JP2018506715A - 堅固なインターフェロメーター及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

試料の特性を決定するための単一チャネルインターフェロメトリック検出システム及び方法を含む改善された光学検出システム及び方法、並びにその開示される技術の様々な態様が開示される。この要約は、当該技術分野における検索の目的のためのスキャニングツールとして意図されており、本発明の限定を意図するものではない。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
［０００１］本出願は、その全体が参照により本明細書に完全に援用される、２０１５年１月２３日に出願された米国仮出願第６２／１０７，３０８号の利益を主張する。

米国政府の出資による研究に関する声明
［０００２］本発明は、米国国立衛生研究所（ＮＩＨ）によって授与された補助金（第５Ｒ４２ＧＭ０９０４５６−０３号）及び米国国立科学財団（ＮＳＦ）によって授与された補助金（第ＣＨＥ ０８４８７８８）に基づく政府の支援によりなされた。米国政府は本発明において特定の権利を有する。

［０００３］後方散乱インターフェロメトリー（「ＢＳＩ」）は、測定が行われるたびに生じる多数の光／試料相互作用を利用する。米国特許第５，３２５，１７０号 （Ｂｏｒｎｈｏｐら、１９９４年６月２８日）に記述されているように、したがって、ＢＳＩは最も高感度の分析技術の１つであり、極めて低い試料濃度及び／又は試料容積で実施することができる。過去１０年間に、ＢＳＩ技術の劇的な成長が見られた。例えば、米国特許第７，１３０，０６０号 （Ｂｏｒｎｈｏｐら、２００５年１０月３１日）は、ＢＳＩを用いて絶対屈折率（ＲＩ）を決定する方法を記述しており、この方法では、光を毛細管に向け、強度の顕著な変化が存在する角度の関数として屈折率を決定する。Ｂｏｒｎｈｏｐら（Ｓｃｉｅｎｃｅ （２００７）３１７：１７３２）は、ＢＳＩによって調べられる自由溶液、ラベルフリーの分子相互作用を説明している。米国特許公開第２００９−０１８５１９０号（Ｗｅｉｎｂｅｒｇｅｒら、２００９年７月２３日）は、マイクロ流体チップ内の検体を検出するためのインターフェロメーターを記載している。この装置は、５分間にかけての周囲温度の変化が５℃以内のときに、光学列がコヒーレント光の光源からチップへと移動するのに通る媒質における温度の変動を、０．００５℃以下及び／又は０．０２０℃以下で安定に維持する。この装置は、その器具の一部分から別の部分への熱伝導を妨げる熱的に独立したコンパートメント、ならびに、コンパートメント内及び周囲一帯のチップの温度の関数としてチップおよび光学列コンパートメントの温度を調節する温度調節器とを備える。

［０００４］これらの進歩にもかかわらず、ＢＳＩの測定には、より低感度の技術においては問題にならないであろうノイズ源の除去に主に関連するいくつかの欠点が今なお存在する。屈折率を利用する近年開発された方法は、連続測定の使用又は例えば隣接する毛細管における別個の照合測定の使用のいずれかを必要とする場合がある。このような連続測定又は別個の測定の精度は、例えば、測定間又は隣接する毛細管の光学特性間に存在する温度変化のために、理想的ではない場合がある。

［０００５］したがって、試料環境と標準物質環境との間の例えば熱的又は圧力的変動による複雑化を伴わずに、複数の屈折率関連測定値を同時に又は実質的に同時に提供することができる方法、システム、及び装置の技術が必要である。

米国特許第５，３２５，１７０号 米国特許第７，１３０，０６０号 米国特許公開第２００９−０１８５１９０号

Ｓｃｉｅｎｃｅ （２００７）３１７：１７３２、Ｂｏｒｎｈｏｐ等

［０００６］本明細書において具体化され、広く説明されるように、一態様において、本発明は、チャネルに沿った２つ以上の別個の領域に衝突する光ビームを含むインターフェロメトリック検出システムに関する。従来のインターフェロメトリック検出システムは、互いに近接して配置された２つのチャネルを利用する場合があるが、それらの２つのチャネル間の温度などの変動が検出限界及び／又は測定誤差を増加させる場合がある。

［０００７］開示されるのは、試料の特性を決定するための方法であり、この方法は、（ａ）基材に形成されたチャネル内に配置された試料を提供する工程において、前記チャネルが長手方向及び横方向を有する、工程、（ｂ）光ビームで試料を調査する工程において、チャネルの長手方向に沿って長さ４ｍｍより大きい少なくとも一部分に光ビームが入射するように、光ビームがチャネルの長手方向に伸長される工程、及び（ｃ）基材／チャネル界面及び試料との光ビームの反射及び屈折相互作用によって散乱光を生成する工程において、散乱光が少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンが試料の屈折率の変化に応じてシフトする、工程を含む。

［０００８］インターフェロメトリック検出システムもまた開示され、このシステムは、（ａ）基材に形成された、長手方向及び横方向を有するチャネルであって、液体試料を受容するように構成されたチャネルと、（ｂ）光ビームを生成するための光源であって、光ビームはチャネルの長手方向に伸長され、光源は、光ビームがチャネルの少なくとも長さ４ｍｍより大きい一部分に入射するように、光ビームを基材に向けるように位置づけられ、したがって、動作中に、光ビームと基材／チャネル界面及び試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光が生成され、散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンは試料の屈折率の変化に応じてシフトする、光源と、（ｃ）散乱光を受光すると同時に複数の強度信号を生成する光検出器とを備えている。

［０００９］また、試料の特性を決定するときの精度を改善する方法も開示され、この方法は、（ａ）基材に形成されたチャネルの入口に試料を導入する工程、及び（ｂ）閉じ要素で入口を閉じることによってチャネル及び／又は入口の中に配置された液体の蒸発を低減する工程を含む。

［００１０］マイクロ流体装置もまた開示され、この装置は、（ａ）内部に形成されたチャネルを有する基材であって、チャネルは少なくとも１つの入口を有する、 基材と、（ｂ）入口を閉じ（すなわち、例えば封止することによって試料の露出表面積を最小にする）、それによってチャネル及び／又は入口内に配置された液体の蒸発を低減するように適合された閉じ要素とを備えている。

［００１１］また、試料の特性を決定するための方法も開示され、この方法は、（ａ）基材に形成されたチャネルを提供する工程で、チャネルは長手方向及び横方向を有し、チャネルは、チャネルの対向位置（例えば、対向する端部）に配置された少なくとも２つの入口と、それらの少なくとも２つの入口の間の点に配置されることによりチャネルの右側及びチャネルの左側を画定する少なくとも１つの出口とを有することによって２つ以上の液体試料を受容するように構成される、工程と、（ｂ）第１の試料をチャネルの左側に導入する工程と、（ｃ）第２の試料をチャネルの右側に導入する工程と、（ｄ）光ビームがチャネルの長手方向に伸長され、したがって、光ビームがチャネルの左側及びチャネルの右側の少なくとも一部分に入射するように、光ビームで試料を調査する工程と同時に、 （ｅ）光ビームと基材／チャネル界面及び試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光を生成する工程で、散乱光が少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンが試料の屈折率の変化に応じてシフトする工程、を含む。

［００１２］インターフェロメトリック検出システムもまた開示され、このシステムは、（ａ）基材に形成された、長手方向及び横方向を有するチャネルであって、チャネルの対向位置に配置された少なくとも２つの入口と、それらの少なくとも２つの入口の間の点に配置されることによりチャネルの右側及びチャネルの左側を画定する少なくとも１つの出口とを有することによって２つ以上の液体試料を受容するように構成される、チャネルと、（ｂ）光ビームを生成するための光源であって、光ビームは、前記チャネルの長手方向に伸長され、光源は、光ビームを基材に向けて光ビームがチャネルの右側の少なくとも一部分とチャネルの左側の少なくとも一部分とに同時に入射するように位置づけられ、したがって、動作中に、光ビームと基材／チャネル界面及び２つ以上の試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光が生成され、散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンは２つ以上の試料の屈折率の変化に応じてシフトする、光源と、（ｃ）散乱光を受光すると同時に複数の強度信号を生成する光検出器とを備えている。

［００１３］また、試料の特性を決定するための方法も開示され、この方法は、（ａ）基材に形成されたチャネル内に配置された試料を提供する工程において、前記チャネルが長手方向及び横方向を有する、工程と、（ｂ）光ビームで試料を調査する工程において、光ビームがチャネルの長手方向に伸長され、調査中に光検出器がチャネルから４０cm未満に配置される、工程と、（ｃ）光ビームと基材／チャネル界面及び試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光を生成する工程において、散乱光が少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンが試料の屈折率の変化に応じてシフトする、工程とを含む。

［００１４］インターフェロメトリック検出システムもまた開示され、このシステムは、（ａ）基材に形成された、長手方向及び横方向を有するチャネルであって、液体試料を受容するように構成された、チャネルと、（ｂ）光ビームを生成するための光源であって、光ビームはチャネルの長手方向に伸長され、チャネルの、より大きい少なくとも一部分に光ビームが入射するように、光源は光ビームを基材に向けるように位置づけられ、したがって、動作中に、光ビームと基材／チャネル界面及び試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光が生成され、散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンは試料の屈折率の変化に応じてシフトする、光源と、（ｃ）散乱光を受光すると同時に複数の強度信号を生成する光検出器であって、動作中にチャネルから４０cm未満に配置される、光検出器とを備えている。

［００１５］また、試料の特性を決定するための方法も開示され、この方法は、（ａ）基材に形成されたチャネルを提供する工程であって、チャネルは長手方向及び横方向を有し、チャネルは、チャネルの対向位置に配置された少なくとも２つの入口と、それらの少なくとも２つの入口の間の点に配置されることによりチャネルの右側及びチャネルの左側を画定する少なくとも１つの出口とを有することによって、２つ以上の液体試料を受容するように構成される、工程、（ｂ）第１の試料をチャネルの左側に導入してから、第１の閉じ要素を用いてチャネルの左側の入口を閉じることによって、第１の試料の蒸発を低減する工程、（ｃ）第２の試料をチャネルの右側に導入してから、第２の閉じ要素を用いてチャネルの右側の入口を閉じることによって、第２の試料の蒸発を低減する工程、及び（ｄ）光ビームがチャネルの長手方向に伸長され、したがって、光ビームがチャネルの長手方向の長さ４ｍｍより大きい部分に入射すると同時にチャネルの左側の少なくとも一部分及びチャネルの右側の少なくとも一部分に入射するように、光ビームで試料を調査する工程において、調査中に光検出器がチャネルから４０cm未満に配置される、工程と同時に、 （ｅ）光ビームと基材／チャネル界面及び試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光を生成し、散乱光が少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンが試料の屈折率の変化に応じてシフトする工程、を含む。

［００１６］インターフェロメトリック検出システムもまた開示され、このシステムは、（ａ）基材に形成された、長手方向及び横方向を有するチャネルであって、チャネルの対向位置に配置された少なくとも２つの入口と、それらの少なくとも２つの入口の間の点に配置されることによってチャネルの右側及びチャネルの左側を画定する少なくとも１つの出口とを有することによって、２つ以上の液体試料を受容するように構成される、チャネルと、（ｂ）光ビームを生成するための光源であって、光ビームは、チャネルの長手方向に伸長され、光源は、光ビームがチャネルの長手方向に沿って長さ４ｍｍより大きい部分に入射すると同時に光ビームがチャネルの右側の少なくとも一部分及びチャネルの左側の少なくとも一部分に入射するように、光ビームを基材に向けるように位置づけられ、したがって、動作中に、光ビームと基材／チャネル界面及び２つ以上の試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光が生成され、散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンは２つ以上の試料の屈折率の変化に応じてシフトする、光源と、（ｃ）チャネル及び／又は入口内に配置された液体の蒸発を低減するように入口を閉じるように適応された閉じ要素と、（ｄ）散乱光の受光と複数の強度信号の生成を同時に行う光検出器であって、動作中にチャネルから４０cm未満に位置づけられる光検出器とを備えている。

［００１７］当業者には、本発明のシステム、方法、装置、又はコンピュータプログラム製品を実行するために、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント、無線通信装置、パーソナルコンピュータ、又は本発明の態様を実施するために特別に設計された専用のハードウェア装置などを含む様々な装置を使用することができることは明らかであろう。 本発明の態様は、例えばシステムの法定分類のような特定の法定分類で記載及び請求される場合があるが、これは便宜のみのためであり、当業者であれば、システム、装置、方法、及びコンピュータプログラム製品を含む本発明のそれぞれの態様が、任意の法定分類で記載及び請求され得るものであることを理解するであろう。

［００１８］特に明記しない限り、本明細書に記載の方法又は態様は、その工程が特定の順序で実施されることを要求していると解釈されることを決して意図していない。したがって、方法、システム、又はコンピュータプログラム製品の請求項が、それらの請求項又は明細書において工程を特定の順序に限定することを具体的に述べていない場合、いかなる点においても順序を推測することを意図するものではない。このことは、工程又は操作の流れの並べ方に関する論理、文法上の構成又は句読点から導き出される平易な意味、又は本明細書に記載される態様の数又はタイプの問題を含む解釈のための任意の可能な非明示的な基礎に適用される。

［００１９］本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、いくつかの態様を図示し、かつ明細書と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。

［００２０］図１は、従来の後方散乱インターフェロメトリック（ＢＳＩ）システムの概略ブロック図を示す。 ［００２１］図２は、ＢＳＩシステムのチャネルに沿った個々のゾーンの連続パターンの代表的な画像を示す。 ［００２２］図３は、ＳＣＳＲ構成の代表的なブロック図を示す。 ［００２３］図４Ａは、単一チャネル試料／標準物質（ＳＣＳＲ）構成の代表的な図を示す。チップの穴（４Ｂ）、出口フィッティング（４Ｃ）、及び出口チューブ（４Ｄ）を含む特定の構成要素の代表的な画像も示されている。 ［００２３］図４Ａは、単一チャネル試料／標準物質（ＳＣＳＲ）構成の代表的な図を示す。チップの穴（４Ｂ）、出口フィッティング（４Ｃ）、及び出口チューブ（４Ｄ）を含む特定の構成要素の代表的な画像も示されている。 ［００２３］図４Ａは、単一チャネル試料／標準物質（ＳＣＳＲ）構成の代表的な図を示す。チップの穴（４Ｂ）、出口フィッティング（４Ｃ）、及び出口チューブ（４Ｄ）を含む特定の構成要素の代表的な画像も示されている。 ［００２３］図４Ａは、単一チャネル試料／標準物質（ＳＣＳＲ）構成の代表的な図を示す。チップの穴（４Ｂ）、出口フィッティング（４Ｃ）、及び出口チューブ（４Ｄ）を含む特定の構成要素の代表的な画像も示されている。 ［００２４］図５Ａは、例示的なＳＣＳＲ ＢＳＩ構成を示す。点１〜６は試料入口穴を示し、７は試料除去穴及び毛細管現象止めを示す。第１の試料／標準物質ペアについては、試料を１に挿入、標準物質を４に挿入し、毛細管作用がそれらをチャネルに吸入することになる。試料を２に、その標準物質を５に挿入し、試料を３に、その標準物質を６に挿入することになる。図５Ｂは、別の例示的なＳＣＳＲ ＢＳＩ構成を示す。試料は、１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａに挿入することができる。１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂは、試料除去穴及び毛細管現象止めを示している。６つの試料全てに対して１つの標準物質が７に挿入され、毛管作用によって６つのスポークのそれぞれに吸い込まれ、試料／標準物質の同時測定が可能になる。 ［００２５］図６Ａは、更なる例示的なＳＣＳＲ ＢＳＩ構成を示す。点１、３、５、７及び９は試料入口ウェルであり、２、４、６及び８は試料除去穴及び毛細管現象止めである。試料を３、５、７及び９に入れる一方で、１つの標準物質を１に入れることができる。又は、試料／標準物質ペアを１及び３に挿入し、第２の試料／標準物質ペアを４及び６に、第３のペアを７及び９に挿入することができる。図６Ｂは、更なる例示的なＳＣＳＲ ＢＳＩ構成を示す。点１〜９は試料入口ウェルであり、穴１０〜１７は試料除去穴及び毛細管現象止めである。この構成は４つの試料／標準物質ペアを可能にする。図６Ｃは、更なる例示的なＳＣＳＲ ＢＳＩ構成を示す。点１〜１６は試料入口ウェルであり、穴１７〜３１は試料除去穴及び毛細管現象止めである。この構成は８つの試料／標準物質ペアを可能にする。 ［００２５］図６Ａは、更なる例示的なＳＣＳＲ ＢＳＩ構成を示す。点１、３、５、７及び９は試料入口ウェルであり、２、４、６及び８は試料除去穴及び毛細管現象止めである。試料を３、５、７及び９に入れる一方で、１つの標準物質を１に入れることができる。又は、試料／標準物質ペアを１及び３に挿入し、第２の試料／標準物質ペアを４及び６に、第３のペアを７及び９に挿入することができる。図６Ｂは、更なる例示的なＳＣＳＲ ＢＳＩ構成を示す。点１〜９は試料入口ウェルであり、穴１０〜１７は試料除去穴及び毛細管現象止めである。この構成は４つの試料／標準物質ペアを可能にする。図６Ｃは、更なる例示的なＳＣＳＲ ＢＳＩ構成を示す。点１〜１６は試料入口ウェルであり、穴１７〜３１は試料除去穴及び毛細管現象止めである。この構成は８つの試料／標準物質ペアを可能にする。 ［００２５］図６Ａは、更なる例示的なＳＣＳＲ ＢＳＩ構成を示す。点１、３、５、７及び９は試料入口ウェルであり、２、４、６及び８は試料除去穴及び毛細管現象止めである。試料を３、５、７及び９に入れる一方で、１つの標準物質を１に入れることができる。又は、試料／標準物質ペアを１及び３に挿入し、第２の試料／標準物質ペアを４及び６に、第３のペアを７及び９に挿入することができる。図６Ｂは、更なる例示的なＳＣＳＲ ＢＳＩ構成を示す。点１〜９は試料入口ウェルであり、穴１０〜１７は試料除去穴及び毛細管現象止めである。この構成は４つの試料／標準物質ペアを可能にする。図６Ｃは、更なる例示的なＳＣＳＲ ＢＳＩ構成を示す。点１〜１６は試料入口ウェルであり、穴１７〜３１は試料除去穴及び毛細管現象止めである。この構成は８つの試料／標準物質ペアを可能にする。 ［００２６］図７は、本発明の様々な態様において詳述されるように、セパレータ及び複数の入力及び出力を有するチャネルの２つの代表的な概略図を示す。 ［００２７］図８は、自由溶液中で小分子（＜２００Ｄａ）に結合する＞１００ｋＤａのタンパク質に対する親和性を定量するＢＳＩの能力に関する代表的なデータを示す。 ［００２８］図９は、ＳＣＳＲ光学列におけるチップの長さ１０ｍｍの調査での伸長された干渉縞を示す代表的な画像を示す。 ［００２９］図１０Ａ及び１０Ｂは、屈折率の変化による、観察されたＳＣＳＲの干渉縞のシフトを例示する代表的な画像を示す。１０Ａを参照すると、Ａ１及びＡ２はチャネルの両側の水の結果としての縞を示す。１０Ｂを参照すると、Ｂ１は標準物質チャネル内の水からの縞を示し、Ｂ２は１０％メタノールからの縞を示す。 ［００３０］図１１は、ＳＣＳＲ−ＢＳＩアプローチを使用して可能な温度補償を例示する代表的なデータを示す。この実験は毛細管をチャネルとして使用して実施された。 ［００３１］図１２Ａ〜Ｃは、ＳＣＳＲ−ＢＳＩが非常に大きい温度変化（１２Ａ）及び環境摂動（１２Ｂ）を補償すること、及び０．７ μＲＩＵの応答を与えること（１２Ｃ）を実証する代表的なデータを示す。これらの実験はマイクロ流体チャネルを用いて実施された。 ［００３１］図１２Ａ〜Ｃは、ＳＣＳＲ−ＢＳＩが非常に大きい温度変化（１２Ａ）及び環境摂動（１２Ｂ）を補償すること、及び０．７ μＲＩＵの応答を与えること（１２Ｃ）を実証する代表的なデータを示す。これらの実験はマイクロ流体チャネルを用いて実施された。 ［００３１］図１２Ａ〜Ｃは、ＳＣＳＲ−ＢＳＩが非常に大きい温度変化（１２Ａ）及び環境摂動（１２Ｂ）を補償すること、及び０．７ μＲＩＵの応答を与えること（１２Ｃ）を実証する代表的なデータを示す。これらの実験はマイクロ流体チャネルを用いて実施された。 ［００３２］図１３Ａ及び図１３Ｂは、Ｓｉｇｍａｃｏｔｅ（商標）（１３Ａ）、及び流体を止める働きをする間隙をチャネルに有するチップの断面（１３Ｂ）を示す代表的な画像を示す。 ［００３２］図１３Ａ及び図１３Ｂは、Ｓｉｇｍａｃｏｔｅ（商標）（１３Ａ）、及び流体を止める働きをする間隙をチャネルに有するチップの断面（１３Ｂ）を示す代表的な画像を示す。 ［００３３］図１４は、反転された光学列を示すＮａｎｏＢＩＮＤの代表的な概略図を示す。 ［００３４］図１５は、周囲温度の変化がＳＣＳＲ及び標準インターフェロメーター構成のベースライン標準偏差に与える影響に関する代表的なデータを示す。 ［００３５］図１６Ａ及び１６Ｂは、ＳＣＳＲ構成（１６Ａ）及び標準インターフェロメーター構成（１６Ｂ）を使用したトリプリケートグリセロールキャリブレーションへの温度の影響に関する代表的なデータを示す。 ［００３５］図１６Ａ及び１６Ｂは、ＳＣＳＲ構成（１６Ａ）及び標準インターフェロメーター構成（１６Ｂ）を使用したトリプリケートグリセロールキャリブレーションへの温度の影響に関する代表的なデータを示す。 ［００３６］図１７Ａ及び１７Ｂは、温度制御なしでＳＣＳＲ構成を用いて実施された結合アッセイに関する代表的なデータを示す。図１７Ａを参照すると、ＰＢＳ緩衝液で実施されたＣｏｎＡ−マンノース結合アッセイに関するデータが示されている。図１７Ｂを参照すると、９８％ヒト尿で実施されたＡＦＰ−抗ＡＦＰ結合アッセイに関するデータが示されている。 ［００３６］図１７Ａ及び１７Ｂは、温度制御なしでＳＣＳＲ構成を用いて実施された結合アッセイに関する代表的なデータを示す。図１７Ａを参照すると、ＰＢＳ緩衝液で実施されたＣｏｎＡ−マンノース結合アッセイに関するデータが示されている。図１７Ｂを参照すると、９８％ヒト尿で実施されたＡＦＰ−抗ＡＦＰ結合アッセイに関するデータが示されている。 ［００３７］図１８は、元のビーム（左上）、元のビームを２倍拡大したもの（左下）、１０倍拡大した最終ビーム（右）を含む、ＳＣＳＲ−ＢＳＩを用いて達成した様々なビームプロファイルを示す代表的な画像を示す。 ［００３８］図１９Ａ及び１９Ｂは、カメラピクセル１００個（１９Ａ）及び２００個（１９Ｂ）にかけての平均化がＳＣＳＲ−ＢＳＩにおける補償を改善することを実証する代表的なデータを示す。 ［００３８］図１９Ａ及び１９Ｂは、カメラピクセル１００個（１９Ａ）及び２００個（１９Ｂ）にかけての平均化がＳＣＳＲ−ＢＳＩにおける補償を改善することを実証する代表的なデータを示す。 ［００３９］図２０Ａ及び２０Ｂは、カメラピクセルを平均化することがＳの縞及びＲの縞の改善又は類似性に寄与し、したがって補償レベルに寄与することを実証する代表的なデータを示す。 ［００３９］図２０Ａ及び２０Ｂは、カメラピクセルを平均化することがＳの縞及びＲの縞の改善又は類似性に寄与し、したがって補償レベルに寄与することを実証する代表的なデータを示す。 ［００４０］図２１は、チャネルのどれだけが平均化されているかの関数としての試料チャネルと標準物質チャネルの差の正規化された和を示す代表的なデータを示す。 ［００４１］図２２は、単一の干渉縞のガウシアンフィッティングの結果を示す代表的なデータであり、調査領域、チャネルの長さ及び／又はカメラの増加が、少なくとも２つの同一のインターフェロメーターをもたらすことを示す。 ［００４２］図２３は、調査領域、チャネルの長さ、及び／又はカメラの増加が、少なくとも２つの同一のインターフェロメーターをもたらすことを示す、２４本の干渉縞のガウシアンフィッティングの結果を示す代表的なデータを示す。 ［００４３］図２４は、ＳＣＳＲ−ＢＳＩとともに入口ガイド、試料リザーバ、及び注入ポートとして使用できるＦ−１２６Ｓｘフィッティング及びＦ−１２６Ｈｘ ＩＤＥＸフィッティングを示す代表的な画像を示す。 ［００４４］図２５は、この注入アプローチを水、ＰＢＳ、及び血清を含むいくつかのマトリックスに使用することができること、及びこの注入アプローチが訓練された使用者を必要としないことを示す代表的な画像を示す。 ［００４５］図２６は、チャネルの長さにわたる平均化が干渉縞をより均一化すること及びよりガウシアンにすることができ、アナログ干渉縞信号に存在する高周波情報の量を減少させることができることを説明するグラフを示す。 ［００４６］図２７は、ＢＳＩが、大きな質量差（例えばｃｏｎＡと砂糖）を有するシステムで自由溶液相互作用を測定し得ること、及び温度制御なしで使用した場合でもＳＣＳＲが従来のＢＳＩ機器（誤差バー参照）より優れた働きをし得ることを示している。 ［００４７］図２８は、チャネルに沿った異なる位置での蒸発による位相シフトを測定するために行われた２つの実験の結果を示す。 ［００４８］図２９は、計算上の「検出可能な蒸発」までの時間を示す。

［００４９］本発明の更なる利点は、部分的に以下の説明に記載され、部分的に説明から明らかになるか、又は本発明の実施によって学ぶことができる。本発明の利点は、添付の特許請求の範囲で具体的に指摘された要素及び組合せによって実現され、達成されるであろう。前述の一般的な説明及び以下の「発明を実施するための形態」は、例示的及び説明的なものに過ぎず、特許請求の範囲に記載されている本発明を限定するものではないことを理解されたい。

詳細な説明
［００５０］本発明は、以下の「詳細な説明」及びそこに含まれる実施例を参照することにより、より容易に理解することができる。

［００５１］本発明の化合物、組成物、システム、装置、及び／又は方法の開示及び説明に先立ち、それらが当然変化し得るものであり、したがって、特に明記されていない限りは特定の合成方法に限定されず、又は特に明記されていない限りは特定の試薬に限定されないことを予め理解されたい。また、本明細書で使用する用語は、特定の態様のみを説明するためのものであり、限定することを意図するものではないことも理解されたい。本明細書に記載されているものと類似又は同等の任意の方法及び材料を本発明の実施又は試験に使用することができるが、ここで、例示的な方法及び材料を説明する。

［００５２］本明細書で言及される全ての公報は、それらの公報を引用している方法及び／又は材料を開示及び説明するために、参照により本明細書に援用される。本明細書で述べている公報は、本明細書の出願日以前のそれらの開示についてのみ提供されている。本明細書中のいかなる部分も、本発明が先行発明によってそのような公報に先行する資格を有さないことを認めるものとして解釈されるべきではない。さらに、本明細書で提供されている公開日は、実際に公開された日付とは異なる場合があり、独立して確認される必要がある場合がある。

Ａ．定義
［００５３］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されている単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈において明確に示されていない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「基材」、「ポリマー」又は「試料」という言及は、２つ以上のそのような基材、ポリマー又は試料などの混合物を含む。

［００５４］範囲は、本明細書では、「約」１つの特定の値から、及び／又は「約」別の特定の値までとして表される場合がある。そのような範囲が表されるとき、別の態様は、その１つの特定の値から、及び／又は別の特定の値までを含む。同様に、値が接頭辞「約」を用いて近似値として表されるとき、その特定の値が別の態様を形成することが理解されるであろう。さらに、各範囲の終点は、他方の終点に関して及び他方の終点から独立しての両方で重要であることが理解されるであろう。また、本明細書に開示されている多数の値が存在し、そのそれぞれの値は、その値そのものに加えて特定の「約」の値についてもまた開示されていることを理解されたい。例えば、値「１０」が開示されている場合、「約１０」もまた開示されている。また、２つの特定の単位の間のそれぞれの単位もまた開示されていることを理解されたい。例えば、１０及び１５が開示されている場合、１１、１２、１３、及び１４もまた開示されている。

［００５５］本明細書で使用される用語「任意選択による（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」又は「所望による（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、その後に記述されている事象又は状況が起こっても起こらなくてもよいことを意味し、その記述には、その事象又は状況が起こる場合及び起こらない場合が含まれる。

［００５６］本明細書で使用される用語「ポリマー」は、小さな構造単位すなわちモノマー（例えばエタン、イソプレン、β−グルコース）の繰り返しによって表すことができる天然又は合成の比較的高分子量の有機化合物（例えばポリエチレン、ゴム、セルロース）を指す。合成ポリマーは、典型的には、モノマーの付加重合又は縮合重合によって形成される。

［００５７］本明細書で使用する用語「コポリマー」は、２つ以上の異なる繰り返し単位（モノマー残基）から形成されるポリマーを指す。限定するものではなく一例として、コポリマーは、交互コポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、又はグラフトコポリマーである場合がある。

［００５８］本明細書で使用する用語「バイオアッセイ」は、物質の濃度、純度、及び／又は生物学的活性を決定するための手順を指す。

［００５９］本明細書で使用される用語「化学事象」は、開示されたシステム及び方法によって検出され得る試料中の分析物の物理的又は化学的特性の変化を指す。例えば、屈折率（ＲＩ）、溶質濃度、及び／又は温度の変化は化学的事象であり得る。更なる例として、２つの化学種又は生物種間の生化学的結合又は会合（例えば、ＤＮＡハイブリダイゼーション）は化学的事象であり得る。更なる例として、錯体又は分子の解離をＲＩの変化として検出することもできる。更なる例として、温度、濃度、及び会合／解離の変化を時間の関数として観察することができる。更なる例として、バイオアッセイを実施することができ、化学的事象を観察するために使用することができる。

［００６０］開示されるのは、本発明の組成を調製するために使用される構成要素、並びに本明細書に開示される方法において使用されるそれらの組成自体である。これら及び他の材料は本明細書に開示されており、これらの材料の組み合わせ、サブセット、相互作用、群などが開示されているときに、これらの化合物のそれぞれの様々な個々の及び集合的な組み合わせ及び順列の具体的な参照は明示的に開示されていない場合があるが、それぞれが本明細書において具体的に企図され、記載されている。例えば、特定の化合物が開示され、論じられ、それらの化合物を含む多くの分子に対してなされ得る多数の修飾が論じられている場合、具体的な否定の言及がない限り、それらの化合物のそれぞれの及び全ての組合せ及び順列が可能である。したがって、分子Ａ、Ｂ、及びＣのクラスならびに分子Ｄ、Ｅ及びＦのクラス、及び組合せ分子の例Ａ−Ｄが開示されている場合、それぞれが個別に列挙されていなくても 、それぞれが個別に及び集合的に企図されていることを意味し、Ａ−Ｅ、 Ａ−Ｆ、 Ｂ−Ｄ、 Ｂ−Ｅ、 Ｂ−Ｆ、 Ｃ−Ｄ、 Ｃ−Ｅ、及びＣ−Ｆという組み合わせが開示されているとみなされる。同様に、これらの任意のサブセット又は組み合わせもまた開示されている。したがって、例えば、Ａ−Ｅ、 Ｂ−Ｆ、及びＣ−Ｅのサブグループが開示されているとみなされる。この概念は、本発明の組成を製造及び使用する方法の工程を含むが、それらに限定されない、本出願のすべての態様に当てはまる。したがって、実施可能な様々な追加の工程がある場合、これらの追加の工程のそれぞれは、本発明の方法の任意の特定の態様又は態様の組み合わせを用いて実施できることが理解される。

［００６１］本明細書に開示される組成は、特定の機能を有することが理解される。開示された機能を実行するための特定の構造要件が本明細書に開示されており、それらの開示されている構造に関係する同じ機能を果たすことができる様々な構造が存在すること、及びそれらの構造が典型的には同じ結果を達成するであろうことが理解される。
Ｂ．単一チャネルの試料／標準物質インターフェロメトリックシステム

［００６２］一態様において、本発明はインターフェロメトリック検出システムに関し、このシステムは、（ａ）基材に形成された、長手方向及び横方向を有するチャネルであって、液体試料を受容するように構成されたチャネルと、（ｂ）光ビームを生成するための光源であって、光ビームはチャネルの長手方向に伸長され、光源は、光ビームがチャネルの少なくとも長さ４ｍｍより大きい一部分に入射するように、光ビームを基材に向けるように位置づけられ、したがって、動作中に、光ビームと基材／チャネル界面及び試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光が生成され、散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンは試料の屈折率の変化に応じてシフトする、光源と、（ｃ）散乱光を受光すると同時に複数の強度信号を生成する光検出器とを備えている。

［００６３］一態様において、本発明はインターフェロメトリック検出システムに関し、このシステムは、（ａ）基材に形成された、長手方向及び横方向を有するチャネルであって、チャネルの対向位置に配置された少なくとも２つの入口と、それらの少なくとも２つの入口の間の点に配置されることによってチャネルの右側及びチャネルの左側を画定する少なくとも１つの出口とを有することによって２つ以上の液体試料を受容するように構成される、チャネルと、（ｂ）光ビームを生成するための光源であって、光ビームは、前記チャネルの長手方向に伸長され、光源は、光ビームを基材に向けて光ビームがチャネルの右側の少なくとも一部分とチャネルの左側の少なくとも一部分とに同時に入射するように位置づけられ、したがって、動作中に、光ビームと基材／チャネル界面及び２つ以上の試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光が生成され、散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンは２つ以上の試料の屈折率の変化に応じてシフトする、光源と、（ｃ）散乱光を受光すると同時に複数の強度信号を生成する光検出器とを備えている。

［００６４］一態様において、本発明はインターフェロメトリック検出システムに関し、このシステムは、（ａ）基材に形成された、長手方向及び横方向を有するチャネルであって、液体試料を受容するように構成された、チャネルと、（ｂ）光ビームを生成するための光源であって、光ビームはチャネルの長手方向に伸長され、チャネルの、より大きい少なくとも一部分に光ビームが入射するように、光源は光ビームを基材に向けるように位置づけられ、したがって、動作中に、光ビームと基材／チャネル界面及び試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光が生成され、散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンは試料の屈折率の変化に応じてシフトする、光源と、（ｃ）散乱光を受光すると同時に複数の強度信号を生成する光検出器であって、動作中にチャネルから４０cm未満に配置される、光検出器とを備えている。

［００６５］一態様において、本発明はインターフェロメトリック検出システムに関し、このシステムは、（ａ）基材に形成された、長手方向及び横方向を有するチャネルであって、チャネルの対向位置に配置された少なくとも２つの入口と、それらの少なくとも２つの入口の間の点に配置されることによってチャネルの右側及びチャネルの左側を画定する少なくとも１つの出口とを有することによって、２つ以上の液体試料を受容するように構成される、チャネルと、（ｂ）光ビームを生成するための光源であって、光ビームは、前記チャネルの長手方向に伸長され、光源は、光ビームがチャネルの長手方向に沿って長さ４ｍｍより大きい部分に入射すると同時に光ビームがチャネルの右側の少なくとも一部分及びチャネルの左側の少なくとも一部分に入射するように、光ビームを基材に向けるように位置づけられ、したがって、動作中に、光ビームと基材／チャネル界面及び２つ以上の試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光が生成され、散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンは２つ以上の試料の屈折率の変化に応じてシフトする、光源と、（ｃ）チャネル及び／又は入口内に配置された液体の蒸発を低減するように入口を閉じるように適応された閉じ要素と、（ｄ）散乱光の受光と複数の強度信号の生成を同時に行う光検出器であって、動作中にチャネルから４０cm未満に位置づけられる光検出器とを備えている。

［００６６］図１は例示的なインターフェロメトリック検出装置を示しており、図中、ＨｅＮｅレーザーからの光ビームがビーム調整光学系（すなわち光学素子）を通過して、ビームの幅を増加させている。次いで、図２に示すように、温度制御されたチップに配置されたチャネルの複数の領域（例えば、試料及び標準物質）にその拡張された光ビームを衝突させて後方散乱光及び細長い干渉縞を生成し、それらをｓ−Ｄ ＣＣＤアレイ検出器へと導くことができる。次いで、信号解析装置（すなわち、コンピュータ）を使用して、検出器からの信号強度情報を解釈し、それをチャネルの調査対象領域からの試料の部分の屈折率の変化と相関させることができる。

［００６７］別の態様において、ＳＣＳＲインターフェロメトリック検出システム又は装置の任意の要素は、単一の構成要素又は複数の構成要素を備え得る。様々な態様において、複数のレーザーを用いて別個の光ビームを生成し、それぞれの光ビームをチャネルの異なる部分に衝突させることができる。別の態様では、複数の光学素子を単一の光ビーム又は複数の光ビームのいずれかで用いることができる。別の態様では、複数の検出器及び／又は信号解析装置が存在し得る。

［００６８］更なる態様では、システムは、強度信号を受信してそこから試料の１つ以上の特性を決定するための少なくとも１つの信号解析装置を更に備える。

［００６９］更なる態様では、システムは、複数のリザーバをさらに備え、複数のリザーバのそれぞれは、少なくとも２つの入口のうちの１つと流体連通する。また更なる態様において、２つ以上の試料は第１の試料と第２の試料を含む。また更なる態様において、第１の試料は解析される試料であり、第２の試料は標準物質である。また更なる態様では、２つ以上の試料の少なくとも１つは標準物質を含む。

［００７０］更なる態様では、基材とチャネルとが一緒になって毛細管を構成する。

［００７１］更なる態様では、散乱光は後方散乱光である。また更なる態様では、散乱光は後方散乱光を含む。

［００７２］また更なる態様では、本発明はデバイス及び方法に関するものであり、試料溶液のインターフェロメトリック調査及び標準溶液のインターフェロメトリック調査が同時に実施され、同じ光源での環境通信（すなわち、例えば圧力及び温度を含む試料環境の共有）において、同じチャネル内又は２つのチャネル内で実行される。一態様では、これは、チャネルの長手方向に伸長された単一のレーザーによって達成され得る。

１．チャネル
［００７３］一態様では、本発明のインターフェロメトリック検出システムは基材に形成されたチャネルを含み、チャネルは長手方向と横方向を有し、チャネルは液体試料を受容するように構成される。一態様では、本発明のインターフェロメトリック検出システムは、基材に形成されたチャネルを含み、チャネルは長手方向及び横方向を有し、チャネルは、 チャネルの対向位置に配置された少なくとも２つの入口と、少なくとも２つの入口の間の点に配置された少なくとも１つの出口とを含み、それによってチャネルの右側及びチャネルの左側を画定することによって、少なくとも２つ以上の液体試料を受容するように構成される。本発明のチャネルは、様々な態様において、一片のシリカ又は他の適切な光透過性の材料のような基材から形成することができる。様々な態様において、基材の組成の材料は、分析される試料の屈折率とは異なる屈折率を有する。更なる態様では、屈折率が温度によって有意に変化し得るので、所望により基材を温度制御装置に設置する及び／又は接続することができる。また更なる態様では、チャネルからの散乱光を検出器に向けることができるように、基材を例えば約７°傾斜させることができる。

［００７４］更なる態様では、チャネルは概ね半円形の断面形状を有する。チャネルの特性によって本質的に生成される固有のマルチパス光学構成は、非集束レーザビームとチャネルの湾曲した表面との相互作用に基づくものであり、小さな体積内の高感度のインターフェロメトリック測定を可能にする。あるいは、チャネルは、実質的に円形又はほぼ矩形の断面形状を有することができる。また更なる態様では、基材とチャネルとが一緒になって毛細管を構成する。また更なる態様では、例えばシリカ基材又はポリマー基材（例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）又はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））と、試料を受容するように基材に形成されたエッチングされたチャネルなど、基材とチャネルとが一緒になってマイクロ流体デバイスを構成し、このチャネルは断面形状を有する。また更なる態様では、チャネルの断面形状は半円形である。また更なる態様では、チャネルの断面形状は正方形、矩形、又は楕円形である。また更なる態様では、チャネルの断面形状は、ＢＳＩ技術での使用に適した任意の形状を含むことができる。また更なる態様では、基材は同じ又は様々な寸法の１つ又は複数のチャネルを含み得る。様々な態様において、チャネルは、約５〜約２５０マイクロメートル、例えば、約５、１０、２０、３０、４０、５０、７５、１００、１５０、２００、又は２５０マイクロメートルの半径を有することができる。さらに他の態様では、チャネルは、例えば、０．５ミリメートル、０．７５ミリメートル、１ミリメートル、１．２５ミリメートル、１．５ミリメートル、１．７５ミリメートル、２ミリメートル、又はそれ以上など、約１ミリメートル以上までの半径を有することができる。

［００７５］マイクロ流体チャネルは、存在する場合には、同じ又は様々な試料、及び混合ゾーンを、保持及び／又は移送することができる。混合ゾーンの設計は、例えば１つ以上の結合対種の少なくとも最初の混合を可能にし得る。次いで、結合対種間の反応及び／又は相互作用が分析の時点で継続しているか又は未完了であるならば、少なくとも最初の混合がされた試料は、ストップフロー分析に供され得る。マイクロ流体チャネルの特定の設計、混合ゾーン、及び混合条件は、例えば、試料及び／又は種の濃度、応答、及び量のような因子に応じて変化し得る。

［００７６］更なる態様では、チャネルをチャネルの長さに沿って複数の別個のゾーンに分けることができる。また更なる態様では、チャネルは少なくとも２つの別個のゾーンを含む。また別の態様では、チャネルは２、３、４、５、６、７、８、９、１０又はそれ以上のゾーンを含み得る。任意の個々のゾーンは、同じチャネルに沿った任意の他のゾーンと同じ又は異なる、例えば長さなどの寸法を有することができる。また更なる態様では、少なくとも２つのゾーンは同じ長さを有する。また更なる態様では、チャネルに沿ったゾーンの全てが同じ又は実質的に同じ長さを有する。また更なる態様では、各ゾーンは、チャネルに沿って、例えば約１、 ２、 ３、 ５、 ８、 １０、 ２０、 ４０、 ８０、 １００、 ２００、 ４００、 ８００、又は１，０００マイクロメートルなど、約１〜約１，０００マイクロメートルの長さを有し得る。また更なる態様では、各ゾーンは約１マイクロメートル未満又は約１，０００マイクロメートル以上の長さを有することができ、本開示は任意の特定のゾーンの寸法に限定されることを意図しない。更に、任意の個々のゾーンは、隣接するゾーンと接していてもよく、分離していてもよい。また更なる態様では、少なくとも１つのゾーンは隣接するゾーンと接している。また更なる態様では、チャネルに沿ったゾーンのそれぞれが接しており、したがって、個々のゾーンの間に途切れがない。また更なる態様では、少なくとも１つのゾーンは、ゾーン内にない毛細管の部分によって隣接するゾーンから分離されている。また更なる態様では、チャネルに沿ったゾーンのそれぞれは、いずれのゾーンも別のゾーンと直接接触しないように互いに分離されている。また更なる態様では、少なくとも１つのゾーンを標準物質及び／又は実験対照として使用することができる。また更なる態様では、各測定ゾーンが標準物質ゾーンに隣接して配置され、したがって、チャネルは測定ゾーンと標準物質ゾーンを交互に含む。チャネルに沿ったゾーンには特定のしるし又は区切りの必要はなく、当該システムは各ゾーンからの散乱光に対処しそれを検出することができるのみであることに留意されたい。

［００７７］更なる態様では、第１の別個のゾーンは第１の入口と少なくとも１つの出口との間に配設され、第２の別個のゾーンは第２の入口と少なくとも１つの出口との間に配設される。

［００７８］更なる態様では、チャネル内の任意の１つ以上のゾーンは、例えば、継ぎ手、連結、Ｔ字部、注入ポート、混合ポート、又はそれらの組み合わせなどの接合部によって任意の他のゾーンから分離され得る。例えば、試料の流路の１つ以上のゾーンを、例えば検体が導入され得る注入ポートの上流に位置づけることができる。そのような態様では、１つ以上のゾーンを注入ポートの下流に位置づけてもよい。

［００７９］更なる態様では、チャネルを２つ、３つ、又はそれ以上の領域に分けることができ、各領域は出口によって他の領域から分離される。また更なる態様では、出口はチャネルの１つの領域の流体がチャネルの別の領域からの流体と接触及び／又は混合するのを防ぐことができる。また別の態様では、領域の任意の組み合わせ又は領域の全てを、光ビームの少なくとも一部分と衝突するように位置づけることができる。そのような態様では、単一チャネルの複数の領域を使用して、単一の器具設定で同じ又は異なるタイプの複数の分析を行うことができる。また更なる態様では、チャネルは２つの領域を有し、出口は２つの領域の間のチャネルに配置され、それらの領域のそれぞれの少なくとも一部は、光ビームが入射するチャネルの区域内にある。

［００８０］更なる態様では、複数の領域が存在する場合、各領域は入力及び出力ポートを有し得る。各領域が入力及び出力ポートを有する２つの領域を含むチャネルの例示的概略図を図７に示す。また更なる態様では、入力ポート及び／又は出力ポートは、例えば後方散乱光などの散乱光の生成及びその結果得られる測定値を干渉しないように構成することができる。他の幾何学的設計及び構成を利用することができることに留意すべきであり、本発明は本明細書に開示された特定の例示的な構成に限定されることを意図するものではない。したがって、一態様では、単一のチャネルで同じ物理的環境において同時に複数の試料の解析が可能である。

［００８１］図１３に示すように、チャネル内の溶液の毛管作用を停止するために疎水性コーティングを所望により使用することができる。図１３は、毛管作用を停止させ、試料と標準物質が混ざり合うであろうチャネルの中央でそれらが合流するのを抑制するための疎水性コーティングとして機能するシグマコート（Ｓｉｇｍａｃｏａｔ）の写真を示す。液体はこのコーティングがされた領域で止められ、毛管作用が止まっている。これは、疎水性コーティングを使用してチャネルの中央に間隙を形成することができ、したがって、ＳＣＳＲ検出ビーム検査領域内に試料溶液及び標準物質溶液を導入し、分離できることを実証している。

［００８２］図５及び図６に図示するように、それらの入口をチャネルの対向位置（例えば対向端）に配置することができる。対向位置を例えばチャネルの端に位置づけ、入口の間に出口を配置することができる。しかしながら、入口と出口の構成が本明細書に記載のＳＣＳＲ調査を可能にするものである限り、入口をチャネルの端にする必要はないことを理解されたい。

２．光源
［００８３］一態様では、本発明のインターフェロメトリックシステムは光ビームを生成するための光源を備えており、光ビームはチャネルの長手方向に伸長され、光源は、光ビームがチャネルの少なくとも長さ４ｍｍより大きい部分に入射するように、光ビームを基材に向けるように位置づけられ、したがって、動作中に、光ビームと基材／チャネル界面及び試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光が生成され、散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンは試料の屈折率の変化に応じてシフトする。

［００８４］一態様では、本発明のインターフェロメトリックシステムは光ビームを生成するための光源を備えており、光ビームはチャネルの長手方向に伸長され、光源は、光ビームがチャネルの右側の少なくとも一部分及びチャネルの左側の少なくとも一部分に同時に入射するように光ビームを基材に向けるように位置づけられ、したがって、動作中に、光ビームと基材／チャネル界面及び２つ以上の試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光が生成され、散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンは２つ以上の試料の屈折率の変化に応じてシフトする。

［００８５］様々な態様において、光源は、散乱光を生成するためにエッチングされたチャネルに入射する整列の容易な光ビームを生成する。更なる態様では、光源は、例えばＨｅＮｅレーザーから発される光のようなコリメートされた光ビームを生成する。また更なる態様では、光源は、良好にコリメートされていない、ダイオードレーザによって生成されたもののような、例えば、ガウスプロファイルに分散する光ビームを生成する。

［００８６］典型的には、２種類のレーザーを用いることができる。様々な態様において、１つのレーザー（ダイオード）はチャネルの長手方向に伸長されたレーザービームを生成する。更なる態様では、もう一方（ＨｅＮｅ）は、チャネルの長さに沿って長手方向に伸長されていないが後にビーム伸長光学系によってチャネルの長さに沿って長手方向に伸長され得るレーザービームを生成する。これらの両方の方法は、伸長されたビームをチャネルに衝突させるという同じ目的を異なる手段を通じて達成し得る。特定の態様では、レーザービームの直径がガラスチップの厚さと同じとき、新しい干渉現象が生じ得る。これを避けるために、ビームの幅をガラスチップの厚さよりも小さくすることができる（０．８ｍｍ幅のレーザーと１．７ｍｍ厚のガラスチップ）。

［００８７］更なる態様では、単一の光ビームを基材に入射する。

［００８８］更なる態様では、光ビームは、複数の別個のゾーンの少なくとも一部分にかけて実質的に均一な強度プロファイルを有する。また別の態様では、光ビームはゾーンに垂直な軸において実質的にガウス強度プロファイルを有する。また更なる態様では、チャネルに衝突する光ビームの部分は、細長い強度プロファイルを有する。

［００８９］様々な態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが４ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。様々な態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが５ ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。また別の態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが６ ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。また更なる態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが７ ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。更にまた別の態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが８ ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。また別の態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが９ ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。また更なる態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍ、又は２０ ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。

［００９０］更なる態様では、チャネルに入射する光ビームの少なくとも一部分は、少なくとも２つの別個のゾーンをカバーする。また別の態様では、光ビームの少なくとも一部分は、少なくとも２つのゾーンのそれぞれの上の光の強度が同じ又は実質的に同じであるようにチャネルに入射する。また別の態様では、光ビームの少なくとも一部分は、チャネルに沿ったゾーンのそれぞれが同じ又は実質的に同じ光強度を受け取るようにチャネルに入射する。例えば、ガウス強度プロファイルを有する光ビームは、チャネルに沿って少なくとも２つのゾーンが強度プロファイルのピーク内にあり、同じ又は実質的に同じ光強度を受け取るように、チャネルに入射することができる。また更なる態様では、チャネルに照射する光ビームの部分は、例えばプラトー（例えばトップハット）のような非ガウスプロファイルを有することができる。ガウス強度プロファイルの翼の光ビームの部分は、チャネルの他の部分に入射することができる、又は別のところに向けられ得る。

［００９１］更なる態様では、対象ゾーンにわたる光強度の変動は測定誤差をもたらす場合がある。また更なる態様では、変動する強度を有する光ビームの部分がチャネルの複数のゾーンに入射する場合、キャリブレーションを実施することができ、予想される光の強度、その結果生じる相互作用、及び散乱を、将来の測定の相関のために決定することができる。

［００９２］光源は、生成された光の周波数及び強度が試料及び／又はマーカー化合物と相互作用し、本明細書に記載されるような細長い縞パターンを提供するのに十分であるならば、光を生成する任意の好適な機器及び／又は手段を含むことができる。ＨｅＮｅレーザー及びダイオードレーザーのような光源は市販入手可能であり、当業者は本発明のシステム及び方法とともに使用するのに適切な光源を容易に選択し得る。

［００９３］更なる態様では、光源は単一のレーザーを備え得る。また更なる態様では、光源は、それぞれがチャネルの１つ以上のゾーンに入射し得るビームを生成する２つ以上のレーザーを備え得る。また更なる態様では、２つ以上のレーザーが存在する場合、任意の個々のレーザーは任意の他のレーザーと同じでもよく、異なっていてもよい。例えば、２つの個々のレーザを利用することができ、それぞれは、異なる相互作用がチャネルに沿って各ゾーンで決定できるように、例えば波長のような異なる特性を有する光ビームを生成する。

［００９４］マイクロ化学分析のための任意のインターフェロメーター技術と同様に、光源が単色性及び高い光子束を有することは、様々な態様において有利であり得る。必要に応じて、中性密度フィルターを用い、レーザーのような光源の強度を低減することができる。

［００９５］更なる態様では、システムは、光源とチャネルとの間に配置された光学素子をさらに備え、この光学素子は、光ビームをチャネルの長さに平行の方向に広げる、分割する、ラスタリングする、若しくはそれらの組み合わせにすることのうちの少なくとも１つができる。様々な態様において、そのような光学素子は、光ビームをチャネルに沿って２つ以上のゾーンと接触させることができる。更なる態様では、ダイオードレーザーのような光源はガウスプロファイルを有する光ビームを生成し、光学素子は必要ないか、又は存在しない。また更なる態様では、ＨｅＮｅレーザのような光源はコリメートされた光ビームを生成し、光学素子は、光ビームを広げ、チャネルに沿った少なくとも２つのゾーンとの光ビームの接触を可能にするために存在することができる。そのような光ビーム構成は、複数の測定を可能にし得る、又は試料及び標準物質の測定を同じチャネル内で同時に又は実質的に同時に行うことを可能にし得る。

［００９６］更なる態様では、光学素子は、チャネルの長さに平行な方向に光ビームを広げることができる。また更なる態様では、光学素子は円柱レンズを備える。また更なる態様では、光学素子はアナモルフィックレンズを備える。

［００９７］更なる態様では、光学素子は少なくとも一方向に光ビームを分散することができる分散要素を備え得る。そのような要素は、チャネルに入射するときに光ビームが少なくとも２つのゾーンに接触するように、チャネルの長手方向軸に平行な方向に良好にコリメートされた光ビームを分散させるのに有用であり得る。そのような態様では、光学素子は、存在する場合、０．８ｍｍ×４．０ｍｍのビームを生成するために、有効焦点距離が２５．４ｃｍの例えば５０．８ｍｍ×１９ｍｍの円柱レンズを備えることができる。したがって、円柱レンズを使用して、光ビームをＨｅＮｅレーザーから線に分散させることができる。アナモルフィックレンズもまた使用し得る。

［００９８］更なる態様では、光学素子は、良好にコリメートされた光ビームを、それぞれが同じチャネル上の別個の領域に入射することができる２つ以上の個々のビームに分割することができるビーム分割要素を備えることができる。

［００９９］更なる態様では、光学素子は、チャネルの２つ以上のゾーンにわたって光ビームをラスタリングすることができるラスタリング要素を備えることができる。そのようなラスタリング要素が存在する場合、２つ以上のゾーンにわたってビームがラスタリングされる速度は、温度変化及び／又は毛細管を通って流れる試料の組成の変化による測定誤差の発生を防止するのに十分に速くなくてはならない。

［００１００］更なる態様では、同じ又は異なるタイプの２つ以上の光学素子を利用し得る。また更なる態様では、例えば分散円柱レンズのほかに、追加のビーム調整光学系を利用し得る。また別の態様では、光ビームと、チャネルに沿った少なくとも２つのゾーンとの接触を可能にすることができる他のタイプの光学素子が企図され、本開示は本明細書に記載の特定の光学素子に限定されることを意図していない。また更なる態様では、例えばレンズのような光学素子を光源とチャネルとの間の光路に配置することができる。また更なる態様では、例えばラスタリング素子のような光学素子を光源に取り付けること又は統合することができる。

［００１０１］更なる態様では、光ビーム及び／又は散乱光を所望の方向に向けるために、又は光ビームの１つ以上の特性を調整するために、１つ以上の追加の光学的構成要素、例えば、鏡、中立濃度フィルタ、又はそれらの組み合わせなどを存在させることができる。

３．閉じ要素
［００１０２］一態様では、本発明のインターフェロメトリックシステムは、入口を閉鎖するように適合された閉じ要素を備え、それによってチャネル及び／又は入口内に配置された液体の蒸発を低減する。更なる態様では、本発明のインターフェロメトリックシステムは、複数の閉じ要素を備えることができる。閉じ要素の例としては、限定するものではないが、キャップ、コルク、フェルール、ストッパー、コレット、及びトップが挙げられる。

［００１０３］１つ以上の入口が閉じ要素によって完全に密閉されることは厳密に必要なことではないが、使用中に閉じ要素が環境への試料の曝露を低減する、最小限にする、又は排除することが好ましい場合がある。

［００１０４］チップ表面から閉じ要素までの距離は、体積の最小化、製造の容易さ、及び注入の一貫性のために最適化することができる。環境に曝露される体積、寸法、表面積が小さいほど、溶媒及び溶液の蒸発が最小限に抑えられる。なぜならば、１）試料が常に分注物（ピペット）内に含まれる、２）試料／標準物質溶液表面の小さな領域のみが環境に曝露される（すなわち、曝露されている表面積は、非常に小さいレセプタクルの内径によって画定される）、３）試料検出ゾーンがレセプタクルの頂部（蒸発が起こり得る場所）から空間的に分離されているために大気と連通できず、注入が行われた後、出口孔に接続された排出管へのバルブが閉じられていることによって、環境との連通を低減する、最小限にする、又は排除するからである。導入部位から数センチメートルのところに検出ゾーンがあるので、蒸発性連通には、データ収集を行うのに必要とされるよりもはるかに長い時間（例えば数分）がかかる。したがって、理論による束縛を望むものではないが、ＳＣＳＲ法は使用者が標準ピペットから一滴を投じること、低マイクロリットル容積の試料を自動的かつ受動的に（ポンプなしで）検出領域に導入すること及び標準物質流体と同じ圧力にすることを可能にすることができる。

［００１０５］調査領域を入口から十分な距離に位置づけることによって、蒸発の低減又は排除を達成することもまた可能であることが理解される。例えば、調査領域の外縁を入口から少なくとも２ｍｍ、少なくとも３ｍｍ、少なくとも４ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、少なくとも６ｍｍ、少なくとも７ｍｍ、少なくとも８ｍｍ、少なくとも９ｍｍ、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも１１ｍｍ、少なくとも１２ｍｍ、少なくとも１３ｍｍ、少なくとも１４ｍｍ、少なくとも１５ｍｍ、少なくとも１６ｍｍ、少なくとも１７ｍｍ、少なくとも１８ｍｍ、少なくとも１９ｍｍ、少なくとも２０ｍｍ、少なくとも２５ｍｍ、少なくとも３０ｍｍ、少なくとも４０ｍｍ、少なくとも５０ｍｍに位置づけることができる。一態様では、入口と調査領域の縁との間のチャネルの水平長さに沿って距離を測定することができる。更なる態様では、入口と調査領域の縁との間のチャネルの水平長さ及び入口自体の垂直距離に沿って距離を測定することができる。この態様を１つ以上の閉じ要素と組み合わせて使用できることが理解される。

４．光検出器
［００１０６］一態様では、本発明のインターフェロメトリックシステムは、散乱光を受信すると同時に複数の強度信号を生成するための光検出器を備える。

［００１０７］一態様では、本発明のインターフェロメトリックシステムは、散乱光を受信すると同時に複数の強度信号を生成するための光検出器を備え、動作中、光検出器はチャネルから４０cm未満に配置される。

［００１０８］光検出器は散乱光を検出し、それを、細長い縞パターンにおける明帯の位置がシフトするにつれて変化する強度信号、すなわち試料の屈折率（ＲＩ）又はＲＩ関連特性を決定するために使用することができる強度信号に変換する。本発明の技術を使用して検出及び／又は定量化ができる例示的な特性としては、質量、濃度、配座、構造、電荷レベル、水和レベル、又はそれらの組み合わせにおける変化が含まれるが、これらに限定されない。他の態様では、例えば、水性又は非水性溶媒に生じ得るような１つ以上の化学反応の進行をモニタリングすることができる。

［００１０９］光検出器は、様々な態様において、例えばバイセルセンサー、線形又はエリアアレイＣＣＤ又はＣＭＯＳカメラ及びレーザービーム解析アセンブリ、光検出アセンブリ、アバランシェフォトダイオードなどの任意の好適な画像感知装置、又は他の好適な光検出装置を備えることができる。更なる態様では、光検出器は複数の細長い干渉縞パターンを検出することができるアレイ光検出器である。また更なる態様では、光検出器は、光ビームと試料、チャネル壁、及び任意選択によるマーカー化合物との相互作用によって生成される細長い干渉縞パターンを検出するための複数の個々の光検出器を備えることができる。光検出器に入射する散乱光は、チャネルの長さに沿った別個のゾーンに対応する細長い干渉縞パターンを含む。これらの細長い干渉縞パターンは複数の明帯を含み、それらの明帯の位置は、組成変化、温度変化、又はそれらの組み合わせのいずれかによって試料のその部分の屈折率が変化するにつれてシフトする。光検出器の特定の位置は、他の要素の配置に応じて変えることができる。また更なる態様では、光検出器をチャネルに対して約４５度の角度に位置づけることができる。

［００１１０］次いで、光検出器からの強度信号を、干渉縞パターンの解析及びチャネルの各ゾーンにおける試料及び／又は標準物質のＲＩ又はＲＩ関連特性の決定のために信号解析装置に導くことができる。信号解析装置はコンピューター又は専用電気回路であり得る。様々な態様において、信号解析装置は、それぞれの別個の対象ゾーン内の試料の強度信号、ＲＩ又は他の特性を決定するために必要なプログラミング又は回路を含む。更なる態様では、信号解析装置は、干渉縞パターンの位置シフトを検出し、それらの位置シフトを試料の少なくとも一部の屈折率の変化と相関させることができる。また更なる態様では、信号解析装置は、干渉縞パターンの位置シフトを検出し、それらの位置シフトをチャネルのゾーンに生じている屈折率の変化と相関させることができる。また更なる態様では、信号解析装置は、光検出器から受信したデータを比較し、チャネルの任意の２つ以上のゾーンにおける試料の屈折率及び／又は特性を決定することができる。

［００１１１］更なる態様では、信号解析装置は、光検出器から受信した強度信号を解釈し、チャネルの各ゾーン内の試料の１つ以上の特性を決定することができる。また更なる態様では、信号解析装置は、光検出器に入射する干渉縞パターンの位置シフトを解釈するために数学的アルゴリズムを利用することができる。また更なる態様では、例えば、デコンボリューションアルゴリズムなどの既知の数学的アルゴリズム及び／又は信号解析ソフトウェアを利用して、多重散乱インターフェロメトリック解析から、生じている位置シフトを解釈することができる。

［００１１２］光検出器は、インターフェロメトリック測定を必要とする任意の用途に用いることができるが、光検出器は、全般的な溶質定量化、温度及び流量測定を行うために特に有用であり得る。これらの用途では、光検出器は、チャネルのマルチパス光学構成によって超高感度を提供する。温度測定の態様では、信号解析装置は、光検出器によって生成された信号を受信し、試料の屈折率がその温度に比例して変化するという原理を使用してそれらを分析する。このようにして、信号解析装置は、検出された干渉縞パターンの位置シフトから試料の温度変化を算出することができる。更なる態様では、チャネルに沿った２つ以上のゾーンで生じる相互作用から細長い干渉縞パターンを検出する能力は、測定間の条件の変化という問題を伴わずに実時間で標準物質の測定値及び／又は比較測定値を提供することができる。また更なる態様では、コンピュータ又は電気回路のような信号解析装置を使用して光検出器信号を解析し、試料の特性を決定することができる。

［００１１３］流量測定の態様では、チャネル内の流れの摂動が検出される時点を特定するために、信号解析装置によって同じ原理が採用される。熱摂動の場合、流量が決定される流れは、検出ゾーンからチャネルに沿って既知の距離の点で局所的に加熱される。この態様のための信号解析装置は、流れの熱が発生する時を記録するタイミング手段又は回路を含む。次いで、信号解析装置は、干渉縞パターンにおける明帯の位置シフトから、流れの熱摂動が検出ゾーンに到達する時を決定する。次いで、信号解析装置は、時間間隔と距離の値から流量を決定することができる。流れへの他の摂動としては、ガラスマイクロビーズ又はナノ粒子のような小さな物理的物体の流れへの導入が含まれるが、これに限定されない。化学反応への応答としての金粒子の加熱、又は表面に結合した溶質による光の吸収の変化、又は溶液中に含まれる標的の捕捉を用い、温度誘起によるＲＩ摂動を増強し、それにより試料の組成の調査を行うことができる。更なる態様では、チャネルに沿った複数のゾーンでの測定を使用して、チャネル内の試料の温度勾配又は温度変化率を決定することができる。

［００１１４］更なる態様では、本発明のシステム及び方法を使用して、チャネルの長さに沿った別個のゾーンから同時に、又は実質的に同時に、複数の測定値を得ることができる。そのような態様では、各ゾーンは固有の測定値及び／又は標準を提供することができる。更なる態様では、時間的検出を使用して、例えばフローインジェクション分析システムを用いて、試料がチャネルを通って流れるにつれて経時的に試料の変化を測定することができる。

［００１１５］更なる態様では、試料は例えば気体、液体、又は超臨界流体などの流体である。また更なる態様では、試料は液体であり、実質的に純粋な液体、溶液、又は混合液（例えば、生物学的流体、細胞性流体）であり得る。また更なる態様では、試料は１つ以上の検体を更に含むことができる。また別の態様では、試料は、例えばチャネルの一端で注入ポートを介してチャネルに導入され得る。

［００１１６］光ビームがチャネルの１つ以上の別個の領域に衝突するにつれて、得られるパターンは、屈折率の変化とともに移動し得る。同時に複数の別個のゾーンを解析する能力は、高い空間分解能を提供し、統合された標準を用いる測定技術を提供し得る。

［００１１７］更なる態様では、光検出器はその表面に入射する散乱光を空間的に分解することができる。また更なる態様では、光検出器は３次元アレイを備える。

［００１１８］様々な態様において、ピクセルサイズ、間隔、及び光子束感度を含む光検出器分解能は、特定の仕様に基づいて選択することができる。したがって、様々な態様において、約５０カメラピクセル〜４００カメラピクセルの調査が可能である。更なる態様では、約５０カメラピクセル〜３５０カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約５０カメラピクセル〜３００カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約５０カメラピクセル〜２５０カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約５０カメラピクセル〜２００カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約５０カメラピクセル〜１５０カメラピクセルの調査が可能である。

Ｃ．マイクロ流体装置
［００１１９］一態様において、本発明はマイクロ流体装置に関し、この装置は、（ａ）内部に形成されたチャネルを有する基材であって、チャネルは少なくとも１つの入口を有する、 基材と、（ｂ）入口を閉鎖し、それによってチャネル及び／又は入口内に配置された液体の蒸発を低減するように適合された閉じ要素とを備えている。

［００１２０］更なる態様では、閉鎖は摩擦嵌めによって行われる。更なる態様では、閉鎖はねじ込みによって行われる。

［００１２１］更なる態様では、装置は、入口とチャネルとの間に配置されたリザーバを更に備える。また更なる態様では、装置は、インターフェロメトリック検出システムを更に備える。

［００１２２］更なる態様では、基材とチャネルとが一緒になって毛細管を構成する。

Ｄ．解析法
［００１２３］図１に示すような従来の後方散乱インターフェロメーターは、後方散乱光により生成される干渉縞を利用して試料の屈折率の変化を検出する。この後方散乱検出法は、米国特許第５，３２５，１７０号（Ｂｏｒｎｈｏｐ）及び米国特許公開第ＵＳ２００９／０１０３０９１号（Ｂｏｒｎｈｏｐ）に概ね開示されており、それらの両方は参照により本明細書に援用される。図１を参照すると、従来の後方散乱インターフェロメトリック検出システム１０は、光ビーム１４を生成するレーザー１２を備えている。光ビームは、光ビームの強度を減少させるための１つ以上の中性密度フィルタ１６を通ってから鏡１８で反射され、チップ２０にエッチングされたチャネル２２に衝突するように導かれる。このチップは、温度制御されたサポートブロック２３及び／又はＸ−Ｙトランスレーションステージ（Ｘ−Ｙ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ）２４上に配置され得る。散乱光を、チャネル及び試料との様々な反射及び屈折相互作用の後に検出器２５に導くことができ、検出器によって生成された強度信号をコンピュータベースの信号解析装置２８によって解釈することができる。

［００１２４］この単一チャネル試料／標準物質（ＳＣＳＲ）構成（図３）では、コリメートされたレーザビームは、チャネルに垂直な軸においてガウス形状を維持しながら、チャネルに沿った軸において例えば約８〜１０ｍｍに拡張されている。このビームがマイクロ流体チャネルに衝突しているとき、チャネル内で少なくとも２つの試料の調査を同時に行うことができる。空隙、非混和性材料の液滴、又はチャネル内の他の間隙若しくは穴のいずれかを用いて試料を分離することによって、試料を同じレーザーによって同じチャネル内で同時に調査できる。したがって、試料及び標準物質を同じインターフェロメーターで調査することができる。

［００１２５］超小容量の試料の急速なモニタリング及び検出は強く求められている。１つの分析アプローチである後方散乱インターフェロメトリー（ＢＳＩ）は、円筒形の毛細管に衝突するコヒーレント光が高度に変調された干渉パターンを生成するという観察に基づいて生まれた。典型的には、ＢＳＩは、屈折率の測定が望まれる液体を充填した毛細管からの反射を解析する。この技術は、液体の屈折率の変化を約１０^-9まで測定することができることが示されている。ＢＳＩ技術は、少量の液体における屈折率変化を検出する簡易で普遍的な方法であり、ナノリットル単位の体積で溶質の濃度、流量、及び温度の変化の全てをモニタリングするために適用することができる。

［００１２６］ＢＳＩ技術は、毛細管内又は同様の試料容器内の異なる領域から反射された後のレーザー光の干渉に基づく。好適な方法及び装置は米国特許第５，３２５，１７０号及びＷＯ−Ａ−０１／１４８５８号に記載されており、これらは参照により本明細書に援用される。反射光又は後方散乱光は、レーザー光路に対する角度範囲にわたって見られる。反射は、試料の屈折率が変化すると、そのような角度に対して移動する干渉パターンを生成する。従来考えられてきた小角度の干渉パターンは、屈折率空間における繰り返し周波数を有し、そのような繰り返しを引き起こす屈折率から屈折率への変化を測定する能力を制限する。一態様では、そのような屈折率の変化は典型的には約３０程度である。別の態様では、そのような屈折率の変化は幾十にもなる。別の態様では、縞は、例えば流体とチャネルの屈折率が一致する点までなど、幾十にもかけて移動し得る。

［００１２７］ＢＳＩ法では、光路に沿ってコヒーレントな光ビームが第１の光透過性材料に衝突してそれを通過してから更なる光透過性材料に衝突し、測定対象試料を通過するように光ビームを導き、その試料は、第１の材料と更なる材料との間に位置づけられており、光路に対する角度範囲にかけて反射光を検出し、その反射光は、第１の材料と試料間、及び試料と更なる材料間の界面を含む 異なる物質間の界面からの反射を含んでおり、その干渉は光路に対する角度位置にしたがって空間的に分離された交互に並んだ明るい縞と暗い縞を含む干渉パターンを生成し、試料の屈折率に依存する、試料を通過した光の反射強度の変動に定量的に関連する干渉パターンのパラメータの観察を含む干渉パターンの解析を行い、それに基づいて屈折率を決定する。

［００１２８］この解析は、（ａ）より明るい縞の強度における突然の変化が存在する光路に対する角度の観察、又は（ｂ）より明るい縞とより暗い縞の間の強度の変動の低周波数成分の縞の位置の観察、のうちの一方又は両方を含む。これらのうち、第１の（ａ）は、試料と更なる材料との間の界面で全内部反射が生じる角度の、試料の屈折率に対する依存性に依存する。第２の（ｂ）は、フレネル係数によって与えられるように、その界面からの反射強度の、屈折率に対する依存性に依存する。断面の曲り角のために、矩形のチップは、回折パターンの追加の単一成分もまた有することができる。

［００１２９］第１の材料及び更なる材料は、通常、同じ物質で構成され、試料が保持又は実施される容器の対向する側壁であり得る。例えば、試料は、毛細管のような毛細寸法のフローチャネル内に含まれること、例えばそれを通じて流れることができる。この場合、光源により近い毛細管の側壁は「第１の材料」であり、それに対向する側壁は「更なる材料」である。チャネルの断面深さは光のコヒーレンス長によってのみ制限され、その幅は光ビームの幅によってのみ制限される。好ましくは、チャネルの深さは１〜１０μｍであるが、１〜２０μｍ又は最大５０μｍ以上、例えば１ｍｍ以上であってもよい。しかしながら、最大５ｍｍ又は１０ｍｍ以上のサイズが可能である。好適には、チャネルの幅はその深さの０．５倍から２倍であり、例えばその深さと等しい。

［００１３０］典型的には、光が反射される試料を含む少なくとも１つの界面は、光路を含む平面内で湾曲し、この湾曲した界面は、第１の材料と試料との間の界面である場合には、入射光に面する方向に凸状であり、試料と更なる材料との間の界面である場合には、入射光に面する方向に凹状である。試料は典型的には液体であり、流動していても静止していてもよい。しかしながら、試料は、本発明の様々な態様において固体又は気体であってもよい。第１の材料及び／又は更なる材料は、通常は固体であろうが、原則として液体であってもよく、例えば、マイクロ流体装置内の案内液の鞘流（ｓｈｅａｔｈｉｎｇ ｆｌｏｗ）によって形成され得、その試料はそのような案内流で囲まれた液体の流れである。また、試料は、マイクロ流体チップのような基材中の適切な寸法のフローチャネルに収められてもよい。したがって、この方法を用いて、「チップ上集積素子（ｌａｂ ｏｎ ａ ｃｈｉｐ）」タイプの装置で実施された反応の結果の読み出しを得ることができる。

［００１３１］従来のＢＳＩ技術とは対照的に、一態様では、本発明は、単一チャネルに沿った複数の点で試料の屈折率又は屈折率に関連する特性を同時に又は実質的に同時に測定するシステム、装置、及び方法を提供し、分離された標準物質チャネルを用いたときに生じ得るばらつきを低減する、最小限にする、又は排除する。加えて、本発明のシステム、装置、及び方法は、環境の影響を受けにくい。最後に、分散された光線を使用して、チャネルの長さに沿って配置された複数の別個のゾーンで、所望によりそれぞれが別々の特性、化学的相互作用、又は標準物質値を表すように、測定値を得ることができる。

［００１３２］ＢＳＩは試料と標準物質との間のＲＩの変化を検出するものであり、したがって、その信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）、再現性、及び全体的な性能は、ＲＩを変化させ得るものによって影響を受ける場合がある。温度と同様に、圧力もＢＳＩの性能を低下させ得る。実際、ｄｎ／ｄＰ感度によるシステム性能の著しい低下はよくある問題である。圧力の変化は密度の変化をもたらし、したがってＲＩの変化をもたらす。ＳＣＳＲ法は、この制限を克服する試みである。試料の除去には、注入／試料導入プロセス中にバルブを開くことによる圧力による排出が含まれ、それによりシステムが大気と平衡に達することが可能になる。それぞれの解析後、システムを空にし（試料領域と標準物質領域の両方）、毛細管作用によって高効率で次の試料セットを吸い上げることができる空のチャネルを残す。理論による束縛は望まないが、この技術は、圧力摂動を付与せずに試料物質及び標準物質の両方を導入することを可能にし得る。

［００１３３］様々な態様において、本発明のインターフェロメトリック検出システム及び方法は、例えば、毛細管チャネルの長さに沿って、同時に又は実質的に同時に、複数の信号を測定することができる。更なる態様では、プラグを毛細管の中心に組み込むことができ、試料と標準物質が互いに接触したり混合したりすることなく毛細管に引き込まれることが可能になる。また更なる態様では、２つ以上の毛細管を使用し得る。また更なる態様では、毛細管のトレイを使用することができる。また更なる態様では、各毛細管を１つずつ解析することができる。また更なる態様では、１つ以上の毛細管を一度に解析することができる。

［００１３４］理論に束縛されることを望むものではないが、更なる態様では、本開示の多重インターフェロメトリック検出システム及び方法によって測定することができる屈折率の変化は、試料−リガンド相互作用の配座変化に関連する分子双極子変化並びに水和の水の変化による密度の変動から生じる場合がある。これらのＲＩ変化はまた、例えば試料ｐＨ、溶媒組成、又は分子相互作用の変化から生じるイオン、原子又は分子の電子密度の再分布からも生じる。

［００１３５］この検出システムは、分子相互作用及び分子濃度の観察及び定量化、バイオアッセイ、ＣＥ（キャピラリー電気泳動）及びＣＥＣ（キャピラリー電気クロマトグラフィー）並びにＦＩＡ（フローインジェクション分析）のユニバーサル／ＲＩ検出、生理学的測定、散乱による細胞ソーティング／検出、超微量熱量測定、流量感知、ＰＣＲ定量、温度感知が挙げられるがこれらに限定されない多くの用途を有する。本発明のシステム及び方法の利点の１つは、試料の測定値及び標準物質の測定値を同じチャネルから同時に又は実質的に同時に得ることができることである。両方の測定が同じ毛細管内で生じるので、一態様では、毛細管のすぐ隣接する部分において、各測定に帰属する熱特性が均一になり、結果として信号対ノイズレベルが高くなる。

［００１３６］ＢＳＩは、自由溶液又はテザーモードのいずれかで動作することができる（例えば、『Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｏｎｏｖａｌｅｎｔ ａｎｄ Ｐｏｌｙｖａｌｅｎｔ Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ−ｌｅｃｔｉｎ Ｂｉｎｄｉｎｇ ｂｙ Ｂａｃｋ−Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ』（Ａ． Ｋｕｓｓｒｏｗ， Ｅ． Ｋａｌｔｇｒａｄ， Ｍ．Ｌ．Ｗｏｌｆｅｎｄｅｎ， Ｍ．Ｊ．Ｃｌｏｎｉｎｇｅｒ， Ｍ．Ｇ．Ｆｉｎｎ．Ｄ．Ｊ．Ｂｏｒｎｈｏｐ， Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， １５：８１（１２）：４８８９−４８９７ （２００９）．ＰＭＩＤ：１９４６２９６５）及び『Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｆｒｅｅ−ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ−ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ｕｓｉｎｇ ａ Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ， Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ』（Ｉ． Ｒ． Ｏｌｍｓｔｅｄ， Ａ． Ｋｕｓｓｒｏｗ， ａｎｄ Ｄ． Ｊ． Ｂｏｒｎｈｏｐ， Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，８４（２４）：１０８１７−１０８２２（２０１２）．ＰＭＩＤ：２３１７３６５３）を参照）。テザーモードでは、相互作用種の１つが、チャネル又は毛細管の内壁の表面上に固定化される。次いで、表面結合プローブへの結合のために、結合パートナーを含む試料を導入することができる。検出プローブに隣接した対照を単純に固定することによって、ＳＣＳＲを用いて異なる信号を得ることができる。

［００１３７］様々な態様において、本明細書に記載の検出システム及び方法は、ベンチトップ分子相互作用光度計として有用であり得る。更なる態様では、本明細書に記載の検出システム及び方法は、近患者診断を行うのに有用であり得る。また更なる態様では、この検出システムは、現場、家庭、宇宙、又は遠隔地においてアッセイを行うために有用であり得る。

［００１３８］様々な態様において、本明細書に記載の検出システム及び方法は、手持ち型ＢＳＩとして有用であり得る。

［００１３９］したがって、一態様では、本発明は、従来のインターフェロメトリック測定方法の欠点及び前方散乱法の制限を回避するインターフェロメトリック検出システム及び方法の提供によって、マイクロトータル分析システム（μ−ＴＡＳ）に適用可能な検出方法の必要性を満たす。このシステムは、光源と、光源からの光の拡散、分割、ラスタリング、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つが可能な任意選択による光学素子と、解析対象の試料の受け入れのために基材に好ましくはエッチングされた、又は成形された、毛管寸法のチャネルと、検出ゾーンで試料からの散乱光を検出するための光検出器とを備えている。様々な態様において、光源と光検出器とを統合することができる。

１．ＳＣＳＲ−ＢＳＩの使用
［００１４０］一態様では、本発明は、試料の特性を決定するための方法に関し、この方法は、（ａ）基材に形成されたチャネルを提供する工程であって、チャネルは長手方向及び横方向を有し、チャネルは、チャネルの対向位置に配置された少なくとも２つの入口と、前記少なくとも２つの入口の間の点に配置されることによってチャネルの右側及びチャネルの左側を画定する少なくとも１つの出口とを有することによって２つ以上の液体試料を受容するように構成される、工程と、（ｂ）第１の試料をチャネルの左側に導入する工程と、（ｃ）第２の試料をチャネルの右側に導入する工程と、（ｄ）光ビームがチャネルの左側及びチャネルの右側の少なくとも一部分に入射するように光ビームがチャネルの長手方向に伸長され、光ビームで試料を調査する工程と同時に、（ｅ）散乱光が少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンが試料の屈折率の変化に応じてシフトするように、光ビームと基材／チャネル界面及び試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光を生成する工程と、を含む。

［００１４１］ＢＳＩのような任意のマイクロ流体技術の実施に関わる最も困難な側面の一つが、試料の注入又は導入の本質的な困難性を克服することであることは、当該技術分野で周知である（例えば、『Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ Ｔｏｗａｒｄ ａ Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ』（Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ． Ｆｌｕｉｄ Ｍｅｃｈ．２００４．３６：３８１-４１１， ｄｏｉ：１０．１１４６／ａｎｎｕｒｅｖ．ｆｌｕｉｄ．３６．０５０８０２．１２２１２４）及び『Ｍａｃｒｏ−ｔｏ−ｍｉｃｒｏ ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ』（Ｃａｒｌ Ｋ． Ｆｒｅｄｒｉｃｋｓｏｎ ａｎｄ Ｚ． Ｈｕｇｈ Ｆａｎ＊ ＬａｂＣｈｉｐ，２００４，４，５２６−５３３）を参照）。小断面、マイクロ流体の固有の流れプロファイル、及び試料の物理的特性といったチャネルに固有の特性を含む多くの寄与因子がここに存在する。

［００１４２］単一チャネル試料／標準物質（ＳＣＳＲ）構成は新しい試料導入法（図４Ａ−Ｄ）を用いるものであり、試料の液滴をマイクロ流体チップの一端のウェル内に配置し、毛細管作用によってその材料を調査領域内に引き込む。チャネルの各端の入口ウェルと中央に開けられた穴が、３つの目的の達成を可能にする。第１に、この穴は、毛細管作用によって試料を引き込む際に空気を逃がすのを可能にし、マイクロ流体チャネル内の圧力を安定に保つ。このことは、局所大気との連通が不十分な（例えば、導入後に平衡に達することができない）チャネルに試料容積が拘束又は保持されているシステムでは特に、ｄｎ ／ ｄＰ（圧力に対する屈折率応答）がＲＩ測定の主要なノイズ源になる可能性があるため、特に重要である。第２に、この穴は、簡単な真空によって測定後に試料を除去することを可能にする。第３に、この穴は、試料が測定中に混合しないように、試料のバリアとして作用する。第４に、この穴は、試料及び標準物質の両方を毛細管作用によって独立にチップに引き込んでチャネルの各端に配置しながらも、それら両方が同じ温度と圧力に急速に達することを可能にする。穴又は間隙の適切な設計は、試料が間隙を越えて飛び散って混合するのを防ぎ、急速に平衡に至らせる。測定後、迅速かつ完全に試料を除去することは重要であり得る。チャネルにいくらかでも残留試料があると、次の試料を汚染し得、滑らかな毛細管作用の障害となり得る。出口のチューブに接続されたスイッチの使用は、チャネルを外気と接触させずに保ちながらも真空に固く取り付けて、試料を除去することを可能にする。

［００１４３］様々な態様において、チャネルの各端に入口を位置づけ、それらの間に単一の出口を位置づけることができる。しかしながら、チャネルは、それぞれの間に穴を有する２つ以上の入口を備えてもよい（例えば、図５を参照）。

［００１４４］試料もまた、広範な組成及び特性のものである。疎水性の試料もあれば、親水性のものもある。それらは、水性、有機、水性−有機混合物であってもよく、塩、界面活性剤、及び酸又は塩基などの添加剤と混合されてもよい。界面活性剤を含む水溶液は、水単独よりも親水性の低い試料を構成するので、それらの分散は困難であり得る。緩衝液又は緩衝塩と界面活性剤との両方（タンパク質の相互作用の研究に必要とされる）を用いると、試料が高濃度の塩を含有する場合があり、試料が蒸発しやすくなり、ガラスチャネル内でのそれらの毛細管作用が変わりやすくなる。この場合、この毛細管作用の問題は、チップチャネルへの吸い上げを確実にするために（様々な製造者の）注入ガイドを特別にコーティングすることによって克服することができる。試料が粘着性であるために、マトリックス及び／又は試料が不特定に導入ガイドに付着する場合がある。血清、尿、細胞、細胞由来小胞、組織由来小胞、膜調製物などの試料は、特に困難である。理論による束縛は望まないが、本明細書に記載のアプローチは、最小限の訓練を受けた使用者が、アッセイを実施するのに必要な再現性（２．０ミリラジアン未満）及びはるかに改善された再現性でこれらの全てのサンプルを導入することを可能にし得る。

［００１４５］更なる態様では、方法は、信号解析装置で強度信号を受信する工程、及び少なくとも１つの試料の１つ以上の特性を決定する工程を更に含む。

［００１４６］更なる態様では、方法は、開示されたインターフェロメトリック検出システムにおいて実行される。また更なる態様では、基材とチャネルとが一緒になって毛細管を構成する。また更なる態様では、散乱光は後方散乱光である。

［００１４７］更なる態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に４ ｍｍを超える長さに入射する。また更なる態様では、光ビームは、チャネルの左側の長手方向に４ ｍｍを超える長さに入射する。また更なる態様では、光ビームは、チャネルの右側の長手方向に４ ｍｍを超える長さに入射する。

［００１４８］更なる態様では、第１及び第２の試料は実質的に同時に導入される。

［００１４９］代替的な態様では、インターフェロメトリック検出システムは、基材に形成された、長手方向及び横方向を有するチャネルであって、チャネル内に配置された分離器を有することによって２つ以上の液体試料を受容するように構成され、それによってチャネルの右側及びチャネルの左側を画定し、右側は右入口及び右出口を有し、左側は左入口と左出口を有する、チャネルと、光ビームを生成するための光源であって、光ビームが、前記チャネルの長手方向に伸長され、光源は、光ビームを基材に向けて光ビームがチャネルの右側の少なくとも一部分とチャネルの左側の少なくとも一部分とに同時に入射するように位置づけられ、したがって、動作中に、光ビームと基材／チャネル界面及び２つ以上の試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光が生成され、散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンは２つ以上の試料の屈折率の変化に応じてシフトする、光源と、散乱光を受光すると同時に複数の強度信号を生成する光検出器とを備えている。そのようなシステムは図７に概略的に表されている。

［００１５０］図２５に示すように、ＳＣＳＲ ＢＳＩは従来のＢＳＩよりも優れた結果を提供する。水、ＰＢＳ、及び２０％血清についての短期標準偏差及びラン・トゥ・ラン（トライアル・トゥ・トレイル）再現性の両方がプロットされている。短期標準偏差は、対象試料を注入した後に収集された、ラジアン（ミリラジアン）単位の１０秒間のベースラインノイズに対応する。再現性は、トリプリケート測定の平均測定位相値の標準偏差である。全てのケースでＳＣＳＲは定量的により優れている。水、ＰＢＳで５０％、短期ノイズで約５０％、血清で約４０〜６０％の改善である。

２．調査領域の長さ
［００１５１］一態様では、本発明は、試料の特性を決定するための方法に関し、この方法は、（ａ）基材に形成されたチャネル内に配置された試料を提供する工程において、前記チャネルが長手方向及び横方向を有する、工程、（ｂ）光ビームで試料を調査する工程において、チャネルの長手方向に沿って長さ４ｍｍより大きい少なくとも一部分に光ビームが入射するように、光ビームがチャネルの長手方向に伸長される工程、及び（ｃ）基材／チャネル界面及び試料との光ビームの反射及び屈折相互作用によって散乱光を生成する工程において、散乱光が少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンが試料の屈折率の変化に応じてシフトする、工程を含む。

［００１５２］チャネルのある長さにかけて平均化すると、２つの領域間でより整列性が良く、より形状が近く、より良い補償を提供し、よりガウス分布である縞が得られる。チャネルの長さを増すと、より多くの縞を平均化することができる。したがって、チャネルのより長い部分にかけて平均化すると、得られる縞の変動が減少する。

［００１５３］様々な態様において、光ビームを伸長させて、例えば、試料及び／又は標準物質の方向に光を広げ、次いでデータを平均化することによって、より多くの測定を取ることができる。この技術はＳ／Ｎ比を増加する働きをする。この方法により、複数の測定を取るのに匹敵するデータを単一の測定が提供することができる。

［００１５４］様々な態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に４ｍｍを超える長さに入射する。更なる態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に５ｍｍを超える長さに入射する。また更なる態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に６ｍｍを超える長さに入射する。また更なる態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に７ｍｍを超える長さに入射する。また更なる態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に８ｍｍを超える長さに入射する。また更なる態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に９ｍｍを超える長さに入射する。また更なる態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍ、又は２０ｍｍを超える長さに入射する。

［００１５５］更なる態様では、方法は、信号解析装置で強度信号を受信する工程、及び少なくとも１つの試料の１つ以上の特性を決定する工程を更に含む。

［００１５６］更なる態様では、方法は、開示されたインターフェロメトリック検出システムにおいて実行される。また更なる態様では、基材とチャネルとが一緒になって毛細管を構成する。また更なる態様では、散乱光は後方散乱光である。

３．チャネルの長さにかけての平均化、高周波ノイズ、ナイキストサンプリング理論
［００１５７］理論によって束縛されることは望まないが、ナイキストサンプリング理論は、有限周波数領域外でフーリエ変換がゼロである（機能が帯域制限されていることを意味する）任意の連続信号を測定する際に、信号に存在する最高周波数の２倍でサンプリングすることによって完全な忠実度で信号をサンプリングすることができると述べている。この基準が満たされ得ないとき、エイリアシングが起こり、高周波数が、信号に存在するより低い周波数成分の解釈を妨げる。現実の世界では、信号が帯域制限されることは稀であり、したがって、連続アナログ信号をサンプリングすると、この基準を満たしていないことに起因するノイズが導入される場合がある。サンプリングレートを上げるとこのノイズは減少するが、高周波信号の存在が少なくなるほど、これが信号に与える影響が少なくなる。したがって、離散化及びフーリエ処理中に導入されるノイズを低減するために、サンプリング前にアナログ信号に存在する不要な高周波数を低減することが望ましい場合がある。

［００１５８］チャネルの長さ（すなわち、より長い調査領域長）にかけて平均化することにより、縞をより均一にし、よりガウス分布にすることができ、アナログ縞信号に存在する高周波情報の量を低減することができる。図２６Ａは、２２０ミクロンにかけて平均したときの縞を示し、図２６Ｂは、同じ縞を２２００ミクロンにかけて平均したものを示す。これらの縞のフーリエ変換をそれぞれ図２６Ｃ及び図２６Ｄに示す。この特定のアラインメントでは、周波数７（ＦＦＴで円で示されている）を調べることになる。アッセイを行うためにＢＳＩを使用すると、光検出器（例えば、カメラ）に衝突している干渉縞パターンに単一の空間周波数が存在しているときに最良の結果が見出され得る。単一の空間周波数の単一性の程度は、所望の周波数（この例では７）とそれに最も近い２つの周波数（６及び８）との比を計算することによって評価することができる。比率が高いことは、縞パターンに存在する信号の大部分が単一の空間周波数であることを示す。この例では、周波数７と周波数６及び８との比は、図２６Ｃ（２２０ミクロン）では８．２であり、図２６Ｄ（２２００ミクロン）では９．１である。これは、この場合、チャネルにかけて平均化することによって縞の均一性が１０％増加することを示している。

［００１５９］信号に存在する高周波ノイズは、所望の周波数よりも大きい全ての周波数に関してのＦＦＴの強度として定量化することができる。平均化された２つのチャネル長さの間の高周波ノイズの相対比較を得るために、ＦＦＴ強度を所望の周波数（１０）の直ぐ上から、計算された最高周波数（８７１）まで積分した。２２０ミクロンの縞の積分強度値は３４４９．７であり、２２００ミクロンの縞の積分強度値は２２２０．５である。これは、チャネルのより長い長さにかけて平均化することによって得られる、干渉縞パターンに存在する高周波ノイズの大幅な減少（約４０％）と相関する。

［００１６０］これは、それらの縞をある特定のサイズのピクセルでカメラに置くことによって干渉縞パターンをサンプリングできることを示している。空間サンプリングレートは、カメラのピクセルサイズと、マイクロ流体チップからカメラまでの距離とによって決定することができる。縞は放射状に投影されるので、縞の物理的サイズは、カメラがチップから遠ざかるにつれて増加する。標準的なカメラ（Ａｍｅｓ Ｇａｒｒｙ／Ｌａｒｒｙ）は、例えば３０００ピクセルを有することができ、典型的には７つの干渉縞が調査される。これは、１つの干渉縞当たり約４３０ピクセルの空間サンプリングレートをもたらす。特定の態様では、カメラをチャネルに近づけるように移動すると、最大６０本の縞を撮影することができ、これは、空間サンプリングレートが１本の縞当たり約５０ピクセルになることを意味する。したがって、マイクロ流体チップにカメラを近づけることは、空間サンプリングレートを犠牲にする場合がある。これは、多くの高周波情報がそれらの縞に存在しているとき、より高いレベルのノイズを得ることを示す。より長い部分にかけてチャネルを平均化し、アナログ信号に存在する高周波ノイズの量を減少させることにより、必要な空間サンプリングレートが減少し、信号忠実度を犠牲にすることなくカメラをマイクロ流体チップにずっと近づけることが可能になる。

４．光検出器の統合寸法
［００１６１］一態様では、本発明は、試料の特性を決定するための方法に関し、この方法は、（ａ）基材に形成されたチャネル内に配置された試料を提供する工程において、前記チャネルが長手方向及び横方向を有する、工程と、（ｂ）光ビームで試料を調査する工程において、光ビームがチャネルの長手方向に伸長され、調査中に光検出器がチャネルから４０cm未満に配置される、工程と、（ｃ）光ビームと基材／チャネル界面及び試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光を生成する工程において、散乱光が少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンが試料の屈折率の変化に応じてシフトする、工程とを含む。

［００１６２］最適な光検出器の統合寸法は、チップ構成（例えば、チップ材料、基材、及び上部プレートの厚さ、チャネルの寸法、形状など）及びチャネル（例えば、チップトップ）表面からカメラセンサーまでの距離に依存する。したがって、様々な態様において、調査中の光検出器はチャネルから約４０ｃｍ未満（例えば、約３６ｃｍ未満、約３２ｃｍ未満、約３０ｃｍ未満、約２８ｃｍ未満、約２６ｃｍ未満、約２４ｃｍ未満、約２２ｃｍ未満、約２０ｃｍ未満、約１８ｃｍ未満、約１６ｃｍ未満、約１４ｃｍ未満、約１２ｃｍ未満、約１０ｃｍ未満、約９cm未満、約８ｃｍ未満、７ｃｍ未満、約６ｃｍ未満、約５ｃｍ未満、約４ｃｍ未満、約３ｃｍ未満、約２ｃｍ未満、約１ｃｍ未満）に位置づけられる。例えば、調査中の光検出器はチャネルから約２ｃｍ〜約４０ｃｍ、約２ｃｍ〜約２０ｃｍ、約２ｃｍ〜約１０ｃｍ、約５ｃｍ〜約２０ｃｍ、約５ｃｍ〜約１０cm、約５cm〜約４０cm、約１０ｃｍ〜約４０ｃｍ、約１０ｃｍ〜約３０ｃｍ、又は約５ｃｍ〜約３０ｃｍに位置づけられ得る。

［００１６３］ピクセルサイズ、スペーシング、光子束感度を含むカメラ解像度もまた、最低限の仕様を満たしていなくてはならない。したがって、様々な態様において、約３０カメラピクセル〜５００カメラピクセルの調査が可能である。更なる態様では、約３０カメラピクセル〜３５０カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約３０カメラピクセル〜３００カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約３０カメラピクセル〜２５０カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約３０カメラピクセル〜２００カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約３０カメラピクセル〜１５０カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約５０カメラピクセル〜１００カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約１００カメラピクセル〜５００カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約１５０カメラピクセル〜５００カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約２００カメラピクセル〜５００カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約２５０カメラピクセル〜５００カメラピクセルの調査が可能である。また更なる態様では、約３００カメラピクセル〜５００カメラピクセルの調査が可能である。

［００１６４］この光学構成は、いくつかの利点を可能にし得る。例えば、気流及び温度摂動の影響を低減し、それにより環境ノイズを低減することができる。さらに、より多くのピクセル数にわたる平均化は、補償の改善及びよりガウス形状の縞を可能にすることができる。

［００１６５］様々な態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが４ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。様々な態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが５ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。また別の態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが６ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。また更なる態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが７ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。更にまた別の態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが８ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。また別の態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが９ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。また更なる態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に沿って長さが１０ｍｍを超えるチャネルの少なくとも一部分に入射する。

［００１６６］更なる態様では、方法は、信号解析装置で強度信号を受信する工程、及び少なくとも１つの試料の１つ以上の特性を決定する工程を更に含む。

［００１６７］更なる態様では、方法は、開示されたインターフェロメトリック検出システムにおいて実行される。また更なる態様では、基材とチャネルとが一緒になって毛細管を構成する。また更なる態様では、散乱光は後方散乱光である。

５．複数要素の使用
［００１６８］一態様では、本発明は、試料の特性を決定するための方法に関し、この方法は、（ａ）基材に形成されたチャネルを提供する工程であって、チャネルは長手方向及び横方向を有し、チャネルは、チャネルの対向位置に配置された少なくとも２つの入口と、前記少なくとも２つの入口の間の点に配置されることによってチャネルの右側及びチャネルの左側を画定する少なくとも１つの出口とを有することによって、２つ以上の液体試料を受容するように構成される、工程、（ｂ）第１の試料をチャネルの左側に導入してから、第１の閉じ要素を用いてチャネルの左側の入口を閉じることによって、第１の試料の蒸発を低減する工程、（ｃ）第２の試料をチャネルの右側に導入してから、第２の閉じ要素を用いてチャネルの右側の入口を閉じることによって、第２の試料の蒸発を低減する工程、及び（ｄ）光ビームがチャネルの長手方向に伸長され、したがって、光ビームがチャネルの長手方向の長さ４ｍｍより大きい部分に入射すると同時にチャネルの左側の少なくとも一部分及びチャネルの右側の少なくとも一部分に入射するように、光ビームで試料を調査する工程において、調査中に光検出器がチャネルから４０cm未満に配置される、工程と同時に、（ｅ）光ビームと基材／チャネル界面及び試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光を生成し、散乱光が少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、干渉縞パターンが試料の屈折率の変化に応じてシフトする工程、を含む。

［００１６９］更なる態様では、方法は、信号解析装置で強度信号を受信する工程、及び少なくとも１つの試料の１つ以上の特性を決定する工程を更に含む。

［００１７０］更なる態様では、方法は、開示されたインターフェロメトリック検出システムにおいて実行される。また更なる態様では、基材とチャネルとが一緒になって毛細管を構成する。また更なる態様では、散乱光は後方散乱光である。

［００１７１］更なる態様において、光ビームは、チャネルの長手方向に４ｍｍを超える長さに入射する。また更なる態様では、光ビームは、チャネルの左側の長手方向に４ｍｍを超える長さに入射する。また更なる態様では、光ビームは、チャネルの右側の長手方向に４ｍｍを超える長さに入射する。

Ｅ．精度改善の方法
［００１７２］一態様では、本発明は、試料の特性を決定するときの精度を改善する方法に関し、この方法は、（ａ）基材に形成されたチャネルの入口に試料を導入する工程、及び（ｂ）閉じ要素で入口を閉鎖することによってチャネル及び／又は入口の中に配置された液体の蒸発を低減する工程を含む。

［００１７３］更なる態様では、閉鎖は摩擦嵌めによって行われる。更なる態様では、閉鎖はねじ込みによって行われる。

［００１７４］更なる態様では、この方法は、インターフェロメトリック分析を実行する工程を更に含む。

［００１７５］更なる態様では、基材とチャネルとが一緒になって毛細管を構成する。

Ｆ．実施例
［００１７６］以下の実施例は、本明細書で請求される化合物、組成物、物品、装置及び／又は方法がどのようになされ、評価されるかについての完全な開示及び説明を当業者に提供するために提示されており、それらは本発明のあくまで実施例として意図されているのであって、発明者が発明と見なすものの範囲を限定する意図はない。数値（例えば、量、温度など）に関する正確性を確保するための努力がなされているが、いくらかの誤差及び偏差が考慮されるべきである。別段の指示がない限り、部は重量部であり、温度は℃又は周囲温度であり、圧力は大気圧又はそれに近い圧力である。

１．小分子量リガンドによる結合測定
［００１７７］他のラベルフリーバイオセンサーと比較してＢＳＩの主要な利点は、大きいタンパク質への小分子の結合を、単純で均質なエンドポイント相互作用アッセイにより質量に依存しない方法で検出する能力である。この独立性は、自由溶液中で測定した、結合アッセイレクチンであるコンカナバリンＡ（ＣｏｎＡ）（分子量 ＞ １００ｋＤａのタンパク質）及び２つの異なる単糖類（分子量 ＜２００Ｄａ）を示す図８に図示されている。平衡ＫＤはマンノースについては９６μＭ、グルコースについては３４４μＭと測定された（『Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｆｒｅｅ−ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ−ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ｕｓｉｎｇ ａ Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ， Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ』、Ｉ．Ｒ．Ｏｌｍｓｔｅｄ，Ａ．Ｋｕｓｓｒｏｗ，ａｎｄ Ｄ．Ｊ．Ｂｏｒｎｈｏｐ、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、８４（２４）：１０８１７−１０８２２（２０１２）．ＰＭＩＤ：２３１７３６５３）。対照として用いた非結合糖であるガラクトースは結合シグナルを示さず、ＢＳＩ結合測定の特異性を示した。前述の技術は、改善された感度及び／又は低減されたノイズを含む優れた結果を提供することが期待される単一チャネル試料／標準物質（ｓｉｎｇｌｅ ｃｈａｎｎｅｌ−ｓａｍｐｌｅ−ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：ＳＣＳＲ）、閉じ要素の使用、及び／又はより長い調査領域長を含む本明細書に開示された技術と組み合わせて実施することができる。

２．自由溶液中のネイティブ細胞膜受容体に結合する小分子リガンド
［００１７８］膜関連タンパク質及びそれらの相互作用は、既存の薬物候補標的のほぼ７０％を占めており、臨床治療デザインにおいて極めて重要である（Ｋｒｕｍｍｅｌ ａｎｄ Ｄａｖｉｓ （２００２）Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｏｐｉｎｉｏｎ ｉｎ Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ １４：６６−７４； Ｏｖｅｒｉｎｇｔｏｎら（２００６）Ｎａｔｕｒｅ Ｒｅｖｉｅｗｓ Ｄｒｕｇ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ５：９９３−９９６））。これまで、下流シグナル伝達又は同位体標識法の使用以外の方法で細胞膜に対する直接結合アッセイを行うことは困難であった。ＢＳＩは、天然及び組み換えの両方からの完全長の機能性膜タンパク質からのプロテオリポソームに対するラベルフリー、自由溶液の結合アッセイ（Ｂｒａｃｅｙら（２００２）Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９８：１７９３−１７９６； Ｊａｓｓら（２０００）Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ７９：３１５３−３１６３）を可能にする（Ｋｕｓｓｒｏｗら（２０１０）Ｃｈｅｍｂｉｏｃｈｅｍ ＤＯＩ：１０．１００２／ｃｂｉｃ．２０１０００６７１）。

［００１７９］以下の３つの事象を調べた。Ａ）小さな単層小胞（ＳＹＶ）に組み込まれ、いくつかの小分子阻害因子に結合する、膜貫通型タンパク質脂肪酸アミド加水分解酵素（ＦＡＡＨ）（Ｂｒａｃｅｙら（２００２）Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９８：１７９３−１７９６； Ｃｒａｖａｔｔら（１９９５）Ｓｃｉｅｎｃｅ ２６８：１５０６−１５０９； Ｄｅｖａｎｅら（１９９２）Ｓｃｉｅｎｃｅ ２６８：１５０６−１５０９）（ＯＬ−１３５，ＪＧＩＩ−１４５、及びＦＡＲ−１−２１６）、Ｂ）間質細胞由来因子１αに結合するＣＸＣＲ４受容体、及びＣ）いくつかの小分子リガンドに結合する、単離及び精製が困難な標的、ヘテロ二量体（Ｐｉｎら（２００４）Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ ６８：１５６５−１５７２）γ−アミノ酪酸（ＧＡＢＡ）受容体（Ｕｒｗｙｌｅｒら（２００１）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ ６０：９６３−９７１）（Ｒ−ｂａｃｌｏｆｅｎ， ＧＡＢＡ， ＳＫＦ−９７５４１、及びＣＧＰ−５４６２６）。ＧＡＢＡは、ＧＡＢＡＢ受容体のＢ（１ｂ）及びＢ２成分を過剰発現するように遺伝子操作されたチャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞からのインタクトな膜として直接に試験した。全ての場合において、リガンドのシグナル対濃度のプロットは、報告された値にかなり近い平衡結合定数をもたらす単純な単一部位結合モデルに良好に適合するシグモイド曲線を与えた（Ｂｏｇｅｒら（２００５）Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．４８：１８４９−１８５６；Ｆｒｏｅｓｔｌら（１９９５）Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．３８：３２９７−３３１２；Ｇａｒｆｕｎｋｌｅら（２００８）Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．５１：４３９２−４４０３；Ｋａｕｐｍａｎｎら（１９９７）Ｎａｔｕｒｅ ３８６：２３９−２４６；Ｒｏｍｅｒｏら（２００７）Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．５０：１０５８−１０６８）。最も高濃度の陰性対照化合物（Ｌ−アラニン及びコレステロール）でさえも、ＢＳＩシグナルはほとんど又は全く観察されず、ＢＳＩシグナルが特定の相互作用を反映することが再び示された。前述の技術は、改善された感度及び／又は低減されたノイズを含む優れた結果を提供することが期待される単一チャネル試料／標準物質（ｓｉｎｇｌｅ ｃｈａｎｎｅｌ−ｓａｍｐｌｅ−ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：ＳＣＳＲ）、閉じ要素の使用、及び／又はより長い調査領域長を含む本明細書に開示された技術と組み合わせて実施することができる。

３．水性ＤＭＳＯ溶媒における小分子 − タンパク質相互作用
［００１８０］小分子−タンパク質相互作用を最も一般的な薬物候補とする創薬分野においてＢＳＩが特に魅力的であることが証明されつつある。創薬の決定には、通常、細胞ベースのアッセイを用い（Ｍｉｎｏｒ（２００８）Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｈｉｇｈ−Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ １１：５７３−５８０）、次いで、「候補」を更に特性化するためにＳＰＲのような生物物理学的測定を行う。しかしながら、ＳＰＲは比較的高価であり、固定化プロトコルを必要とし、一部のシステムでは機能しない。

［００１８１］エンドポイント結合アッセイは、少なくとも１％ＤＭＳＯを含有する溶液中で十分に特性化された酵素阻害剤系、炭酸脱水酵素ＩＩ（ＣＡＩＩ）、及び５つの小さな阻害剤分子で実施された（Ｍｏｒｃｏｓら（２０１０）Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ３１：３６９１−３６９５）（データは示されていない）。ＣＡＩＩの阻害剤を用いて緑内障及びてんかんの治療が行われており、ＣＡＩＩを標的とする薬物は癌及び肥満の治療につながる可能性がある（Ｃｅｃｃｈｉら（２００５）Ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ＆Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ １５：５１９２−５１９６）。これらの結果は、ＳＰＲ（Ｐａｐａｌｉａら（２００６）Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ３５９：９４−１０５；Ｄａｙら（２００２）Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ １１：１０１７−１０２５）によって行われた結果を反映しており、ＢＳＩのベンチマーキングになる。前述の技術は、改善された感度及び／又は低減されたノイズを含む優れた結果を提供することが期待される単一チャネル試料／標準物質（ｓｉｎｇｌｅ ｃｈａｎｎｅｌ−ｓａｍｐｌｅ−ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：ＳＣＳＲ）、閉じ要素の使用、及び／又はより長い調査領域長を含む本明細書に開示された技術と組み合わせて実施することができる。

４．単一チャネル試料／標準物質の温度非感受性
［００１８２］歴史的に、温度感受性は、多様な設定でのＲＩ検出方法の採用を制限してきた。ＳＣＳＲ構成では、２Ｄ ＣＣＤアレイを使用して、１つのカメラで（両方の）領域からの縞を撮影するので、測定が同時に行われる。このアプローチ（毛細管）の最初の実施形態は、非常に良好な補償をもたらした（図１１）。ＳＣＳＲアプローチの最初の試験は、チップ温度を０．５℃刻みで変化させ（合計５ ｘ １０^-4 μＲＩＵ）、細長い縞の２つの領域における信号を測定することによって行い図３）、逆三角形を使用して差信号をプロットした１２Ａ）。両方の領域が同様に応答し、温度誘導によるＲＩの変化が効果的に補償された（〜７ μＲＩＵ）。

［００１８３］第２の試験では、同じ検体濃度を互いに隣接させて連続して導入し、その差を測定して相対応答及び絶対補償を評価した。トリプリケートで実施したこの実験で、最小の分解可能な信号変化又は１．１ ｘ １０^-8 ＲＩＵの検出限界（ＬＯＤ）が報告され（ｃａ．１０倍の改善）（図１２Ｂ）、隣接する領域が類似したＲＩ応答を有することが示された。

［００１８４］最後に、グリセロールのキャリブレーション測定を実施した（図１２Ｃ）。試料（グリセロール溶液）と、この試料を調製するために使用されるＰＢＳ緩衝液（ブランク）を、小空隙で分離されたチャネルに導入した。応答は直線的で、温度制御なしの真の試料−標準物質決定の検出限界は ７ ｘ １０^-7 ＲＩＵであった。理論による束縛を望むものではないが、ＳＣＳＲアプローチは、定量限界 （ＬＯＱ）が２ μＲＩＵ又は０．７ μＲＩＵのときだけでなく０．５ μＲＩＵ又はそれ以下のときにも卓越したデータを提供し得る。

５．単一チャネル試料−標準物質（ＳＣＳＲ）ＢＳＩの実施
［００１８５］この場合、同じチャネル内の隣接する領域の検査対象流体の調査を同時に行うことを可能にするために、チャネルの軸に沿ってレーザービームを拡大することによって（約６〜１０ｍｍ）、試料−標準物質の利点を実現した（図１４）。細長いビームによる単一チャネルの調査は、非常に優れた温度補償及び卓越した検出限界を提供し、２チャネル、２ビーム構成よりも整列がはるかに容易である。チャネルが比較的均一な光学特性を有するので、比較対象のそれらの試料は、１ｍｍ離間して置かれた異なるチャネルで異なるビームによって調査される２ビームアプローチとは対照的に、ほぼ同一のインターフェロメーターに含まれる。試料とブランク（すなわち対照）との両方がチップ内の同じチャネル内にあるので、本質的に同じインターフェロメーターでそれらの直接的な比較が行われ、したがって最大限の選択性（ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ）もまた確保される。

６．単一チャネル試料−標準物質に対する温度の影響
［００１８６］単一チャネル試料−標準物質の各側に水を注入し、以下のそれぞれの条件に対する位相を５分間読み取った。周囲温度を変化させるために、インターフェロメーターの隣にホットプレートを置き、器具及びホットプレートの両方にかぶさるように段ボール箱を配置した。室内の周囲温度は２１℃であった。温度制御装置オフで、器具は、より低いベースラインノイズを有しており、周囲温度の上昇に伴うベースラインノイズの増加はほとんどなかった。３つの異なる周囲温度での水及びリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）の両方に関しての５分間にわたるベースライン信号の標準偏差を図１５及び表２に示す。測定の経過につれて、蒸発によってＰＢＳのベースラインノイズが増加した。
（表２）

［００１８７］温度制御装置なしでの酢酸ナトリウム緩衝液中のグリセロール曲線を図１６Ａ（ＳＣＳＲ構成）及び１６Ｂ（標準構成）に示す。実験データを表３に示す。
（表３）

［００１８８］温度制御なしでＳＣＳＲ構成を使用してＰＢＳ緩衝液中で行ったＣｏｎＡ−マンノース結合アッセイを図１７Ａに示す。実験データを表４に示す。位相シフト値を表５に示す。
（表４）
（表５）

［００１８９］温度制御なしでＳＣＳＲ構成を使用してヒト尿中で行ったＡＦＰ−抗ＡＦＰ結合アッセイを図１７Ｂに示す。

７．カメラピクセルの平均化による補償の改善
［００１９０］図１８に示した拡張ビームを使用して、縞のサンプリングを増加することによってＳ／Ｎ比を改善する可能性を評価した。２度にかけての温度キャリブレーション曲線を実行し、同じ縞を１００ピクセル（５５０ミクロン）及び２００ピクセル（１１００ミクロン）にかけて平均化した。

［００１９１］図１９Ａ及び１９Ｂは、この構成において同相拒否（ＣＭＲ）がほぼ１００％達成されたことを示している。より多くのピクセルにかけての平均化は改善された補償をもたらし、「より好ましい」（すなわち、より丸く、より高周波が少なく、よりガウス形状の）縞を与えた。したがって、試料側からの縞と標準物質側からの縞の間の差は最小限である。理論による束縛は望まないが、これは、ＢＳＩのノイズフロアを２０倍以上減らすことができ、高分解能温度制御、極端な機械的安定性、及びレーザーポインティングと波長安定性の制御に対する要求を緩和若しくは排除することを可能にする。ＳＣＳＲを用いて、環境ノイズは良好に補償される。実際、試料及び標準物質の調査が同時に行われ、真の差測定が可能になるため、分析時間を少なくとも２倍減少する可能性がある。理論による束縛は望まないが、ＳＣＳＲは温度の変動によるノイズを２５００倍以上減少させる可能性がある。

８．カメラピクセルの平均化による信号及びノイズの改善
［００１９２］チャネルの数ミリメートルの長さ（約４ｍｍ〜約２０ｍｍ）にかけて平均化することにより、信号及びノイズの両方が改善される。理論による束縛は望まないが、これは、互いによく似た（すなわち形状、振幅、コントラスト比がより近い）縞を生成することに起因する可能性がある。コントラスト比が強まり、縞がよりガウス形状になるにつれて、インターフェロメーターの精度が増し、測定感度の改善が得られる。２つの検出領域がほぼ同一（図２０Ａ及び２０Ｂ）であり、それらは共通源で生成された単一のビームによって形成されるので、機械的振動、レーザーポインティングの不安定性、レーザー波長の流離、環境温度の摂動の補償がある。以下の表６は、調査対象であるカメラ行（ピクセル）の数が性能にどのように影響し得るかについての結果をまとめたものである。ピクセル調査ゾーンを増やすことにより、補償がほぼ１０倍改善し、ノイズが減少することがわかる。
（表６）

９．縞の位置の定量化
［００１９３］上記で詳述したように、最適なカメラの統合寸法は、チップ構成、及びチップ上面からカメラセンサまでの距離に依存する。ここで、信号を平均化するのに最適なチャネル調査長がウィンドウ当たり約２ｍｍであることが決定された。

［００１９４］縞の位置の定量化は、以下を使用してｆＭ分子相互作用感度を生成するために必要な精度で行うことができる。１）相互相関、 ２）高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、３）本明細書に記載の差分アルゴリズムに基づく代替手段。それぞれの方法は、速度、計算上の要求、及び実施の簡易さのいずれかに起因する利点及び制限を有する。

［００１９５］図２１は、チャネルのどれだけが平均化されているかの関数としてのＳ（試料）チャネル及びＲ（標準物質）チャネルの差の（正規化された）和を示す。これらの条件下では、約２０００ミクロン（２ｍｍ）のチャネルと約２５０個のカメラピクセルの画像を統合すると、減少点が戻る。

［００１９６］チップ製造プロセスの性質及び長軸におけるチャネルの不均一性を考慮すると、このアプローチが本質的に同一の光学特性を有するインターフェロメーターを生成するとは予測されなかったであろうことは、注目に値する。それらがたとえ物理的に（例えば、形状、滑らかさなどが）同一でなくとも、いくらかの距離にわたってチャネルが調査されたとき、それらは実質的に同じ形状、幅、反射率である。このチップとチャネルに関しては、調査対象距離はチャネルのちょうど２ｍｍであり、２つの別個の領域はおよそ数ミリメートル、例えば１〜４ｍｍ、分離されている。

１０．縞の均一性の定量評価
［００１９７］チャネルのより長い部分にわたって平均化した結果としての縞の均一性を定量的に評価するために、各縞をガウシアンフィッティングした。図２２のグラフは、単一の縞についての結果の例を示す。このフィッティングアルゴリズムを調査対象の２４本の干渉縞（２つのウィンドウに１２本ずつの縞）に適用し、チャネルの長さにかけて平均化し、理想的ガウシアンフィットと実際の縞の形状の差による定量化法で性能を予測することができる。理論による束縛は望まないが、この方法は、システムが電子的にコンフィギュレーションの最適化を行うことを可能にし、極めて正確なＢＳＩアライメントをもたらすことができる。加えて、この計算は、使用する最小限の（すなわち、最も計算量が少なく、最も速い）調査領域の決定を可能にする。フィットが良好なほど、縞の形が悪くないことを意味する。

［００１９８］図２３は、２４本の縞（２つのウィンドウに１２本ずつの縞）のそれぞれに関してのガウシアンフィットと実際の縞との差を示す。各線は１つの縞を示しており、この例では、ガウス形状を理想的又は望ましい結果として測定したときに、１８００ミクロンを超える調査で縞の質の改善はほとんど実現されていない。このグラフは完全には平坦化されていないが、特に、超高速アッセイを行うときに望ましい場合のある、より少ない縞の追跡が望まれるとき、及びより低い解像度のより低価格のカメラを使用するとき、及びバルクから表面信号を区別するとき、ＢＳＩアッセイを実行する上で重要なかなりの情報を提供している。さらに、それぞれの縞へのガウシアンフィッティングは、同相ノイズの更なる補償を可能にするために、隣接する縞及び離れた縞に対して縞がどのように位置シフトするかを決定することができる。これらのフィットの分布はまた、平均化によってＳ／Ｎ比を増加するために使用できる情報も含んでいる。したがって、理論による束縛は望まないが、これは、ＢＳＩの動的動作範囲を拡大する方法を提供し得る。

１１．ＩＤＥＸフィッティングの垂直液滴高さの評価
［００１９９］器具が一貫して高い再現性で動作するために必要なパラメータを定義するために、多数の試験が実施された。これらのパラメータとしては、ガイド内径、チャネルのアスペクト比、ガイドの全長、ガイドの底部からチップの頂部までの距離、適切な表面、ポートチャネル高さ対直径、ポート材料が挙げられる。

［００２００］最後の注入アプローチは以下のとおり。１）１滴の試料をレセプタクルの開口内に分配する、２）液滴が入口レセプタクルの底に落下する又は吸収される、３）液滴がチップ／チャネルと接触する。

［００２０１］市販のチュービングコネクタを試料ガイド（レセプタクル）として使用することの有効性を評価するために、液滴が入口から垂れ下がる距離又は液滴のサイズを測定した。このパラメータを決定することは、液滴が導入ガイドよりも下に垂れ下がってチップに接触し、チャネルに吸収されるようにするために必要である。３つのトライアルの測定値を平均した。ＩＤＥＸフィッティングＦ−１２６Ｓｘ （図２４）を用い、表５に示す結果を得た。６ μＬ未満の試料容積では、フィッティングの開口部の底より下に伸長した測定可能な液滴はなかった。より小さい開口部を有するＦ−１２６Ｈｘフィッティングでも液滴の高さは同じであった。
（表５）

［００２０２］さらに、水への０．１％トゥイーンの添加は、１０μＬで測定可能な液滴を生成しなかったが、レセプタクル表面をより疎水性にするように変更することで、６μＬの注入が可能になった。理論に束縛されることを望むものではないが、より大きな内径のコネクタでは、液滴がコネクタより下に広がり、毛管作用が生じることが可能になり、より小さな体積の注入が可能となり得る。

１２．ＳＣＳＲ ＢＳＩの一般的手順に関しての考慮点
［００２０３］試料は従来のＢＳＩアッセイで調製できる。一態様では、試料を調製し、適切な時間インキュベートした後、試料を器具に注入することができる。所望の全てのデータが収集されるまで、更なる試料を順次注入して、所望の回数のトライアルを繰り返すことができる。

［００２０４］一般には、ＳＣＳＲ器具に試料を注入するには、（１）チャネルの両側を空にするために、中央の穴（出口）に真空（例えば数トル）を適用することによってチャネルが完全に空である／乾燥していることを確かめ、（２）真空がオフになっていることを確認し、（３）まず標準物質溶液から始め、ピペッタを用いて溶液の５ μＬの液滴を標準物質側の注入フィッティングに分配し、（４）毛細管現象によって試料がチャネルに吸い込まれるのに十分な時間（例えば数秒から、難しい流体の場合は５秒まで）待ち、５）安定した高コントラストの干渉縞の観察によって示されるチャネルの充填を確認し、 （６）この注入手順をチップの反対側で試料溶液で繰り返し、（７）カメラに衝突する縞を解析することによってデータを記録し、（８）中央の穴に真空／圧力を加えることによって溶液を除去し、（９）チャネルの両側を適切なすすぎ溶液（水、緩衝液、クロロホルム、メタノールなど）ですすぎ、（１０）次の注入を開始する前にチャネルが清浄で空であることを確認することができる。当業者は、干渉縞パターンを使用してチャネルが空であることを決定できることを理解するであろう。

１３．蒸発に起因する位相シフト
［００２０５］ＰＢＳ（図２８、上）及び１％ＤＭＳＯ含有ＰＢＳ（図２８、下）を使用して、チャネルに沿った３つの位置での蒸発による位相シフトを測定するために、２つの実験を行った。この例では、入口ウェルに最も近いチャネルの１．７ｍｍはチップホルダによって覆われていて調査ができないので、２ｍｍ、３ｍｍ、及び４ｍｍの距離を選択した。それぞれの距離で調査される縞は、記録された距離での中央の１００ピクセルの合計（０．５５ｍｍ）であった。例えば、「２ｍｍ」のデータは入口ウェルから１．７２５〜２．２７５ｍｍから収集された。これらの測定は、閉じ要素なしで（すなわち入口ウェルを大気に曝露させて）、１．５μＬの試料で行った。

［００２０６］蒸発までの経過時間がチャネルに沿った点での読み取りにどれだけ影響を与えるかを計算するために、「検出可能な蒸発」までの時間を計算した。「検出可能な蒸発」は、このフィッティングされた曲線がその開始位置から０．００１ラジアン逸脱したときとして決定された。図２９を参照。入口ウェルに近いほど、検出可能な蒸発までの時間ははるかに短く、また、１％ＤＭＳＯ含有溶液でもはるかに短かった。１％ＤＭＳＯでさえ、入口ウェルから４ｍｍの距離での位相の読み取りに蒸発が影響を及ぼすまでに約１分かかる。いったん試料が注入されたら、通常、測定は３０秒以下で行われるので、少なくとも３０秒の「検出可能な蒸発」までの時間が得られる距離を選択することが望ましい場合がある。

［００２０７］一態様では、ＰＢＳ溶液の場合、２ｍｍの距離が許容可能な距離となり得る。更なる態様では、１％ＤＭＳＯ含有ＰＢＳ溶液の場合、４ｍｍの距離が許容可能な距離となり得る。

［００２０８］本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく、本発明に様々な変更及びバリエーションを加えることができることは、当業者には明らかであろう。本発明の他の態様は、本明細書に開示された本発明の明細書及び実施を考慮することにより、当業者には明らかであろう。本明細書及び実施例は例示的なものとしてのみ考慮され、本発明の真の範囲及び趣旨は添付の特許請求の範囲によって示されることが意図される。

Claims (20)

1. 試料の特性を決定するための方法であって、
   （ａ）基材に形成されたチャネル内に配置された試料を提供する工程で、前記チャネルは長手方向及び横方向を有する、工程、
   （ｂ）前記試料を光ビームで調査する工程で、前記光ビームが前記チャネルの長手方向に伸長されることにより、前記光ビームが、前記チャネルの長手方向に沿って長さが４ｍｍを超える少なくとも一部分に入射する、工程、及び
   （ｃ）前記光ビームと基材／チャネル界面及び前記試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光を生成する工程で、前記散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、前記干渉縞パターンは前記試料の屈折率の変化に応じてシフトする、工程、を含む方法。
2. 信号解析装置で強度信号を受信する工程、及びそれに基づいて前記試料の少なくとも１つについての１つ以上の特性を決定する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記基材とチャネルとが一緒になって毛細管を構成する、請求項１に記載の方法。
4. 前記散乱光が後方散乱光である、請求項１に記載の方法。
5. 試料の特性を決定するための方法であって、
   （ａ）基材に形成されたチャネルを提供する工程で、前記チャネルは長手方向及び横方向を有し、前記チャネルは、前記チャネルの対向位置に配置された少なくとも２つの入口と、前記少なくとも２つの入口の間の点に配置された少なくとも１つの出口とを有し、それによって前記チャネルの右側及び前記チャネルの左側を画定することによって、２つ以上の液体試料を受容するように構成される、工程、
   （ｂ）前記チャネルの左側に第１の試料を導入する工程、
   （ｃ）前記チャネルの右側に第２の試料を導入する工程、及び
   （ｄ）前記試料を光ビームで調査する工程で、光ビームが前記チャネルの長手方向に伸長され、それによって前記光ビームが前記チャネルの左側及び前記チャネルの右側の少なくとも一部分に入射する、工程と同時に、
   （ｅ）前記光ビームと基材／チャネル界面及び前記試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光を生成する工程で、前記散乱光が少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、前記干渉縞パターンが前記試料の屈折率の変化に応じてシフトする、工程、を含む方法。
6. 信号解析装置で強度信号を受信する工程、及びそれに基づいて前記試料の少なくとも１つについての１つ以上の特性を決定する工程を更に含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記基材とチャネルとが一緒になって毛細管を構成する、請求項５に記載の方法。
8. 前記散乱光が後方散乱光である、請求項５に記載の方法。
9. 前記光ビームが、前記チャネルの長手方向に４ ｍｍを超える長さに入射する、請求項５に記載の方法。
10. 前記第１及び第２の試料が実質的に同時に導入される、請求項５に記載の方法。
11. インターフェロメトリック検出システムであって、
    （ａ）基材に形成されたチャネルにおいて、前記チャネルが長手方向及び横方向を有し、前記チャネルが、前記チャネルの対向位置に配置された少なくとも２つの入口と、前記少なくとも２つの入口の間の点に配置された少なくとも１つの出口とを有し、それによって前記チャネルの右側及び前記チャネルの左側を画定することによって、２つ以上の液体試料を受容するように構成される、チャネルと、
    （ｂ）光ビームを生成するための光源において、前記光ビームが前記チャネルの長手方向に伸長され、前記光源が、前記光ビームが前記チャネルの右側の少なくとも一部分及び前記チャネルの左側の少なくとも一部分に同時に入射するように前記光ビームを前記基材に導くように位置づけられ、したがって、動作中に、前記光ビームと基材／チャネル界面及び前記２つ以上の試料との反射及び屈折相互作用によって散乱光が生成され、前記散乱光は少なくとも１つの方向に細長い干渉縞パターンを含み、前記干渉縞パターンは前記２つ以上の試料の屈折率の変化に応じてシフトする、光源と、
    （ｃ）前記散乱光を受信すると同時に複数の強度信号を生成するための光検出器と、を備える、システム。
12. 前記強度信号を受信してそこから前記２つ以上の試料についての１つ以上の特性を決定するための少なくとも１つの信号解析装置を更に備える、請求項１１に記載のインターフェロメトリック検出システム。
13. 複数のリザーバをさらに備え、前記複数のリザーバのそれぞれが、前記少なくとも２つの入口のうちの１つと流体連通する、請求項１１に記載のインターフェロメトリック検出システム。
14. 前記２つ以上の試料の少なくとも１つが標準物質を含む、請求項１１に記載のインターフェロメトリック検出システム。
15. 前記散乱光が後方散乱光を含む、請求項１１に記載のインターフェロメトリック検出システム。
16. 単一の光ビームが前記基材上に入射する、請求項１１に記載のインターフェロメトリック検出システム。
17. 前記光源と前記チャネルとの間に配置された光学素子をさらに備え、前記光学素子が、前記光ビームを前記チャネルの長さに平行な方向において広げる、分割する、ラスタリングする、又はそれらの組み合わせのうち少なくとも１つをすることができる、請求項１１に記載のインターフェロメトリック検出システム。
18. 前記光学素子が前記チャネルの長さに平行な方向において前記光ビームを広げることができる、請求項１７に記載のインターフェロメトリック検出システム。
19. 前記光検出器がその表面に入射する散乱光を空間的に分解することができる、請求項１１に記載のインターフェロメトリック検出システム。
20. 第１の別個のゾーンが第１の入口と少なくとも１つの出口との間に配設され、第２の別個のゾーンが第２の入口と少なくとも１つの出口との間に配設される、請求項１１に記載のインターフェロメトリック検出システム。