはそれ以上の機器と当該装置とを液体流通可能にできる1若しくはそれ以上のコネクタを有するものである。 - 請求項48記載の装置において、当該装置の外部にある前記1若しくはそれ以上の機器は、ポンプ、導管、フィルター、スクリーン、ゲル、ヒーター、閉鎖部、スプリッタ、リザーバ、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項1記載の装置において、巨大分子の少なくとも一部を前記チャネル内で細長く引き伸ばせるよう、当該巨大分子の少なくとも一部は、活性化された表面、ビーズ、またはこれらの任意の組み合わせを使って、前記ナノチャネル内に保持されるものである。
- ナノ流体装置を使って1若しくはそれ以上の巨大分子を特徴付ける方法であって、
基板の表面と実質的に平行に設けられた流体ナノチャネルセグメントにより、これを通過する前記巨大分子の少なくとも1つの領域の少なくとも一部を転座させる工程であって、前記流体ナノチャネルセグメントは、前記巨大分子の1つの領域の少なくとも一部を含み、これを細長く引き伸ばすことができ、前記流体ナノチャネルセグメントは、特徴的断面寸法が約1000nm未満で長さが少なくとも約10nmである、前記巨大分子の少なくとも1つの領域の少なくとも一部を転座させる工程と、
前記流体ナノチャネルセグメントの内容物の少なくとも一部を光学検査できるようにする観察窓を介して、前記ナノチャネル内を通過する前記巨大分子の1若しくはそれ以上の領域の転座に関する1若しくはそれ以上の信号(シグナル)を監視する工程と、
前記監視された信号と、前記巨大分子の1若しくはそれ以上の特性との相関を求める工程と
を有する方法。 - 請求項51記載の方法において、この方法は、さらに、
少なくとも1つの生物学的実体を、少なくとも1つの目的薬剤に、当該目的薬剤の代謝産物に、当該目的薬剤の塩に、またはこれらの任意の組み合わせにばく露させる工程を有するものである。 - 請求項52記載の方法において、この方法は、さらに、
前記ばく露させた生物学的実体から少なくとも1つの巨大分子を単離する工程を有するものである。 - 請求項52記載の方法において、前記少なくとも1つの生物学的実体を、少なくとも1つの目的薬剤に、当該目的薬剤の代謝産物に、当該目的薬剤の塩に、またはこれらの任意の組み合わせにばく露させる工程は、注入工程、スプレー(噴霧)工程、トランスフェクション工程、分解工程、浸漬工程、流入工程、塗布工程、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項52記載の方法において、生物学的実体は、生物、細胞、生体分子、タンパク質、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項52記載の方法において、前記ばく露させた生物学的実体から少なくとも1つの巨大分子を単離する工程は、抽出工程、溶解工程、精製工程、引張り工程、操作工程、反応工程、蒸留工程、電気泳動工程、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項52記載の方法において、前記1若しくはそれ以上の巨大分子は、タンパク質、一本鎖DNA、二本鎖DNA、RNA、siRNA(低分子干渉RNA)、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項52記載の方法において、この方法は、さらに、
1若しくはそれ以上の巨大分子を2若しくはそれ以上のセグメントに分割する工程を有するものである。 - 請求項52記載の方法において、前記分割工程は、レージング工程、超音波処理工程、化学的な処理工程、物理的な操作工程、生物学的な処理工程、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項51記載の方法において、この方法は、さらに、
蛍光標識、放射性標識、磁気標識、またはこれらの任意の組み合わせを、前記巨大分子の1若しくはそれ以上の領域に結合させる工程を有するものである。 - 請求項51記載の方法において、前記転座工程は、流体の流れ、磁場、電場、放射場、機械的な力、電気浸透力、電気泳動力、界面動電力、温度勾配、圧力勾配、表面特性勾配、毛細管流、またはこれらの任意の組み合わせを適用する工程を有するものである。
- 請求項61記載の方法において、前記転座工程は、前記巨大分子の少なくとも一部を、流体ナノチャネルセグメントの少なくとも一部の内部に制御可能に移動させる工程を有するものである。
- 請求項61記載の方法において、前記転座工程は、制御されたスピードで、制御された方向へ、前記巨大分子の少なくとも一部を移動させて、流体ナノチャネルセグメントの少なくとも一部を通過させる工程を有するものである。
- 請求項51記載の方法において、前記監視工程は、記録工程、表示工程、解析工程、プロット工程、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項51記載の方法において、前記1若しくはそれ以上の信号は、光信号、放射信号、蛍光信号、電気信号、磁気信号、化学信号、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項51記載の方法において、前記信号は、電子スピン共鳴する分子、蛍光分子、化学発光分子、放射性同位元素、酵素基質、ビオチン分子、アビジン分子、帯電した移動分子、半導体ナノ結晶、半導体ナノ粒子、コロイド金ナノ結晶、リガンド、マイクロビーズ、磁気ビーズ、常磁性粒子、量子ドット、発色基質、親和性分子、タンパク質、ペプチド、核酸、炭水化物、抗原、ハプテン、抗体、抗体断片、脂質、またはこれらの任意の組み合わせにより生じるものである。
- 請求項51記載の方法において、前記分子は標識されず、赤外分光法、紫外分光法、またはこれらの任意の組み合わせにより監視されるものである。
- 請求項51記載の方法において、前記信号は、蛍光、化学発光、リン光、生物発光、またはこれらの任意の組み合わせを誘導する1若しくはそれ以上の励起源を使って生成されるものである。
- 請求項68記載の方法において、前記励起源は、レーザー、可視光源、赤外光源、紫外光源、またはこれらの任意の組み合わせである。
- 請求項51記載の方法において、前記相関を求める工程は、流体ナノチャネルセグメント内で巨大分子の一部または全部を細長く引き伸ばすことにより、当該巨大分子を巨大分子の集団から明確に区別できるようにし、当該明確に区別できる巨大分子またはその一部の特徴を決定する工程を有するものである。
- 請求項51記載の方法において、前記巨大分子の少なくとも一部は、前記監視工程中、静止しているものである。
- 請求項51記載の方法において、前記巨大分子の少なくとも一部は、前記流体ナノチャネルセグメントの少なくとも一部内で、1回を超えて転座されるものである。
- 請求項51記載の方法において、前記相関を求める工程は、前記巨大分子の少なくとも一部の長さを決定する工程を有するものである。
- 請求項51記載の方法において、前記相関を求める工程は、1若しくはそれ以上の流体ナノチャネルセグメント内に閉じ込められた前記巨大分子の少なくとも一部の、部分的に細長く引き伸ばされた見掛けの長さを決定する工程を有するものである。
- 請求項74記載の方法において、前記部分的に細長く引き伸ばされた見掛けの長さは、部分的に細長く引き伸ばされた巨大分子を閉じ込めている前記流体ナノチャネルセグメントに沿った直線的な距離として決定されるものである。
- 請求項51記載の方法において、前記相関を求める工程は、前記巨大分子の1若しくはそれ以上の構成要素を識別(同定)する工程を有するものである。
- 請求項51記載の方法において、前記相関を求める工程は、前記巨大分子の1若しくはそれ以上の構成要素の配列を決定する工程を有するものである。
- 請求項51記載の方法において、前記相関を求める工程は、前記巨大分子の少なくとも一部の1つ以上の修飾の有無を決定する工程を有するものである。
- 請求項51記載の方法において、前記相関を求める工程は、自動化された手段、コンピュータ制御された手段、機械的な手段、手動手段、またはこれらの任意の組み合わせにより行われるものである。
- 請求項51記載の方法において、前記相関を求める工程は、前記ナノチャネルの検出領域で観測された信号変調に基づき、二本鎖核酸分子を特徴付けるアルゴリズムを有し、当該アルゴリズムは、コンピュータ可読媒体上に存在するものである。
- 請求項51記載の方法において、前記巨大分子の前記1若しくはそれ以上の特性は、当該巨大分子の少なくとも一部に存在する1若しくはそれ以上の標的特徴を有するものである。
- 請求項81記載の方法において、標的特徴は、エピジェネティック(後成的)因子を有するものである。
- 請求項82記載の方法において、エピジェネティック因子は、1若しくはそれ以上のメチル化パターンを有するものである。
- 請求項81記載の方法において、標的特徴は、1つ以上のゲノム構造を有するものである。
- 請求項84記載の方法において、ゲノム構造は、1若しくはそれ以上の特定の分子配列、SNP(一塩基多型)、ハプロタイプ、反復配列、コピー数多型、DNA分子の1若しくはそれ以上の遺伝子座の変化、オープンリーディングフレーム(読み枠)、イントロン、エクソン、調節因子、またはこれらの任意の組み合わせの位置を有するものである。
- 請求項81記載の方法において、標的特徴は、化合物/薬物の結合部位/複合体、DNA修復または切断の結合部位/複合体、siRNAまたはアンチセンスヌクレオチドの結合部位/複合体、転写/調節因子の結合部位/複合体、制限酵素の結合/切断部位/複合体、または遺伝子操作され若しくは化学修飾された他のすべての結合部位/複合体、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項51記載の方法において、この方法は、さらに、
既知の長さL1の第1の標識したプローブと、既知の長さL2の第2の標識したプローブとに巨大分子を接触させる工程であって、前記第1の標識したプローブは、コピー数がわかっている対照ゲノム配列に対し相補的であり、前記第2の標識したプローブは、目的ヌクレオチド配列に対し特異的である、工程と、
前記流体ナノチャネルセグメントの少なくとも一部内に前記巨大分子を導入する工程と、
前記流体ナノチャネルセグメント内で、前記標識した巨大分子を細長く引き伸ばす工程と、
前記第1の標識したプローブおよび前記ゲノム対照配列の結合と、前記第2の標識したプローブおよび前記目的ヌクレオチド配列の結合とを検出する工程と、
前記第1の標識したプローブに対応するハイブリダイゼーション信号の全長(S1)と、前記第2の標識したプローブに対応するハイブリダイゼーション信号の全長(S2)を確定する工程と
を有するものである。 - 請求項87記載の方法において、この方法は、さらに、
前記目的ヌクレオチド配列のコピー数を計算する工程であって、前記コピー数は、比N1=S1/L1およびN2=S2/L2を計算することにより算出され、N1は前記ゲノム対照配列のコピー数に対応し、N2は前記目的ヌクレオチド配列のコピー数に対応する、工程
を有するものである。 - 請求項87記載の方法において、前記対照配列のコピー数は整数である。
- 請求項87記載の方法において、N2とN1との差は、前記ゲノムの異常を示すものである。
- 請求項87記載の方法において、前記対照ゲノム配列は、ゲノムごとに全長がわかっている別個の部分を有し、前記目的配列は、正常遺伝子ごとに長さがわかっている別個の部分を有し、N2とN1との有意な差は、前記ゲノムの遺伝子異常を示すものである。
- 請求項87記載の方法において、前記目的配列は、トリソミーに係る染色体に関し、前記対照ゲノム配列は、前記トリソミーに係る染色体以外の染色体のものであり、比N2/N1が約1.5の場合はトリソミー遺伝子型を示すものである。
- 請求項87記載の方法において、前記目的ヌクレオチド配列は、ゲノムの一部の欠失を有するものである。
- 請求項87記載の方法において、前記目的ヌクレオチド配列は、反復配列を有するものである。
- 請求項87記載の方法において、前記対照ゲノム配列および前記目的ヌクレオチド配列は、所与のゲノムについて同一であり、1若しくはそれ以上の流体ナノチャネルセグメント内では、存在する各ゲノムの数量を決定するよう、1若しくはそれ以上の異なるゲノムが解析されるものである。
- 請求項87記載の方法において、前記比N2/N1は、20%未満の統計誤差を有するものである。
- 請求項87記載の方法において、前記対照ゲノム配列および前記目的ヌクレオチド配列は、同じゲノムからのものである。
- 請求項87記載の方法において、前記対照ゲノム配列は、前記目的ヌクレオチド配列と同じ染色体からのものである。
- 請求項51記載の方法において、この方法は、さらに、
試料ヌクレオチドの複数領域を、目的ヌクレオチドゾーンの任意の一端において標識し、対照ヌクレオチドの複数領域を、目的ヌクレオチドゾーンの任意の一端において標識する工程
を有するものである。 - 請求項99記載の方法において、この方法は、さらに、
(a)前記標識したヌクレオチドを少なくとも実質的に細長く引き伸ばす上で十分な断面直径を有する別個の流体ナノチャネルセグメント内に、前記標識したヌクレオチドを導入する工程と、
(b)前記試料ヌクレオチドの前記標識と、前記対照ヌクレオチドの前記標識との間の距離を決定する工程と、
前記試料ヌクレオチドおよび前記対照ヌクレオチドをさらに線状化するよう、またこれらのヌクレオチドが伸長するに伴い、前記対照ヌクレオチド上の前記標識と前記試料ヌクレオチド上の前記標識との間の距離に関する追加情報を取得するよう、工程(a)および(b)を1若しくはそれ以上の回数繰り返す工程と
を有するものである。 - 請求項100記載の方法において、この方法は、さらに、
前記対照ヌクレオチドの前記標識と前記試料ヌクレオチドの前記標識との間の前記距離を比較することにより、前記試料ヌクレオチド上の前記目的ゾーンの長さを決定する工程
を有するものである。 - 請求項101記載の方法において、前記対照ヌクレオチドの前記標識と前記試料ヌクレオチドの前記標識との間の前記距離間の差は、前記試料ヌクレオチド上の前記目的ゾーンの異常を示すものである。
- 装置であって、
表面と当該表面に実質的に平行に設けられた1若しくはそれ以上の流体ナノチャネルセグメントとを有する基板であって、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、当該流体ナノチャネルセグメントの少なくとも一部の内部に、巨大分子の少なくとも一部を滞留させて含んで、これを細長く引き伸ばすことができ、各前記流体ナノチャネルセグメントは、特徴的断面寸法が約1000nm未満で長さが少なくとも約10nmである、基板
を有し、
前記少なくとも1つの流体ナノチャネルセグメントの少なくとも一部は、1若しくはそれ以上の励起源の照射を受ける
装置。 - 請求項103記載の装置において、この装置は、
流体的に相互接続された複数の流体ナノチャネルセグメントを有するものである。 - 請求項104記載の装置において、前記複数の流体ナノチャネルセグメントは、本質的に互いに平行である。
- 請求項103記載の装置において、この装置は、
複数の流体ナノチャネルセグメントを有し、当該流体ナノチャネルセグメントの少なくとも一部は、流体的に相互接続されているものである。 - 請求項106記載の装置において、前記流体的に相互接続された複数の流体ナノチャネルセグメントは、分岐パターンで設けられるものである。
- 請求項106記載の装置において、前記複数の流体ナノチャネルセグメントは、グリッドパターンで流体的に相互接続されているとして特徴付けられるものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち1若しくはそれ以上は、湾曲した形態で特徴付けられるものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち1若しくはそれ以上は、蛇行した形態で特徴付けられるものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち1若しくはそれ以上は、当該流体ナノチャネルセグメントの長手方向に沿って断面寸法が変化するとして記述されるものである。
- 請求項106記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、別の流体ナノチャネルセグメントの断面寸法と異なる断面寸法を有するものである。
- 請求項103記載の装置において、当該流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、隆起部、拡張部、突起部、支柱部、閉鎖部、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記基板は、金属、セラミック、ポリマー、ガラス、シリコン、半導体、プラスチック、誘電体、SiGe、GaAs、ITO(インジウムスズ酸化物)、溶融石英、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約500nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約200nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約100nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約50nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約10nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約5nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約2nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、約0.5nm未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、前記巨大分子の回転半径の約2倍未満の特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項1記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも前記巨大分子の持続長にほぼ等しい特徴的断面寸法を有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約100nmの長さを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約500nmの長さを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約1000nmの長さを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約2μmの長さを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約5μmの長さを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約10μmの長さを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約1mmの長さを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち少なくとも1つは、少なくとも約10mmの長さを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントは、1立方センチメートルにつき少なくとも1流体ナノチャネルセグメントの密度で設けられるものである。
- 請求項103記載の装置において、この装置は、さらに、
前記照射を受ける流体ナノチャネルセグメントと、前記光源との間に設けられた観察窓を有するものである。 - 請求項134記載の装置において、前記観察窓は、スリットを有するものである。
- 請求項134記載の装置において、前記観察窓は、着脱可能(取り外し可能)である。
- 請求項134記載の装置において、前記観察窓は、1若しくはそれ以上の流体ナノチャネルセグメントの内容物を、当該流体ナノチャネルセグメントの外部にある環境と流体的に流通させることができるものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち1若しくはそれ以上は、溝として特徴付けられるものである。
- 請求項138記載の装置において、この装置は、さらに、
少なくとも1つの溝の少なくとも一部を覆うことのできるキャップを有するものである。 - 請求項139記載の装置において、前記キャップの少なくとも一部は、ナノチャネルセグメント内に滞留した巨大分子と相互作用できる可溶性の被分析物に対し透過性である。
- 請求項139記載の装置において、前記キャップは、着脱可能(取り外し可能)である。
- 請求項139記載の装置においては、1若しくはそれ以上の巨大分子が、前記流体ナノチャネルセグメント内で少なくとも部分的に細長く引き伸ばされ、前記キャップがはずされた後も実質的に伸長された形態に保たれるものである。
- 請求項103記載の装置において、前記流体ナノチャネルセグメントのうち1若しくはそれ以上は、トンネルとして特徴付けられるものである。
- 請求項103記載の装置において、1若しくはそれ以上の流体ナノチャネルは、界面化学反応を生じる1若しくはそれ以上の領域により境界をなすゾーンとして特徴付けられるものである。
- 請求項144記載の装置において、界面化学は、疎水性種、親水性種、界面活性剤、チオール、アミン、ヒドロキシル、アルコール、カルボニル、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記1若しくはそれ以上の流体ナノチャネルセグメントは、1若しくはそれ以上の流体装置と液体流通可能である。
- 請求項146記載の装置において、流体装置は、導管、ポンプ、フィルター、スクリーン、閉鎖部、ゲル、ヒーター、スプリッタ、リザーバ、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記巨大分子は、ポリマー、二本鎖DNA、一本鎖DNA、RNA、ポリペプチド、生体分子、またはこれらの任意の組み合わせである。
- 請求項148記載の装置において、前記ポリマーは、単独重合体(ホモポリマー)、共重合体(コポリマー)、ブロック共重合体、ランダム共重合体、分岐共重合体、デンドリマー、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、この装置は、さらに、
当該装置の外部にある1若しくはそれ以上の機器と当該装置とを液体流通可能にできる1若しくはそれ以上のコネクタを有するものである。 - 請求項150記載の装置において、当該装置の外部にある前記1若しくはそれ以上の機器は、ポンプ、導管、フィルター、スクリーン、ゲル、ヒーター、閉鎖部、スプリッタ、リザーバ、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項103記載の装置において、前記励起源は、レーザー、ハロゲン光、水銀灯、赤外光源、紫外光源、ダイオード、導波路、放射線源、またはこれらの任意の組み合わせである。
- 請求項103記載の装置において、この装置は、さらに、
励起源光のスペクトルを送信することのできるフィルターを有するものである。 - 請求項103記載の方法において、前記1若しくはそれ以上の励起源の照射を受ける、前記少なくとも1つの流体ナノチャネルセグメントの前記少なくとも一部は、1若しくはそれ以上のスリットとして特徴付けられるものである。
- 請求項103記載の装置において、励起される領域は、1若しくはそれ以上の円形スポット、オーバル、多角形、またはこれらの任意の組み合わせとして特徴付けられるものである。
- 請求項103記載の装置において、前記励起源は、少なくとも1つの流体ナノチャネルセグメントを、その少なくとも一部にわたり走査できるものである。
- 請求項103記載の装置において、この装置は、さらに、
1若しくはそれ以上の励起源を有するものである。 - 請求項103記載の装置において、この装置は、さらに、
1若しくはそれ以上の照射を受けた流体ナノチャネルセグメント内から発せられた光信号を受信することができるよう設けられた検出器を有するものである。 - 請求項158記載の装置において、前記検出器は、電荷結合素子(charge coupled device、略称CCD)検出システム、相補型金属酸化膜半導体(complementary metal−oxide semiconductor、略称CMOS)検出システム、フォトダイオード検出システム、光電子増倍管検出システム、シンチレーション検出システム、フォトンカウンティング(光子計数)検出システム、電子スピン共鳴検出システム、蛍光検出システム、光子検出システム、電気的な検出システム、写真フィルム検出システム、化学発光検出システム、酵素検出システム、原子間力顕微鏡(atomic force microscopy、略称AFM)検出システム、走査型トンネリング顕微鏡(scanning tunneling microscopy、略称STM)検出システム、走査型電子顕微鏡(scanning electron microscopy、SEM)検出システム、光学的な検出システム、核磁気共鳴(nuclear magnetic resonance、略称NMR)検出システム、近接場検出システム、全内部反射(total internal reflection、略称TIR)検出システム、パッチクランプ検出システム、静電容量検出システム、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 巨大分子解析装置であって、
表面上に設けられた1若しくはそれ以上のナノチャネル
を有し、
前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、約1000nm未満の幅を有し、
前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、1若しくはそれ以上の境界により画成され、前記巨大分子の少なくとも一部を直鎖状の形態に保持するよう、当該巨大分子の当該一部を制約(束縛)することができる
巨大分子解析装置。 - 請求項160記載の巨大分子解析装置において、前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、約10nm〜約10cm範囲の長さを有するものである。
- 請求項161記載の巨大分子解析装置において、前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、約100nm〜約1cm範囲の長さを有するものである。
- 請求項161記載の巨大分子解析装置において、前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、長さ約10nm〜約100cmの本質的に直線状の部分を有するものである。
- 請求項161記載の巨大分子解析装置において、前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、長さ約100nm〜約10cmの本質的に直線状の部分を少なくとも1つ有するものである。
- 請求項161記載の巨大分子解析装置において、前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、長さ約1mm〜約1cmの本質的に直線状の部分を少なくとも1つ有するものである。
- 請求項160記載の巨大分子解析装置において、前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、約500nm未満の幅を有するものである。
- 請求項160記載の巨大分子解析装置において、前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、約100nm未満の幅を有するものである。
- 請求項160記載の巨大分子解析装置において、前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、約50nm未満の幅を有するものである。
- 請求項160記載の巨大分子解析装置において、前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、約10nm未満の幅を有するものである。
- 請求項160記載の巨大分子解析装置において、前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、約5nm未満の幅を有するものである。
- 請求項160記載の巨大分子解析装置において、2若しくはそれ以上の前記ナノチャネルは接続されているものである。
- 請求項160記載の巨大分子解析装置において、前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、非一定の断面を有するものである。
- 請求項160記載の巨大分子解析装置において、2若しくはそれ以上の前記ナノチャネルの少なくとも一部は、互いに平行に配向されているものである。
- 請求項160記載の巨大分子解析装置において、境界は、物理的な壁、荷電領域、化学的に処理した領域、磁場領域、異なる材料(物質)、自己組織化単分子膜、ポリマー、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項174記載の巨大分子解析装置において、境界は、疎水性領域、親水性領域、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項174記載の巨大分子解析装置において、境界は、静電荷を帯びた領域を有するものである。
- 請求項160記載の巨大分子解析装置において、前記表面は、ガラス、セラミック、シリコン、金属、ポリマー、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項160記載の巨大分子解析装置において、この巨大分子解析装置は、さらに、
少なくとも1つの前記ナノチャネルの少なくとも一部の上位に設けられた観察窓を有するものである。 - 請求項178記載の巨大分子解析装置において、前記観察窓は、1若しくはそれ以上の巨大分子に対し透過性である。
- 請求項160記載の巨大分子解析装置において、この巨大分子解析装置は、さらに、
検出器を有するものである。 - 巨大分子を解析する方法であって、
巨大分子の少なくとも一部を直鎖状の形態に保持するよう制約(束縛)することのできる1若しくはそれ以上のナノチャネルを有する表面上に、1若しくはそれ以上の当該巨大分子を配置する工程と、
1若しくはそれ以上のナノチャネル内で1若しくはそれ以上の巨大分子の少なくとも一部を細長く引き伸ばすよう、前記1若しくはそれ以上の巨大分子に駆動力を与える工程と、
前記巨大分子のうち1若しくはそれ以上から生じる1若しくはそれ以上の信号を監視する工程と
を有する方法。 - 請求項181記載の方法において、前記1若しくはそれ以上の巨大分子を設ける工程は、分注工程、滴下工程、流入工程、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項181記載の方法において、1若しくはそれ以上の巨大分子は、その少なくとも一部が、1若しくはそれ以上のナノチャネル内に配置されるものである。
- 請求項181記載の方法において、駆動力源は、圧力勾配、磁場、電場、後退するメニスカス、表面張力、熱勾配、引張力、押圧力、これらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項181記載の方法において、前記駆動力は、光トラップ、光ピンセット、物理的プローブ、原子間力顕微鏡、またはこれらの任意の組み合わせにより与えられるものである。
- 請求項184記載の方法において、前記駆動力は、一定であるか、変化するか、またはその双方である。
- 請求項184記載の方法において、前記駆動力は、定期的に変化するか、断続的に変化するか、ランダムに変化するか、またはこれらの任意の組み合わせで変化するものである。
- 請求項181記載の方法において、前記1若しくはそれ以上の信号を監視する工程は、記録工程、プロット工程、表示工程、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項181記載の方法において、この方法は、さらに、
前記巨大分子のうち1若しくはそれ以上から生じる1若しくはそれ以上の信号を解析する工程を有するものである。 - 請求項181記載の方法において、この方法は、さらに、
1若しくはそれ以上の監視された信号と、1若しくはそれ以上の巨大分子の1若しくはそれ以上の特性との相関を求める工程を有するものである。 - 請求項181記載の方法において、前記巨大分子のうち1若しくはそれ以上から生じる1若しくはそれ以上の信号を監視する工程は、ナノチャネル内で直鎖状の形態になった巨大分子の一部から生じる1若しくはそれ以上の信号を監視する工程を有するものである。
- 請求項181記載の方法において、前記巨大分子のうち1若しくはそれ以上から生じる1若しくはそれ以上の信号を監視する工程は、観察窓を介して行われるものである。
- 請求項181記載の方法において、1若しくはそれ以上の分子は、前記表面に繋留されるか、ナノチャネル内で固定されるか、またはその双方が行われるものである。
- 巨大分子解析装置を製作する方法であって、
2若しくはそれ以上の境界の配設により、1若しくはそれ以上のナノチャネルを表面上に画成する工程
を有し、
前記境界のうち1若しくはそれ以上は、巨大分子を制約(束縛)することができ、
前記ナノチャネルのうち1若しくはそれ以上は、約1000nm未満の幅を有する
方法。 - 請求項194記載の方法において、2若しくはそれ以上の境界の配設は、前記表面の少なくとも一部を帯電させる工程、前記表面の少なくとも一部を疎水化させる工程、前記表面の少なくとも一部を親水化させる工程、前記表面の少なくとも一部を磁化させる工程、またはこれらの任意の組み合わせを有するものである。
- 請求項195記載の方法において、2若しくはそれ以上の境界の配設は、1若しくはそれ以上の境界に対し相補的な表面形状を有する表面形状を有した型(モールド)に、前記表面の少なくとも一部を接触させる工程を有するものである。
- 請求項195記載の方法において、2若しくはそれ以上の境界の配設は、1若しくはそれ以上のナノスケールの特徴を有する表面形状を有した型に、前記表面の少なくとも一部を接触させる工程を有するものである。
- 請求項196記載の方法において、前記型は、荷電種、疎水性種、親水性種、磁性種、強磁性種、またはこれらの任意の組み合わせに接触させられるものである。
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