[go: up one dir, main page]

JP2002521666A - 光ディスクをベースとするアッセイ装置および方法 - Google Patents

光ディスクをベースとするアッセイ装置および方法

Info

Publication number
JP2002521666A
JP2002521666A JP2000561497A JP2000561497A JP2002521666A JP 2002521666 A JP2002521666 A JP 2002521666A JP 2000561497 A JP2000561497 A JP 2000561497A JP 2000561497 A JP2000561497 A JP 2000561497A JP 2002521666 A JP2002521666 A JP 2002521666A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
analyte
cleavable
signal
assay
signal element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP2000561497A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2002521666A5 (ja
Inventor
バータネン，ジョーマ
Original Assignee
バースタイン テクノロジーズ，インコーポレイティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by バースタイン テクノロジーズ，インコーポレイティド filed Critical バースタイン テクノロジーズ，インコーポレイティド
Publication of JP2002521666A publication Critical patent/JP2002521666A/ja
Publication of JP2002521666A5 publication Critical patent/JP2002521666A5/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B80/00—Linkers or spacers specially adapted for combinatorial chemistry or libraries, e.g. traceless linkers or safety-catch linkers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0046—Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6816—Hybridisation assays characterised by the detection means
    • C12Q1/6825—Nucleic acid detection involving sensors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6834—Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/531—Production of immunochemical test materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54353—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals with ligand attached to the carrier via a chemical coupling agent
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54373—Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/551—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being inorganic
    • G01N33/553—Metal or metal coated
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/569—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
    • G01N33/56983—Viruses
    • G01N33/56988—HIV or HTLV
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/576—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for hepatitis
    • G01N33/5767—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for hepatitis non-A, non-B hepatitis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • G01N35/00069—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides whereby the sample substrate is of the bio-disk type, i.e. having the format of an optical disk
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00527—Sheets
    • B01J2219/00536—Sheets in the shape of disks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/0054—Means for coding or tagging the apparatus or the reagents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00585—Parallel processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00596—Solid-phase processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/0061—The surface being organic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00612—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports the surface being inorganic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00614—Delimitation of the attachment areas
    • B01J2219/00617—Delimitation of the attachment areas by chemical means
    • B01J2219/00619—Delimitation of the attachment areas by chemical means using hydrophilic or hydrophobic regions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00614—Delimitation of the attachment areas
    • B01J2219/00621—Delimitation of the attachment areas by physical means, e.g. trenches, raised areas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00623—Immobilisation or binding
    • B01J2219/00626—Covalent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00623—Immobilisation or binding
    • B01J2219/0063—Other, e.g. van der Waals forces, hydrogen bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00632—Introduction of reactive groups to the surface
    • B01J2219/00635—Introduction of reactive groups to the surface by reactive plasma treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00632—Introduction of reactive groups to the surface
    • B01J2219/00637—Introduction of reactive groups to the surface by coating it with another layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00639—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being trapped in or bound to a porous medium
    • B01J2219/00641—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being trapped in or bound to a porous medium the porous medium being continuous, e.g. porous oxide substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00646—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being bound to beads immobilised on the solid supports
    • B01J2219/00648—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being bound to beads immobilised on the solid supports by the use of solid beads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00659—Two-dimensional arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/0068—Means for controlling the apparatus of the process
    • B01J2219/00702—Processes involving means for analysing and characterising the products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00722—Nucleotides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B40/00—Libraries per se, e.g. arrays, mixtures
    • C40B40/04—Libraries containing only organic compounds
    • C40B40/06—Libraries containing nucleotides or polynucleotides, or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B70/00—Tags or labels specially adapted for combinatorial chemistry or libraries, e.g. fluorescent tags or bar codes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • AIDS & HIV (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 光ディスクに基づくアッセイ装置および方法が記載され、ここでは、分析物特異的信号要素が光ディスク基体上に配置される。好ましい実施態様においては、分析物特異的信号要素は、該ディスク上に読み取り可能に配置される。アッセイ装置および方法において使用するのに特に適当な、開裂可能な信号要素がまた記載される。選ばれた分析物の、開裂可能な信号要素の第１および第２の分析物特異的側面メンバーへの同時の結合は、第１および第２の側面メンバーの間に介在する開裂部位での次の開裂にもかかわらず、信号応答部分を信号要素の基体取付け端につなぐ。信号応答部分は、入射レーザー光を反射、吸収または屈折させる。核酸ハイブリッド形成アッセイ、核酸配列決定、免疫アッセイ、細胞計測アッセイおよび化学検出が記載される。アッセイ装置基体が光導波管として機能するのに適していることは、アッセイの幾何的構造を連続監視用途に適したものにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】1. 発明の分野 本発明は、化学的アッセイおよび診断の分析装置の分野、および試料中の少量
の分析物の検出に関する。さらに詳しくは、本発明は、分析物特異的信号要素を
読取り可能にその上に配置して有する光ディスクを含んでなるアッセイ装置に関
する。
【０００２】2. 発明の背景 2.1 小規模臨床アッセイ 最近まで、流体中の少量の分析物の検出する臨床診断アッセイの大部分は、個
々の試験として、すなわち、個々の分析物を検出するために単一試料について実
施する単一試験として、実施されてきている。より最近において、多数の試料を
調製し、試薬を自動的に添加する装置を設計し、そして並列または迅速の直列の
プロセスにおいて、大量の被験試料を迅速に分析する装置を設計することによっ
て、効率および経済性が得られてきている。しばしば、このような自動化試薬調
製装置および自動化多重分析装置は単一装置に統合される。 この型の大きい臨床実験室用分析装置は、1時間以内に、自動的に、または半
自動的に、数百のアッセイを正確に実行することができる。しかしながら、これ
らの分析装置は高価であり、そして集中化研究所および大きい病院はそれらを準
備できる余裕がある。このような集中化は試料の輸送を必要とし、そしてしばし
ば時間限定試料の緊急または救急の分析を排除する。
【０００３】 こうして、このような手の込んだ分析装置のコストおよびさらに値段を減少さ
せる、簡素化された臨床アッセイが強く必要とされている。このような努力の限
界は、患者の枕もとでまたは患者の家庭において手の込んだ検出器なしに使用す
るために適当な臨床試験の設計である。血糖および妊娠の試験はよく知られてい
る例である。
【０００４】 この種類の有用な試験は多年の間に提供されてきているが、主要な大躍進はほ
ぼ1980年以来の固相イムノアッセイおよび他のストリップ試験の導入である。Ad
vanceR試験（Johnson & Johnson）、RAMPTMhCGアッセイ（Monoclonal Antibos
ies，Inc.），Clear Blue EasyTM（Unipath Ltd.）およびICON（Hybritech）は
最も顕著である。
【０００５】 Clear Blue EasyTMは積層膜の中にすべての試薬を有し、そして信号試薬とし
て複合着色ラテックスマイクロビーズを使用する。それは毛管移動免疫濃縮フォ
ーマットを使用する。ICONは二重モノクローナルサンドイッチ免疫濃縮アッセイ
である。このアッセイは、小さい反射の計器を使用することにより定量的とされ
た。そうでなければ、これらの方法のすべては定性的のみであった。 移動距離を定量的アッセイの基準として使用することができる。QuantabTM（E
nvironmental Test Systems）、AcclLevelR（Syva）、AccuMeterR（ChemTrak）
、ClinimeterTM（Crystal Diagnostics）およびQ.E.D.TM（Enzymatics）は商業
的に入手可能である。最も新しいものの1つは、温度計型アッセイ装置（Ertingh
ausen G.、米国特許第5,087,556号）であり、これはまだ商業的に入手可能では
ない。一般化学の分析物、例えば、コレステロール、ならびに療法上の薬物の血
液レベルをアッセイするために、これらのシステムを使用することができる。
【０００６】 しかしながら、これらのフォーマットの各々の1つの欠点は、ただ1つの、また
は非常に制限された数のアッセイを同時に好都合に実施することができるという
ことである。
【０００７】 大きい分析装置とストリップとの間のギャップを充填するために、いくつかの
小さい計器が開発された。最も顕著なものはEclipse ICATM（Biotope，Inc.）で
ある。この装置は卓上、ランダム−アクセス、自動化遠心イムノアッセイおよび
化学システムである。回転子の中に配置されたカセットの中に、患者の試料をピ
ペットで入れる。16の試験をほぼ17分で実行することができる。紫外線／視的分
光測定またはフルオロメトリーにより、これらの結果を測定する。4つの異なる
型のカセットを必要とする。各カセットは比較的複雑な構造を有する。
【０００８】 これらの開発にかかわらず、多数の定量的アッセイについて容易に使用するこ
とができ、好ましくは特殊化された検出計装を必要としない、簡単な装置が必要
とされている。
【０００９】 2.2 空間的にアドレス可能なプローブアレイ 最近、異なる生物物質の空間的にアドレス可能なアレイが固体支持体上で製作
されてきている。これらのプローブアレイは、多数の分析物の同時分析を可能と
する。例は固体支持体に固定されかつ相補的分析物を捕捉するオリゴヌクレオチ
ドまたはペプチドのアレイである。1つのこのようなシステムは、Fodor他、Natu
re、Vol. 364、August 5，1993に記載されている。固体支持体に結合した短い
オリゴヌクレオチドのプローブは、液体試料中のDNAのより長い鎖の中に含有さ
れる相補的配列に結合する；次いでそのように収集されたハイブリダイゼーショ
ンのデータに基づいて、試料の核酸の配列をコンピュータにより計算する。 Fodor他が記載するアッセイシステムにおいて、標識化ターゲット分子を含有
する溜に対して温度調節セル上でアレイを反転させる。表面結合分子を区別する
ために、このシステムは極端に感受性の検出器を必要とする。
【００１０】 したがって、流体被験試料中の多数の被験物質（すなわち、分析物）を単一工
程または最小数の工程においてアッセイするか、あるいは多数の流体被験試料中
の単一被験物質または分析物をアッセイする能力を提供しかつ容易な検出を提供
する、空間的にアドレス可能なプローブアレイを製作する経済的システムが必要
とされている。
【００１１】 2.3 空間的にアドレス可能なレーザーをベースとする検出システム 消費者の電子的使用のためのいくつかの装置は、ディジタル情報の空間的にア
ドレス可能な検出を可能とする。特に、示差的反射および透過率の情報記録ポテ
ンシャルに基づいていくつかのフォーマットが開発された。
【００１２】 従来のオーディオまたはCD−ROMコンパクトディスク−−またはディジタル的
にコード化されたアナログ情報−−は、ディスク中のくぼみにより円形プラスチ
ックディスク上にコード化される。典型的には、このようなくぼみは、ディスク
上に存在する情報の読取りに使用されるレーザーの入射ビームの波長の1／8〜1
／4程度である。ディスク上のくぼみは反射されたビーム内に破壊的干渉を引き
起こし、これは「0」値を有するビットに対応する。ディスクの平坦な区域はレ
ーザー光を検出器に反射し戻し、そして検出器は対応するビットに「1」の値を
与える。
【００１３】 他のコンベンションにおいて、反射光の強度変化は1の値を獲得するが、一定
強度は0に対応する。
【００１４】 くぼみは「0」のビットおよび「1」のビットの前もって決定された分布を含有
するマスターコピーから規則的なパターンでディスクの中に形成されるので、検
出器が受取る生ずる信号を処理して、マスターディスクの中にコード化された同
一情報を再生することができる。
【００１５】 標準コンパクトディスクは、12cmのポリカーボネート基板、反射性金属化層、
および保護ラッカーコーティングから形成される。現在のCDSおよびCD−ROMは
ISO 9660工業規格（引用することによって本明細書の一部とされる）により記載
されている。
【００１６】 ポリカーボネート基板は光学的品質の透明なポリカーボネートである。標準的
なプレスされたCD、または大量複製されたCDにおいて、データ層はポリカーボネ
ート基板の一部分であり、そしてデータは射出成形プロセスの間にスタンパーに
より１系列のピットの形態でインプレスされる。このプロセスの間に、溶融した
ポリカーボネートは金型の中に、通常高圧下に、射出され、次いで冷却されて、
ポリカーボネートは金型、または「スタンパー」または「スタンプ」の鏡像の形
状を取る；したがって、ディスク基板上に二進データを表すピットは、マスター
化プロセスの間につくられたスタンパーのピットの鏡像として、ポリカーボネー
ト基板によりつくられかつ維持される。スタンピングマスターは典型的にはガラ
スである。
【００１７】 ピットは連続的らせんでCD基板の中にインプレスされる。その上に適用された
反射金属層、典型的にはアルミニウムは、固体ポリカーボネート基板の形状を取
り、「ピット」の存在または非存在下に依存して読取りアセンブリーに対してレ
ーザービームを示差的に反射させる。アクリルラッカーを金属反射層上部に薄層
で回転コーティングして、金属反射層を摩耗および腐蝕から保護する。
【００１８】 概念において同様でありかつCD読取り装置と適合性であるが、情報は記録可能
なコンパクトディスク（CD−R）の中に示差的に記録される。CD−Rにおいて、デ
ータ層はポリカーボネート基板から分離される。その代わり、入射レーザーのア
ドレスとして連続的ららせん状みぞがポリカーボネート基板にインプレスされて
いる。有機色素を使用してデータ層を形成する。シアニンはこれらのディスクの
ために使用された最初の材料であるが、「原料」シアニンの代わりに金属化シア
ニン化合物が一般に使用される。別の材料はフタロシアニンである。1つのこの
ようなメタロフタロシアニンは米国特許第5,580,696号に記載されている。
【００１９】 CD−Rにおいて、有機色素層はポリカーボネート基板と媒体の金属反射層、通
常24カラットの金、あるいは銀との間に挟まれる。色素層の中に孔を燃焼させて
設けるよりむしろ−−色素層の中に「ピット」を選択的に溶融する適当な前もっ
て選択した波長の記録レーザーにより、情報は記録される。レーザーは色素層を
わずかに溶融し、それを非透明とするので、読取りレーザービームは、標準的な
プレスされたCDにおける物理的ピットによるように、読取り装置のセンサーに反
射されて戻るよりむしろ、屈折される。標準CDにおけるように、ラッカーコーテ
ィングは情報を支持する層を保護する。
【００２０】 情報を記録し、記憶する他の物理的フォーマットは、コンパクトディスクと同
一概念をベースとして開発されている：レーザーにより読取る示差的反射または
透過を基板上につくる。
【００２１】 1つのこのようなフォーマットをディジタル・ビデオ・ディスク（DVD）と命名
されている。DVDは標準CDのように見える：それは銀のように輝くプラッター（p
latter）のように見える120mm（4.75インチ）のディスクであり、回転可能な推
進メカニズムとかみ合う中心の孔を有する。CDに似て、データは小さいビットの
らせん状痕跡でディスク上に記録され、そしてディスクはレーザービームで読取
られる。ISO 9660工業規格でほぼ680×106バイトのディジタルデータを記憶する
CDと対照的に、DVDは4.7×109〜17×109バイトのディジタルデータを記憶するこ
とができる。ピットをより小さくしかつらせんをより密にし、すなわち、らせん
のピッチを減少し、そしてデータをディスクの各側で2層で、4層程度に多い層で
記録することによって、DVDのより大きい容量は達成される。より小さいピット
大きさおよびより密なピッチは、読取りレーザーの波長が小さいことを必要とす
る。より小さい波長は標準的なプレスされたCDSと逆方向に互換性があるが、色
素をベースとするCD−Rの現在のバージョンと互換性がない。 DVDおよびCDの特性を下記表において比較する。 表1 DVDおよびCDの特性の比較 DVD CD 直径 120mm 120mm ディスクの厚さ 1.2mm 1.2mm 基板の厚さ 0.6mm 1.2mm トラックのピッチ 0.74μm 1.6μm 最小ピッチ大きさ 0.4μm 0.83μm レーザーの波長 635／650nm 780nm データの密度 4.7ギガバイト／ 0.68ギガバイト 層／側面 層 1、2、または4 1
【００２２】 こうして、単一側面／単一層のDVDは4.7GBのディジタル情報を含有する。単一
側面／二重層のDVDは8.5GBの情報を含有する。二重側面／単一層のディスクは9.
4GBの情報を含有するが、二重側面、二重層のDVDは17GBまでの情報を含有する。 変形の各々は結合された2つの0.6mmの基板から成る。容量に依存して、ディス
クは1〜4情報層を有することができる。8.5GBおよび17GBのオプションにおいて
、ディスクの1つの側から2つの情報層にアクセスするために半反射体を使用する
。
【００２３】 8.5GBおよび17GBのオプションのために、第2情報層／側面を第2基板の中に成
形するか、あるいはフォトポリマー層として添加することができる。いずれの場
合においても、ディスクの一方の側から双方の情報層を読取ることができるよう
にするために、半反射体層を必要とする。17GBのDVDについて、2つの二重基板を
製造し、それらを一緒に結合することが必要である。 DVDレーザー読取り装置をその焦点を両方の層深さに調節するように設計して
、両方の層を急速にかつ自動的にアクセスできるようにする。 前述のフォーマットの3つのすべては、プラッターを回転させることを必要と
する。DVDシステムの公称定数線速度は3.5〜4.0m／秒（二重層のバージョンにお
ける大きいピットについてよりわずかに速い）であり、これは標準CDの1.2m／秒
である速度の3倍を超える。
【００２４】 近距離場光学式記憶ディスク（TeraStor、カリフォルニア州サンジョーズ）は
、DVDよりもなおさらに高い密度の情報を提供する。このような装置において、
読取りヘッドはディスクから150nm程度に近くに存在し、そしてピットの大きさ
およびトラックのピッチもまたナノメーター規模である。 ホログラフィックデータ記憶装置は、多分最高の既知のデータ記憶密度を提供
する。ホログラフ記憶は3つの空間的次元を利用する。 空間的アドレス可能性および高い情報密度にかかわらず、これらの媒体は分析
物の検出に有効であると従来考えられなかった。
【００２５】 2.4 導波管検出 導波管は少なくとも1982年以来化学的検出に使用されてきている、米国特許第
4,608,344号、Re33,064号、引用することによって本明細書の一部とされる。吸
収性および非吸収性分析物を導波管で観測することができる。非コーティングの
導波管中の極めて微かな波の指数減衰は、取り囲む媒体の吸収および屈折率に対
して感受性である。これはまた導波管により伝送される光の強度に影響を与える
。分析物の検出への導波管の現存する応用は、劣った空間的分解能を示す。
【００２６】 3. 発明の要約 本発明は、読取り可能にその上に配置された分析物特異的信号要素を有する光
ディスクを含んでなる、分析物を検出するアッセイ装置を提供することによって
、この分野におけるこれらおよび他の問題を解決する。光ディスクを読取ること
ができ、そしてこうして分析物の検出は、ディジタル的にコード化された情報の
読取りに有効な光ディスク読取り装置、例えば、オーディオCDディスク、CD−RO
Mディスク、DVDディスク、DiVXディスク、レーザーディスク、近距離場記憶ディ
スク、またはホログラフィックデータ記憶装置を使用して実行することができる
。 アッセイ装置の好ましい態様において、分析物特異的信号要素は解裂可能であ
る。
【００２７】 特に好ましい態様において、解裂可能な信号要素は下記のものを含んでなる：
基板取付け端、信号応答端、および基板取付け端および信号応答端の中間の解裂
部位を有する解裂可能なスペーサー。解裂可能な信号要素は、さらに、その信号
応答端において解裂可能なスペーサーに取付けられた信号応答成分を含む。 選択された分析物上の第1部位に結合することができる第1側面メンバー（また
、側面要素または側面アームと呼ぶ）、および同一分析物の第2部位に結合する
ことができる第2側面メンバーが信号要素上に存在する。第1および第2の側面メ
ンバーは、解裂可能な信号要素に対する特異性を分析物に付与する。 第1側面メンバーは信号応答端および解裂部位の中間の解裂可能なスペーサー
に取付けられており、そして第2側面メンバーはスペーサーの解裂部位および基
体取付け末端の中間の解裂可能なスペーサーに取付けられている。
【００２８】 解裂可能な信号要素の第1および第2の側面メンバーへの選択された分析物の同
時の結合は、第1および第2の側面メンバーの中間に存在する解裂部位における引
き続く解裂にかかわらず、信号応答部分を信号要素の基体取付け末端に束縛また
は拘束し、逆に、解裂可能な信号要素の第1および第2の側面メンバーに選択され
た分析物が同時に結合することができないと、その信号要素の信号応答部分は、
解裂により、喪失される。試料との接触および解裂因子との接触後、信号の存在
または非存在は、それぞれ、分析物の存在または非存在の信号を発生する。
【００２９】 典型的には、解裂可能な信号要素の信号応答部分は、入射光、特に入射レーザ
ー光を反射し、散乱させ、または吸収することができる。好ましい態様において
、信号応答部分は金属微小球、より好ましくは金微小球、最も好ましくは1〜3μ
mの金微小球である。これらの態様は、現存する光ディスク読取り装置、例えば
、オーディオCD、CD−ROM、DVD、レーザーディスク、近距離場光ディスクまたは
その他における検出に適当である。
【００３０】 解裂可能であるか、否かにかかわらず、分析物特異的信号要素は空間的にアド
レス可能なパターンでアッセイ装置の中にまたはその上に配置されている。 他の面において、本発明は、アッセイ装置を試料と接触させ、次いで光ディス
ク読取り装置を使用して、分析物特異的信号をそれから検出する工程を含んでな
る、分析物を検出する方法を提供する。
【００３１】 本発明のこの面の好ましい態様において、この方法はアッセイ装置を使用する
実行され、ここで分析物特異的信号要素は解裂可能であり、そしてこの方法は、
アッセイ装置を分析物と接触させ、解裂可能な信号要素を解裂、次いで分析物を
拘束し切り離された信号要素の信号応答部分を検出することを含んでなる。
【００３２】 関係する面において、本発明は、分析物をアッセイするために光ディスク読取
り装置を使用する方法を提供する。この方法は、光ディスクから、ディスク上に
読取り可能に配置された分析物特異的信号要素を検出する工程を含んでなる。好
ましい態様において、この方法はアッセイ装置から分析物特異的信号を検出する
ことを含んでなり、ここで分析物特異的信号要素は解裂可能であり、そして信号
は分析物を拘束し切り離された信号要素から検出される。
【００３３】 本発明は、さらに、光ディスク上に分析物特異的信号要素を読取り可能に配置
することを含んでなる、分析物を検出するアッセイ装置を製造する方法を提供す
る。 本発明の信号発生要素、アッセイ装置およびアッセイ方法は、定量的にかつ定
性的に、被験試料中の多数の異なる分析物の検出および多数の試料中の単一分析
物の検出の両方のために有効である。 本発明の他の面は、解裂可能な信号要素をベースとするアッセイ装置を包含す
る、本発明のアッセイ装置を使用するために、現存する方法を採用することであ
る。一般に、本発明の解裂可能な信号要素をベースとするアッセイ装置を使用す
るために適合されるアッセイは、アッセイ装置を液体試料と接触させ、取付けら
れた複数の解裂可能な信号要素と切断できる解裂因子とアッセイ装置を接触させ
、そして固体支持体の基板に接着する分析物を拘束し切り離された信号要素の信
号応答部分の存在を検出するする工程を含んでなる。 アッセイ装置上の信号要素の空間的アドレス可能性は、単一アッセイにおいて
多数の分析物の同定を包含する、明確な信号要素に結合した分析物の同定を可能
とする。
【００３４】 こうして、本発明は、この面の1つの好ましい態様において、核酸ハイブリダ
イゼーションアッセイを提供し、ここで解裂可能な信号要素はオリゴヌクレオチ
ドを含む。試料中に存在する核酸の解裂可能な信号要素の第1および第2の側面メ
ンバーへの同時の結合は、信号要素の信号応答端の切断により喪失を防止する。 他の面において、本発明は、複数の核酸配列に対して応答性の解裂可能な信号
要素を含んでなるアッセイ装置を提供する。本発明のこの面は、核酸を含有する
試料と接触したとき発生する信号の空間的アドレス可能性を通して核酸を配列決
定するために適当な装置および方法を提供する。
【００３５】 本発明は、さらに、イムノアッセイを提供する。これらの態様において、解裂
可能な信号要素の特異性付与側面メンバーは、抗体、抗体フラグメント、または
抗体誘導体を包含する。第1側面メンバーの抗体および第2側面メンバーの抗体へ
の分析物の同時結合は、信号要素の信号応答端の、切断による、喪失を防止する
。 本発明は、また、化学的検出アッセイを提供し、ここで第1および第2の側面メ
ンバー上の適切に選択された反応性基は選択された分析物上の官能基と特異的に
反応して、信号応答部分をアッセイ装置の基板に固定する。 本発明は、さらに、電磁放射を検出する手段を提供する。典型的な高い分解能
のX線写真を、光ディスク読取り装置、例えば、CD−ROMまたはDVDの読取り装置
、またはその他を直接読取るために適当なフォーマットでディスク上に露出し、
記憶することができる。電磁スペクトルの他の波長は同様に検出可能である。
【００３６】 本発明は、また、細胞を検出および計数し、そしてそれらの寸法および形状を
測定する手段を提供する。これらの態様において、特異性付与認識分子はアッセ
イ装置の基板に依存する。細胞はそれに接着し、第2細胞認識分子に結合した信
号応答部分の結合時に検出可能である。細胞認識分子は、抗体、レセプター、リ
ガンド、および接着分子を包含する。 他の面において、本発明は、コンピュータのソフトウェアの形態のコード化デ
ィジタル情報をさらに含むアッセイ装置を提供する。 本発明の他の面は、複数の分析物特異的信号要素を含んでなる、モニタ装置を
提供し、ここで光ディスクは光導波路として機能することができ、そして分析物
の特異的結合が前記光導波路の光伝送性質を検出可能に変更させるように、分析
物特異的信号要素は配置されている。この装置は分析物の存在を連続的に、また
は反復的にモニタするために適当なである。本発明のこの面の好ましい態様にお
いて、分析物特異的信号要素は解裂可能である。 本発明は、さらに、分析物の存在をモニタ（監視）する方法を提供する。この
方法は、モニタ装置を分析物と接触させ、次いで前記モニタ装置の光導波路の光
伝送性質の変更を検出することを含んでなる。関係する面において、本発明は、
分析物の存在をモニタする方法を提供する。この方法は、解裂可能な信号要素を
有するモニタ装置を分析物と接触させ、前記モニタ装置の光導波路の光伝送性質
の変更を検出し、信号要素を解裂し、次いで分析物を拘束し解裂された信号要素
の信号応答部分を検出することを含んでなる。
【００３７】 本発明は、さらに、分析物特異的信号要素がディスク以外の方式で固体支持体
の基板上に配置されている、アッセイ装置を提供する。レーザーをベースとする
光学式読取装置により読取り可能である、本発明のこの面の好ましい態様におい
て、信号要素は支持体の基板のトラッキングおよび／またはアドレシング特徴で
読取り可能に配置されている。さらに、アッセイ装置の基板は、ストリップ、キ
ュベット、試験管、ウェルプレート、スライド、ゲル、磁気ディスク、シリコン
および他のチップとして仕上げることができる。
【００３８】 本発明の他の目的は、本発明のアッセイ装置に対して並列に液体試料を適用す
るために適当なマルチウェル試料適用プレートを提供することである。1つの態
様において、試料適用装置は更新可能な表面薄層を有するマルチウェルプレート
を提供する。 本発明は、さらに、試料適用装置およびアッセイ装置の正しい位置合わせを保
証する計装を提供する。この計装は、必要に応じて、試料とアッセイ部位との相
互作用を促進しおよび／または非結合分子または粒子を除去する磁石を含んでな
ることができる。
【００３９】4. 発明の詳細な説明 本発明は、その上に読取り可能に配置された分析物特異的信号要素を有する光
ディスクを含んでなる、分析物を検出するアッセイ装置を提供する。光ディスク
を読取ることができ、そしてこうして分析物の検出は、光ディスク読取り装置、
例えば、オーディオCDディスク、CD−ROMディスク、DVDディスク、DiVXディスク
、レーザーディスクを読取ることができる読取り装置を使用するか、あるいはデ
ィジタル的にコード化される情報に同様に有用な他の光ディスクのフォーマット
のための読取り装置により、実行することができる。
【００４０】 特記しない限り、本明細書において使用する用語は、光ディスクおよびアッセ
イ技術に対して適当であるとき、通常および通例の意味を有する。 特に、「分析物」は、本発明の目的に対して、検出しようとする化学的または
生物学的な任意の物質を包含する。こうして、「分析物」は、細胞の計数または
細胞の形状の検出において使用するためにアッセイ装置を使用するとき、細胞を
包含し、核酸プローブの検出または核酸の配列決定に装置を使用するとき、核酸
を包含し、化学アッセイに装置を使用するとき、小さい有機または無機の分子を
包含することを意図する。用語「分析物」は、また、例えば、光活性化可能な基
を使用することによって、入射放射を検出するために装置を使用するとき、放射
を包含することを意図する。
【００４１】 好ましい態様において、本発明のアッセイ装置およびアッセイ方法は、被験試
料中の分析物の検出に解裂可能な信号要素を利用する。検出のために前もって選
択した分析物の結合は、信号要素の信号応答成分の−−解裂による−−喪失を防
止する。次いで、拘束された信号要素の信号応答成分からの信号の発生を使用し
て、試料中の分析物の存在の信号を発生させる。 好ましい態様において、信号応答成分は入射光を反射または散乱させるか、あ
るいはそうでなければ光アドレス可能である。検出のために前もって選択した分
析物の結合は、信号要素の光応答成分の−−解裂による−−喪失を防止する。次
いで、拘束された信号要素の反射部分からの入射光、好ましくは入射レーザー光
の反射または散乱を使用して、試料中の分析物の存在の信号を発生させる。 本発明の解裂可能な反射信号要素は、特に、現存するレーザー反射をベースと
する検出器、例えば、オーディオコンパクトディスク（CD）の読取り装置、CD−
ROM（コンパクトディスク読取り専用記憶装置）の読取り装置、レーザーディス
クの読取り装置、DVD（ディジタルビデオディスク）の読取り装置、およびその
他を使用する検出に使用される。こうして、本発明の解裂可能な反射信号要素を
使用すると、現存するレーザー反射をベースとする検出器の大きい設置されたベ
ースを使用する検出に、現存するアッセイ化学および現存するアッセイスキーム
を容易に適合させることができる。これにより、手の込んだ検出器を使用する標
準アッセイよりも実質的コストがアッセイ当たりに節約される。
【００４２】 さらに、レーザー反射をベースとする検出装置の広く、世界的な分布は、手の
込んだ検出器の存在により決定される位置において現在実施しなくてはならない
アッセイを−−本発明の解裂可能な反射信号要素を使用するように適合させて−
−使用位置に分布させることをさらに可能とする。これらのアッセイの例は、イ
ムノアッセイ、細胞の計数、ハイブリダイゼーションをベースとする遺伝的検出
アッセイ、核酸の配列決定をベースとする遺伝的検出アッセイ、核酸の配列決定
それ自体、化学的アッセイ、入射放射のアッセイ、およびその他である。こうし
て、本発明は、研究実験室、医院、および集中化された位置において現在実行し
なくてはならない個々の家庭にアッセイ装置を分布させることができる。
【００４３】 前述のレーザー反射をベースとする検出器の各々は、−−CD−ROM読取り装置
、DVD読取り装置およびその他を包含する−−それらのそれぞれの媒体上の空間
的にアドレス可能なディジタル情報の検出、識別、および解読に適合される：CD
読取り装置は個々のディジタルコード化オーディオトラックを特異的にかつ別々
にアドレスすることができる；CD−ROM読取り装置は、コンピュータプログラム
をコード化する二進ファイルを包含する、多数の二進ファイルを特異的にかつ別
々にアドレスすることができる（ISO 9660工業規格、引用することによって本明
細書の一部とされる、は普通のアドレス可能な構造を規定する）；そのようにま
たDVD読取り装置は二進ファイルおよびMPEGコード化ディジタルビデオ信号を特
異的にかつ別々にアドレスすることができる。
【００４４】 CDおよびその他上にコード化された情報を検出しかつ解釈するために現在使用
されているレーザー反射をベースとする検出器の空間的アドレス可能性は、本発
明の解裂可能な反射信号要素を使用することができるアッセイに特別の利点を付
与する。 こうして、これらの個々の信号要素の空間的位置をアドレスすることができる
検出器と組合わせて、単一支持メンバーに無関係に基板上の多数の信号要素のパ
ターン化された配置を使用することによって、多数の異なる分析物について単一
試料を同時にアッセイすることができる。こうして、本発明は、さらにアッセイ
装置に関する。このようなアッセイ装置は、本明細書において、異なる分析物の
特異性を有する解裂可能な反射信号要素の空間的にアドレス可能な組合わせを含
んでなる、ディスク、バイオ−コンパクトディスク、バイオ−CD、BCD、および
バイオ−DVDと普通に呼ぶ。このような有用な組合わせの例は、個々のアッセイ
の各々の予測的価値または特異性を増加するもの、示差的診断において特定の診
断の可否を決定する組合わせ、広い一般的スクリーニング道具を提供する組合わ
せ、およびその他である。
【００４５】 同一特異性を有する多数の信号要素のパターン化配置は、さらに、単一アッセ
イ装置を使用する、大きい濃度範囲の単一分析物の検出を可能とする。こうして
、本発明の他の面は、同一特異性の空間的にアドレス可能な解裂可能な反射信号
要素を含んでなる、前記要素の物理的位置が濃度の情報を運ぶことができる、ア
ッセイ装置を提供することである。 レーザー反射をベースとする検出器の空間的アドレス可能性は、さらに、イン
タープリティブソフトウェアと単一アッセイ装置上のアッセイ要素それら自体と
の組合わせを可能とする。したがって、本発明の他の面は、解裂可能な反射信号
要素のパターン化配置から空間的に離れた区域においてコード化されたソフトウ
ェアがその上に存在する、アッセイ装置である。ソフトウェアは、入射レーザー
による正しいトラッキングのために重要な情報、アッセイインタープリティブア
ルゴリズム、標準コントロール値、自己診断、およびその他を包含することがで
きる。ソフトウェアは、デバイスドライバおよび遠い位置に診断情報をアップロ
ードすることができるソフトウェアを包含することができる。ソフトウェアは臨
床アッセイのための患者の教育情報を包含することができ、そして選択されたオ
ーディエンス（audiences）に適合させることができる。
【００４６】 本発明の解裂可能な反射信号要素により信号化されたアッセイデータの実質的
に二進の特質は、さらに、計器の雑音に対して実質的に抵抗性である使用にアッ
セイを適合させるという利点を提供する。例えば、光反射の小さい変動−−レー
ザー源により提供される光強度の小さい変動および反射粒子大きさの小さい変動
からのような−−光反射が限界に到達したときにのみ検出器が信号を登録するの
で、一般にアッセイに影響を与えない。同様に、検出器それ自体の電子雑音およ
びアナログ−ディジタル変換に関連する雑音はアッセイの結果に影響を与えない
。現地試験を実施するために、または異なる環境の操作条件下にアッセイを実行
するために有用な、頑丈につくられた検出計器の設計および製作において、この
利点は特に認識される。 さらに、本発明の解裂可能な反射信号要素により信号化されたアッセイデータ
の実質的に二進の特質は、信号要素の空間的配置における不完全さのディジタル
補正を可能とする：アッセイ装置（ディスク）を分析前に読取り、ソフトウェア
は信号のパターンを記憶し、そのパターンは試料適用尾アッセイディスクの発生
後に読取られるものから減じられる。
【００４７】 4.1 空間的にアドレス可能な、解裂可能な反射信号要素を使用するアッセイ 4.1.1 スペーサーおよび解裂部位 本発明の解裂可能な反射信号要素（また、バイオ−ビットまたはバイオビット
と呼ぶ）の一般的操作は、特に第1図〜第3図を参照することによっていっそうよ
く理解することができ、これらの図面は本発明の2つの態様を要約する。第1図を
参照すると、基板20は解裂可能なスペーサー分子30が結合されている誘導化表面
21を有し、各解裂可能なスペーサーは、表面結合端に加えて、金属微小球40に近
接することが示されている、信号応答端を有する。基板は、多孔質または充実で
あることができるが、充実であることが現在好ましく、種々の材料、例えば、プ
ラスチック、ガラス、雲母、シリコーン、およびその他から選択することができ
る。しかしながら、プラスチックは、経済性、スペーサー分子を表面に結合させ
るための誘導化の容易さ、および現存するレーザー反射をベースとする検出器、
例えば、CD−ROMおよびDVD読取り装置との互換性の理由で好ましい。使用できる
典型的なプラスチックは、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリビニルアル
コール、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレートおよびポリカーボネートであ
る。ポリプロピレンおよびポリカーボネートは現在好ましく、ポリカーボネート
は最も好ましい。
【００４８】 基板20の表面21は、解裂可能なスペーサー分子30の各々に対する共有結合を形
成するように、好都合に誘導化することができる。金属微小球は、アッセイ装置
の基板20に結合したスペーサー分子の存在を検出する、好都合な反射信号発生手
段を提供する。典型的な材料は、金、銀、ニッケル、クロム、白金、銅、および
その他であり、金は解裂可能なスペーサーの信号応答端における遊離SH基に、例
えば、供与結合を介して、容易にかつ堅固に結合する能力を有するので、現在好
ましい。金属球は固体金属であることができるか、あるいはプラスチックまたは
ガラスのビーズまたはその他から形成することができ、それらのビーズの上に金
属のコーティングが沈着されている。また、他の反射材料を金属の代わりに使用
することができる。現在好ましい金球は解裂可能なスペーサーの信号応答端のチ
オ基に直接結合51する。
【００４９】 解裂可能なスペーサー分子の各々は、1端31において、例えば、アミド結合を
介して、支持表面21に結合し、そして他端32において信号発生手段（また、信号
応答部分と呼ぶ）、例えば、チオ基を介して反射金属微小球40に結合している。
スペーサー分子は解裂部位33を有し、解裂部位33は、アッセイ手順の間に、解裂
部位の特質に依存して、化学的または酵素的手段、加熱、光またはその他による
解裂に対して感受性である。化学的手段は現在好ましく、化学的解裂部位および
化学的解裂因子の、例えば、それぞれ、シロキサン解裂基、およびフッ化ナトリ
ウムまたはフッ化アンモニウムの溶液を使用する。解裂に対して感受性の他の基
、例えば、エステル基をまた使用することができる。スペーサーの添加後に金球
を添加する場合、ジチオ基は特に好都合である。 解裂部位33は、解裂可能なスペーサー分子30の第1、表面結合端31と解裂可能
なスペーサー分子30の第2、信号応答端32との間に存在する。スペーサーは、す
べてのスペーサーの完全な切断を最適化するために、2またはそれ以上の解裂部
位を含有することができる。
【００５０】 分析物の特異性は解裂可能なスペーサー上に側面メンバー34aおよび34b（また
、側面アームと呼ぶ）により付与される。側面メンバー34aおよび34bは、解裂部
位33の反対側に位置決定される、すなわち、解裂可能なスペーサー分子30の、そ
れぞれ、表面結合端に近接しかつ信号応答端に近接して位置決定される。側面メ
ンバー34aおよび34bは、それらの典型的な形状において、オリゴヌクレオチド、
典型的には5〜20マー、好ましくは8〜17マー、最も好ましくは8〜12マーのオリ
ゴヌクレオチドを包含するが、より大きいオリゴヌクレオチドを使用することが
できる。側面メンバーは、また、必要に応じてペプチド、ペプチドまたはタンパ
ク質に対する有機リンカー、またはその他を包含することができるが、これらに
限定されない。多数の解裂可能なスペーサー分子30は、アッセイ装置（また、デ
ィスク、生物適合性ディスク、またはBCDと呼ぶ）の固体表面21上の任意の特定
の誘導化部位に存在するであろう。
【００５１】 4.1.2 核酸アッセイ 本発明の1つの面において、オリゴヌクレオチドの側面メンバーは分析試料中
に存在することがある核酸の相補的一本鎖に結合することができる。相補的オリ
ゴヌクレオチドは、特異的結合対のメンバーを含んでなる、すなわち、1つのオ
リゴヌクレオチドは第2相補的オリゴヌクレオチドに結合するであろう。 本発明の1態様を概略化する、第2A図〜第2C図に特に記載するように、アッセ
イ装置の表面上の異なる部位における解裂可能なスペーサー分子30は、異なるオ
リゴヌクレオチドの側面メンバーを有するであろう。第2A図に示すように、1つ
のこのような解裂可能な信号要素はオリゴヌクレオチドの側面メンバー34aおよ
び34bを有するが、第2解裂可能な信号要素はオリゴヌクレオチドの側面メンバー
35aおよび35bを有する。
【００５２】 さらに第2A図〜第2C図に描写するように、オリゴヌクレオチド36を含有する分
析試料と接触するとき、相補的オリゴヌクレオチドの側面メンバー34aおよび34b
は試料中に存在するオリゴヌクレオチドと結合して、第2B図に示すように、二重
らせんを形成する。オリゴヌクレオチド36とオリゴヌクレオチドの側面メンバー
35aおよび35bとの間に相補性は存在しないので、第2B図にさらに図解するように
、それらの基の間の結合は存在しない。 解裂部位33が切断されるとき、二重らせんのカップリングしたオリゴヌクレオ
チドによる結合が存在しないと、金属微小球40は表面から離れ、表面から除去さ
れるであろう。これはいっそう完全に第2C図に図解されている。単一オリゴヌク
レオチドについて多数の試料をアッセイしようとする場合、異なる部位における
スペーサー分子は一般に同一のオリゴヌクレオチドの側面メンバーを有するであ
ろう。次いで入射光、特に入射レーザー光の反射または反射の非存在として、金
属微小球40の存在および非存在を検出することができる。 第2F図は、本発明の核酸検出の態様のそれ以上の態様においてDNAリガーゼを
使用する概略的表示であり、ここで分析物特異的結合が解裂可能なスペーサーの
信号応答端をアッセイ装置の誘導化基板に接着させ、こうしてこの態様において
洗浄のストリンジェンシーを増加させ、アッセイの特異性を増加させるために、
DNAリガーゼを使用する。 核酸検出における当業者は認識するように、本発明の解裂可能な反射信号要素
は、規定された大きさの増幅された核酸、特にポリメラーゼ連鎖反応（PCR）、
リガーゼ連鎖反応（LCR）、T7およびSP6RNAポリメラーゼを使用する増幅スキー
ムおよびその他の種々の形態を使用して増幅された核酸を検出するために特によ
く適する。
【００５３】 4.1.3 イムノアッセイ 第3A図〜第3C図に記載する本発明のそれ以上の態様において、オリゴヌクレオ
チドの側面メンバー34a、34b、35a、および35bを修飾された抗体38a、38b、38c
、および38dに非共有結合でカップリングさせてイムノアッセイを可能とする。
側面メンバーへの非共有結合により取付けは、抗体に共有結合により取付けられ
た解裂可能なスペーサーの側面メンバーおよびオリゴヌクレオチドの相補性を通
して仲介される。相補的核酸分子を使用してスプラモレキュラー（supramolecul
ar）構造の非共有結合の、組合わせアセンブリーを実現することは、共同所有さ
れた、同時継続米国出願no.08／332,514、1994年10月31日提出、08／424,874、1
995年4月19日提出、および08／627,695、1996年3月29日提出（引用することによ
って本明細書の一部とされる）にさらに詳細に記載されている。他の態様におい
て、慣用の架橋剤を使用して、直接的にまたはリンカーを通して、抗体を共有結
合で解裂可能なスペーサーに共有結合で取付けることができる。 抗体は、第1特異的結合対の第1メンバーおよび第2特異的結合対の第1メンバー
を含んでなる。第1特異的結合対の第2メンバーおよび第2特異的結合対の第2メン
バーは、問題の抗体の異なるエピトープ部位であろう。さらに詳しくは、オリゴ
ヌクレオチドの側面メンバー35aを抗体−オリゴヌクレオチド38cに結合させ、そ
してオリゴヌクレオチドの側面メンバー35bを抗体−オリゴヌクレオチド38dに結
合させる。抗体38cおよび38dは、分析試料中に存在することがある抗原上の異な
るエピトープ部位に結合させることができる。抗原上の異なるエピトープ部位と
は、独特な部位に存在する同一エピトープまたは異なるエピトープの異なる、空
間的に離れた、存在を意図する。第2アッセイ素子において、オリゴヌクレオチ
ドの側面メンバー34aおよび34bを異なる抗体38aおよび38bに結合させ、このよう
な抗体の各々を再び抗原の異なるエピトープ部位に結合させる。 第3A図〜第3C図において概略化されているイムノアッセイをさらに参照すると
、第3A図に図解されている解裂可能な反射信号要素の集合に抗原39を含有する分
析溶液を適用すると、抗原39は抗体34aおよび34bに結合し、こうして、解裂部位
33が、例えば、化学的解裂因子との接触により、解裂されるとき、アッセイ装置
の表面20からの金属球40の分離を防止する。対照的に、第2解裂可能な信号要素
は、抗原39に対する結合アフィニティーを抗体35aおよび35が欠如するために、
抗原39により結合されず、金属微小球40を固体表面から分離させ、試料から除去
させる。
【００５４】 次いで入射光、特に入射レーザー光の反射または反射の非存在として、金属微
小球40の存在および非存在を検出することができる。 明らかなように、描写した抗体のカップリングは、標準の免疫化学およびイム
ノアッセイジオメトリーを本発明の解裂可能な反射信号要素とともに容易に使用
できるようにする。これらの古典的イムノアッセイジオメトリーは、さらに米国
特許第5,168,057号（1992年12月1日発行、引用することによって本明細書の一部
とされる）に記載されている。本発明に有効に適合させることができる、他のイ
ムノアッセイジオメトリーおよび技術は下記の文献に記載されている：Diamandi
s他（編）、Immunoassay、AACC Press（July 1997）；Gosling他（編）、Immu
noassay：Laboratory Analysis and Clinical Applications、Butterworth−H
einemann（June 1994）；およびLaw（編）、Immunoassay A Practical Quide
、Tayloer & Francis（October 1966）、それらの開示は引用することによって
本明細書の一部とされる。こうして、明らからかなように、第3図に概略化され
ている分析物の直接的検出（捕捉アッセイ）は、本発明の解裂可能な反射信号要
素およびアッセイ装置に適合可能な唯一のイムノアッセイジオメトリーである。
【００５５】 例えば、置換イムノアッセイを容易に使用することができる。このジオメトリ
ーにおいて、解裂可能なスペーサーの第1側面メンバーは、第3図に示すジオメト
リーにおけるように、分析物のエピトープ部位に対して特異的な抗体を含有する
。しかしながら、第3図に示すジオメトリーと対照的に、第2側面メンバーは第1
側面メンバー上の抗体により認識される決定因子を表示する部分を有する。した
がって、側面メンバーのデフォルト状態は、第1側面メンバーの抗体による第2側
面メンバーの認識により仲介される、第2側面メンバーに対する第1側面メンバー
の直接的結合である。こうして、すべての信号応答部分はアッセイ装置の基板に
拘束され、そして解裂因子の添加は信号応答部分をまったく解放しない。このよ
うなジオメトリーのいっそう一般化された描写は、第35B図に記載されている。 試料中に存在しかつ適当なエピトープ決定因子を表示する抗原は固定化された
抗原と置換し、抗原−抗体のループを切断するであろう。その結果、解裂因子の
付加後、信号応答部分は遊離されるであろう。感受性を増加するために、固定化
抗原（この例において第2側面メンバーの一部分）は、試料中の抗原よりも低い
アフィニティーを固定化抗体に対して有するであろう。多数の抗体について、あ
る範囲のアフィニティーを有する1系列の抗原はよく知られている。 また、競合イムノアッセイを本発明の解裂可能なスペーサーおよび光ディスク
とともに使用することができる。このジオメトリーは、第1および第2の側面メン
バーの間のギャップを架橋するために小さ過ぎるか、あるいは単一抗原エピトー
プを提示する分析物の検出に、特によく適する。
【００５６】 このジオメトリーにおいて、第1および第2の側面メンバーの抗体をマルチマー
の合成抗原によりデフォルト状態で拘束する。試料中の1価の分析物は一方また
は両方の抗体を置換し、解裂後において信号応答成分を引き続いて喪失させる。 アッセイ装置の検出表面を横切って、例えば、ディスクの回転に対して入射す
る半径方向の流れを通して、試料を流すとき、置換と捕捉を組合わせることが可
能である。デフォルト状態において、信号応答成分はアッセイ装置の表面に対す
る抗原−抗体の相互作用により結合される。試料がこの区域の上を流れるとき、
この試料中に存在する抗原または抗体は信号応答成分を分離する働きをする。こ
れらの信号応答成分、例えば、金属微小球は対応する抗原または抗体でコーティ
ングされている区域において再び捕捉されるであろう。球の数は分析物の濃度を
報告する。球付着のパターンは結合反応速度論についての情報を報告し、各分析
物についての特性である。こうして、結合パターンは、例えば、分析物の純度を
報告するために、使用することができる。
【００５７】 本発明の解裂可能な信号要素の態様は、イムノアッセイの特定の利点を提示す
る。第1および第2の側面メンバーの抗体は空間的に拘束されかつ密接に近接して
いるので、イムノアッセイは高速でありかつ感受性であることが期待される；流
体相を通る抗体の拡散は排除される。そのうえ、いずれの抗体もそのもとの部位
から拡散することができないので、一方または他方からの分析物の一時的解離は
複合体の永久的解離に必ずしも導かない；抗原が第2抗体から解離する前に、成
分はほとんど確かに再結合する。これは、伝統的流体相、または半固体の、イム
ノアッセイと比較したとき、感度を増加させるであろう。 本発明は、ヒト免疫不全ウイルス、A型肝炎ウイルス、B型肝炎ウイルス、C型
肝炎ウイルス、およびヒトヘルペスウイルスについてのイムノアッセイスクリー
ニングにおいて特に価値があることを証明するであろう。 さらに理解されるように、抗体は特異的結合対のより広い概念の典型的であり
、ここで抗体は特異的結合対の第1メンバーと考えることができ、そしてそれが
結合する抗原は特異的結合対の第2メンバーと考えることができる。一般に、特
異的結合対は、本発明の実施を可能とするために十分な結合活性および特異性の
相互のアフィニティーを有する、2つの分子として定義することができる。こう
して、本発明の反射性解裂可能な信号要素は、側面メンバーとして他の特異的結
合対を包含することができる。このような態様において、解裂可能な信号要素の
第1側面メンバーは第1特異的結合対の第1メンバーを包含し、解裂可能なスペー
サーの第2側面メンバーは第2特異的結合対の第1メンバーを包含し、ここで前記
第1特異的結合対の前記第2メンバーおよび第2特異的結合対の第2メンバーは互い
に対して接続可能に取付けられ、下記一般式の拘束ループの形成を可能とする：
第1特異的結合対の第1メンバー−第1特異的結合対の第2メンバー−第2特異的結
合対の第2メンバー−第2特異的結合対の第1メンバー。 この分野においてよく知られている特異的結合対の例は、生物学的レセプター
およびそれらの自然アゴニストおよびアンタゴニスト、タンパク質およびコファ
クター、ビオチンおよびアビジンまたはストレプトアビジン、アルファスペクト
リンおよびベータスペクトリンのモノマー、および抗体Fc部分およびFcレセプタ
ーである。
【００５８】 4.1.4 化学的アッセイ 本発明のなお他の態様において、分析物特異的側面メンバーは、第29図、第30
図および第31図において例示されているように、分析物により提供される特異的
官能基と反応するように選択される。 一般に、小さい有機または生物学的分子中に存在する官能基、例えば、アミノ
、アルデヒド、ケト、カルボン酸およびチオール基は、本発明の解裂可能な信号
要素を使用して容易に検出することができる。ただし、分子は少なくとも2つの
このような官能基を含有しかつ認識分子間で架橋を形成するために十分に大きく
、こうして信号応答成分をアッセイ装置の基板に拘束することを条件とする。 架橋は必ずしも共有結合の形成に導く必要はない。酸−塩基の相互作用、水素
結合、配位結合およびさらにファン・デル・ワールス相互作用を使用して、信号
応答部分をディスクアッセイ基板に固定することができる。例えば、両方側面要
素はアルキルアミンジ酢酸単位、すなわち、EDTAの半分を含有することができる
。これらの側面要素は2価のカチオン、例えば、カルシウムおよびマグネシウム
のイオンに強く結合するであろう。より大きい分析物の特異性を付与するために
、クラウンエーテルおよびクリプタンドを使用することができる。 さらに、分析物が第1および第2の側面メンバー間の空間を架橋するために小さ
過ぎる場合、競合アッセイのジオメトリーを有効に使用することができ、分析物
は、直接的または間接的に、下記の実施例IVにおいてさらに例示するように、半
の結合を置換する働きをする。スペーサーの解裂化学に関してさらに後述するよ
うに、ある環境において、分析物の特異性は解裂部位により、または補助的認識
分子に関連して解裂部位により、直接的に付与されることができ、スペーサーの
側面メンバーまたは解裂因子のそれ以上の添加を必要としないことを理解すべき
である。
【００５９】 次いで、図面に戻ると、第29図はノルエピネフリンの選択的検出を可能とする
第1および第2の側面メンバーを含有する、解裂可能なスペーサーを表す。 固体支持体の基板、ここでは光ディスク、に近接する第1側面メンバーは、密
接した近接性で2つのヒドロキシル分子を提示する分子と反応する、フェニルホ
ウ素酸を含有する。信号応答部分、ここでは金球、に近接する第2側面メンバー
は、第一級アミンと反応する、フタルアルデヒドを含有する。 還元性条件下にノルエピネフリンと接触すると、2つのメンバーは反応し、こ
うして側面メンバー間で共有結合の架橋をドメインする。解裂すると、信号応答
成分はディスク基板にしっかりと拘束され、試料中のノルエピネフリンの存在を
示す陽性信号を与える。
【００６０】 第30図は、ニンヒドリン反応を使用するアミノ酸を検出することができる解裂
可能なスペーサーを描写する。伝統的には、ニンヒドリン反応は着色した最終生
成物を発生することができ、この生成物は視的にまたは分光光度測定的に検出す
ることができる。ここで、この反応は光ディスク上で検出可能である。本発明の
光ディスクをベースとする装置および方法に、多数のこのような現存する分析反
応を採用することができる。 前述の2つの実施例において分析物に特異性を付与するのはスペーサーの側面
メンバーであるが、また、スペーサーの側面メンバーと区別される補助的分子に
より、分析物の特異性を付与することができる。特に、第31図に例示されている
ように、酵素の高い基質特異性を側面メンバーの化学的反応性と組合わせること
によって、分析物の特異性を増強することができる。 第31図は、本発明の解裂可能なスペーサーの態様を使用して、現存する酵素化
学をエタノールの検出に採用する実施例を表す。第31A図において、アッセイ装
置の固体支持体の基板は上に示されており、解裂可能なスペーサーは下に垂れ下
がっている。各信号応答部分は、この実施例において、2つの同一の解裂可能な
スペーサーにより結合されており、それらの第1および第2の側面メンバーは、そ
れぞれ、ポリエチレングリコールの末端のヒドロキシルおよび第一級アミンを含
有する。それらの信号応答部分を有する解裂可能なスペーサーに加えて、2つの
酵素が、また、アッセイ装置の基板表面に結合されている。一方はアルコールオ
キシダーゼであり、他方はカタラーゼである。
【００６１】 第31A図に示すように、試料中のアルコールは基板表面上に存在するアルコー
ルオキシダーゼの基質として働き、酢酸および過酸化水素を生成する。第31B図
に示すように、過酸化水素は、カタラーゼの存在下に、第1側面メンバーの末端
のヒドロキシル基を酸化し、第1側面メンバーを第2側面メンバーにカップリング
させ、こうして信号応答成分をアッセイ装置の基板に拘束する。 理解されるように、この実施例において、分析物の特異性を付与するのは酵素
、すなわち、アルコールオキシダーゼである。逆に、試料中の酵素それ自体を検
出するために、同一化学を等しく使用することができる。第31図に記載されるア
ッセイにおいて、例えば、基板表面から酵素のアルコールオキシダーゼを省略す
ると、適用された試料中のアルコールオキシダーゼについてアッセイすることが
できる。この変更されたジオメトリーにおいて、エタノールを試料に添加して、
エタノールオキシダーゼが存在する試料中のペルオキシダーゼの生成を推進する
。 理解されるように、生物学的基質に対する酵素の特異性は多数の現存するアッ
セイの基準として働き、それらのアッセイのすべては、ここで例示するように、
光ディスクをベースとするアッセイにおける検出に使用可能である。
【００６２】 4.1.5 電磁およびイオン化放射のアッセイ なお他の態様において、本発明の解裂可能なスペーサーを使用して電磁放射を
検出することができる（第32図）。高い分解能の映像法は、この方法により得る
ことができるナノメートル規模の分解能から特に利益を得る。 化学的検出と同様に、2つの区別できるジオメトリーが容易に示唆される：（1
）第1および第2の側面メンバーを電磁放射でカップリングする、または（2）ス
ペーサーを電磁放射により直接解裂する。第1の場合において、電磁信号の位置
を報告するのは、解裂因子の添加後における空間的に同定された区域における信
号応答成分の保持である；第2の場合において、電磁信号を報告するのは、解裂
因子をそれ以上添加しないで、空間的に同定された区域からの信号応答成分の喪
失である。両方の検出方法は、発色団の使用により特定の波長に対して感受性と
することができる。
【００６３】 UVおよび／または可視波長に対して感受性である官能基の例は、ジアセチレン
およびアジド基を包含する。結合対の両方のメンバーがジアセチレンである場合
、スペーサーの側面メンバーが十分にジアセチレンを含有するか、あるいはスペ
ーサー間の反応が可能であるように、スペーサーの側面メンバーが十分に密接し
ているかぎり、それらは二量化することができ、そして重合することさえできる
。アジド基に関すると、フォトンを受け取ると、それらはフリーラジカルを発生
し、フリーラジカルはほとんどいかなるものともカップリングする。 X線またはγ線ならびにイオン化またはフリーラジカル形成放射は、多数の種
類の結合対とカップリングするか、あるいはスペーサーを切断する。高いエネル
ギーがUVまたは可視放射に変換されるように、プロセスをコントロールするため
に、シンチレーション化合物を使用することができる。 正規のフィルム、例えば、IR、可視光、またはX線フィルムを、フィルムの露
出前または現像後に、アッセイ装置の基板表面に直接適用することができる。こ
の場合において、アッセイ装置は反射金属のコーティングを有するであろう。レ
ーザー光はフィルムの暗さに従い吸収され、反射は減少する。フィルムを可視化
し、コンピュータスクリーン上でプロセスすることができる。
【００６４】 4.1.6 解裂可能なスペーサーのアッセイの変更 本発明の解裂可能な反射信号要素を使用するアッセイ前述の例示した態様−−
核酸分析物の検出、小さい有機分子上の官能基についてのアッセイ、および放射
の検出−−を、アッセイを実施する前に解裂可能なスペーサー分子に結合された
、信号応答成分、例えば、反射性金属球を使用して説明してきたが、さらに本明
細書に記載するこれらおよび他の態様において、信号発生手段を欠如する解裂可
能なスペーサー分子をまず試料に暴露し、次いで切断し、金属球を後に添加して
、表面上に残留するスペーサー分子のみに結合させることができることが考えら
れる。金属球を添加した後、基板を適当な検出器で読取って結合したスペーサー
分子および分析物を同定することができる。 なお他の変更において、スペーサーの解裂部位は、化学的に解裂可能な官能基
、例えば、シロキサンの代わりに、分析物の結合により解離される特異的結合対
を含有することができる。1つのこのようなジオメトリーは第35B図に示されてお
り、節4.9においてさらに後述する。 さらに、本発明の解裂可能なスペーサーは、本発明の好ましい態様において、
光ディスクの読取り装置における検出に特に適合し、また、他の基板上において
有効することがある。これらは次のものを包含するが、これらに限定されない：
紙およびプラスチックのストリップ、マルチウェルプレート、磁気ディスク（フ
ロッピーディスク）、およびシリコンチップ。例えば、電界効果トランジスター
によるゲーティングは、信号応答成分、例えば、金属、塩、例えば、チタン酸ス
トロンチウム、またはポリマー、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリ
フェニレン、または炭素ナノチューブの分析物特異的結合により有効に変更可能
である。 ４．１．７ サンプルの適用、洗浄及び開裂 発明の各アッセイ方法実施態様では、試験されるサンプルが導入されなければ
ならない。以下の節では、更にサンプル適用を容易にすることを特に意図した装
置が既述される。ここではサンプル添加の一般的観点が論じられるだろう。 観点の１つでは、アッセイ装置は回転され、液化サンプル、好ましくは希釈さ
れた液化サンプルが円形のアッセイ装置基板の中央部近くに適用される。アッセ
イ装置の回転に伴う遠心力が、液体サンプルを固体基板の平面向こう側に分配す
る。この方法では、基板表面は一定且つ均一に分配された液体サンプルで均一に
覆われる。 このサンプル適用方法では、まず約100μｌである試験サンプルを処理の為に
約１ｍｌに希釈する。この液が回転するディスクの中央部近くに滴下し加えられ
る。アッセイ部位、及び可能であればディスク表面は疎水性であり、液体は回転
するアッセイ装置ディスク上に極めて薄い層を形成するだろう。液体層の厚さは
液滴下の頻度とディスクの回転速度により調製できる。好ましい厚さは、サンプ
ル中の全ての分子がスペーサーにより結合された固定分子と相互作用できること
から、10μｍより小さい。ディスクを覆うにはサンプル液約100μｌが必要であ
る。 サンプル適用の別の方法は、本発明の開裂可能な反射性の信号要素及びアッセ
イ装置を利用したものであろう。具体的には、上記回転型の応用はアッセイ装置
による単一サンプルの適用に特に好適であると考えられるだろう。本発明の別の
観点では、別々のサンプルが静止ディスクの不連続領域に適用されるだろう。こ
の観点では、アッセイシステムは約1000の異なるサンプルをアッセイできる。各
サンプル毎に、ディスク上に前もって決められている領域上に適用される約100
万個の金粒子を供すことができる。
【００６５】 図１１Ｄは、16個の分離したアッセイセクターを持つ本発明のアッセイ装置を
示す。図１１Ｅは線として示された如くの液流に対するバリアを持った場合の、
サンプル流に関する可能な方向を示す。 即ち、発明の実施態様の１つでは、アッセイ装置は例えば1024個の患者サンプ
ル、アッセイ装置当たり１分析項目同時にアッセイすることを意図する（即ち、
各ディスクが同一の分析物特異性を付与する同一の側面メンバーを持つ開裂可能
なスペーサーを複数具備するディスクによる）。この様な実施態様では、同一の
分析物に関するアッセイを行うために、ディスク上の各スペーサー分子は同一で
ある；ディスク上の特定部位にあるスペーサー分子はディスク上の別の領域にあ
るスペーサー分子と同一である。この応用方法は、大量の患者サンプルについて
、単一分析物の有無を同時に分析する臨床研究室でのマス分析に特に有用である
。 各種分析物特異性を持つ開裂可能な反射性信号要素を含む単一アッセイ装置上
にて、多種類の分析物に関し多数のサンプルがアッセイされることも考えられる
だろう。図１１Ｆは、50種類の生物分子に関し、20サンプルをスクリーニングす
ることに利用可能なアッセイ装置を示している。 後者の例では、複数の試験サンプル中にある特定数の同一分析物に関するアッ
セイも可能である。患者サンプルは、インクジェット印刷及びディスポーザブル
チップによるマイクロピペットアレー又はその組合せの様な既知方法により、特
定部位にあるディスクに適用することができる。大量処理操作に関しては、アッ
セイディスクはカセット内に充填され、試験サンプルはディスク上、又は円形プ
レート内のウエル中に密封性に直接充填される。 サンプルが支持体表面を横切らせるための僅か数秒であろう適当なインキュベ
ーション時間の後、非結合サンプルを除去するために洗浄工程が行われるだろう
が、この工程は幾つかの実施態様では必要とされない。洗浄の厳密性は、通常の
アッセイに於ける感度及び特異性の調整と同様にして調製することができるだろ
う。例えば核酸検出実施態様では、洗浄液の塩濃度を減らすことで洗浄の厳密性
が増加し−即ち分析物と特異性を付与している側面メンバーとの間のミスマッチ
を減らしー、または増加することで洗浄の厳密性を減らし、それによってミスマ
ッチの生起を可能にするだろう。本発明の核酸ハイブリダイゼーションと免疫ア
ッセイの実施態様に於ける洗浄の厳密性を調製することは、十分当業者範囲内で
ある。
【００６６】 ある観点では、回転ディスクの表面は、回転するディスクの中央近傍に洗浄液
を加えることで、随意洗浄される。サンプル液はディスク周囲より押し出される
形で取り除かれ、そして収集される。ディスクの回転により、通常の遠心力によ
り液体サンプルが適当にディスクより取り除かれ、そして厳密性の調製が必要で
ない場合には洗浄工程は省くことができるだろう。 洗浄工程後、随意開裂因子を含む液体が加えられ、更にディスク表面上に分配
される。図１−３の参照では、スペーサーはアッセイ作業中の化学的又は酵素的
、熱、光等の手段による開裂に対し、開裂部位の特性により感受性である開裂部
位33を有している。現時点では、シリコキサン開裂基を利用した化学的手段が好
ましく、シリコキサン基に関する化学開裂因子の例としてはフッ化ナトリウム液
がある。エステル基又はジチオ基の様な開裂に感受性であるその他の基も利用で
きる。ジチオ基は、スペーサー開裂後に金粒子が加えられる場合に得に有益であ
る。 開裂部位が、自発的加水分解に対して安定に製造できるが、フッ素イオンによ
り穏和条件下に容易に開裂されるシリコキサン成分である場合には、フッ化ナト
リウム又はフッ化アンモニウム液が1mMから1Mの濃度、好ましくは50mMから500mM
の濃度、最も好ましくは100mM（0.1M）の濃度で導入される。開裂工程は数秒で
終了するだろう。この工程の間に全てのスペーサーが開裂されるが、開裂スペー
サーとアッセイ装置の誘導化された基板との間のアミド結合は、これら条件に対
し安定を保つ。
【００６７】 サンプル及びスペーサー開裂作業後、検出期間中に遊離した信号生成成分、好
ましくは反射性成分、より好ましくは金属粒子、最も好ましくは金粒子が取り除
かれ、各種信号を提供しなければならない。除去工程は、洗浄液の導入を含む第
２洗浄工程を含むだろう。 アッセイのこの段階には特異的洗浄厳密性を生ずる複数の方法が存在し、これ
により各種アッセイ法の特異性及び感受性に於ける多様性を可能にするだろう。 ある観点では、解離された反射性成分は、洗浄液の添加により、又は添加無し
にアッセイ装置を回転させることで取り除かれるだろう。この観点では、３種類
のパラメータ：金粒子のサイズ、回転速度及びスペーサー結合の結合価が変化さ
せられ、各種厳密性が提供されるだろう。 本発明の開裂反射性信号要素及びアッセイ装置での利用に関し好適な金粒子は
、アルドリッチケミカル社（Aldrich Cehmical Company)、ブリティッシュバイ
オセルインターナショナル社（British BioCell International）、ナノプロー
ブ社（Nanoprobes, Inc.,）及びその他より、直径1nmから0.5−5マイクロメータ
ーのものが容易に入手できる。本発明に必要とされるより小さな又は大きな直径
の金粒子を作ることは当業者範囲内である。特定回転速度では、最大の金粒子が
より大きな遠心（ｒ3に関連し）及び抵抗力（ｒに関連し）を体験し、等しい結
合度を持つ小さな粒子より早く除かれる。これにより、洗浄の特異的厳密性と同
時に定量アッセイに関する基礎が提供される。 金粒子に影響する遠心力は、回転速度によっても調製でき、緩く及び弱く結合
した金粒子が除くことができる。サンプル由来の相補的分子に結合するスペーサ
ーのみが引き続き基板に金粒子を結合させるだろう。 更に、上記の発明の実施態様が単一の開裂可能なスペーサーの単一反応性末端
に結合された単一の金属粒子について既述されているのに対し、金が発明の好ま
しい実施態様中に利用される場合には、その直径に応じて１個の金粒子に数千の
スペーサーが結合できると認識すべきである。即ち、アッセイ洗浄の厳密性は、
特定の加点速度に於いて、金粒子の直径を変化させること、及び金粒子に対する
開裂可能なスペーサーの相対密度を追加的に変化させることで調製できるだろう
。 即ち、実際に全てのスペーサーが特定金粒子の下、相補的分子により結合され
れば、その結合は極めて強い。スペーサーが特定金粒子の下、部分的にのみ固定
された場合では、粒子はその半径と回転速度に応じて残るか又は取り除かれるだ
ろう。
【００６８】 極端な例では、全ての粒子が固定されるか、又は取り除かれる。ＤＮＡ分析の
関しては代替法が想定される。免疫アッセイでは、中間的な例が好まれる。従っ
て、システムは正常コントロールのレベルが金粒子の50％固定に対応する様に最
適化されなければならない。図３に例示した様に、結合に関し２種類の抗体を利
用する場合には、分析物の濃度び高低に応じて固定度も上下する。 弱く結合した金粒子を除くためには強い遠心力が利用できる。１個の金粒子を
引っ張る遠心力は、金粒子の大きさ及びディスクの回転速度に依存する大きな限
界の中で変化するものの、0.1nNのオーダーであろう。その力は抗体の非特異的
結合を破壊し、ミスマッチしているオリゴヌクレオチドを機械的に変性するのに
十分な強さである。これは本発明の分析物と開裂可能な信号要素との間の相互作
用の特性を増すための極めて強い因子である。 開裂可能なスペーサーの反射性成分が、例えば反射性成分が金コートされた鉄
ビース又は鉄合金の様な強磁性体である本発明の実施態様では、開裂により解離
された、及び分析物によりアッセイ装置基板に固定されなかった反射性成分は、
磁場を作用させることで取り除かれるだろう。これら実施態様では、アッセイ装
置（ディスク）基板に結合したままのこれら信号要素もまた磁場に反応するが、
その運動は第１側面メンバー−分析物−第２側面メンバーにより形成されるルー
プの長さと柔軟性によって束縛されるだろう。外部磁場の適用により全結合信号
要素の位置をシフトする能力は、たとえシフトが第１側面メンバー−分析物−第
２側面メンバーループの長さと柔軟性に必然的に束縛されるとしても、本実施態
様では追加の情報を付与するだろう。特に、磁場の短時間適用は外部磁場の適用
に対し非応答性ノイズであるランダムノイズからの分析誘導信号識別を容易にす
るだろう。
【００６９】 分析物の特異的結合により保護されない開裂した反射性信号成分を除去した後
、ディスクは直接読みとられるだろう。あるいは、ディスクは読みとり前にまず
洗浄されるかもしれない。更に別の実施態様では、ＵＶ光により重合される重合
性ラッカーによるスピンコーティングを介した金粒子の更なる除去を防止するた
めに、ディスクは光学的に透明なプラスチック製コーティングにより覆われるか
もしれない。コンパクトディスクのスピンコーティングは当分野で良く確立され
ている。アッセイディスクは10年以上の良好な保存期間を持つと予想されている
。 続いてディスクは、反射により前もって決められた部域に於ける微小粒子又は
その他反射性要素の存在を検出するレーザーリーダーによりスキャンされる。デ
ィスクの回転軸からの微小粒子までの距離と、ディスク上に半径線を形成するア
ドレスラインからの角距に基づき、特定金属粒子の位置が特異的に決定される。
マスター分布図との比較による特異的位置及び特異的結合対に関する予定位置に
基づき、結合材料の実体を特定することができる。即ち、上記の方法では、液体
サンプル中にある数千、又はそれ以上の数の分析物を同時に解析することができ
る。
【００７０】 ４．２ 基板の誘導 図４Ａから４Ｇは、本発明のアッセイ装置作成を目的とし、固相支持体基板が
開裂可能な信号要素沈着に備え調製される方法を図示する。一般に平坦である固
相支持体の一部が図４Ａに例示されている。図４Ｂに例示の如く、支持体表面は
レジスト22、例えば高融点ワックス等により覆われている。次に図４Ｃに例示の
如く、突起24を含むスタンプ23にて打ち抜きされることで、レジスト中にあるパ
ターンのへこみ又は孔が作られる。このパターンは高度に規則的であり、開裂可
能なスペーサー分子が支持体上面上に局在することが望まれる全ての部位にへこ
みが作られる。図４Ｄに例示の様なへこみ底部に残ったレジストは、図４Ｅにレ
ジの如く取り除かれる。図４Ｅに例示の如くの基板21露出部分は活性化され、誘
導化され、図４Ｆに示す如くに基板表面及び残ったレジスト22への結合基（例え
ばアミノ基）の付着に供される。最後に、残ったレジストは除かれ、図４Ｇに例
示の如く、前もって決められた特定位置にアミノ基が結合された基板の元表面が
露出される。 ブランクのディスクはディスクマニファクチャリング（Disc Manufacturing,
Inc.）社（Wilmington、Delaware）より入手できる。アミノ誘導化は、高周波プ
ラズマ発生装置（ＥＮＩ、Rochester、NY）を利用し、アンモニアプラズマによ
り実施されるだろう。
【００７１】 より一般的には、本発明の多くの光学ディスク実施態様の様に、アッセイ装置
基板がプラスチックの場合、スペーサーがその上に付着するプラスチック基板表
面はアミノ、チオール、カルボキシル、アルデヒド、又はケトの様なスペーサー
、生物分子及びコーティング剤と共有結合できる反応基を十分に含む必要がある
。これら活性基は当業者公知の幾つかの方法、例えばアッセイ装置基板合成中に
ポリエチレングリコールアンモニウムハロゲン化物の様な表面活性化合物とプラ
スチックポリマーを混合すること；アンモニア、酸素、ハロゲン化物又はその他
の反応性プラズマエッチングにより；又は酸あるいはアルカリ加水分解、ニトロ
化及びそれに続く還元の様な湿潤化学反応等により導入される。幾つかの場合、
装置表面に適用される構造の幾つかはファンデルウァールス力及びその他の非特
異的又は非共有合成の力により結合されていることを頭におく必要がある。 アッセイ装置検出表面の（即ち、分析物特異的信号要素が結合される固体支持
体基板の）その他の物理学的及び化学的特性は、信号要素の結合を促進する追加
目的の為に修飾することができる。 例えば、湿潤性は調整可能である。親水性は表面のアミノ化により達成されふ
が、それは同時に信号要素の結合も促進し、又それは装置表面に親水性分子を結
合させることによっても達成できるだろう。これら分子には、界面活性剤、炭水
化物、オリゴヌクレオチド、ペプチド、蛋白質、ポリビニルアルコールやポリ乳
酸、ポリエチレングリコールやポリエチレンイミンの様な合成ポリマーが含まれ
る。同様に、疎水性ディスクは脂肪族アルキル基又は過フッ過アルキル基を含む
分子より創ることができる。固体支持体基板への結合に関し、これら分子はカル
ボキシル、ヒドロキシル、アミノ、カルボニル、又は表面に容易に連結できるそ
の他の基を持つことができる。連結は共有結合、又はファンデルウァールス相互
作用の様なより弱い結合に基づくものでよい。
【００７２】 表面もまた修飾され、非特異的結合を低下させることができる。一般的方法は
シリル化である（参照されここに取り込まれているVirtanen J.Aら、“Organosi
lanes and their hydrolytic polymers as surface treatment agents for use
in chromatography and electronics,”米国特許第4,756,971号）。 あるいは、ポリエチレングリコール（PEG）コーティング粒子は、非コーティ
ング粒子に比べ生体分子との相互作用が弱いことは良く知られている。しかし、
分析物特異性を付与する要素の直接PEGコーティングは、同時に特異的結合も大
きく低下させるだろう。この様な理由より、抗体の様な結合分子はPEGにより支
持体表面に束縛されるだろう。PEGは表面への非特異的結合の防止として機能す
る；表面より離れ提示された認識分子による特異的結合は影響を受けない。 本発明の開裂可能なスペーサー、好適実施態様ではPEGより成るバックボーン
自体がこの原理の例である：認識成分を装置基質からPEGスペーサーに移動させ
ることで誘導される特異性増加を伴う非特異結合の低下は、本発明の重要な利点
であり、更に既存核酸検出及び免疫アッセイを本発明の開裂可能なスペーサーに
適合させることに関する別の証拠である。
【００７３】 サンプル成分の非特異的結合を下げる為には、アッセイ装置検出表面、及び／
又はサンプルと接するアッセイ装置のその他の表面はその他の蛋白質又は巨大生
物分子と特異的相互作用しない可溶性蛋白質によっても覆われるだろう。その様
な例はアルブミン、卵アルブミン、プリオネクス、アビジン、ストレプトアビジ
ン、ゼラチン、カゼイン、中性IgG、α1-酸性糖蛋白質、及びヘモシアニンであ
る。即ち、アルブミンは全てのアッセイに関し極めて良好なコーティング材料で
あるが、特に免疫アッセイに関し良好である。 核酸アッセイ装置に関して、表面はカルボン酸塩、スルフォネート又はリン酸
基により負に荷電し製造することで非特異的結合を下げることができる。カゼイ
ンやその断片の様なリン酸化可溶性蛋白質は固定化され、負に荷電した表面を提
供する。固定を達成するために、蛋白質はまず例えば3-（2-ピリジルジチオ）プ
ロピオン酸N-ヒドロキシスクシンイミドエステル（SPDP）によりチオール化され
、次にチオール基を介して金又はプラスチック表面に結合される。あるいは、蛋
白質は単純に疎水性相互作用に基づき表面上に吸着することができる。吸着は蛋
白質の等電点（ヒトIgGではpH=7.8）または若干高いpHにて実施される。吸着の
間荷電をマスクするために、塩濃度は少なくとも100mMNaClにすべきである。高
温と根号は吸着にとって好ましい。一次性又は予備の認識分子が吸着される例の
様に、吸着させる蛋白質が非特異的結合を下げる為だけでなくその他の目的でも
機能する場合、過度の高温は変性を誘導することからもちろん有害である。同様
の理由より、高濃度の界面活性剤も蛋白質を溶解することから避けるべきである
。しかし、同様の理由より、界面活性剤は非特異的結合を下げることからアッセ
イ中では有用である。この理由より、実際のアッセイでは界面活性剤が利用でき
る蛋白質の共有結合が好ましい。
【００７４】 アッセイ装置表面、又はその一部を蛋白質でコーティングすることは、蛋白質
の多くの官能基を介して、装置表面への連結分子に関する更なる機会を提示する
別の利点を提供する。即ち、蛋白質は架橋結合に適した複数の反応性脂肪族アミ
ノ基を持つことが多い。同様にカルボキシル基又はチオール基も更に誘導できる
。糖蛋白質により提示された炭水化物は酸化でき、アルデヒド基は還元剤存在下
にアミノ基と連結する。当分野では複数の他の連結性化学物質が知られている。
アビジン−ビオチン又はストレプトアビジン−ビオチン相互作用は良く知られて
おり、免疫及びその他のアッセイにて日常的に使用されている。 更に別の方法では、特異的抗体のアッセイ装置信号検出表面上に吸着又は連結
させることで、抗原標識体を用いてこれら部位上に他分子を特異的に局在化でき
る。
【００７５】 界面活性剤は表面−変更剤として利用できる。特に、元来生物分子を可溶化す
るそれらの能力に関し設計された界面活性剤が利用できるだろう。表面処理及び
可溶化に利用できる界面活性剤の分類及び界面活性剤は以下を含むが、これに限
定されるものではない： 陰イオン性 直鎖状アルキルベンゼンスルフォネート アルキルスルフェート α−オレフィンスルフォネート アルコールエーテルスルフェート スルフォスクシネート リン酸エステル 脂肪酸塩 過フルオロカルボン酸塩 アビエチン酸 陽イオン性 セチルトリメチルアンモニウムブロマイド アルキル化ポリジウム塩 双極イオン性 アルキルベタイン 中性 アルキルフェノールＰＥＧ アルキルＰＥＧ グリコール及びグリセロールエステル プロピレングリコールエステル ソルビタン及びＰＥＧソルビタンエステル ポリジメチルシリコキサンＰＥＧ 両性 ドデシルジメチルアミンオキサイド 重合性 ポリアクリル酸
【００７６】 特に有用なものは非イオン性Tween20及びTriton X-100である。 アッセイ装置表面の誘導化に関する他の方法には、液晶の展開及びラングミュ
ア−ブロジェット（Langmuir-Blodgett）（ＬＢ）フィルムの付着が含まれる。
ＬＢフィルムは、単一層のみより、又は数百の層より成ることができる。表面層
は付着サイクルに従って親水性又は疎水性になることができる。
【００７７】 ４．３ 開裂性スペーサーの合成 本発明の開裂可能な信号要素実施態様に使用される開裂可能スペーサーの２つ
の本質的特徴は（１）典型的には重合性である水溶性バックボーン、及び（２）
少なくとも１つの開裂部位である。ここの複数カ所に記される様に、分析物特異
的側面メンバーがしばしば存在するものの、幾つかの実施態様では不必要であろ
う。
【００７８】 典型的には水溶性バックボーンはポリエチレングリコール、ポリ酢酸、ポリビ
ニルアルコール、デキストラン、オリゴヌクレオチド、又はポリペプチドの様な
ポリマーより成るだろう。バックボーンポリマーは、水溶性を増すためにヒドロ
キシル、アミノ基、カルボン酸塩、スルフォネート又はホスフェートの様な側鎖
基を含んでおり、又はバックボーン自体の中に例えばオリゴヌクレオチドのホス
ホジエステル結合中の様な荷電基を含むだろう。 様々な開裂部位が利用できるだろう。下記表２の一般的分類の一つは、加水分
解開裂に共される部位である。
【００７９】 表２ 加水分解性開裂部位 ───────── 加水分解pH ─────────────────────────────────── 開裂部位 酸性 塩基性 ─────────────────────────────────── アルコール、エーテル ─────────────────────────────────── アルコキシメチルエーテル 2-4 ─────────────────────────────────── ビス（2-クロロエトキシ）メチルエーテル 2-6 ─────────────────────────────────── テトラヒドロピラニルエーテル 2-6 ─────────────────────────────────── テトラヒドロチオピラニルエーテル 2-4 ─────────────────────────────────── 4-メトキシテトラヒドロピラニルエーテル 2-6 ─────────────────────────────────── 4-メトキシテトラヒドロチオピラニルエーテル 2-6 ─────────────────────────────────── テトラヒドロフラニルエーテル 4-6 ─────────────────────────────────── トリフェニルメチルエーテル 2-4 ─────────────────────────────────── メトキシトリフェニルメチルエーテル 2-6 ─────────────────────────────────── ジメトキシトリフェニルメチルエーテル 2-6 ─────────────────────────────────── トリメトキシトリフェニルメチルエーテル 4-6 ─────────────────────────────────── α-ナフチルジフェニルメチルエーテル 2-4 ─────────────────────────────────── トリメチルシリルエーテル 1-7 7-12 ─────────────────────────────────── イソプロピルジメチルシリルエーテル 2-6 12 ─────────────────────────────────── t-ブチルジメチルシリルエーテル 2-4 12 ─────────────────────────────────── トリベンジルシリルエーテル 2-4 12 ─────────────────────────────────── トリイソプロピルシリルエーテル 2-4 12 ─────────────────────────────────── アルコール、エステル ─────────────────────────────────── アシルエステル 12 ─────────────────────────────────── α、α-ジクロロアシルエステル 10-12 ─────────────────────────────────── α、α-ジフルオロアシルエステル 8.5-11 ───────────────────────────────────
【００８０】 表２ 加水分解性開裂部位 ───────── 加水分解pH ─────────────────────────────────── 開裂部位 酸性 塩基性 ─────────────────────────────────── フェノキシアセテートエステル 8.5-11 ─────────────────────────────────── ベンゾイルエステル 10-12 ─────────────────────────────────── カルボン酸 10-12 ─────────────────────────────────── ビス（α、α-ジクロロアルキル）カルボン酸 8.5-11 ─────────────────────────────────── ビス（α、α-ジフルオロアルキル）カルボン酸 8.5-11 ─────────────────────────────────── p-ニトロフェニルカルボン酸 8.5-10 ─────────────────────────────────── ベンジルカルボン酸 10-12 ─────────────────────────────────── p-ニトロベンジルカルボン酸 10-12 ─────────────────────────────────── S-ベンジルチオカルボン酸 10-12 ─────────────────────────────────── 2,4-ジニトロフェニルスルフォネートエステル １ 10-12 ─────────────────────────────────── 1,2-及び1,3-ジオール ─────────────────────────────────── エチルイデンエアセタール 1-4 ─────────────────────────────────── アセトニド 1-4 ─────────────────────────────────── ベンジルイデンアセタール 2-4 ─────────────────────────────────── p-メトキシベンジルイデンアセタール 2-6 ─────────────────────────────────── アルコキシメチレンアセタール 4-6 ─────────────────────────────────── アルキルメトキシメチレンジオキシ誘導体 4-6 ─────────────────────────────────── サイクリックボロネート 1-7 7-12 ─────────────────────────────────── フェノール及びカテコール ─────────────────────────────────── メトキシメチルエーテル 1-4 ─────────────────────────────────── メチルチオメチルエーテル 1-4 ─────────────────────────────────── t-ブチルエーテル １ ─────────────────────────────────── t-ブチルジメチルシリルエーテル 2-6 ───────────────────────────────────
【００８１】 表２ 加水分解性開裂部位 ───────── 加水分解pH ─────────────────────────────────── 開裂部位 酸性 塩基性 ─────────────────────────────────── アリール、アルキルエステル １ 10-12 ─────────────────────────────────── アリールベンゾネート １ 10-12 ─────────────────────────────────── アリール9-フルオロカルボン酸 10-12 ─────────────────────────────────── アリールアルキルカーボネート 2-4 10-12 ─────────────────────────────────── アリールα、αジクロロアルキルカーボネート 8.5-11 ─────────────────────────────────── アリールα、αジフルオロアルキルカーボネート 8.5-10 ─────────────────────────────────── アリールビニルカーボネート 10-12 ─────────────────────────────────── アリールベンジルカーボネート 10-12 ─────────────────────────────────── アセトニド 1-4 ─────────────────────────────────── ジフェニルメチレンジオキシ誘導体 2-4 ─────────────────────────────────── サイクリックボレート １ 12 ───────────────────────────────────
【００８２】 表２ 加水分解性開裂部位 ───────── 加水分解pH ─────────────────────────────────── 開裂部位 酸性 塩基性 ─────────────────────────────────── カルボニル基 ─────────────────────────────────── ジメチルアセタール １ ─────────────────────────────────── ジメチルケタール １ ─────────────────────────────────── ビス（α、α-ジクロロアルキル）アセタール １ ─────────────────────────────────── ビス（α、α-ジクロロアルキル）ケタール １ ─────────────────────────────────── ビス（α、α-ジフルオロアルキル）アセタール １ ─────────────────────────────────── ビス（α、α-ジフルオロアルキル）ケタール １ ─────────────────────────────────── 1.3-ジオキサン １ ─────────────────────────────────── 5-メチレン-1,3-ジオキサン １ ─────────────────────────────────── 5,5-ジブロモ-1,3-ジオキサン １ 10-12 ─────────────────────────────────── 1,3-ジオキソラン 1-4 ─────────────────────────────────── 4-ブロモメチル-1,3-ジオキソラン 1-4 ─────────────────────────────────── 4-o-ニトロフェニル-1,3-ジオキソラン 1-4 ─────────────────────────────────── 1,3-オキサチオラン 2-4 ─────────────────────────────────── O-トリメチルシリルシアノヒドリン 1-7 7-12 ─────────────────────────────────── O-フェニルチオメチルオキシム 0-1 ─────────────────────────────────── ビスメチレンジオキシ誘導体 0-4 ─────────────────────────────────── カルボキシル基 ─────────────────────────────────── アルコキシメチルエステル 1-4 ─────────────────────────────────── テトラヒドロピラニルエステル 2-4 10-12 ─────────────────────────────────── ベンジルオキシメチルエステル 1-4 12 ─────────────────────────────────── フェナシルエステル 10-12 ─────────────────────────────────── N-フタールイミドメチルエステル 8.5-10 ─────────────────────────────────── α、α-ジクロロアルキルエステル 8.5-11 ─────────────────────────────────── α、α-ジフルオロアルキルエステル 8.5-10 ───────────────────────────────────
【００８３】 表２ 加水分解性開裂部位 ───────── 加水分解pH ─────────────────────────────────── 開裂部位 酸性 塩基性 ─────────────────────────────────── α-ハロアルキルエステル 0-1 10-12 ─────────────────────────────────── 2-（p-トルエンスルフォニル）エチルエステル 8.5-11 ─────────────────────────────────── α、α-ジメチルアルキルエステル 2-4 ─────────────────────────────────── シンナミルエステル １ 10-12 ─────────────────────────────────── ベンジルエステル 10-12 ─────────────────────────────────── トリフェニルメチルエステル 2-6 10-12 ─────────────────────────────────── ビス（o-ニトロフェニル）メチルエステル 10-12 ─────────────────────────────────── 9-アントリルメチルエステル 0-1 ─────────────────────────────────── 2-（9,10-ジオキソ）アントリルメチルエステル 10-12 ─────────────────────────────────── ピペロニルエステル １ ─────────────────────────────────── t-ブチルジメチルシリルエステル 4-6 8.5-10 ─────────────────────────────────── s-t-ブチルエステル 0-1 13 ─────────────────────────────────── 2-アルキル-1,3-オキサゾリン 0-1 13 ─────────────────────────────────── N-7-ニトロインドイルアミド 10-12 ─────────────────────────────────── アルキルヒドラジド 0-1 ─────────────────────────────────── N-フェニルヒドラジド 0-1 ─────────────────────────────────── チオール基 ─────────────────────────────────── S-p-アルコキシベンジルチオエーテル 0-1 ─────────────────────────────────── S-2-ピコリル N-オキシドチオエーテル 0-1 ─────────────────────────────────── S-トリフェニルメチルチオエーテル 0-1 ─────────────────────────────────── S-2,4-ジニトロフェニルチオエーテル ７ 8.5-10 ─────────────────────────────────── S-α-シアノアルキルチオエーテル 10-12 ─────────────────────────────────── S-2-ニトロ-1-フェニルエチルチオエーテル 8.5-10 ───────────────────────────────────
【００８４】 表２ 加水分解性開裂部位 ───────── 加水分解pH ─────────────────────────────────── 開裂部位 酸性 塩基性 ─────────────────────────────────── S-ベンゾイルチオエステル 8.5-11 ─────────────────────────────────── S-エチルジスルフィド ７ 8.5-10 ─────────────────────────────────── アミノ基 ─────────────────────────────────── 2-（α、α-ジメチルアルキルシリル）エチルカルバメ 1-4 ート ─────────────────────────────────── α、α-ジメチルアルキニルカルバメート １ ─────────────────────────────────── α-メチル-α-フェニルエチルカルバメート 0-1 ─────────────────────────────────── α-メチル-α-（4-ビフェニルイル）エチルカルバメー １ ト ─────────────────────────────────── α、α-ジメチル-β-ハロアルキルカルバメート 0-1 ─────────────────────────────────── α、α-ジメチル-β-シアノアルキルカルバメート 8.5-11 ─────────────────────────────────── α、α-ジメチルアルキルカルバメート 0-4 ─────────────────────────────────── シクロブチルカルバメート 0-1 ─────────────────────────────────── 1-メチルシクシクロブチルカルバメート 1-4 ─────────────────────────────────── 1-アダマンチルカルバメート 1-4 ─────────────────────────────────── ビニルカルバメート 2-6 ─────────────────────────────────── アリルカルバメート 0-4 ─────────────────────────────────── シンナミルカルバメート 0-4 ─────────────────────────────────── 8-キノールイルカルバメート 0-4 12 ─────────────────────────────────── 5-ベンズイソキサゾールイルメチルカルバメート 0-1 ─────────────────────────────────── ジフェニルメチルカルバメート 1-4 ─────────────────────────────────── S-ベンジルカルバメート 12 ───────────────────────────────────
【００８５】 表２ 加水分解性開裂部位 ───────── 加水分解pH ─────────────────────────────────── 開裂部位 酸性 塩基性 ─────────────────────────────────── N-（N'-フェニルアミノチオカルボニル）誘導体 0-1 12 ─────────────────────────────────── α、α-ジクロロアセチルアミド 8.5-11 ─────────────────────────────────── α、α-ジフルオロアセチルアミド 8.5-10 ─────────────────────────────────── N-ベンゾイルアミド １ 12 ─────────────────────────────────── N-ジチアスクシノイルアミド 10-12 ───────────────────────────────────
【００８６】 表２記載の化学基は、指示pH域にて、1M HCl（pH1）、0.01M HCl及び0.01−1
MのAcOH（pH2-4）、0.1N H3BO3及びリン酸バッファー（pH4.6）、0.1N NaHCO3及
び0.1M AcONa（pH8.5-10）、0.1NのNa2CO3及びCa(OH)2（pH10-12）ならびに0.1
−1MのNaOH（pH＞12）の様な試薬により開裂可能である。 表３は、本発明の開裂性信号要素実施態様での有用性が証明されている開裂部
位の別の分類を記載している。
【００８７】 表３ 他の化学的に開裂可能な成分 ─────────────────────────────────── 開裂のタイプ 開裂試薬 ─────────────────────────────────── 酸化型開裂 ─────────────────────────────────── テトラヒドロフラニルエーテル 有機過酸 ─────────────────────────────────── メトキシトリフェニルメチルエーテル 有機過酸 ───────────────────────────────────
【００８８】 表３ 他の化学的に開裂可能な成分 ─────────────────────────────────── 開裂のタイプ 開裂試薬 ─────────────────────────────────── ヒドロキノンジエーテル AgNO3 ─────────────────────────────────── アリルカーボネート KMnO4 ─────────────────────────────────── アルキルメチルヒドラゾン H2O2；有機過酸 ─────────────────────────────────── S-2,4-ジニトロフェニルチオエーテル 有機過酸 ─────────────────────────────────── 4,5-ジフェニルチ-3-オキサゾリン-2-オン 有機過酸 ─────────────────────────────────── S-ベンジルカルバメート H2O2；有機過酸 ─────────────────────────────────── ホウ酸塩 H2O2；有機過酸 ─────────────────────────────────── カーボン-カーボン二重結合 OsO4＋H2O2 ─────────────────────────────────── 1,2-ジオール HIO4 ─────────────────────────────────── 還元型開裂 ─────────────────────────────────── テトラヒドロフラニルエーテル NaBH3CN ─────────────────────────────────── 2,4-ジニトロフェニルスルフェネートエステル NaBH3CN ─────────────────────────────────── ホウ酸塩 NaBH3CN ─────────────────────────────────── 酸素−酸素結合 電気化学的開裂； NaBH3CN ─────────────────────────────────── 硫黄−硫黄結合 電気化学的開裂； チオール ─────────────────────────────────── アゾベンゼン 電気化学的開裂； NaBH3CN；Zn＋HCl ─────────────────────────────────── フェロセン 電気化学的開裂； ─────────────────────────────────── 光化学的開裂 ───────────────────────────────────
【００８９】 表３ 他の化学的に開裂可能な成分 ─────────────────────────────────── 開裂のタイプ 開裂試薬 ─────────────────────────────────── ジニトロフェニルエーテル ─────────────────────────────────── イオン結合解離 ─────────────────────────────────── アルキルアンモニウムカルボン酸塩 HCl；蟻酸；クエン 酸；Na2CO3；ポリア ミン ─────────────────────────────────── カルシウムジ又はポリカルボン酸塩 HCl；蟻酸；EDTA ─────────────────────────────────── 水素結合解離 ─────────────────────────────────── ハイブリダイズしたオリゴヌクレオチド 尿素；カオトロピッ ク塩；熱 ─────────────────────────────────── カルボキシル基２量体 pH＞6-7；カルボン 酸 ─────────────────────────────────── 配位結合解離 ─────────────────────────────────── ヒスチジン-銅-ヒスチジン アルキルアミン； HCl；有機酸 ───────────────────────────────────
【００９０】 表３に見る如く、各種試薬を使用し酸化的開裂が実行できる。これらには、４
酸化オスミウム、過マンガン酸カリウム、硝酸銀、過ヨウ化ナトリウム、過酸、
ヨウ素及び過酸化水素が含まれる。更に、光学ディスクの様なアッセイ装置基板
が金属コーティングされている場合には、電気化学的酸化が利用できる。この後
者の場合、開裂基は金属表面近くに位置する。アッセイ装置とサンプルとのイン
キュベーション終了時に、金属は陽極として用いられる。 還元的開裂は（置換型）ヒドロキノン、ナトリウムシアノボロヒドライド、亜
鉛、マグネシウム、又はアルミニウムにより化学的に達成される。ナトリウムシ
アノボロヒドライドは水に溶解し、高い還元能を持ち、そして比較的水中で安定
であることからしばしば好まれる。電気化学的還元は、電気化学的酸化と類似に
利用することができる。
【００９１】 幾つかのアッセイ形態では、開裂成分の開裂自体が所望分析物の信号の存在に
直接利用できるだろう。これらの例では、分析物に関する特異性は開裂成分自身
により直接付与されることから、開裂性スペーサー上に第１及び第２側面メンバ
ーは必要とされない。例えば、開裂性スペーサー内のホウ酸塩基は過酸化水素の
存在の伝達に直接利用できるだろう。サンプル中に過酸化水素が存在しない場合
には、スペーサーは無傷のまま残るだろう。過酸化水素が存在する場合には、ス
ペーサーは濃度依存的様式にて開裂されるだろう。 過酸化水素は多くの酵素反応の副産物であることから、過酸化水素型開裂性ス
ペーサーは分析物が酵素基質である多くのアッセイ法にて利用できる。本明細書
の他所に更に論じる様に、図３１は過酸化水素がエタノールの存在を伝達するの
に用いられる、エタノールに関するアッセイを示す。 表２及び３は個別に開裂成分を示しているが、複数の種類の開裂基が１つのス
ペーサー内に実用的に利用されるだろう。更に、アッセイ装置上の異なる領域が
直交的に切断できる各種開裂基を持つことができる。これにより、スペーサーの
独立した開裂が可能になる。
【００９２】 表２及び３は例示であり、これが全てではない。表に掲載したpH域及び反応性
は、開裂部位または成分が飽和した脂肪族直鎖化合物、例えばデカノールの様な
脂肪族アルコールを持つアルコキシメトキシ基内に取り込まれている例を特異的
に参照する。当業者は、開裂条件がバックボーン構造内の変化に伴い予想可能に
変化することを理解するだろう。 更に、開裂部位に影響する化学成分を付加することにより、反応性は調整可能
であり、また開裂条件の範囲も拡張あるいは変更することができる。例えばエス
テルの反応性は、図２７に示す様にそのアルコール又はカルボン酸部位、または
その両方に化学成分を利用することで調製されるだろう。 図２７Ａはエステル基を含む脂肪族スペーサーを示す。別のバックボーンを示
すＲとエステル自体の間のアルコール部位にn-フタルイミドメチル基がある。こ
の基は容易に開裂されるエステルを付与する。図２７Ｂは同一のスペーサーであ
るが、別のバックボーンを示すＲ’とエステル自体の間にα、αジフルオロ酸成
分を持っている。この酸もより容易に開裂できるエステルを付与する。 図２７Ｃのn-フタルイミドメチルα、α-ジフルオロアルカノン酸塩は上記２
つを組み合わせたものである。従って、これら基は個別にpH8.5-10（pH8.5では
ゆっくりとではあるが）の範囲で加水分解される誘導体を提供するが、その組合
せはpH8.5で迅速に加水分解されるだろう。 即ち、表２及び３に記載の成分からは、何十万では内にしろ何万もの本発明の
開裂可能信号要素に有用である組合せを創るとができる。 又、スペーサーは無機的化学試薬ではなく酵素により加水分解的に開裂される
成分を含むであろうこと認識されるだろう。表４は、この様な成分とそれらの開
裂酵素の非限定的リストを提供する。
【００９３】 ─────────────────────────────────── 表４ 加水分解酵素とその基質 ─────────────────────────────────── 加水分解酵素 基質 ─────────────────────────────────── リパーゼ ─────────────────────────────────── リパーゼ（膵臓） トリグリセリド内の一次アシル結合 （ミセル又は単層、pH8.0、Ca2+） ─────────────────────────────────── リパーゼ（ひまし油） pH4.7 ─────────────────────────────────── リポ蛋白質リパーゼ ─────────────────────────────────── フォスフォリパーゼ ─────────────────────────────────── フォスフォリパーゼＡ２ リン脂質中のsn-2-アシル結合 （pH8.9、Ca2+） ─────────────────────────────────── フォスフォリパーゼＣ グリセロールとリン酸間の結合 （pH7.3、Ca2+） ─────────────────────────────────── フォスフォリパーゼＤ ─────────────────────────────────── 蛋白質分解酵素 ─────────────────────────────────── キモトリプシン（ノーゲン） ロイシン、メチオニン、アスパラギン、 グルタミン等のアミド及びエステル ─────────────────────────────────── クロストリパイン アルギニンカルボニル ─────────────────────────────────── コラゲナーゼ コラーゲン ─────────────────────────────────── （プロ）エラスターゼ エラスチン、N-アシル-L-アルギニン3-p- ニトロアニリド（pH8.5） ─────────────────────────────────── パパイン 蛋白質、アミド及びエステル（pH6.5） ───────────────────────────────────
【００９４】 ─────────────────────────────────── 表４ 加水分解酵素とその基質 ─────────────────────────────────── 加水分解酵素 基質 ─────────────────────────────────── リパーゼ ─────────────────────────────────── ペプシン（ノーゲン） 蛋白質、エステル（pH1.6） ─────────────────────────────────── 蛋白質分解酵素Ｓ 蛋白質中のアスパラギン酸又はグルタミン酸 成分（pH6） ─────────────────────────────────── 蛋白質分解酵素Ｋ 蛋白質、アミド（pH9） ─────────────────────────────────── トリプシン（ノーゲン） 蛋白質中の又はアルギニン成分（pH8.1、 Ca2+） ─────────────────────────────────── ヌクレアーゼ ─────────────────────────────────── ＤＮａｓｅＩ 単鎖及び２本鎖ＤＮＡ（pH5、Mg2+） ─────────────────────────────────── ＤＮａｓｅII 単鎖及び２本鎖ＤＮＡ（pH4.6、Mg2+）、 p-ニトロフェニルフォスフォジエステル （pH5.7） ─────────────────────────────────── ＲＮａｓｅ ＲＮＡ（pH7.2） ─────────────────────────────────── ＲＮａｓｅ ＴＩ 3'-グラニル酸及び近接ヌクレオチド間のRNA （pH7.5） ─────────────────────────────────── ヌクレアーゼ 単鎖ＤＮＡ及びＲＮＡ（pH4.6） ─────────────────────────────────── グリコシダーゼ ─────────────────────────────────── β-アガラーゼ 1,3-結合β-D-ガラクトピラノース及び1,4- 結合3,6-無水-α-L-ガラクトピラノース （pH6.0） ─────────────────────────────────── α-アミラーゼ（膵臓） α-1,4-結合-D-グルコース単位（pH6.8） ─────────────────────────────────── α-アミラーゼ（麦芽） α-1,4-結合-D-グルコース単位（pH4.9） ───────────────────────────────────
【００９５】 ─────────────────────────────────── 表４ 加水分解酵素とその基質 ─────────────────────────────────── 加水分解酵素 基質 ─────────────────────────────────── リパーゼ ─────────────────────────────────── β-アミラーゼ（膵臓） α-1,4-結合 D-グルコース単位（pH4.8） ─────────────────────────────────── セルラーゼ β-1,4-結合 D-グルコース単位（pH5.0） ─────────────────────────────────── デキサトラーゼ 1,6-α-グリコシド結合（pH6、至適活性化 剤Co2+、Cu2+、Mn2+） ─────────────────────────────────── β-ガラクトシダーゼ β-D-ガラクトシド（pH7.5、Mg2+） ─────────────────────────────────── マンノシダーゼ ─────────────────────────────────── α-グルコシダーゼ α-D-グルコシド（pH6.7） ─────────────────────────────────── β-グルコシダーゼ β-D-グルコシド（pH5.0） ─────────────────────────────────── α-グルクロニダーゼ α-D-グルコシド（pH4.8） ─────────────────────────────────── ヒアウロニダーゼ 2-アセトアミド-2-デオキシ-β-D-グルコー ス及びD-グルコース成分間の1,4-結合 （pH5.3） ─────────────────────────────────── ライソゾーム N-アセチルムラミン酸とN-アセチルグルコサ ミン間のβ-1,4結合（pH7.0） ─────────────────────────────────── ノイラミダーゼ シアロイル糖蛋白質（pH5.0） ─────────────────────────────────── エステラーゼ ─────────────────────────────────── コレステロールエステラーゼ ステロールエテル（pH6.8、コール酸塩） ───────────────────────────────────
【００９６】 酵素は、特定酵素の基質として機能する成分をスペーサー内に取り込むことで
、開裂試薬として利用することができる。例えば、スペーサーはＳ１ヌクレアー
ゼの好適基質である単鎖オリゴヌクレオチド断片を含むことができる。これら開
裂スペーサーを含むアッセイ装置をサンプルとインキュベーションした後、Ｓ１
ヌクレアーゼを単鎖型核酸の開裂に最適である条件の下に加え、開裂性スペーサ
ーを開裂する。
【００９７】 この様な状況に於いて、開裂性スペーサー側面メンバーもまたオリゴヌクレオ
チドである場合には、サンプル自体の中にある完全に相補的な核酸と接触するこ
とにより２本鎖が形成されない限りそれらも開裂するだろう。この様な酵素前駆
体又はプロ酵素はスペーサー又はアッセイ装置表面上に共有結合されるだろう。
サンプルとのインキュベーションの後、酵素前駆体又はプロ酵素を活性化する活
性化剤が加えられ、するとそれは開裂性スペーサーを迅速に開裂する。あるいは
活性化酵素は、可逆的阻害剤存在下にスペーサー又は基質と連結できる。アッセ
イ中、阻害剤は洗い流され、スペーサーは開裂される。 別の代替法では、開裂性スペーサーはサンプル中の酵素を直接検出するのに利
用されるだろう。この方法では、開裂試薬と分析物特異的サイドメンバーは必要
無い：サンプル中に存在する酵素が酵素基質を含む全てのスペーサーを開裂する
だろう。随意、スペーサー近傍の酵素の局所濃度は増加され、開裂は促進される
だろう：これは、スペーサーに関する隣接部に、抗体の様な所望酵素を認識する
構造体を配置することで行われるだろう。配置される認識分子はもちろん分析物
の酵素活性に干渉しない。
【００９８】 スペーサーのバックボーン及び開裂基に関し考え得る全ての多様性を考慮に入
れると、本発明によれば数百万種類のスペーサーを設計及び調製することができ
る。これら調製は当業者の範囲である。 図５及び６は、シロキサン開裂部位を持つ代表的な開裂性スペーサー分子を表
す。バックボーンと呼ばれるスペーサーの多くは分子量400−10,000、好ましく
は400−2000のポリ（アルキレングリコール）、例えばポリエチレングリコール
である。図１中の名称を参照すれば、スペーサーのバックボーンは、基板20の表
面21上に存在する誘導化アミン基への連結に適合した第１末端31、及びチオ−結
合51を介して金属微小球40の表面41への連結に適合した第２末端32を含む。バッ
クボーンはスペーサー分子30の第１末端31と第２末端32の間に開裂部位33を含む
。更に、末端31と開裂部位33の間には通常オリゴヌクレオチドより構成される側
面メンバー34aが、そして開裂部位33と末端32の間には一般にオリゴヌクレオチ
ドより構成される別の側面メンバー34bが存在する。あるいは、これら側面メン
バーはペプチド又はその他の有機分子である。２以上の側面メンバーも提供でき
るが、開裂部位を開裂した後に基板表面にスペーサー分子を結合させるためには
、開裂部位を取り巻く連結性の分子ループを形成することができる２メンバーの
みが必要とされる。これらサイドメンバーは、ポリエチレングリコールの様なリ
ンカーによりスペーサーバックボーンに結合できる。
【００９９】 図５に例示の代表的な開裂性スペーサー分子30の合成の様式の一つは、実質的
及び一般的に次の通りである。クロロジメチルシランがポリエチレングリコール
分子の両端に結合される。分子内に取り込まれたシラン基は、N-アクリロイルセ
リン内の触媒量のクロロプラチニン酸存在下で反応する。両セリン分子のヒドロ
キシル基は後にオリゴヌクレオチド側面メンバーの構築に関する合成に利用され
る。まず１つのヒドロキシル基がモノメトキシトリフェニルメチル基により保護
され、産物は液体クロマトグラフィーにより精製される。次にもう一方のヒドロ
キシル基がピバロイル又はフルオレニルメチルオキシカルボニル（ＦＭＯＣ）基
により保護される。セリンカルボキシル基はアミノ末端のポリ（エチレングリコ
ール）と結合する。もう一方の末端にあるアミノ基は更に3-（2-ピリジルジチオ
）プロピオン酸N-ヒドロキシスクシンイミドエステルにより誘導化される。残り
のアミノ基は反応されず、後の誘導化基板との反応には関与しない。 実質的には同類であるが、スペーサー分子合成の別の、より詳細な既述は下記
実施例Ｉ中に提供される。 シロキサンの自然加水分解は、１またはそれ以上のメチル基をi-プロピル又は
t-ブチル基で置換することにより遅くすることができる。複数の官能基を利用し
、スペーサーの側方要素を結合することができる。これらには、アミノ、チオー
ル、アルデヒド、ケト、カルボキシル、マレイミド、及びα-ハロゲノケト基が
含まれるが、これに限定されない。これらの多くは、合成中及び製造中は当分野
既知の技術により保護される。
【０１００】 ４．４ 基板への開裂性スペーサー及び補助認識分子の結合 各スペーサー分子は、例えばアミド結合を介して一末端31にて支持体表面21に
結合される。スペーサー分子をアミノ活性化基板に結合するために、図７Ａ及び
７Ｂにより具体的に示されるように無水グルタール酸をアミノ基と反応させ、カ
ルボキシル基を露出させる。カルボキシル基はペンタフルオロフェノールにより
エステル化されうる。スペーサー分子上の遊離型アミノ基はこの活性型エステル
と結合するだろう。スペーサー分子及びそれらの固体支持体表面21への結合は、
図７Ｃに具体的に示されている。製造のこの段階では、ヒドロキシル基はまだ保
護された状態にある。オリゴヌクレオチド側面メンバーは、固体支持体表面21に
結合する前にスペーサー上に合成することができるが、スペーサー分子30を固体
支持体に結合させた後にそれらを結合させることが好ましい。 スペーサーのアッセイ装置基板への連結に関する上記化学は、有益に実施でき
るであろう化学の１例に過ぎない；当業者の範囲内にある数多くの変更が存在す
るだろう。実際には、スペーサーを固体支持体基板に１方向性に結合させること
ができるいずれかの反応が利用できる。基板表面は自体は化学的に活性であるか
、又は当業者公知の吸着分子又は微粒子による結合化学に従い活性化または製造
できるだろう。 アッセイ装置固体支持体基板への信号要素の結合、特に開裂性スペーサーの結
合が具体的に既述されているが、特定のアッセイを促進するために基板表面にそ
の他分子が結合されるであろうことを認識すべきである。 上記の如く、例えば分析物の局所濃度を増加することを目的とし、開裂性信号
要素の様な信号要素に近接して、アッセイ装置上に補助の認識分子を配置するこ
ともできるだろう。その結合化学は、これら表面にスペーサーを結合するのに用
いたものと同一である。
【０１０１】 認識される如く、アッセイ装置の固体支持体基板上への補助認識分子のこの様
な付着は、分析物特異的信号要素の局在と濃度に注意しながら実施されなければ
ならない。一般に、アッセイ装置表面の20％以下が小球により覆われるだろう。
補助認識分子が装置表面上に均一な密度で付着したとすると、基板上の認識分子
の約80％が無用となる。実際には、これら分子は認識が信号に成らない場所にて
分析物を捕捉することから、検出を妨害するだろう。後者の問題は、別に記した
様に表面をパターン化することで軽減できるだろう。 補助認識分子は、同様の目的よりスペーサーの信号反応性成分の表面にも結合
されるだろう。この様な補助認識分子をアッセイディスクの固体支持体基板に結
合させる場合には、これら分子が配置される空間的パターンに注意が必要である
。信号反応性成分が金小球である場合には、例えばスペーサー結合から離れた表
面上への補助認識分子の付着は、スペーサーの分析物特異的側面メンバーから認
識された分析物を隔離するだろう。
【０１０２】 球体上の不要な被覆を避けるために、部分的に金でコーティングされたプラス
チック球体が使われるだろう。補助認識分子はチオールの共有結合を利用し金コ
ーティング表面に結合され、補助認識分子の結合をスペーサー自体の結合に近接
させるだろう。あるいは、これら補助認識分子はアミノ−カルボン酸塩、アミノ
−ヨードアセチル、又はビオチン−アビジンの様な複数の結合化学物質を利用す
ることで、非コーティング性プラスチック表面に結合できる。いずれの場合も、
スペーサー及び認識分子は同一球体に、所望の形で結合されるだろう。 更に別の補助認識分子結合に関する代替法は、基板のランダムなパターン化、
及び均一な微小球体の様な対称性の信号反応成分の利用を可能にすることで、更
に分析物の生産的結合を妨害する補助認識分子配置を回避できる。この後者の方
法では、補助認識分子は光開裂性スペーサーにより基板、及び／又は信号反応性
成分に結合される。例えば、認識分子のスペーサーはジニトロフェニルエーテル
群を含むだろう。この方法では、全ての固体支持体基板及び全ての信号反応性成
分は、１またはそれ以上の段階にて光開裂性補助認識分子によりランダムにコー
ティングされる。続いてアッセイ装置表面は、球体下以外の部分にある光反応性
スペーサーは開裂する方向からＵＶ光の照射を受ける。この場合完全に開裂する
必要は無い。実質的な目的はアッセイに有効でない開放域にあるスペーサーの数
を減らすことのみである。
【０１０３】 以下詳細既述する様に、アッセイ装置基板は連続モニタリングに好適な実施態
様では光学的導波管としての機能に適合するだろう。この様な実施態様では、装
置基板としてはプラスチックが現在のところ好ましいく、ポリカーボネートが最
も好ましいが、ガラスも利用されるだろう。ガラスを基板として利用する場合に
は、信号要素は以下の如く結合されるだろう。まずガラス表面は活性化され、即
ち高温塩酸により珪素酸素結合が加水分解される。ガラス製波動管の表面にスペ
ーサー分子を直接創るためには、３種類の構築単位が必要である。第１は珪素酸
素結合により表面上に直接結合される11-（クロロジメチルシリル）ウンデカン
酸メチルエステルである。メチルエステルは結合後に希釈塩基により加水分解さ
れ、カルボキシル基を放出する。第２はアミド結合を形成することで表面上の遊
離型カルボキシル基と結合するジアミノポリエチレングリコール（DAPEG）であ
る。過剰のDAPEGは洗い流され、遊離型アミノ基は、第３構築単位である3（2-ピ
リジルジチオ）プロピオン酸N-ヒドロキシスクシンイミドエステル（“SPDP”）
と反応可能となる。金球体に結合する前、ジチオ基はジチオスレイトールにより
還元される。SPDPは市販されている。DAPEGの長さは、10nmないし1000nmの範囲
で変えることができる。
【０１０４】 ４．５ 信号反応性成分の設計と結合 本発明の特徴の１つは、アッセイ装置基板上に空間的にアドレス可能な様式で
配置された分析物特異的信号要素からの分析物特異的信号の検出である。 好ましい実施態様では、信号要素は開裂可能であり、基板は光学ディスクである
。従って本発明は、アッセイ装置表面上に前もって決定され、空間的にアドレス
可能なパターンに配置されたスペーサー分子、特に開裂可能なスペーサー分子に
信号反応性成分を結合させる方法、組成体及び装置を提供する。
【０１０５】 ４．５．１ 信号反応性成分としての金粒子 本発明の幾つかの好ましい実施態様では、光を反射又は散乱する粒子が信号反
応性成分として利用される。光反射及び／又は散乱粒子は、入射光を柔軟、即ち
実質的な光エネルギーの吸収なしに反射又は散乱する分子又は材料である。この
様な光反射及び／又は散乱粒子には、例えば金属粒子、金コロイドの様なコロイ
ド金属、コロイドセレニウムの様なコロイド状非金属標識体、ラテックス、ポリ
スチレン、ポリメチルアクリレート、ポリカーボネート又は同様の材料から成る
着色プラスチック粒子が含まれる。 これら粒子の大きさは１nmないし10μmの範囲であり、好ましくは500nmないし
５μmであり、最も好ましくは１ないし３μmである。大きな粒子ほど光散乱効果
は大きい。このことは結合粒子及びバルク液粒子の両方に関し当てはまるが、散
乱信号に関しては使用粒子の大きさに伴いバックグランドも増加する。 現在のところ、本発明の光反射／光散乱実施態様に於いては直径1nmないし10
μm（マイクロメートル）、好ましくは0.5−５μm、最も好ましくは直径１−３
μmの金属微小球が好ましい。金属球体は、開裂しているものの、まだ拘束され
たままであるディスク結合スペーサー分子の存在の検出に関する簡便な信号反応
性成分を提供する。典型的な材料は金、銀、ニッケル、クロム、白金、銅等、又
はその合金であるが、目下のところ金が好ましい。金属球体は固体金属又はプラ
スチックより形成され、あるいはガラスビーズ等であり、その上に金属コーティ
ングが施される。同様に、光反射金属表面が各種組成物の金属微小球体上に付着
される。金属球体は合金又は凝集体でも良い。
【０１０６】 本発明の開裂性反射信号要素及びアッセイ装置での利用に好適な金球体はアル
ドリッチケミカル社、ブリティッシュバイオセルインターナショナル社、ナノプ
ローブ社及びその他より各種直径のものが入手でき、直径１nmないし0.5μm（50
0nm）−５μmを含むまでの範囲のものがある。本発明の求めに応じより小さい又
はより大きい直径の金球体を作製することは、当業者の範囲内である。
【０１０７】 測定が近視野光学顕微鏡、UV-光、電子ビーム又は走査プローブ顕微鏡を使い
実施される場合には、極めて小さい球体が有益に利用できる。小さい球体ほど基
板の一定面積内で識別できる開裂性球体の数が多いことから、これら後者の実施
態様ではより小さい球体が好まれる。 現在球状の粒子が好ましいが、幾つかの実施態様では非球状粒子も有益である
。 生物学的応用では、信号反応性成分−特に金又はラテックス微小球体−は表面
荷電を持つように界面活性剤で好ましく被覆されるか誘導化される。これはこれ
ら粒子の表面への、又は相互の非特異的付着を防止するために行われる。 目下好ましい金球体は開裂性スペーサーの信号反応末端のチオ基と直接結合し
、極めて強い結合を形成する。 以下別途記す様にオリゴヌクレオチド装着体の合成が終了した後、スペーサー
分子30の信号反応末端にあるピリジルジチオ基はジチオエリスリトール等により
還元される。反応は非常に早く定量的であり、生じた還元型チオ基は金に対し高
い親和性を有する。チオ基は金を実際上不可逆的に結合する；金−硫黄結合のエ
ネルギーは160kJ/モルである。ハロ基も同様に金に対し高い親和性を持つ。従っ
て金球体は、懸濁液を固体支持体21の表面に加えることで液体（例えば蒸留水）
中に懸濁状態に広がる。金球体はチオで終止するスペーサーにより被覆された部
位にのみ結合し、基板の残りの表面には結合しない。 更に発明の上記実施態様は、単一の開裂性スペーサーの単一反応末端に結合し
た単一金属球体に関し既述されているが、金が発明の好適実施態様に利用される
場合には、その直径に応じて数千のスペーサーが１個の金球体に結合すると認識
すべきである。１−３μmの１球体には約1,000−10,000個の開裂性スペーサーが
結合すると推定される。
【０１０８】 結果として、ある特定の回転速度では金球体の直径だけでなく金球体に対する
開裂性スペーサーの相対密度を変えることで、アッセイ洗浄の厳密性を調製でき
るだろう。 従って、特定の金球体に於いて実質的に全てのスペーサーが相補的分子により
結合されるとすれば、結合は極めて強い。スペーサーが特定金球体の一部のみに
結合している場合、球体は球体の半径と回転速度に従って残るか、または取り除
かれるだろう。
【０１０９】 ４．５．２ その他の光吸収性信号反応性成分 本発明の開裂性信号要素及びアッセイ装置の他の実施態様では、光反射性では
なく光吸収性の材料が信号反応性成分として利用できるだろう。この実施態様で
は、指定された部位からの反射光の存在では無く、むしろ存在しないことが分析
物の捕捉を指示する。この方法は、若干異なる形状ではあるものの、記録型コン
パクトディスクで利用されている方法に類似している。 ＣＤ読みとり装置との基本概念の類似性及び互換性があるにも関わらす、情報
は標準的なプレスされたＣＤではピットを介してコード化されるのに対し、別の
形で記録型コンパクトディスク（CD-R）中に記録される。CD-Rではデータ層はポ
リカーボネート基板より分離されている。その代わりにポリカーボネート基板は
、入射レーザーに関する参照アラインメントガイドとしてその上に連続する螺旋
状の溝が刻まれている。有機色素を用いてデータ層が形成される。シアンはこれ
らディスクに用いられた最初の材料であるが、“未加工型”シアンに代わって金
属安定化シアン化合物が一般に使用されている。代替材料はフタロシアンである
。これら金属フタロシアン化合物の一つが米国特許第5,580,696号に記載されて
いる。 CD-Rでは、有機色素層は媒体のポリカーボネート基板と通常は24カラット金で
あるが、銀でも良い金属化反射層との間に挟まれている。情報は色素中に燃焼孔
ではなく、色素層内の“ピット”を選択的に溶解する前もって選択された適当な
波長の記録レーザーにより記録されるが、それは単純に僅かに溶解してそれを非
透過性にするため、標準的なプレス型CD内での物理ピット同様に記録レーザービ
ームは記録用センサーに反射し戻るのではなくむしろ屈折させられる。標準型CD
同様に、ラッカーコーティングが情報保持層を保護する。
【０１１０】 この実施態様では、CD-Rに利用される以上に数多くの光吸収色素が利用できる
だろう。光吸収色素は、理想的には抗原の波長に対応する波長の電磁スペクトル
由来のエネルギーを吸収するいずれかの化合物である。当分野既知の如く、色素
は一般に以下の分類の色素により例示される共役型複素環構造体より成る：アゾ
色素、ジアゾ色素、トリアジン色素、食用色素または生物染料である。具体的色
素には；クマジーブリリアントブルーR-250色素（バイオラッドラブス社（Biora
d labs）、Richmond、Calif.）；リアクティブレッド２（シグマケミカル社（Si
gma Chemical Company）、St.Louis,Mo.）、ブロモフェノールブルー（シグマ社
）；キシレンシアノール（シグマ社）；及びフェノールフタレイン（シグマ社）
が含まれる。Floyd Jによる、アルドリッチケミカル社（Milwaukee、Wis.）発行
の、染料、色素及び指示薬のシグマ−アルドリッチハンドブックはその他の色素
に関する豊富なデータを提供する。これらデータを利用すれば、抗原より発する
波長に合った適当な光吸収特性を持つ色素が選択できる。 これら実施態様では、反射性粒子ではなく不透明な色素含有粒子が光吸収信号
成分として利用され、それにより情報のコード相は逆転される。ラテックス球は
直径が１−100μm、好ましくは直径10−90μm、最も好ましくは直径10−50μmの
範囲である。色素は、ディスク基板の金属層からのレーザー光の反射を防ぐだろ
う。
【０１１１】 更に別の実施態様では、信号反応性要素は蛍光を発することが可能なフルオロ
セイン、プロピジウムヨード、フィコエリスリン、アロフィコシアニン、Cy-Dye
sRの様な蛍光剤、又はルシフェリンの様な入射光に反応する化学発光剤、又は可
溶性蛍光基質を不溶性型に分断する指示酵素であろう。本実施態様に有用である
他の蛍光色素としては、テキサスレッド、ローダミン、グリーンフルオレセント
プロテイン等がある。蛍光色素は、ブルーレーザーが広く利用される様になった
場合には特に有用である。 直接蛍光及び発光の測定は、当分野既知の検出装置及び技術を利用することで
実施可能である。
【０１１２】 本発明の開裂性スペーサー実施態様は、特に蛍光剤−消光剤及び供与蛍光剤−
受容蛍光剤のペアを許す。それらは分析物と一緒に結合すると、前者の場合蛍光
は観察されないが、第２のケースでは受容体の蛍光が観察される。 考え得る１つの発光法では、ルシフェラーゼの様な酵素がスペーサーの第１側
面メンバーに結合するか、又はその近傍のアッセイ装置基板に直接結合する。酵
素基質であるルシフェリンはスペーサーの第２側面メンバーに結合するか、又は
例えばリポソーム中に封入される。生物分子の結合がない場合には、基質（ある
いは酵素）は取り除かれる。結合がある場合には、ATPの様な好適化学物質及び
溶解剤又は孔形成剤を添加すると、強い発光が観察される。 分光光学的検出には色素沈着も利用できる。これらの方法では、大部分の水不
溶性色素はリン酸又はグルコースの様な極性基を結合することで水溶性にできる
。可溶化基は酵素的に加水分解でき、対応する色素が沈着する。 本発明の比較反射性、光分散性及び光吸収性の実施態様は、開裂性信号要素の
パターン化された沈着に関する基板として、円形のアッセイ装置を好ましく利用
する。特に好ましい実施態様では、アッセイ装置はコンパクトディスク（CD)読
みとり装置、又はデジタルビデオディスク（DVD）読みとり装置の様な既存の光
学ディスク読みとり装置と互換性であり、従って好ましくは直径が約120mmであ
り、厚さが約1.2mmである。ディスクとは環状も意味する。 しかし、本発明の開裂性反射型信号要素は、円形ではなく、本質的に平坦であ
る空間的にアドレス可能パターンに基板上に付着され、そしてこれらアッセイ装
置は基板の形状に好適に適合する検出装置により必要に応じて読みとられると理
解されるだろう。
【０１１３】 光学ディスク上にて空間的に識別できる開裂性信号要素、又はバイオビットの
最大数は、波長及び対物レンズの開口数の関数である。CD-ROM、WORM（１回書き
込み、複数回読みとり）ディスク、及びマグネット光学ディスクの様なあらゆる
種類の光学メモリーディスクの記憶容量を増やす既知方法の１つは、光学記憶デ
ィスクのデータトラックを照射するダイオードレーザーから発せられる光の波長
を短くすることである。波長が短い程、ディスク上にあるより小さいデータスポ
ットが識別できる様になり、解像度は高く、そしてデータ密度は大きくなる。現
在のCD-ROMsは波長780ナノメートル（nm）のレーザーを使用している。現在のDV
D読みとり装置は635nmから650nmの間の波長のレーザーを利用している。例えば
青い光（約481nm）を発する新しいダイオードレーザーは、本発明の単一アッセ
イ装置ディスク上に空間的に配置できる信号要素の数を増やすだろう。青色照射
を達成する別の方法は、非線形光学材料による赤外線レーザの周波数を二倍にす
るものである。 現在のCD-ROM読みとり装置は反射読みとりと透過読みとりの両方を利用してい
る。両データアクセス方法は本発明に適合している。金粒子は、反射型CD-ROM読
みとり装置用の信号反応性成分としての利用に特に好適である。光吸収色素は、
米国特許第4,037,257号中に論じられている様な透過型読みとり装置により好適
である。
【０１１４】 ４．５．３ 他の信号反応性成分 本発明の開裂性スペーサーへの適合に好適な信号反応性成分が光り反射型又は
光吸収型金属粒子又は色素に限定されないことは、当業者に明らかであろう。好
適な信号反応性成分には、分光学的、光化学、生物化学、免疫化学、電気的、光
学的又は化学的手段により検出可能な組成物が含まれるが、これに限定されるも
のではない。幾つかの好ましい実施態様では、好適信号反応性成分は金コロイド
又は着色されたガラス製あるいはプラスチック製（例えばポリスチレン、ポリプ
ロピレン、ラテックス等）ビーズの様な比色標識体、標識ストレプトアビジン結
合体での染色に適したビオチン、磁性ビーズ（例えばDynabeadsTM）、放射性標
識体（例えば3Ｈ、125Ｉ、35Ｓ、14Ｃ、又は32Ｐ）、及び酵素（例えば西洋ワサ
ビパーオキシダーゼ、アルカリフォスファターゼ及びELISAに一般に使用される
その他のもの）。
【０１１５】 多くの信号反応性成分の変種が本発明の開裂性スペーサーに適合することは当
業者にとって明確であろう。例えば多くの特許が生物学的アッセイでの検出可能
な信号の産生に関する各種技術を広く教示している。この様な信号反応性成分は
一般に本発明の幾つかの実施態様での利用に好適である。以下は、非限定的に例
示した本発明の幾つかの実施態様に好適な複数の信号反応性成分を教示する米国
特許の一覧である：米国特許第3,646,346号、放射性信号生成方法；第3,654,090
号、第3,791,932号及び第3,817,838号、酵素結合信号生成方法；第3,996,345号
、蛍光剤−消光剤関連信号生成方法；第4,062,733号、蛍光剤又は酵素信号生成
方法；第4,104,029号、化学発光信号生成方法；第4,160,645号、非酵素性触媒生
成方法；4,233,402号、酵素対信号生成方法；第4,287,300号、酵素陰イオン荷電
ラベル。上記引用の米国特許は全て、あらゆる目的に関し参照され、ここに取り
込まれている。 その他の信号生成方法も当分野既知であり、共に全ての目的に関し参照されこ
こに取り込まれている例えば米国特許第5,021,236号及び第4,472,509が知られて
いる。金属キレート錯体は、スペーサー分子に対するサイドメンバーとして結合
された開裂性スペーサー分子、又は抗体に信号生成方法を結合するのに使用でき
るだろう。抗体に結合したDTPAの様な有機キレート方法を用いる方法は、全ての
目的に関し参照され、ここに取り込まれている米国特許第4,472,509号に開示さ
れている。
【０１１６】 更に別の実施態様では、反射性球体の代わりに磁性球体が使用され、十分な強
度を持った磁場によりディスクを処理することで配向されるだろう。空部分には
磁性材料が存在してないため、スペーサー分子が残っている部分を検出でき、そ
の情報を加工して試験サンプル中の材料を特定できる。あるいは、サンプルのハ
イブリダイゼーション後に反射性又は磁性材料を加えることで信号生成方法を提
供できる。 永久磁性イオン、例えばクロム（III）、マンガン（II）、鉄（III）、鉄（II
）、コバルト（II）、ニッケル（II）、銅（II）、ネオジム（III）、サマリウ
ム（II）、イットリウム（III）、が取りニウム（III）、バナジウム（II）、テ
ルビウム（III）、ジスプロシウム（III）、ホルミウム（III）及びエルビウム
（III）の様なイオンは信号生成方法として利用できるが、特にゴドリニウムが
好ましい。Ｘ線イメージングの様なその他の関連に有用なイオンとしては、ラン
タニウム（III）、金（III）、鉛（II）、及び特にビスマスが含まれるが、これ
に限定されるものではない。 これら標識体を検出する方法は当業者に良く知られている。即ち、例えば、放
射性標識体は感光性フィルム又はシンチレーションカウンターを使い検出される
、蛍光マーカーは光電管を使い放射光が検出されるだろう。酵素標識体は、典型
的には酵素に基質を提供し、基質への酵素の作用により生じた反応産物を検出す
ることで検出され、比色性標識体は着色標識体を単純に可視化することで検出さ
れる。金コロイド標識体は、散乱光を測定することで検出できる。 好ましい非反射性信号生成方法はアビジン又はストレプトアビジン化合物を用
いて検出されるビオチンである。これら標識体の利用は当業者に良く知られてお
り、例えばそれぞれ全ての目的に関し参照され、ここに取り込まれている米国特
許第3,817,837号；3,850,752号；3,939,350号；第3,996,345号；第4,277,437号
；第4,275,149号；及び第4,266,241号に既述されている。
【０１１７】 ４．６ 開裂性スペーサー側面メンバーの付着 開裂性スペーサーの側面メンバーは分析物特異性を付与する。好ましい実施態
様では、側面メンバーはオリゴヌクレオチドである。 オリゴヌクレオチドはアッセイディスク（ディスク）の誘導化基板にスペーサ
ーを付着する前に、段階的合成によって開裂性スペーサー上に加えることができ
る。あるいは、スペーサー分子をアッセイ装置基板に付着する前に、完全に調製
されたオリゴヌクレオチドが１段階にて直接スペーサー分子に付着されるだろう
。この様な場合、スペーサー分子は２個の保護されたヒドロキシル基の代わりに
保護されたアミノ−及び／又はチオール基を持つ。１つの保護基は取り除かれ、
例えば一端にイソシアネート基を持つオリゴヌクレオチドが加えられる。同様に
して、第２サイドメンバーとして第２オリゴヌクレオチドが開裂性スペーサー分
子に加えられる。 あるいは、側面メンバーのオリゴヌクレオチドは、開裂性スペーサーを基板上
に付着させた後に、完全に調製されたオリゴヌクレオチドを用いて１段階にて、
又は段階的に添加し合成することができる。異なる分析物特異性を持つ多数のア
ッセイを単一アッセイ装置基板に取り込む場合には、後者の代替法が好ましいと
考えられる。１段階又は段階的添加による、側面メンバーを事前に基板上に固定
された開裂性スペーサーに付着する一般的方法はここではスタンピングと呼ばれ
る。
【０１１８】 その他の化学物質も利用できるが、オリゴヌクレオチド側面メンバーの調製に
はフォスフォルアミダイト化学物質が好ましい。通常の固相合成では、オリゴヌ
クレオチドは単体のフォスフォールアミダイトを使い調製される。通常の合成の
後、オリゴヌクレオチドは樹脂性支持体より離され、液体クロマトグラフィーに
て精製され、溶媒及び未反応のモノヌクレオチドを含む反応物が取り除かれ、そ
して不完全な合成の結果生ずる短いオリゴヌクレオチドが除かれる。特定の例で
は、オリゴヌクレオチドはそれほど精製できず、短いオリゴヌクレオチドが所望
するオリゴヌクレオチドを汚染する。この場合、不要のハイブリダイゼーション
を導く。所望産物に対し１ヌクレオチドのみを欠くオリゴヌクレオチド汚染体は
、その結合が正しい配列を持つオリゴヌクレオチドの結合と殆ど等しいことから
、その取り扱いが最も困難である。 本発明の開裂性反射性信号要素の側面メンバーとしての利用に関するオリゴヌ
クレオチドの調製では、合成での３量体または４量体のフォスフォールアミダイ
トの利用が有益であり、かつ好ましい。４量体の出発材料を用いた場合、例えば
12mersは３段階で合成できる。本例では、不完全合成に伴い生ずる不要産物は8-
mers及び4-mersであり、それぞれ１又は２合成段階の失敗を表す。8-mersの結合
は12-mersの結合に比べ極めて弱いため、これら汚染体は大きな障害にはならな
い。 アッセイ装置基板表面に固定されたスペーサーに段階的に添加することにより
開裂性スペーサーに側面メンバーを作用させる場合、固体支持体上のスペーサー
分子分布に相補的であるプリントされたスタンプ上での所望オリゴヌクレオチド
化学液形成を利用する化学プリンティングを利用し、オリゴヌクレオチドは有益
に開裂性スペーサーに結合されるだろう。これは極めて高い解像度も提供する。
単純なプリンティング法は、例えばScience、Vo;.269、664-665ページ（1995)に
既述されている。
【０１１９】 このプリンティング法では、保護基の１つはアッセイ装置基板上のスペーサー
分子から除かれる。所望オリゴヌクレオチドは、スタンプ上の特異的に前もって
決められた場所に特定オリゴヌクレオチドを提供する様式にてスタンプ表面に適
用され、続いてスタンプ表面はスペーサーで覆われた基板支持体表面に適用され
、それによりスペーサー分子が存在する不連続域中に所望オリゴヌクレオチドを
沈着させる。続いて、第２保護基を除き、そして化学スタンピングにより別のオ
リゴヌクレオチドを活性化域に作用させる。この段階は、図８Ａ、８Ｂ、９Ａ、
９Ｂ、１３及び１４中に詳しく例示した。 あるいは、各オリゴヌクレオチドは、その開示が参照されここに取り込まれて
いる米国特許第4,877,745号及び第5,429,807号に記載の方法の様なインクジェッ
トプリンティングにより適用できる。 これらダイレクトプリンティング法はいずれも迅速である。３量体又は４量体
を使いオリゴヌクレオチドを形成する場合、２回のプリンティングサイクルによ
り6-mersないし8-mersから成る考え得る全てのオリゴの配列を創ることができる
。全ての8-mersを含むためには、アッセイ装置は256×256種類のオリゴを含まね
ばならない。プリンティングサイクルの追加は、全ての組合せが合理的大きさの
表面上に適合するわけではなく、これら組合せを全て表すためには複数のアッセ
イ装置を使用しなければならないが、オリゴヌクレオチドの長さを迅速に伸ばす
。 本発明に有用な別のプリンティング法である、凹形相補的プリンティングを図
１５に示す。２段階のみが示されているが、極めて多数のオリゴヌクレオチドを
同時にプリントすることができる。オリゴヌクレオチドの混合体が合成される；
例えば12-mersは各段階にて４種類のフォスフォルアミダイトの混合物を利用し
合成することができ、合成の最終段階として非常に長いスペーサーが各オリゴヌ
クレオチドに連結される。もう一方の端部にはイソチオシアネートの様な反応基
が提供される。オリゴヌクレオチドの混合物は、所定場所に相補的オリゴヌクレ
オチドを結合するスタンプとインキュベーションされる。プリンティング工程の
間に、スペーサーは基板に結合する。二重螺旋が例えば熱により変性され、そし
てスタンプと基材は分離できる。 オリゴヌクレオチド合成に関するその他多くの方法、及び特に固体表面上での
オリゴヌクレオチドの空間的にアドレス可能な合成が開発されており、当業者に
知られている。本発明での有用性が得に証明される方法は、その開示が参照され
ここに取り込まれている米国特許第4,542,102号；第5,384,261号；第5,405,783
号；5,412,087号；第5,445,934号；第5,489,678号；第5,510,270号；第5,424,18
6号；第6,624,711号に更に記述されている。
【０１２０】 本発明での有用性が証明されるその他の方法は、一般に（１）段階的光化学合
成、（２）段階的ジェット化学合成、及び（３）前調製オリゴヌクレオチドの固
定を含む。またガラスキャピラリーアレーシステムも利用できる。後者の場合、
自動化ＤＮＡ合成装置で行われている様に、合成は全てのキャピラリー内にて平
行して実施できる。 ここではオリゴヌクレオチド側面メンバーは標準的デオキシリボヌクレオチド
フォスフォールアミダイドを用い合成されたＤＮＡオリゴヌクレオチドとして記
述されているが、ピラノシル−ＲＮＡ（E.Szathmary、Nature 387:662-663（19
97））及びペプチド核酸の様な特定のオリゴヌクレオチド類似体が天然のオリゴ
ヌクレオチド以上に高い信頼性をもってより強い２重鎖を形成することが知られ
ている。従って、これら人工類似体はオリゴヌクレオチドサイドメンバーの構築
に利用できる。 オリゴヌクレオチド側面メンバーは相補的オリゴヌクレオチドとの結合に適し
ており、その結果核酸プローブアッセイに直接有用であるが、本発明の別の観点
はこれらオリゴヌクレオチド側面メンバーに、別のアッセイでの有用性を持つ特
異的結合ペアメンバーを結合させることである。 後者の実施態様では、抗体の様な結合ペアメンバーの側面メンバーオリゴヌク
レオチドへの非共有結合的な結合は、側面メンバーオリゴヌクレオチドと結合ペ
アメンバーと供給結合するオリゴヌクレオチドとの相補性を通して伝達される。
超分子構造の非共有結合性組合せアッセンブリーを実現するための相補的核酸分
子の利用は、参照されここに取り込まれている共有の継続出願中の1994年10月31
日出願の米国特許出願08/332,514、1995年４月19日出願の08/424,874、1996年３
月29日出願の08/627,695号に更に詳細記載されている。 図３Ａから３Ｃに図示される様に、オリゴヌクレオチドサイドメンバー34a、3
4b、35a及び35bは非共有結合的に変性抗体38a、38b、38c及び38dに連結され、免
疫アッセイを可能にする。側面メンバーへの変性抗体の非共有結合的結合は、側
面メンバーオリゴヌクレオチドと抗体に共有結合するオリゴヌクレオチドとの相
補性を通し伝達される。 図３では抗体が例示されているが、Fab断片、単鎖抗体、キメラ抗体等の抗体
断片及び誘導体も有用性を証明すると認識されるだろう。一般に本実施態様にて
有用な結合ペアメンバーは、通常それぞれ抗原、リガンド等に結合する抗体、レ
セプター等により例示される第１及び第２特異的結合ペアの第１メンバーであろ
う。
【０１２１】４．７ アッセイ装置上に開裂可能な反射性信号要素を所定のパターンで堆積さ
せる方法 上記の議論からわかるのは、分析物に反応する開裂可能な反射性信号要素のア
ッセイ装置（ディスク状基板）上における空間的分布が、２つのステップで決定
されることである。すなわち、１つは、開裂可能なスぺーサーそのものを付着さ
せるステップであり、もう１つは、側部スぺーサーを付着させるステップである
。さらに、分析物の感度の空間的分布もその２つのステップの組み合わせで決定
されることがわかる。 このような第１のステップにおいて開裂可能なスぺーサーの分布を制御する１
つの方法は、基板に親水性領域と疎水性領域をパターニングすることである。ま
ず最初に、疎水性表面を活性化し、かつ親水性表面を不活化して、疎水性の非反
応性ネットワークによって分離された親水性の機能性スポット・アレイを作る。
基板材料が、ガラス、雲母、シリコン、親水性プラスチック、またはこれらと同
等の材料である場合には、まず最初に酸または塩基で処理して表面全体が反応性
を持つようにする。スポット相互間の空間は、シラン化する。これは、スタンプ
としてグリッドを用いると最もうまく実現することができる。逆に基板が疎水性
プラスチックの場合には、アンモニアの存在下でプラズマ処理して活性化させ、
次いでシラン化することで、親水性基板にすることができる。リソグラフィー方
式のプリントまたは機械的プリントとレジスト材料を組み合わせて用い、望みの
部位のレジストを除去することで、その部位を活性化させることができる。
【０１２２】 反応性スポットには、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などの親水性スぺー
サーを付着させることが好ましい。基板がアミノ基またはチオール基を含んでい
る場合には、アミノ基またはチオール基と結合することが知られているさまざま
な官能基でもってＰＥＧの他方の端部をあらかじめ活性化させておくことができ
る。そうした官能基には、イソシアナート基、マレイミド基、ハロゲノアセチル
基、スクシニミドエステル基などが含まれる。
【０１２３】 開裂可能な信号要素を所定のパターンに堆積させるのにフォトレジストを用い
ることも好ましい。レジストは、パターン製作中に入射レーザー光によって一部
を解重合する。するとその領域からレジストを溶解除去することができる。表面
が露出したプラスチックまたは金属膜被覆プラスチックは化学的に処理し、例え
ば、アンモニア・プラズマでアミノ化する。レジストを除去した後、必要に応じ
て、スぺーサー側部要素と信号部分を、処理した領域と結合させる。マスターデ
ィスクのパターニングにフォトレジストを使用することは、コンパクトディスク
の製造技術として周知である。
【０１２４】 別の方法として、アンモニア・プラズマで処理している間、レジストを用いる
代わりに、複数の小さな穴とその他の必要な特徴を備えた固いマスクを用いるこ
ともできる。穴は、直径が約１〜３ミクロンである。穴はマスク上に円を描いて
分布しており、螺旋状のトラック、または螺旋と円を組み合わせたパターンを形
成している。マスクは金属でもプラスチックでもよい。数種類の金属、例えばア
ルミニウム、ニッケル、金を用いることができる。好ましいプラスチックはポリ
カーボネートである。というのも、ポリカーボネートは形状を保持する性能が優
れているからである。しかしプラスチックはアンモニア・プラズマと反応するの
で、プラスチック製マスクを利用する方法は、蒸着、スパッタリング、または当
業者に知られている他の方法で、プラスチックの上に金属膜を堆積させる操作を
含んでいることが好ましい。マスクの穴はレーザーで形成することができる。当
業者であれば、薄い金属またはプラスチックの板にサイズが１ミクロンの穴を１
秒間に1000個開けられることを十分に知っているであろう。別の方法として、穴
は、半導体産業で従来から知られているエッチングにより開けることもできる。
信号要素を所定のパターンに堆積させるのにマスクを用いる方法では、マスクを
基板に押しつけ、アンモニア・プラズマを当てる。このマスクは何度も繰り返し
使用することができる。 分析物の感度に空間的分布を持たせることは、スぺーサー側部アームを所定の
パターンにすることによっても可能であることに注意されたい。
【０１２５】 上記のプリント法に関しては、オリゴヌクレオチド・スタンプ法の可能な一例
を図解したものを図13に示してある。スタンプは、所定の化合物が充填されてい
る複数の穴を有する。その化合物が、合成されつつあるオリゴヌクレオチドを作
るための望ましい構成ブロックとして使われることになる。図13では、各列に同
じ化合物が充填されているため、図13に示した例では、１回のスタンプ・サイク
ルの間に異なる４種類の化合物を用いることができる。市販のシステムでは列の
数ははるかに多く、列の代表的な数は64〜256である。しかし特別な場合には、
列の数をこれよりも少なくしたり多くしたりできる。アッセイ装置の基板上に所
定のサイズの可能なすべてのオリゴヌクレオチドを形成する場合には、リニア・
スタンプを用いるとよい。
【０１２６】 このようにして、オリゴヌクレオチド構成ブロックの所定の集合について可能
な６つの組み合わせをすべて用意することができる。例えば64列のリニア・スタ
ンプを用いて、２回の反応サイクルでフォスフォアミダイト三量体を作ることが
できる。64種類の異なるフォスフォアミダイト三量体のそれぞれを、１列分の穴
に充填する。フォスフォアミダイトをプリントした後、酸化剤、デブロッカー、
キャップ試薬をプリントする。これら化合物は各スポットで同じであるため、ス
タンプを平坦な板にすることもできるし、あるいは基板全体を試薬溶液に単に浸
すだけにすることもできる。基板を90°回転させ、同じサイクルを繰り返す。こ
のようにして、三量体の可能なすべての組み合わせが作られる。同様にして、オ
リゴヌクレオチド・アミダイトの任意の集合のあらゆる組み合わせを作ることが
できる。
【０１２７】 図14には、異なる４種類のオリゴヌクレオチド・アミダイトについて可能なあ
らゆる組み合わせの作り方が示してある。１回目のプリント・サイクルの終了後
、水平方向の一列分のすべてのスポットには同じオリゴヌクレオチドが充填され
ている。しかし列ごとにオリゴヌクレオチドが異なっている。図14では、これら
オリゴヌクレオチドの断片に番号１、２、３、４が付されている。スタンプを90
°回転させてプリント・サイクルを繰り返すと、４種類のオリゴヌクレオチドの
可能なすべての組み合わせが作られる。 上記の直交プリント法は、ディスクにおいて本発明の信号要素を生産するのに
特に有利である。直交プリントにより、スぺーサー分子アレイの分布を同心円の
パターンにすることが容易にできる。これは、オーディオ用またはＣＤＲＯＭ用
のコンパクトディスク上に情報を環状パターンに配置するのと同様である。直交
プリント法の好ましい一変形例では、キラル特性が互いに逆になった２つの螺旋
スタンプを重ね合わせて用いる。
【０１２８】 スタンプの位置決めは、約１ミクロンのずれに収まる程度に正確である必要が
ある。これを実現するには、ガイド用スパイクが付いた２〜４対の穴を用いる機
械的な方法、または光電子工学的な手段でガイドする微量移動装置を使う方法を
利用する。除去可能な反射性コーティングを、基板とスタンプの垂直になった２
つの側面とに堆積させ、それらの相対位置を干渉計で測定することができる。基
板とスタンプは一対のマイクロプリズムを備えていてもよいが、光が光検出器に
入っていくようにするためにはそれら２つのマイクロプリズムが完全に一直線に
なっている必要がある。
【０１２９】 図11Ａ〜図11Ｇは、平坦なディスク基板上に開裂可能な反射性信号要素を空間
的アクセスが可能なように堆積させる際に役立ついろいろなパターンを示したも
のである。図11Ａでは、ディスク基板上にコード可能なアドレス・ラインを特に
確認することができる。このアドレス・ラインを基準にして、開裂可能なスぺー
サーの位置を測定することができる。図11Ａでは、開裂可能なスぺーサー分子が
環状のトラックをなして堆積されている。図11Ｂは、開裂可能な信号要素が螺旋
状に堆積されている様子を示しており、この図では、回転駆動手段に固定するの
に特に適したディスク中央部の穴を特に確認することができる。図11Ｃは、同時
に複数サンプルのアッセイを行なうのに適したパターンとなるように開裂可能な
信号要素が堆積されている様子を示している。それと同時に、中心部のトラック
に解読用のソフトウエアがコードされている様子も示してある。図11Ｄは、アッ
セイ装置の基板をさらに細かく加工して個々のアッセイ区画に分割した態様の概
略図である。こうすることにより、サンプルを追加する間にアッセイ装置を回転
させてもサンプルが混合することはなくなる。
【０１３０】 図11Ｅは、アッセイ装置の基板をさらに細かく加工して、アッセイ装置が回転
している間はサンプルの流れが一方向になるようにした態様の概略図である。固
い表面を細かく加工する技術は当業者には周知であり、特にアメリカ合衆国特許
第5,462,839号、第5,112,134号、第5,164,319号、第5,278,048号、第5,334,837
号、第5,345,213号に記載されている。これら特許の内容は、参考資料として本
明細書に組み込まれている。 図11Ｆは、20個のサンプルそれぞれについて異なる50種類の分析物のアッセイ
を行なうのに適した空間配置になるよう、開裂可能な信号要素を堆積させた様子
を示している。図11Ｇは、方向またはキラル特性が互いに逆の螺旋状アームを有
する２つの螺旋パターンを重ね合わせることによって作り出した直角交差パター
ンを示している。
【０１３１】 アッセイ装置の表面にある開裂可能な反射性信号要素、すなわちバイオビット
は、分析物の濃度を簡単に定量化できるような空間分布にすることができる。 そこで、いくつかの実施態様では、定量化のために分析物を捕まえる。一態様
では、アッセイ装置は、選択した各分析物に同じ密度のバイオビットを与えるパ
ターンにされている。試験用サンプルをディスクの中心位置からディスク上に導
入する。回転力を加えることにより、試験用サンプルは径方向に広がり、周辺部
に達する。サンプルが広がっている間に、分析物は、開裂可能な信号要素と同種
の各側部要素に捕まえられる。そのため分析物の濃度は、サンプルが広がってい
る最前部で低下する。 バイオビットの濃度が初期濃度と比べて十分に大きいと、サンプルの最前部が
アッセイ装置の周辺部に到着する前にすべての分析物が捕まえられる。すると各
分析物の濃度は、サンプルを導入した位置から最も遠い正のバイオビットの位置
をもとにして決めることができる。
【０１３２】 検出された分析物により多くのバイオビットを与えるならば、分析物の濃度を
より大きなダイナミック・レンジで検出できるようになることに注意されたい。
その場合、今説明したばかりの実施態様では、バイオビットの一様な濃度が上昇
するであろう。しかし、バイオビットの濃度は一様である必要はなく、濃度検出
のダイナミック・レンジを変えるために、ディスクの中心から周辺部に向かって
測定したバイオビットの濃度が直線的に、または指数関数的に変化してよいこと
も理解できるであろう。
【０１３３】 本発明の別の実施態様および別の側面においては、選択した分析物に対してア
フィニティが異なる複数のバイオビットをアッセイ装置に付着させ、似た効果を
生じさせること、すなわち濃度検出のダイナミック・レンジを大きくすることが
できる。 また、濃度情報を伝えるのに他の構成を用いることも考えられる。図16は、単
一のサンプルをアッセイ装置の４つの異なる区画に並列に接続した構成を示して
いる。もし４つの区画において、バイオビットの濃度とバイオビットのアフィニ
ティのいずれか、またはバイオビットの濃度とアフィニティの両方が異なってい
れば、各区画内でサンプルを添加した部位から最も離れた正のバイオビットの位
置を検出することによって、大きなダイナミック・レンジで濃度を決定すること
ができる。
【０１３４】 別の実施態様として、平衡アッセイが考えられる。この場合、濃度の決定は、
ディスク全体をサンプリングし、分析物ごとに正のバイオビットの割合を確認す
ることにより行なう。 これら実施態様のそれぞれにおいて、正と負の対照を検出するのに、一般に多
数のバイオビットが用いられる。 別の実施態様では、さまざまな分析物に対して特異性を示す開裂可能な反射性
信号要素（バイオビット）を多数の異なるフォーマットにパターニングする。例
えば、特異性が明確になっている複数のバイオビットをディスクの各区画内で混
合する。あるいは、特異性が明確になっているバイオビットを別々の区画に分離
してもよい。特定のバイオビットをあらかじめ決めた位置にパターニングするこ
とができ、さらにＣＤＲＯＭ読み取り装置などの検出器でバイオビットのアイデ
ンティティを解読することもできるおかげで、柔軟な設計が可能になる。当業者
であれば、濃度が異なる既知のさまざまな分析物を含む試験用サンプルを用いて
、パターンの設計を試験したり、調節したりすべきであることが理解できよう。
【０１３５】４．８ 開裂可能なスぺーサーのない構成のアッセイ装置 多くの場合、分析物特異的な第１と第２の側面要素を有する開裂可能なスぺー
サーを用いることが好ましいが、それに代わるものとして、やはり検出用の光学
的ディスク読み取り装置を利用したものも存在している。これらのうちのいくつ
かは、本明細書の他のいろいろなセクションで議論する。ここでは、特に開裂可
能なスぺーサーをまったく用いない構成について議論する。
【０１３６】４．８．１ 細胞の検出と計数 ウイルスは通常はほぼ球形の粒子で、直径が0.5ミクロン未満である。バクテ
リアは、普通は球形または棒状である。その最大サイズは、鞭毛やそれ以外の同
様な外部繊維を除外すると、通常２ミクロン未満である。これら病原体のサイズ
は、本発明の開裂可能な信号要素の中に使用する金の粒子と同じかいくぶんそれ
よりも小さい。したがって、病原体が上述の開裂可能な信号要素の２つある側部
要素と同時に相互作用することは、構造的に不可能である。 ここに説明した態様の開裂可能なスぺーサーを用いてこのような病原体を検出
するためには、サンプル内の病原体を溶解させ、タンパク質と核酸の断片を上述
のようにして同定するとよい。病原体のいくつかの成分を検出することによって
、アッセイの信頼性を大いに高めることができる。しかし、病原体の溶解とその
後のサンプル処理には、器具と時間を要するいくつかのステップが必要である。
細胞を直接検出できるなら、そのほうが好ましかろう。 代わりの構成では、開裂可能なスぺーサーをまったく使わない。分析物特異的
な側面要素を１つ、空間的にアクセス可能なようにしてアッセイ装置の基板表面
に直接付着させる。選択した分析物の第２の部位に対して特異的な第２の側面要
素は、信号に反応する部分に直接付着させる。好ましい実施態様では、その部分
は金の粒子である。この構成では、分析物の認識によって以下のようなスタイル
のサンドイッチが直接形成される。すなわち、基板第１の側面要素分析物第２の
側面要素信号反射性部分というスタイルのサンドイッチである。この構成は、サ
ンドイッチにおいて開裂可能なスぺーサーがゼロになった極限であると言えよう
。 例えば大腸菌を検出するためには、フラジェリン特異的な抗体などの認識構造
物を用いることができる。鞭毛１本につき約40,000分子のフラジェリンがあり、
鞭毛は細胞１個につき０〜100本ある。フラジェリンは、バクテリアの種ごとに
驚くほど多様である。大腸菌を検出する際に魅力的なターゲットとなる他のタン
パク質としては、線毛（一般的な線毛）、Ｆ線毛、OmpA、OmpC、OmpFなどがある
。
【０１３７】 アッセイのためのこの構成は、真核細胞の検出、計数、キャラクテリゼーショ
ンに役立つ。すなわち、真核細胞が検出すべき分析物であるアッセイに役立つ。 細胞の計数には、顕微鏡を覗きながら染色された細胞を目で見て数える方法が
伝統的に行なわれてきた。今や、自動化されたフローサイトメトリーが、多くの
目的において、手作業による検査に取って代わるか手作業による検査を補強して
いる。例えば、Ｍ．Ｇ．オーメロッド編、『サイトメトリー（細胞計算）：実践
的アプローチ』、第２版、オックスフォード大学出版（1997年）；Ｊ．Ｐ．ロビ
ンソン（編）とＺ．ダルツィンキーヴィッチ、『フローサイトメトリー法ハンド
ブック』、ジョン・ワイリー＆サンズ社（1993年）；Ａ．Ｌ．ギヴァン、『サイ
トメトリー：第一原理』、ジョン・ワイリー＆サンズ社（1992年）を参照された
い。本明細書には、これらすべてが参考資料として組み込まれている。自動化さ
れたフローサイトメトリー装置により、細胞の数に加え、細胞の平均サイズの分
布も知ることができる。 光学的ディスク読み取り装置は、以前はそれほど認知も記述もされていなかっ
たが、本質的に共焦点のレーザー顕微鏡をスキャンしている。適切なソフトウエ
アがあれば、生物学的試料やその他の試料の詳細な構造を研究するのに、そのま
まの状態で用いることができる。細胞の計数と形状測定は、そうした応用のうち
の２つの例である。図33は、この原理に基づいた構成を示している。この構成は
、真核細胞の検出に役立つ。 本発明では、真核細胞の検出は、アッセイ装置の基板表面に、所望の細胞を認
識しその細胞と結合することができる抗体などの第１の構造物を直接付着させる
ことによって、最も効率よく実現される。所望の細胞を認識しその細胞と結合す
ることができる第２の構造物、例えば第２の抗体は、金属微粒子などの信号反射
性部分の表面に直接付着させる。
【０１３８】 第１と第２の抗体（またはそれ以外の認識構造物）は、互いに同じものでよい
。２つの抗体は異なっていてもよいが、その場合には、同じタンパク質を認識す
るようになっている。あるいは、２つの抗体がまったく異なる構造物を認識でき
るようになっていてもよい。互いに異なる抗体を用いると、特異性が増大するこ
とになる。第１と第２の認識構造物のいずれか、または両者に抗体の混合物を用
いて、数種類のタイプの細胞を検出できるようにすることも可能である。 周知のように、細胞表面のタンパク質は、アッセイにおいて細胞認識を行なう
際の特に優れたターゲットである。細胞外マトリックスや接着タンパク質を、タ
ーゲットとして、あるいは認識分子そのものとして用いることも可能である。
【０１３９】 表５細胞表面の構造物 マトリックス・タンパク質 ＭＡＧ（ミエリン） ＭＵＣ（黒色腫） セレクチン（炭水化物結合タンパク質） レストリクチン（神経細胞） セルグリシン（マスト細胞とそれ以外の骨髄細胞） ＳＰＡＲＣ／オステオネクチン（骨） シンデカン（上皮細胞） テネイシン（成長中の細胞、ガン細胞、神経細胞、筋肉細胞） トロンボスポンジン（炎症） フォンビルブラント因子（血小板凝集）
【０１４０】選択的細胞細胞結合タンパク質のペア 細胞１のタンパク質と細胞２のタンパク質 ＧＰ Ib-IX（血小板）とｖＷＦ（血小板） インテグリンα１β１とコラーゲン、ラミニン ＩＣＡＭ１とＩＣＡＭ２（内皮、単球、リンパ球）とＬＦＡ１（白血球） Ｌ１（ニューロン、シュワン細胞）とＬ１ ＬＦＡ５またはＣＤ58（単球、Ｂリンパ球）とＣＤ２（Ｔリンパ球） ＭＢＰ（肝細胞）とマンノース ＮＣＡＭ（いくつかのタイプの細胞）とＮＣＡＭ ＰＥＣＡＭ１またはＣＤ31（血小板、白色細胞、上皮細胞）とＰＥＣＡＭ１ ＰＨ20タンパク質（精子）と透明帯タンパク質 ＥセレクチンまたはＥＬＡＭ１（上皮細胞）とＮｅｕＡｃα２、３Ｇａｌβ１、
４［フーカル、３］ＧｌｃＮＡｃβ１、３Ｇａｌβ炭水化物結合タンパク質 ＴＡＧ１（軸索）とインテグリン ＶＣＡＭ１（上皮細胞）とインテグリンＶＬＡ４（リンパ球と単球）
【０１４１】 上記の例示リストには、特に役立つものとして、免疫系細胞の表面で決定され
たＣＤ抗原に対する抗体を加えることができる。この点で特に興味深いのは、エ
イズ患者でヘルパーＴ細胞を数えるためのＣＤ４である。 サンプルは、血液、唾液、精液など、任意の生物学的流体が可能である。ある
いは、細胞を培養するとか、わずかに均一化した組織サンプルから細胞を取るこ
とも可能である。 アッセイの前に、磁気ビーズ（ミルテンイ・バイオテック社、オーバーン、カ
リフォルニア州）を用いた分離により、所定のタイプの細胞を濃縮または減少さ
せておくことが可能である。この場合、信号反射性部分、例えばプラスチック・
ビーズは、アッセイ装置に添加する前に興味の対象である細胞にすでに付着して
いて、他のいかなる微粒子または他の信号反射性部分もディスク上の特定のアッ
セイ部位に必要とされない。
【０１４２】 さらに、磁気ビーズは、細胞がアッセイ装置の表面に結合するのを促進するの
に用いることもできる。パルス状の回転磁場により、細胞がさまざまなアッセイ
部位に高い頻度で接触することが可能になる。細胞は、適切な認識構造物と接触
すると、以後、運動が制約を受ける。パルスの周波数は0.1〜1,000,000ヘルツが
可能である。 超音波は、結合を促進する別の方法である。超音波は、サンプル内で細胞がア
ッセイ装置の基板を横断して高周波数の運動をするためのエネルギーを供給する
ことになる。しかし超音波は、サンプルをインターフェイスに集中させることは
ない。超音波に加えて、静磁場またはパルス磁場も用いるとよい。 細胞の表面に比較的均一に標識することにより、個々の細胞のサイズと形状を
、スキャンニング共焦点顕微鏡として機能する光学的ディスク駆動装置を用いて
測定することができる。染色には多くの方法を用いることができる。細胞は、ラ
テックスまたは金属の微粒子でコーティングするか、あるいは免疫金銀染色法で
染色することができる。なお検出は、入射レーザー光の波長には依存しない（Ｍ
．Ａ．ヘイヤット編、『免疫金銀染色法』ＣＲＣプレス（1995年））。膜特異的
染色により、細胞のサイズを測定することが可能になる。また、膜表面の傾斜と
関連して強度が変化するため、細胞の大まかな様子を再構成できるようになる。 しかし染色を行なうのは、微粒子またはそれ以外の信号反射性部分を用いて修
飾された表面に限定する必要はない。例えば、細胞の内部を染色して細胞に十分
な量のレーザー光を吸収させ、アッセイ装置の反射層から反射しないようにする
ことができる。さらに別の染色法では、染色の程度と酵素の何らかの活性の間に
関係があるため、細胞の特定の代謝活性を研究することができる。その一例は、
好中球の活性を調べるニトロブルー・テトラゾリウム還元テストである。
【０１４３】 ＣＤドライブまたはＤＶＤドライブが共焦点であるという性質のために、薄い
組織からなる試料の研究が可能である。サンプルのうち、アッセイ装置の表面と
接触している側だけを染色すると、その側を優先的に検出することができよう。
というのも、その平面内のミクロンサイズのスポットに入射レーザー光の焦点が
合うからである。そのサンプルのその表面から離れている部分は、弱い散乱バッ
クグラウンドを与えることになる。その理由は、サンプルのその部分が染色され
ていないからであり、また、光円錐が比較的大きな領域を探査するためにすべて
の効果が平均されてしまうからである。 分析物特異的な部分を基板に直接付着させ、別の部分を信号反射性要素に直接
付着させるというこの特殊な構成は、図17に示したように、核酸のハイブリッド
形成を検出するのにも役立つことがわかる。 この構成では、信号反射性部分が光を反射するならば、情報のエンコードはす
でに述べた構成におけるのと同様である。つまり、分析物が存在していることが
、反射によってわかる。それとは異なり、信号反射性部分が例えば染料を含んで
いるために不透明になっている場合には、エンコードは逆になる。つまり、分析
物が存在していることが、アッセイ装置の基板の金属膜からの反射がないことで
わかる。 磁性プラスチック微粒子は、この構成においては特に好ましい。磁性プラスチ
ック微粒子は内部に磁性微粒子を含んでいるので、ラテックス微粒子よりも透明
度が劣るからである。さらに、磁性を用いると、弱く結合していて他の方法では
除去するのが難しい、例えばラテックス微粒子などの微粒子を除去することもで
きる。なぜなら、ラテックス微粒子は密度が水の密度と近いため、遠心力は除去
に役立たないからである。 この構成のさらに別の態様では、図18に示したように反射アッセイにおいて凝
集反応を利用している。この構成では、信号反射性部分は微粒子であることが好
ましい。微粒子は比較的小さい（30〜600nm）ため、単一の微粒子が光を効果的
に遮ってしまうことはない。
【０１４４】４．８．２ アルデヒドとケトンの検出 光学的ディスク読み取り装置を用い、開裂可能なスぺーサーは用いない検出に
は、化学的アッセイを利用することもできる。 アルデヒドとケトンは、フェニルヒドラジンをアッセイ装置の検出面に固定す
ることで検出が可能である。フェニルヒドラジンを固定する際には、スぺーサー
分子を間に挟むことが好ましい。アッセイ装置の基板を金でコーティングする場
合には、スぺーサーは、フェニルヒドラジン基を有する端部から遠く離れた端部
にチオール基を有するポリエチレングリコールにするとよい。 アルデヒドまたはケトンを含むサンプルを添加する。ヒドラゾンが形成される
ことで、カルボニル基の濃度に比例した割合のフェニルヒドラジン部分が不活性
になる。アルデヒド基を含むプラスチック球（バング・ラボラトリーズ社、イン
ディアナ州）を添加する。これらプラスチック球は、残留しているフェニルヒド
ラジン部分と共有結合することになる。光学的ディスク読み取り装置で読み取ら
れる結合したプラスチック球の数は、アルデヒドまたはケトンの濃度に反比例す
る。
【０１４５】４．９ アッセイ法の構成の分類 これまで議論し、図面でも示してきたように、ほとんどすべての分析物特異的
アッセイは、本発明のアッセイ装置に適合する形にして用いることができる。唯
一の条件は、アッセイの分析物特異的認識が、光学的ディスク読み取り装置で検
出するのに適した信号要素にとって適した形になるようにすることである。これ
らアッセイ法の多くは公知であるが、光学的ディスク読み取り装置を用いた検出
にそれらアッセイ法を適合させた点が新しい。 本発明のアッセイ法の好ましい態様では、本発明の開裂可能な反射性信号要素
が用いられている。しかし別の態様では、開裂可能なスぺーサー側部要素がなく
、特異性が開裂可能部位そのものによってもたらされている。さらに別の態様で
は、開裂可能なスぺーサーがまったく用いられていない。役に立つさまざまなア
ッセイの構成を提示したのであるから、ここで、特に役立つもののまとめをして
おくことにする。このまとめは例を示しているだけですべてを網羅してはおらず
、本発明が、提示した例に限定されると解釈してはならない。 本発明のアッセイ装置に適合させたアッセイ法を図34と図35に示す。図34は、
開裂可能なスぺーサーのないアッセイを示している。図35は、開裂可能なスぺー
サーのある場合の対応するアッセイを示している。これら図面で“Ｒ”と“Ｓ”
は認識分子を示しており、認識分子が開裂可能なスぺーサー側部要素上にあるか
ないかは関係ない。“Ｘ”と“Ｙ”は、検出すべき分析物、またはその上にあっ
て検出可能な部分を示している。光学的ディスク読み取り装置で検出するのに適
した信号反射性部分は球で示してある。 これまで議論してきたように、“Ｒ”と“Ｘ”は、抗体−抗原、受容体−リガ
ンド、酵素−基板、酵素−インヒビター、相補的オリゴヌクレオチドなど、特異
的結合ペアと同種の要素を表わしている。同様に、“Ｓ”と“Ｙ”は特定の結合
ペアと同種の要素を表わしている。上に述べた化学的アッセイにおいては、“特
異的結合ペア”は、互いの間で反応特異性を有する官能基であってもよい。 図34Ａは、古典的な“サンドイッチ”アッセイを示している。“Ｒ”と“Ｓ”
が抗体であり、“Ｘ”と“Ｙ”が、検出すべき分析物によって提示されるエピト
ープであるならば、これはサンドイッチ・イムノアッセイを表わす。“Ｒ”と“
Ｓ”がオリゴヌクレオチドであり、“Ｘ”と“Ｙ”が、検出すべき核酸上の相補
的な配列であるならば、これは核酸ハイブリッド形成アッセイを表わす。いずれ
の場合にも、原理は明確である。すなわち、サンプル中に適切な分析物が存在し
ていることで信号反射性部分がアッセイ装置の基板に結びつき、その位置で検出
可能な信号が発生する。
【０１４６】 この構成は逆の目的にも役立つ。つまり、“Ｒ”と“Ｓ”がある抗原の同じエ
ピトープならば、この構成によって、その抗原と結合する抗体を検出することが
可能になる。 図34Ｂは、置換アッセイを示している。認識分子“Ｒ”が信号反射性部分に付
着している。検出すべき分析物またはそれと同様のもの“Ｘ”は、アッセイ装置
の基板上に固定されている。遊離した“Ｘ”として示した、サンプル内にある分
析物は、表面に固定された“Ｘ”と置き換わって結合することになり、信号反射
性部分を自由状態にする。すると信号がその位置で失われるが、これは第１の構
成における信号の方向とは逆である。そかしこの場合も同様に情報を提供する。 図34Ｃは、競合アッセイを示している。これは置換アッセイと同様であるが、
今度の場合はサンプルを最初に認識分子信号反射性部分複合体と混合し、この混
合物を基板上に添加する。 図35Ａ〜Ｃは、図34Ａ〜Ｃのアッセイに開裂可能なスぺーサーを組み込んだ様
子を示している。スぺーサーは単一の分子にすることが可能だが、微粒子を含ん
でいてもよいし、基板用プラスチック、ゴム、ガラス、金属などのバルク材料の
一部を含んでいてもよい。
【０１４７】 すでに詳しく説明したように、開裂可能なスぺーサーは図35の構成においてい
くつかの利点を有する。第１に、すべての要素が製造中にアッセイ部位に固定さ
れる。第２に、固定の結果として、必要な試薬の量が少なくなる。第３に、すべ
ての要素が互いに接近した状態に保たれるため、キネティックスが改善される。 図示した方法に対していくつかの変更を施しうることは明らかである。例えば
図34Ｂと図34Ｃを参照すると、認識分子を固定するのと同時に、分析物またはそ
れと同様のものと信号反射性部分の複合体を作ることができる。アッセイ法の当
業者ならわかるであろうが、これらアッセイ法をさまざまに組み合わせることも
可能である。例えば、抗原が小さすぎて古典的な“サンドイッチ”アッセイがで
きない場合でも、“Ｘ”と“Ｙ”が同じ抗原である二量体抗原を人工的に作り、
競合アッセイと組み合わせることができる（図34Ｃと図35Ｃ）。二量体抗原はサ
ンプルと一緒に添加する。一価のサンプル抗原は、二量体抗原と競合しつつ二量
体抗原による架橋を妨げる。
【０１４８】４．10 光導波路を一体化した連続的モニター装置 これまでに説明したアッセイ装置の構成は不連続なアッセイ（静的アッセイま
たはバッチ・アッセイとも呼ばれる）に特に適していることが理解されよう。す
なわち、開裂のステップが不可欠であるために、同じ開裂可能な信号要素を何度
も用いた繰り返しアッセイまたは連続的アッセイができない。例えば図11Ｄに示
したように、アッセイ装置上で開裂可能なスぺーサーを物理的に分離すると、ア
ッセイ装置そのものを多数の用途に用いることができるとはいえ、この構成でも
分析物の存在または不在を知らせるのに各開裂可能な信号要素は１回しか用いる
ことができない。 そこで本発明の別の実施態様では、上に説明した開裂可能な信号要素に光導波
路を組み合わせ、分析物を繰り返してモニターすること、さらには連続的にモニ
ターすることを可能にする。本発明の別の側面では、連続的モニターができる態
様を、分析物を検出した後に、上に説明した空間的にアクセスすることが可能な
静的検出の態様へと変換することができる。 連続的モニター式アッセイ装置は、アッセイ装置の基板を光導波路として利用
しうる点を生かしている。入射光を、アッセイ装置と一体化していて径方向に配
置されたミラーを介してアッセイ装置の基板に向かわせる。入射光を当てると、
減衰する波が、アッセイ装置の基板内を反射しながら伝播していく。アッセイ装
置の基板として現在好まれているプラスチックの組成は、その基板を光導波路と
して利用するのに特に適している。なお、基板にはガラスを用いてもよい。
【０１４９】 光は減衰波として基板内で反射するだけではなく、必ず基板からも逃げていく
。その逃げていく光は、付着している信号要素の光散乱性信号部分または光反射
性信号部分と相互作用する。このように散乱または反射した光は、測定すること
ができる。 付着している信号要素の光散乱性信号部分または光反射性信号部分と減衰波が
相互作用する程度は、内部で反射が起こる基板と信号部分（例えば金の微粒子）
を隔てている距離の指数関数で変化する。他方、この距離は、選択した分析物の
存在と不在の差に依存する。複数の信号要素を堆積させてあると、導波路から散
乱または反射される光の強度は、分析物の濃度に強く関係する。 一般に、光は径方向に導波路を伝播していく。信号事象を検出するために内部
反射光を所定の点で導波路から外に出し、その場所で、残っている発光を測定す
ることができる。あるいはまた、光散乱性信号要素の一部分または光反射性信号
要素の一部分は、逃げていく光の後方散乱もかなり引き起こすので、後方散乱さ
れた光の強度変化を測定することもできる。後方散乱された光の強度変化を検出
するほうが、前方に進む光ビームの強度変化を検出するよりもはるかに容易であ
る。したがって、後方散乱された光を測定するほうが有利であろう。
【０１５０】 導波路そのものの光透過性の最適化には、導波路の内側または外側の１つ以上
の面に被覆面または部分的反射面を堆積させる操作が含まれよう。しかし上述し
たように、導波路から光が幾分か漏れることが、分析物の検出には重要である。
このような最適化は、光学技術の当業者の技術に含まれている。 可視光または近赤外線（ＮＩＲ）を利用する場合には、入射光を光導波路の方
向に向けるのにミラーを用いることが好ましいとはいえ、プリズムまたは回折格
子も、特にＮＩＲやそれよりも波長の長い光の場合には用いることができよう。
図26には、平行ではないが集束した光がまず最初にレンズによって（ほぼ）平行
にされる様子が示してある。平行ビームは、今度はプリズムによって向きを変え
られて、アッセイ装置と一体化した回折格子に入射され、次いで導波路に入射さ
れる。レンズとプリズムは変更を施した検出器の中に置き、回折格子だけをミラ
ーの代わりに基板と一体化することができる。
【０１５１】 導波路に光を照射する光源は、ＣＤＲＯＭまたはＤＶＤの読み取り装置におい
て検出を行なうのに適した実施態様では、検出器に内蔵されたレーザーそのもの
にすることが可能である。しかし直線性が正確に出るようにするには、レーザー
に基づいた市販の検出器にいくらか変更を施す必要がある。 連続的モニターの原理は、図面を参照することで、よりよく理解できよう。図
19は、連続的モニターができるようにした本発明のアッセイ装置の上面図である
。径方向に配置したミラーが、入射光を、光導波路として機能するようにしたア
ッセイ装置の基板面に入るよう導く。図19にはさらに、サンプル導入口が、20個
に分割されたそれぞれのアッセイ区画の外周に沿って配置されている様子が示し
てある。アッセイ装置は、サンプルを現在よりもミラーに近い中央に寄った位置
から添加できるような構成にして、アッセイ装置を回転させると遠心力によって
サンプルが周辺部に向かうようにできることも理解できよう。 図20は、図19の連続的モニター式アッセイ装置のさらに詳細な図である。図20
Ａは単一のアッセイ区画の上面図であり、図20Ｂはその側面図である。この図に
は特に、空間的にアクセス可能で複数の開裂可能な信号要素を含むアッセイ部位
、ミラー、サンプル導入ポート、流出ポートが示してある。流出ポートからは、
流体サンプルまたはガス状サンプル（サンプルをガスとして添加する場合）と、
液体サンプル流に伴う空気ならびにその他のガスを流出させる。 図20Ｂの側面図にはさらに、上述した静的アッセイの構成におけるのと同様に
アッセイ装置の第１の基板20が示してあり、その基板には開裂可能な信号要素が
付着している。ここに示した態様では、基板20は光導波路として用いるのに適し
た状態にされている。図20Ｂには、アッセイ装置の第２の基板53も示してある。
この基板53は第１の基板20とほぼ平行で、この基板20とは離してある。２つの基
板を隔てるギャップもこの図に示してあり、それをサンプル・キャビティと名づ
ける。このギャップを通じ、サンプルがサンプル導入口から流出口へと流れてい
く。
【０１５２】 好ましい実施態様では、サンプル・キャビティを親水性にすることで、キャビ
ティが液体サンプルによって完璧に濡れ、空気の泡が残ることはないようにする
。キャビティの全容積は約１〜100マイクロリットルであるが、その中でも10〜5
0マイクロリットルであることが好ましく、それ以上に好ましいのは約５マイク
ロリットルである。さらに、流出口は疎水性であることが好ましい。 アッセイ装置の全厚さは、検出装置からの要請次第で、基板20の厚さと基板53
の厚さとサンプル・キャビティの厚さを調節することによって調節できることが
理解できよう。例えば前掲の表１に記載されているように、市販されているＣＤ
ディスクやＤＶＤディスクは厚さが1.2mmである。そのようなディスクでは1.2mm
という厚さが非常に好ましいとはいえ、検出装置は、通常、厚さが2.4mmのディ
スクを収容できる。そこで本発明の連続的モニター式アッセイ装置は、厚さを1.
0〜2.4mmにする。しかし厚さは、その幅の中でも1.2〜2.0mmであることが好まし
く、それ以上に好ましいのは1.2mmである。 これら実施態様では、アッセイ装置は光学的に透明なポリカーボネート製の２
枚のディスクでできていることが好ましい。各ディスクは直径が120mm、すなわ
ち従来のＣＤと同じ直径である。２枚のディスクは、製造の際に内部に空隙がで
きるように組み合わせ、できた空隙をさらに複数の区画に分割し、そこを液体状
サンプルが流れるようにすることができる。しかし、上述したように、他の基板
も、光導波路として機能するように変更できるのであれば利用可能であることが
理解できよう。さらに、光導波路として使えるようにした基板を用いない静的ア
ッセイの構成でも、内部に空隙がある構成にして、同様のサンプル添加技術を利
用できることが理解できよう。
【０１５３】 光導波路として適したポリカーボネート製ディスクは、ディスク・マニュファ
クチャリング社（ＤＭＩ）（ウィルミントン、デラウエア）から購入することが
できる。最上部のディスクは、中心近くに、45°傾いた円形の金蒸着ミラーを有
する。アドレス情報は、単純に、中心近くの金を蒸着した領域にすることができ
る。ミラーとアドレス情報は同時に堆積させることができる。 図21は、２つの信号要素を有するアッセイ部位で二量体分析物を連続的にモニ
ターしているときの側面図である。 図21Ａは、アッセイ装置の基板20の誘導体化した表面21に付着させた第１と第
２の開裂可能反射性信号要素を示している。基板20は、光導波路としての使用に
適するような状態にされている。第１の分析物特異的側部要素34ａは、アッセイ
装置の基板20の誘導体化した表面21に直接付着させ、第２の分析物特異的側部要
素34ｂは、第１の信号要素の信号反射性部分、すなわち金属微粒子40に直接付着
させる。この態様では、開裂可能なスぺーサー自身は側部要素を含んでいない。
第３の側部要素35ａと第４の側部要素35ｂも示してあるが、そのいずれも、選択
した分析物に対する特異性はない。第２の信号要素はしたがって選択した分析物
を認識できない。 図21Ｂは、第１の信号反射性部分を基板20に結びつけている第１の側部要素34
ａと第２の側部要素34ｂによる分析物特異的な認識を示している。この結びつき
は、図に示したように、遠心力を加えることで促進できる。選択した分析物を認
識できない側部要素35ａ、35ｂが第２の信号要素を基板に結びつけないことも図
に示してある。図21Ｃに示したように、アッセイ装置の回転を止めたとき、第１
の信号要素だけが光導波路として機能する基板に近づいている。 この近づいた位置では、捕らえられたそれぞれの金微粒子が、導波路から漏れ
てくる光に対して反射信号を与える。それによって今度は導波路内の光の強度が
検出可能な程度まで変化することになる。光の強度のこの変化は検出器に記録す
ることができるので、信号要素のうちの１つによって分析物が認識されているこ
とがわかる。 図21Ｄ−図21Ｆは、遠心力を加えることなしに同様の効果を得る場合を示して
いる。図21Ａ−図21Ｃで検出された二量体分析物とは異なり、分析物そのものが
、側部要素に付着させる複数の部位を含んでいる。
【０１５４】 本発明の連続的アッセイの態様における導波路の透過度の変化を検出するため
の検出器は、垂直な入射光の反射を検出するための検出器よりも信号の空間位置
を識別する能力が劣っていることが予想される。そこで図22には、上述の静的ア
ッセイ装置の空間的にアクセス可能な開裂可能な信号要素に、ここで説明した連
続的モニター用光導波路の構成を組み合わせたものを示してある。
【０１５５】 導波路内における光の量の変化、または導波路から逃げていく光の量の変化を
もとにして分析物が一旦検出されてしまえば、静的装置またはバッチ装置につい
て記述したのと同様にして、アッセイ装置を開裂剤にさらすことができる。シロ
キサンを含有するスぺーサーでは、開裂剤としてフッ化ナトリウム溶液を用いる
。この溶液の濃度は１ｍＭ〜１Ｍであるが、その中でも50ｍＭ〜500ｍＭが好ま
しく、それ以上に好ましいのは100ｍＭ（0.1Ｍ）である。 図22Ａは、開裂剤としてフッ化ナトリウムを添加した場合を示している。図22
Ｂと図22Ｃは、開裂後に生じる信号の違いを示している。導波路を用いない静的
な構成の場合と同様、一旦開裂すると、開裂可能な信号要素（バイオビット）を
再び使用することはできなくなる。 空隙を有する構成が、物理的に分割されたアッセイ区画を設けるのに特に適し
ていることに注意されたい。区画に分割する際には、例えば内部壁面を間に置く
。この場合、１つの区画に開裂剤を導入しても、その後続けて連続的にモニター
することの妨げにはならないし、あとで同じアッセイ装置上の他の区画を開裂さ
せることの妨げにもならない。 しかし導波路式検出器の空間分解能は、分割されたどのアッセイ区画から信号
が発せられたかを同定するには十分であろう。導波路は、信号が検出された区画
を示し、サンプルと区画の一対一対応により、正の分析物を含むサンプルが同定
されることになる。それに続けて、その区画の開裂可能なスぺーサーの開裂を利
用して、サンプル内の分析物の性質および／または濃度を同定することができる
。
【０１５６】４．10．１ 薬物候補の大量スクリーニング 連続的モニターを行なう導波路という構成は、薬物候補の大量高速スクリーニ
ングに特に適している。この方法を用いると、非常に信頼性が高くてしかも正確
な結果が比較的低コストで得られるため、この方法は、並行合成法または分解混
合法で調製された化合物ライブラリーのスクリーニングに特に適している。 並行合成法のライブラリーと分解混合法のライブラリーの両方とも、連続的モ
ニター式アッセイ装置（ＢＣＤ）でスクリーニングできる。どちらのスクリーニ
ングを行なうかで、ＢＣＤエンベロープの設計をそれぞれ異なったものにする必
要がある。並行スクリーニングへの応用では、アッセイ装置（ＢＣＤ）は100以
上の区画を備えることになる。区画の数は200以上であることが好ましく、それ
以上に好ましいのは200〜400区画であり、現在のところ400区画が最も好ましい
。分解混合スクリーニングでは、アッセイ装置をサブライブラリーごとに区画化
することになる。例えばペプチドのスクリーニングには、天然のアミノ酸が20種
類あることに対応して、ＢＣＤ内に20の区画が必要とされる。 導波路となるディスクを最初に製造するときに合計で約５億のバイオビットを
そのディスク上に固定し、その全体を、径方向に細長い複数の区画に分割する。
その個々の区画のことをアッセイ部位と呼ぶ。各アッセイ部位は、どれも同じ約
50,000のバイオビットを含むことになる。したがって、１枚のＢＣＤが10,000の
アッセイ部位を有することになる。そのため、１枚のＢＣＤで可能なアッセイ数
は10,000に制限される。ＢＣＤを互いに同等な区画にさらに分割し、各区画を１
つのサンプルの研究に使用する。
【０１５７】 １つのサンプルに含まれる化合物の数は１（並行合成）又は100万（分解混合
合成）が可能である。任意の１つの区画内のアッセイ部位の数は、ターゲットと
する生体分子の数の上限を規定することになる。１枚のＢＣＤにおける区画数の
実際的な上限は約400である。したがって並行スクリーニングでは、ターゲット
とする25種類の生体分子について400種類の化合物をスクリーニングできる（400
区画×ターゲットとする25種類の生体分子＝10,000アッセイ部位）。分解混合ス
クリーニングでは、サンプル数はほとんどいつも25未満であるため、各区画は40
0種類のターゲット分子を収容することができる。この場合には各サンプルが化
合物を100万種類まで含んでいてもよいため、ターゲットとする400種類の生体分
子について同時に2500万種類の化合物をスクリーニングできることになる。単純
化するため、図20にはアッセイ部位が40しかない区画を示した。 薬物の大量スクリーニングでは、分析物特異的な側部要素は、図１に示した構
成にすることも可能であるが、その図１に示したようにスぺーサーの開裂部位の
いずれかの側に配置するのではなく、図21に示したような配置にすることが好ま
しい。側部要素として可能なものは、静的アッセイを行なう場合の要素ならびに
構成と同様であるが、遺伝子調節剤のスクリーニングに役立つ一重鎖または二重
鎖のＤＮＡ断片；自己免疫疾患またはアレルギーの薬をスクリーニングするため
の抗体、抗体派生物、抗体の断片；酵素阻害剤をスクリーニングするための酵素
；人工的リガンドをスクリーニングするための受容体；同種の複数の受容体をス
クリーニングするためのリガンドなどがある。
【０１５８】 薬物のスクリーニングでは、多くの場合、検出用に選択した分析物は、同時に
同種の結合パートナー１つだけと相互作用することのできる小さな有機分子であ
る。これは標準的なイムノアッセイにおけるのと同様である。これらのいわゆる
一価分析物は、本発明では、（１）光導波路の近くに信号部分を固定するのに必
要な結合ループ、または（２）開裂剤の添加後に基板に信号部分を固定するのに
必要な結合ループ、を形成することができない。 小さな一価分析物の問題点は、標準的なイムノアッセイの開発中にすでに提起
されている。標準的なイムノアッセイにおいてこの問題を解決するための既存の
方法の多くは、本発明の新規な開裂可能な信号要素と導波路式アッセイ装置にも
容易に転用することができる。したがってここでは、２つの特別な方法だけを説
明する。それは、（１）置換アッセイの利用と、（２）二量体分析物候補または
ポリマー分析物候補の利用である。 置換アッセイでは、第１と第２の側部要素に対して適度なアフィニティを有す
る代用リガンドを用いて、あらかじめ結合ループを作っておく。代用リガンドは
生物由来のものが可能であるが、結合アフィニティを必要に応じて調節できるよ
うにするため、既知の人工的リガンドのほうが好ましい。代用リガンドは、第１
と第２の側部要素の両方に同時に結合させるのに適している。各側部要素は、代
用リガンドと選択した分析物の両方に対して特異的な受容体を含んでいる。もし
サンプルが、同じ受容体に対してそれよりも高いアフィニティを持った一価分析
物を含んでいるならば、サンプルの分析物が、固定された代用リガンドと置き換
わる。というのも、サンプルの分析物は一価であるため、結合ループが破れるか
らである。十分な数の受容体がこのようにしてブロックされると、金微粒子と導
波路の距離が大きくなり、光導波路の中を伝わる光の強度が変化する。続いて開
裂が起こると、そのようにブロックされている受容体が失われることになる。こ
の方法では、薬物候補は溶液の形態であり、標識されていない。
【０１５９】 別の方法として、二量体またはポリマーの薬物候補の結合を測定することもで
きる。二量体分子は似たような２つの認識分子に結合することができ、金微粒子
と導波路の間にループを形成することになる。２つの結合事象は、正しい結合で
あることを二重にチェックするのに役立つであろう。そのため、非特異的結合や
不純物による誤信号がほとんど除去される。理想的と言えるほどではないが、二
量体は、既存の別の方法における蛍光標識された薬物候補よりも実際の薬物分子
をよく真似ている。そうなるのは、蛍光標識が結合プロセスを阻害するためであ
る。二量体の残り半分は、近くにある他の似たような分子と同様、そのように阻
害することはない。 スぺーサーの効果を除くためには、同じ薬物候補に変更を施してスぺーサーに
異なる位置で結合するようにしたものをいくつか合成する必要がある。実際のと
ころ、いくつかの二量体はそれ自体が薬物として機能すると考えられる。という
のも、それら二量体が受容体の二量化を誘起する可能性があるからである。この
二量化は、単一のα螺旋を有する受容体の自然な機能の重要な一部である。 置換アッセイで検出を行なう場合には、化合物ライブラリーを合成するのにほ
とんどどの方法でも利用することができる。化合物はそのままで用い、標識は必
要ない。しかし結合アッセイをＢＣＤを用いて行なう場合には、２つ以上の似た
ような分子が同時に結合するはずである。
【０１６０】 固い支持体上で合成を行なうと、スぺーサーによって同じ分子が表面に結合し
た、複数の微粒子が自動的に生成する。並行合成では、さまざまなタイプの微粒
子が分離され、分解混合合成では、いくつかの異なるタイプの微粒子が混合され
る。どちらの場合も、ある１つの微粒子は、（不純物は別にして）その表面に１
種類の分子しか含んでいないことが重要である。そのため、これら微粒子はその
ままの状態でＢＣＤ上での結合アッセイに用いることができる。 結合アッセイでは、多くの場合、薬物候補が大きな固い微粒子に結合せず、溶
けるようになっていることが好ましい。二量体分子はＹ字形スぺーサーを用いて
容易に調製することができる。スぺーサーは固い支持体に結合するだけで、合成
は２本ある枝の端部で行なわれる。スぺーサーは再度開裂させることが不可能で
あるため、合成の終了後、枝が交差する地点の近くで開裂させ、二量体薬物候補
をテストのために解放する。 400のアッセイ区画を１枚のＢＣＤに設ける。各アッセイ区画で１つの化合物
をテストする。したがって、１枚のＢＣＤで同時に400種類の化合物をテストす
ることができる。すでに述べたように、この場合には、各アッセイ区画には25の
アッセイ部位が含まれている。それぞれのアッセイ部位は、所定の１つの認識分
子専用になっている。したがって25種類の認識分子について400種類の化合物を
同時にテストすることができる。すなわち全テスト数は10,000である。
【０１６１】分解と混合 各薬物候補は、第１回目のテストの際には濃度が少なくとも100ｎＭ必要であ
る。これは、分解混合アッセイにおける標準的な分量である200マイクロリット
ルの中に分子が３×1011個あることを意味する。100万種類の化合物ならば、合
計した濃度が10ｍＭとなろう。平均分子量が400Ｄだと、１ミリリットル中の全
質量が40ｍｇになる。これは、干渉の発生が予想される上限に近い。可能な最大
の濃度にする場合には、化合物の溶解度が制限される可能性がある。溶媒は普通
は水であるが、アルコールやそれ以外の生体適合性のある溶媒も水と合わせて用
いることができる。 以下の実施例は、実際は並行スクリーニングと分解混合スクリーニングのハイ
ブリッドである。25種類の生体分子と全ヘキサペプチドの相互作用を測定する。
ＢＣＤが10,000のアッセイ部位を含んでいることを想定している。これらアッセ
イ部位を、それぞれが25箇所のアッセイ部位を有する400の同等な区画に分割す
る。アッセイ部位が25あるのは、生体分子が25種類あることに対応している。し
たがって、25種類の生体分子すべてについて、400種類の化合物ライブラリーを
同時にテストすることができるはずである。 最も一般的な20種類のアミノ酸を含むヘキサペプチドは6400万種類ある。すべ
てのヘキサペプチドを便宜上20のサブライブラリーに分割し、各サブライブラリ
ーでは、所定の位置に所定の既知のアミノ酸が来るようにする。例えばあるサブ
ライブラリーでは、最後のアミノ酸がアラニンであり、他の位置にはあらゆる組
み合わせのアミノ酸が来る。別のサブライブラリーでは、最後のアミノ酸がアル
ギニンである、といった具合になる。この原理をさらに拡張して、400のサブラ
イブラリーを作ることができる。それについて以下に説明する。
【０１６２】 すべてのヘキサペプチドを合成して400のグループにする。そのとき、まず最
初に、すべての可能なテトラペプチドが１つの列で合成されるようにする。テト
ラペプチドは切り離さず、固い支持体を20の浴に等分し、これら浴のそれぞれの
中で、それぞれ異なるアミノ酸を１つ、テトラペプチドに結合させる。するとペ
ンタペプチドのサブライブラリーが20になる。これらサブライブラリーのそれぞ
れをさらに20の浴に等分し、これら浴の中で、再度、それぞれ異なるアミノ酸を
１つ、ペンタペプチドに結合させる。すると全部でサブライブラリーが400にな
る。これらのケースのそれぞれにおいて、最後の２つのアミノ酸は既知であるが
、最初の４つは自由に変えられる（図25において、ＡＡは１つのアミノ酸を意味
する）。 400あるサブライブラリーのそれぞれをＢＣＤの特定の区画に注入する。最も
興味深いヘキサペプチドが同定され、１つのヘキサペプチドが選択され、次の段
階に進む（図25において星印で表示）。以後、同様にしてすべてを研究すること
ができる。そうやって、有力候補の最後の２つのアミノ酸がわかることになる。
次に、この方法を繰り返し、中央部の２つのアミノ酸を基準にして400のサブラ
イブラリーを規定する。最後の２つのアミノ酸は、第１ラウンドで得られた結果
によって決定されている。新しいテストにより、最良の結果をもたらす中央の２
つのアミノ酸がわかる。同様の第３サイクルにおいて、最も活性のあるヘキサペ
プチドの６つのアミノ酸がすべて明らかになる。
【０１６３】 任意の化合物ライブラリーを同様にして研究することができる。小さなライブ
ラリーを組み合わせてより大きなライブラリーにし、中間サイズのライブラリー
のサンプルをストックすることで、混合物を作ることができる。別の合成法を用
いて数百万種類の化合物の混合物を生み出すこともできる。これは上で説明した
ヘキサペプチドの例と同様である。一般に、出発材料と反応は、うまくいくので
あれば任意の組み合わせが可能である。 バイオビットは、認識分子を利用できる任意の生体分子を検出することができ
る。オリゴヌクレオチドは、相補的なオリゴヌクレオチドによって最もよく認識
される。例えばサンプル中の22マー・オリゴヌクレオチドを認識するためには、
認識用の11マー・オリゴヌクレオチドを２つ用いることができる。一方は、サン
プルのオリゴヌクレオチドの３’末端と相補的であり、他方は５’末端と相補的
である。これは一般に（ａ，ｂ）認識と呼ばれており、ここで説明した特殊なケ
ースでは、（11，11）認識となる。 受容体、抗体、酵素などを認識分子として使用することが可能である。これら
と相互作用する分子、例えばアゴニスト、アンタゴニスト、抗原、インヒビター
などは、ここではどれもリガンドと呼ぶことにする。リガンドとしては、自然に
生まれる化合物、または既存の薬物が可能である。リガンドの目的は、生体分子
と強く結合し、そのリガンドと置き換わる新しい化合物を見つけることである。
この場合、金微粒子はスぺーサーが開裂するときに失われる。 薬物の大量スクリーニングをＢＣＤ上で行なうためには、生体分子を特定のい
くつかの領域に付着させる必要がある。これは、まず最初に、所定の領域上で、
固定されたオリゴヌクレオチドと相補的なオリゴヌクレオチドに生体分子を結合
させることによって実現する。認識用の分子−オリゴヌクレオチド複合体は、相
補的なオリゴヌクレオチドとハイブリッドを形成し、生体分子が、選択された領
域に自動的に位置するようになる。第２の認識分子も同様にして各アッセイ部位
に付着させる。置換アッセイを実行すると、各生体分子のリガンドも同様に同じ
領域に位置する。 生体分子をＢＣＤ上に付着させるこの方法は自己集合に基づいており、任意の
インクジェットまたは自動的ピペッティング・ステーションにより実現できるこ
とが重要である。そのためオペレータは、アッセイにおいて、秘密開示を避けな
がら特許薬やその他の生体分子を使用できることになる。ＢＣＤは、未使用のプ
ラットフォームとして提供できる。そのため、興味深いすべての生体分子をオペ
レータ自身がそのＢＣＤに付着させることができる。あるいは、生産段階におい
てそのＢＣＤに所定の標準的アッセイを含めると同時に、オペレータが自分自身
のアッセイを必要に応じて特定の領域に付加できる。
【０１６４】４．10．２ 戦場用バイオ分析装置 連続的モニターができる導波路の構成になった本発明のアッセイ装置は、野外
の厳しい条件下での使用にも非常に適していて、環境条件の連続的モニターと分
析のためのポータブルな装置として特に役立つ。アッセイ装置がソリッドステー
トで、しかも本質的にディジタルであるため、戦場などの厳しい環境ストレス条
件のもとで特に役に立つことがわかる。連続的モニター用導波路の態様にした本
発明の装置は、戦場で使用するのに非常に適した分析装置であり、ここでは戦場
用バイオ分析装置と名づける。この装置は、周囲の空気を濾過し、その結果得ら
れたサンプルを溶液化するサンプル収集装置と特に合わせて用いることで、戦場
の大気環境を連続的にモニターしたり、存在している可能性のあるさまざまな病
原体や毒（化学物質）を迅速に同定したりするのに役立つ。 ＢＣＤのサンプル用キャビティは分割し、化学物質の検出スペースにする。 連続モニターを行なっている間、ＢＣＤの中央部の縁を介して内部空間にはめ
込まれた取り外し可能な細管を通じ、液体サンプルをパルス状にポンピングして
、固定されたＢＣＤのサンプル用キャビティに入れる。各サンプルは約５分間循
環し、導入ポートの近くにある第２の細管を通って出ていく。このようなことが
、モニターが必要であるとみなされている間を通じて連続的に行なわれる。両方
の細管は、連続的モニターをしている間はＢＣＤに取りつけておくが、サンプル
の同定が必要な場合には、はずしてしまう。 ＢＣＤの第１の区画は入ってくる化学物質を検出するための第１の領域である
。この第１の区画には、さまざまな化学物質についての可能な全バイオビットが
含まれている。すなわち、ここには、モニターすることが望まれると予想される
多様な化学物質のすべてに対して共通した特異性を有する複数の信号要素が含ま
れている。そのためＢＣＤを回転させることなく連続的にモニターすることが可
能になる。
【０１６５】 この第１の区画で閾値を超えてしまった場合には、１つ以上の化学物質が存在
していることを示しており、サンプル同定プロセスが同じＢＣＤ内で自動的に開
始される。他の区画にはバイオビットの一部が空間的に分割して含まれているた
め、特定の病原体または毒がさらに同定される。 上記の方法だと、導波路も、ＢＣＤが回転しているときにＢＣＤの任意の区画
で正の検出事象の存在を示しうることに注意されたい。 コンピュータが特定の同定プロセスを開始した後、サンプルをモニターするの
に使ったのと同じポンプでフッ化ナトリウム（50ｍＭ〜100ｍＭ）をＢＣＤの導
入口と流出口の細管を通じてポンピングする。この溶液が、結合していない金微
粒子を導波路としての基板に保持している開裂可能なスぺーサーをほとんど切断
する。金微粒子はＢＣＤキャビティから流出するか、または底部のディスクの上
に落ちる。どちらの場合も、金微粒子は信号を出さない。開裂は数秒間だけ続く
。ＣＤＲＯＭレーザーはするとサンプルの“アッセイ”を行なって導波路として
のディスクを垂直に読み取り、そのディスクに結合しているすべての残留金微粒
子の正確な数と位置を決定する。この同定プロセスでは、ＣＤＲＯＭコンピュー
タは、結合して残留しているすべての微粒子に値１を付与する。それに対して微
粒子が存在していないと値は０になる。 コンピュータのソフトウエアには、それぞれの特異的認識用生体分子が置かれ
る特定のＢＣＤ区画を認識するプログラムと、どの化学物質が各生体分子と結合
するかのプログラムが含まれているので、コンピュータは特定の化学物質が存在
していることを迅速に同定する。それぞれの化学物質は、さまざまな方法で同定
することができる。例えば、ウイルスの表面タンパク質とコアのタンパク質や、
いくつかの遺伝子断片を同定できる。個々のウイルスは、異なる10通りの方法で
容易に同定できる。このようなことが可能であるため、信頼性が高まる。
【０１６６】 サンプルの最終的な同定と定量は、ＢＣＤの部位特異的読み取りを垂直に行な
うことよって実現される。 生物兵器を最も早く同定する方法は、ウイルス、菌類、バクテリアなどのすべ
ての病原体を検出し、同定することである。そのためには、イムノアッセイでの
検出を行なうために選択する分析物として、表面タンパク質を用いる。 イムノアッセイにより病原体を直接検出することは、戦場用バイオ分析装置を
用いたアッセイにとって特に好ましい。 ＢＣＤの読み取り装置は、ＣＤＲＯＭを備えたコンピュータである。サンプル
は別々のユニットに集めて濃縮する。そのユニットが、チューブを通じてＣＤＲ
ＯＭにサンプルを供給する。なおこのチューブは、市販のＣＤＲＯＭに組み込め
るように改造されている必要がある。
【０１６７】４．11 サンプルのデリバリー装置 サンプル・デリバリーの一般原理はすでに説明した（セクション５．１．７）
。本セクションでは、そのようなデリバリーを容易にする装置について説明する
。当業者であれば、他の変化形を容易に思いつくであろう。以下の実施態様はし
たがって例示であり、すべての実施態様を尽くしたものではない。
【０１６８】４．11．１ 構造上の一般的な特徴 簡単に述べるならば、本発明のサンプル・デリバリー装置とサンプル・デリバ
リーの方法は、マルチウエル・プレートを利用している。そのプレートの大きさ
は、記録の際に容易にアッセイ装置のアッセイ部位と一直線に並ぶような大きさ
である。例えば光学的ディスク読み取り装置で読み取るためにアッセイ装置がデ
ィスクになっている場合には、マルチウエル・プレートは円形である。 これらマルチウエル・プレートは、多くの用途において、実際の分析で使われ
ることはない。そのため、プレートを製造するにあたって、材料の光学的品質に
関して条件が付くことは一般にない。そのような場合、材料は、プラスチック、
金属、またはそれらの組み合わせが可能である。中でもポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリ塩化ビニル、ポリブタジエン、ポリテトラフルオロエチレン、アル
ミニウム、またはこれらプラスチックでコーティングされた何種類かの別の金属
などが好ましいが、それだけに限定されるわけではない。しかし、サンプル添加
用ウエル・プレートがアッセイ装置と一体化しているか、あるいは読み取り中に
ウエル・プレートをアッセイ装置に近づけることになっている場合には、材料の
選択条件がより厳しくなる。光学的読み取りをウエル・プレートを通じて行なう
場合には、ウエル・プレートは透明である必要があり、しかも非蛍光性であるこ
とが好ましい。材料を例示するならば、ポリメチルアクリレート、ポリカーボネ
ート、ポリ塩化ビニル、酢酸セルロースなどがある。 マルチウエル・プレートは、単一の自立構造にしたり、複数の層で構成したり
することが可能である。しかし最も一般的なのは、固い支持構造と、薄くて可延
性がある堆積可能な１枚のフィルムである。
【０１６９】 プレートを対角線または法線のまわりに回転させることで、サンプルのアリコ
ートをチップまたはディスクと接触させることができる。対角線のまわりに180
°回転させ、重力によってアリコートがアッセイ用基板の表面に来るようにする
。180°回転させた後、揺動運動を続け、アリコートとアッセイ部位の間の相互
作用が大きくなるようにする。プレート表面の法線のまわりに回転させる場合に
は、遠心力によってアリコートがアッセイ部位の上に来る。この場合、サンプル
と、試薬と、洗浄溶液を、直列に接続されたウエルに充填することが好ましい。
廃棄物回収用ウエルは、一連のウエル列の最後のウエルである。
【０１７０】４．11．２ 単一の自立式ウエル・プレート 図36は、ウエルが112個ある単純な円形マルチウエル・プレートを示している
。 プレートの直径は５mm〜500mmであり、厚さは100μｍ〜00mmである。典型的な
円形の実施態様では、各ウエルは直径が１mm〜50mmであり、深さは１μｍ〜50mm
である。プレートの厚さは0.2〜20mmである。この実施態様では、プレートの厚
さは1.5mmであり、ウエルは直径が約５mmで深さが５mmである。ウエルは縦断面
が卵形をしていて親水性である。そのためプレートを回転させると液体が容易に
流れる。ウエルの容積は125マイクロリットルであり、典型的なサンプルの分量
である５〜75マイクロリットルを収容するには十分である。 各ウエルは、１つのサンプルをアッセイ装置の１つのアッセイ部位に届ける。
上述したように、各アッセイ部位は異なる多数の分析物に対して特異的な複数の
信号要素を含むことができる。そこでアッセイ装置上のこれらアッセイ部位をこ
こでは代わりにパネルと名づけ、臨床実験技術におけるのと同様、その部位で検
出された一群の分析物が、診断または体調に関する潜在的な情報を提供すること
を示すことにする。 ウエルは、等間隔にした16本の対角線上に配置されている（図36、図37Ａ）。
各対角線上には６個または８個のウエルがある。８個のチップ・ピペッターが各
対角線上のウエル群に同時にサンプルを供給する（図37Ｂ）。円形のウエル・プ
レートは、ピペッティングの各ステップ間で角度にして90°／８（＝11°15’）
だけ回転させることができる。合計すると、全部で112個のウエルにサンプルを
充填するには、16回のピペッティング操作が必要である。 ウエルを螺旋状に配置することでウエルの密度を大きくすることができる。そ
うすると、ある１つのウエルから最も近いウエルまでの距離は、すべて等しい、
あるいはほぼ等しい状態になる。この場合、市販されている既存のピペッティン
グ・ステーションは、それに合うように変更する必要がある。 アッセイ装置（バイオＣＤまたは生体適合性ＣＤ（ＢＣＤ）とも呼ばれる）を
ウエル・プレートにくっつけるときには、空気を追い出さねばならない。逆にア
ッセイ装置を取り除くときには、空気が戻ってくる。このような空気の流れを容
易にするためには、ウエル・プレートに複数の空気孔を設けるとよい（図38）。
４つのウエルの間に少なくとも１つの空気孔があることが好ましい（図38）。空
気孔は外周部にも存在していてよいが、その位置は空気孔がなくても空気が入っ
てくる。
【０１７１】 ４．１１．３．毛管ウエルプレート しばしば、各試料の容量が非常に小さいので、試料はウエル中で皮膜のみを形
成するという場合もあり得る。このような場合、重力流は束縛され得る。 図３９は、極小容量用に用いられ得るウエルプレートを示す。ウエルは、構造
の唯一の親水性部分である。試料ウエル周囲に、浅い疎水性刻み目がある。これ
は、ウエルプレートおよびＢＣＤが一緒に圧縮される場合に、あらゆる超過試料
を収容する。ウエルの底は、空気毛管を介してプレートのもう一方の側面に通じ
る。試料は、それが非常に狭く且つ疎水性であるためにこの毛管中に浸透できず
、その上、この毛管は、そうでなければ表面と接触できない程少ない試料が存在
する場合には、交換空気を提供する。
【０１７２】 ４．１１．４．真空ウエルプレート 試料ウエルプレートのコストは低いが、しかしそれでも、使い捨て品の量を低
減するのが好ましい。これは、図４１に示したように、表面皮膜だけが使い捨て
である耐久性ウエルプレートを用いることにより達成され得る。使い捨て皮膜だ
けが試料と接触し、ウエルプレートマニホールドの再使用を可能にする。 皮膜は10μm〜1 mmの厚みを有し、あらゆる弾性物質から製造され得る。それ
は、支持環を用いて表面全体に防備され得る。 再使用可能マニホールドのウエルを、空にし得る区画に接続する（図４１）。
皮膜を表面に載せた後、ウエルプレートを真空管路と接続する弁を開ける。空気
をウエルから除去する間に、弾性皮膜がウエルをぴったり被覆する（図４１Ｂお
よび４１Ｃ）。弁を閉じて、真空管路を分断する（図４１Ｄ）。ここで試料をピ
ペットで移す（図４１Ｅ）。試料をＢＣＤとインキュベートし（図４１Ｆ〜Ｈ）
、ＢＣＤを除去した後、皮膜を除去する。皮膜は、密封され、処分され得る袋を
形成する（図４１Ｌ）。ウエルプレート底面それ自体は、いかなる液体とも接触
せず、繰り返し用いられ得る。 同一ウエルプレート底面は、真空管路を伴わなくても、用いられ得る（図４２
ａ〜Ｅ）。皮膜を表面上に集めた後、機械的スタンプによりウエルを形成し得る
。スタンプが下方位置である間は、弁は閉じられる。真空は存在しないが、しか
し、置換空気は皮膜の下に入り込めないために、皮膜はウエルを内張りしなけれ
ばならない。ウエルプレートはここでは、前記と同様に用いられ得る。
【０１７３】 ４．１１．５．遠心ウエルプレート 重力の代わりに、遠心力を用いて、必要な場合には重力より大きい力で、液体
をＢＣＤと接触させ得る。軸回転は、最小計器サイズを可能にする。光学円板検
出器は、それ自体、この目的を成し遂げるために用いられ得る。 試料の遠心適用を意図する実施態様では、試料、試薬および洗浄溶液を同時に
遠心ウエルプレートに載せることができる（図４３Ａ〜４３Ｅ）。回転中、これ
らの溶液は的確な順序で検定部位またはパネルを通過する。回転終了時、種々の
液体および受け溜めの容積によって、検定部位を緩衝液または空気で覆われ得る
。いずれの場合も、結果をすぐに読み取り、全操作が光学円板装置内部で実行さ
れる場合には、検定は単一工程に減らし得る。
【０１７４】 ４．１１．６．回転木場及びジュークボックス マルチウエル試料適用プレートを、手で、またはロボットにより、回転計器中
に入れる。ウエルが底から突出している場合には、支持体は、これらの突出部を
収容し得る穴を有する。試料をウエルに入れた後、手でまたはロボットにより、
ＢＣＤをウエルプレートの上部に入れる。ＢＣＤの適正な配向および位置合わせ
は重要である。ＢＣＤは、全工程中の的確な位置あわせを可能にする機械的およ
び／または任意のマーキングを有し得る。これらの特徴が適正に調整されない場
合には、ＢＣＤが正しく水平にされず、ピペット分取が物理的に不可能で、そし
てシステムがオペレーターに警告を発し得るように、システムを設計し得るため
、機械的溝または穴が好ましい。あるいは、当業界で既知の技法により、光学的
または電子光学的位置合わせを用い得る。
【０１７５】 ウエルプレートを支持する構造は、ＢＣＤ中の溝（単数または複数）を補足す
る特徴を有し得る。ＢＣＤを適正に配向後、それを外周縁および／または中心穴
からウエルプレートと一緒に型締めし得る。ＢＣＤの上部には、別の支持プレー
トが存在し得る。 ウエルプレートを支持する構造は、磁石のような活性構成成分を含有し得る。
これらの磁石は、検定装置上の検定パネルとまたはある種の検定部位と共在し得
る。いくつかの検定では、本明細書中に前記したように、磁気球体を試料と混合
するが、この場合、ある種の分析物（単数または複数）がこれらの磁気球体と結
合する。その後、これらの磁気球体は、磁場によりＢＣＤの表面に引き付けられ
る。結合動力学は、大いに増大される。インキュベーション後の余分の球体の除
去は、ＢＣＤの他方側面の反対磁場により大いに促され得る。
【０１７６】 ４．１１．７．臨床実験室におけるサンプリングウエルプレートの使用 本発明の検定装置および試料適用ウエルプレートは、臨床医学実験室で、なら
びに多数の試料が分析されるその他の実験室で用いられ得る。 大規模臨床実験室では、慣用的には、コンベアベルトにより試料を移動させる
。そのシステムは線路網目構造に似ている。したがって、ある種の検定を意図さ
れる試料は、軌道から側軌道に転向される。試料を先ずマルチウエルプレートに
入れて、そこから、本発明の場合は、適切な分析物検出パネルを有するＢＣＤ検
定装置に適用する。そのパネルの全検定が、その時点でいくつかの検定を除外す
るより容易で且つ安価であるために、自動的に実行される。しかし、全検定が報
告される必要がないわけではない。この意味で、ＢＣＤは、あるパネルからの検
定のあらゆる組合せを可能にする無作為査定分析器に似ている。
【０１７７】 マルチウエルプレート中への試料のピペット分取は、速度制限工程である。し
たがって、いくつかのピペット分取所をある側軌道に沿って置く（図４４）。マ
ルチウエル円板は、ピペット分取中は、一定湿度および温度に、好ましくは高湿
度および低温に保持する必要がある。例えば、マルチウエルプレートは、ピペッ
ト分取先端用カバーにスリットまたは連続穴を有する温度制御箱中に保持する。
先端は常に同一場所に入れ、マルチウエルプレートを、中心軸周囲を水平回転さ
せる。全ウエルが一杯になったら、マルチウエルプレートを、相対的に高温を、
典型的には生理学的温度を、そして高湿度を有する別の温度調節小室中に移す（
図４４）。ＢＣＤをマルチウエルプレートの上部に置き、試料をＢＣＤの上部で
インキュベートする。ＢＣＤを同一小室中で洗浄し、温風乾燥して、ＣＤ−また
はＤＶＤドライブで読み取る。 本手法は、他の点では小規模臨床実験室および病院の場合と同様であるが、し
かし、これらは典型的には、コンベアベルトの代わりに試験管立てを用いる。し
かしながら、小規模実験室でも、ピペット分取ロボットを有し、その工程は基本
的には前記と同様である。 野外使用の場合、試料はしばしば手でピペット分取しなければならない。特に
この場合、新規のウエルがこの穴の下に配列されるように、各付加後に回転する
円板を有する同一固定穴を用いて常に試料を差し入れる。
【０１７８】 ４．１１．８．付加試薬および洗浄溶液 本発明の検定装置は、大規模臨床実験室で用いるよう意図される場合、パネル
と呼ばれる、各々が複数の分析物に特異的な多数検定部位を含有する。パネルは
、一般に、そのパネルでの各試験に関してプロトコールが同一であるよう、即ち
温度、反応時間、試薬および洗浄溶液が同一であるよう形造する。したがって、
ある時点では、一試薬または洗浄溶液のみをＢＣＤに付加する。したがって、同
一溶液をマルチウエルプレートの全ウエルに付加する。各試薬および洗浄溶液毎
に一つのディスペンサーを用いる。これにより、いかなる使い捨て部品も用いず
に、同一先端および管の連続使用が可能になる。 以下の実施例を参照することにより本発明をさらによく理解し得るが、それら
は説明のためのものであって、本発明はそれらに限定されない。
【０１７９】 ５ ．実施例 ５．１．実施例１．解裂可能シロキサン部位を有するスペーサーの合成 図５に図示した代表的解裂可能スペーサーを、以下のように合成する。 要するに、先ず、スペーサー分子の中心部分を構築することにより、合成を開
始する。次に、ポリ（エチレングリコール）の両端を、例えばクロロジメチルシ
ランを用いてシラン化して、化合物Ｉの式の化合物を得る。 次にシラン基を、末端二重結合を有する直鎖または分枝鎖（例えばＣＨ＝ＣＨ
（ＣＨ2）nＣＯＯＨ、ｎ＝1〜11、炭素原子数は重要でないが、例えばビニル酢
酸、アクリル酸等）のアルケン酸、例えばビニル酢酸で誘導化して、化合物ＩＩ
の構造式を有する化合物を生成し、さらにシランの各側上に保護かヒドロキシル
基を提供するために反応させて、化合物ＩＩＩの構造式を有する化合物により示
されるようなオリゴヌクレオチドのさらに後期の結合を提供する。この目的のた
めに種々の一般的反応体を用い得る。Ｎ−アクリロイルセリンおよびＴＭＴ−セ
リンメチルエステルは、クロロ白金酸のような触媒の存在下で反応させる場合、
好ましい反応体の適例である。
【０１８０】 その結果生じるエステルを、アルコール溶媒中のアルカリ金属水酸化物、例え
ば水酸化ナトリウムの付加により部分的に加水分解し、隣接保護かヒドロキシル
基を優先的に加水分解して、化合物Ｉ部位の構造式で表される化合物を生成する
。 アミノ末端化ポリ（エチレングリコール）を、チオエステル、例えば３−（２
−ピリジルジチオ）プロピオン酸Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルを用い
て一端で誘導化し、化合物ＩＶと結合させて、化合物ＶＩの構造式で表される化
合物を生成する。末端エステル基を加水分解して酸を生じ、これをさらにメトキ
シ酢酸と反応させて、化合物ＶＩＩＩの構造式で表される化合物を生成する。そ
の化合物をアミノ化ポリ（エチレングリコール）で処理して、実質的に図５に示
したように、完成スペーサー分子を生成する。 詳しくは、以下のように合成を実施する：
【０１８１】 調製物１：化合物Ｉ 100 mlのジクロロメタン（ＤＣＭ）中のポリ（エチレングリコール）（10 g,
10 mmol、平均分子量1,000 Aldrich Chemical Company）およびトリエチルアミ
ン（ＴＥＡ）（2.1 g, 21 mmol）の混合物に、20 mlのＤＣＭ中の2.0 gのクロロ
ジメチルシランを、氷浴中で冷却しながら滴下する。10分後、反応混合物を濾過
し、濾液を200 gシリカカラム中に適用する。カラムをＤＣＭ／ＭｅＯＨ 19:1
で溶離し、その溶離剤は、ポリ（エチレングリコール）、化合物Ｉの構造式で表
される化合物であるジ（ジメチルシリル）エーテルを得る。
【化１】
【０１８２】 調製物２：化合物ＩＩ 化合物Ｉ（10 g, 9 mmol）およびビニル酢酸（1.72 g, 20 mmol）を60 mlの酢
酸エチル（ＥｔＯＡｃ）中に溶解する。触媒量（40 mg）のクロロ白金酸を付加
し、混合物を沸点に加熱して、１時間沸騰させる。冷却後、溶液を200 gシリカ
カラムに直接適用する。カラムをＥｔＯＡｃおよびＥｔＯＡｃ／ＭｅＯＨ9:1で
溶離すると、溶離剤は、ポリ（エチレングリコール）、化合物ＩＩの構造式で表
される化合物であるジ（２−カルボキシエチルジメチルシリル）エーテルを得る
。
【化２】
【０１８３】 調製物３：化合物ＩＩＩ 化合物ＩＩ（9.5 g, 8 mmol）およびトリメトキシトリチル−セリンメチルエ
ステル（7.0 g, 16 mmol）を100 mlのＤＣＭ中に溶解する。30 mlのＤＣＭ中の
ジクロロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）（3.25 g, 16 mmol）を室温で滴下
する。１時間後、反応混合物を濾過する。濾液を300 gシリカカラムに直接適用
する。カラムをＤＣＭ／ＴＥＭ99:1で、その後ＤＣＭ／ＭｅＯＨ／ＴＥＡ94:5:1
で溶離する。溶離剤は、化合物ＩＩＩの構造式で表される化合物を得る。
【化３】
【０１８４】 調製物４：化合物ＩＶ 化合物ＩＩＩ（10 g, 5 mmol）を100 mlのＥｔＯＨに溶解し、ＥｔＯＨ中の10
mlの0.5 MＮａＯＨを付加することにより部分的に加水分解する。300 mg（5 mmo
l）の酢酸を付加して混合物をわずかに酸性にする。カルボキシレート基に近位
のＴＭＴ基を優先的に加水分解する。30分後、0.5 mlのテトラエチルアミン（Ｔ
ＥＡ）を付加して混合物をわずかに塩基性にする。ＥｔＯＨ／水／ＴＥＡ90:9:1
で溶離される逆相カラムを用いてＨＰＬＣによりＥｔＯＨ溶液を分別する。溶離
剤は、化合物ＩＶの構造式で表される化合物を得る。
【化４】
【０１８５】 調製物５：化合物Ｖ Ｏ，Ｏ‘−ビス（アミノプロピル）ポリエチレングリコール（9.5 g, 5 mmol
、平均分子量1900）、トリエチルアミン（0.5 g, 5 mmol）および３−（２−ピ
リジルジチオ）プロピオン酸Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル（0.77 g,
2.5 mmol）を150 mlのＤＣＭに溶解する。混合物を室温で１時間撹拌し、半容積
に濃縮し、200 gシリカカラム中で分別する。カラムをＤＣＭ／ＭｅＯＨ95:5で
溶離して、化合物Ｖの構造式で表される化合物を得る。
【化５】
【０１８６】 調製物６：化合物ＶＩ 化合物ＩＶ（3.5 g, 2 mmol）および化合物Ｖ（4.4 g, 2 mmol）を100 mlのＤ
ＣＭ中に溶解し、5 mlのＤＣＭ中の450 mg（2.2 mmol）のＤＣＣを付加する。１
時間後、混合物を濾過し、150 gのシリカカラム中で分別する。カラムをＤＣＭ
／ＭｅＯＨ／ＴＥＡ94/5/1で溶離して、化合物ＶＩの構造式で表される化合物を
得る。
【化６】
【０１８７】 調製物７：化合物ＶＩＩ 化合物ＶＩ（6.0 g, 1.5 mmol）を50 mlのＥｔＯＨに溶解し、 ＥｔＯＨ中の3
mlの0.5 MＮａＯＨを付加する。10分後、ＥｔＯＨ／水／ＴＥＡ ＥｔＯＨ／水
／ＴＥＡ90:9:1を溶離剤として用いて逆相ＨＰＬＣにより生成物を精製して、化
合物ＶＩＩの構造式で表される化合物を得る。
【化７】
【０１８８】 調製物８：化合物ＶＩＩＩ 化合物ＶＩＩ（4.0 g, 1 mmol）を80 mlのＤＣＭに溶解する。5 mlのＤＣＭ中
の320 mg（2 mmol）の無水メトキシ酢酸および202 mg（2 mmol）のトリエチルア
ミンの混合物を付加する。混合物を回転蒸発器により蒸発し、乾燥する。ＥｔＯ
Ｈ／水／ＴＥＡ ＥｔＯＨ／水／ＴＥＡ90:9:1を溶離剤として用いて逆相ＨＰＬ
Ｃにより残渣を精製して、化合物ＶＩＩＩの構造式で表される化合物を得る。
【化８】
【０１８９】 調製物９：化合物ＩＸ 化合物ＶＩＩＩ（4.0 g, 1 mmol）およびＯ，Ｏ‘−ビス（アミノプロピル）
ポリ−エチレングリコール（4.8 g, 2.5 mmol、平均分子量1900）を100 mlのＤ
ＣＭに溶解し、5 mlのＤＣＭ中の230 mg（1.1 mmol）のＤＣＣを付加する。１時
間後、混合物を濾過し、混合物を溶離剤としてＤＣＭ／ＭｅＯＨ／ＴＥＡ94/5/1
を用いた100 gのシリカカラム中で分別して、実質的に図５に図示されるような
化合物ＩＸの構造式で表される化合物を得る。
【化９】
【０１９０】５．２ 実施例２．ヒトIgGを認識する開裂可能なマグネシウムジカルボキシレ
ートスペーサーの合成 金で被覆したポリカーボネートディスクに、インクジェットプリンターによっ
て、10μMビオチンジスルフィド水溶液２μlを、64個の直径５mmの円形スポット
にして加える。これらの同じスポットに、インクジェットプリンターによって、
１μMのストレプトアビジンおよび１μMのアルブミンの混合物２μlを加える。 ヤギ抗‐ヒトIgG（バイオプロセシング社(Bioprocessing, Inc.)、スカーバラ
(Scarborough)、ME；コバレント イムノロジー(Covalent Immunology)、モンロ
ー(Monroe)、NH）をチオエタノールアミンで還元して、１価の半分体(half)を生
成し、そのそれぞれは１つの重鎖および１つの軽鎖からなる(HL)。チオエタノー
ルアミンを透析によって除去し、マレイミド‐ポリエチレングリコール‐ビオチ
ン（MAL-PEG-BIO；MW 3,400、シェアウォーター ポリマーズ社(Shearwater Po
lymers, Inc.)、アラバマ(Alabama)）を加える。少量のチオエタノールアミンを
加えて、マレイミド基を非反応性にする。混合物を、透析管中で10mMのホスフェ
ート緩衝液（pH7）に対して透析する（分子量30,000で分離）。 この抗体誘導体（Ab- PEG-BIO）に、１μMのMgCl2中の10倍過剰のBIO-PEG-カ
ルボン酸および100倍過剰のBIO-PEG-OMeを加える。２μlのこの混合物を、イン
クジェットプリンターによって、アッセイディスクに先に印刷したスポット上に
加える。ディスクを洗浄する。 この時点で、１％よりわずかに少ない、ディスクに前にスポットしたストレプ
トアビジン部位が、PEGスペーサーの末端に抗‐ヒト抗体の半分体(HL)を示し、
９％より幾らか少ないものは、PEGスペーサーの末端にカルボン酸基を示し、約9
0％がヒドロキシメチル基（本発明の場合には不活性である）を示す。 10mgのストレプトアビジン被覆ラテックスビーズ（直径１マイクロメートル）
の懸濁物に、pH7のホスフェート緩衝液中の、上記したようにして製造したAb- P
EG-BIO 0.1mg、BIO-PEG-カルボン酸0.1mgおよびBIO-PEG-OMe 1mgを加える。混
合物を、0.2μmのろ紙でろ過する。ディスク表面を用いるので、ビーズは、分析
物(analyte)特異的な基（PEG-Ab）、カルボン酸基およびカルボキシメチル基（
アッセイにおいて官能的に不活性）を示す。
【０１９１】 ビーズを蒸留水に懸濁させ、懸濁物をディスクの表面に均一に加える。ディス
クを約１時間穏やかに振とうして、ビーズ上に示されたカルボン酸基とアッセイ
装置の表面から提示されたカルボン酸基との間のイオン結合形成によってビーズ
を付着させる。静かに洗浄することによって、余分のビーズを除去する。洗浄溶
液は、貯蔵中にタンパク質を安定化させるために、ポリアルコール、例えばグリ
セロール、マンニトール、でん粉等を含むことができる。 ヒトIgGを含む試料を、各アッセイスポット上にピペットで加える（10μl）。
アッセイ装置を、加湿したインキュベーター中でインキュベートする。インキュ
ベーション後、アッセイディスクを、過剰の、100mMの塩化ナトリウム含有25mM
ホスフェート緩衝液（pH7）で洗浄する。 試料中のヒトIgGは、アッセイディスク表面に直接付着するPEG-Abと、マグネ
シウムジカルボキシレート基によってそれに隣接してつながれたビーズによって
示されるPEG-Abの両方に結合する。 マグネシウムジカルボキシレート基は、10μlの50mM EDTA（マグネシウムを
キレート化する）の添加によって開裂される。ヒトIgGを結合しなかったラテッ
クスの球は失われる。さらに表面付着Abに結合される、ヒトIgGを結合したラテ
ックス球は保持される。未結合の球は水で洗い落とされる。ディスクは乾燥され
、光ディスク装置で読み取られる。ヒトIgGの濃度は、ラテックス球によって生
成される信号に比例する。
【０１９２】５．３ 実施例３．核酸アッセイにおけるHIV-1の検出 臨床試料からのHIV-1プロウィルスDNAを、本質的には、米国特許第5,599,662
号（参照することにより、本明細書に組入れられる）に記載されているようにし
て、次のようにして増幅する。 抹消血の単球を、標準のフィコール‐ハイパーク(Ficoll-Hypaque)密度勾配法
によって分離する。細胞の分離後、ブッチャー(Butcher)およびスパドロ(Spador
o)、Clin. Immunol. Newsletter 12:73-76 (1992)（参照することにより、本明
細書に組入れられる）に記載されたようにして、DNAを抽出する。 100μlの反応体積で、ポリメラーゼ連鎖反応を行い、そのうちの50μlは試料
により提供される。反応は、以下の初期濃度で以下の試薬を含む： 10mM トリス-HCl（pH8.4） 50mM KCｌ 200μM 各dATP、dCTP、dGTPおよびdUTP 25ピコモルのプライマー１、以下に示す配列を有する 25ピコモルのプライマー２、以下に示す配列を有する 3.0mM MgCl2 10％ グリセロール 2.0単位のTaq DNAポリメラーゼ（パーキン‐エルマー(Perkin-Elmer)） 2.0単位のUNG（パーキン‐エルマー(Perkin-Elmer)）
【０１９３】 プライマー１：5'-TGA GAC ACC AGG AAT TAG ATA TCA GTA CAA TGT-3' プライマー２：5'-CTA AAT CAG ATC CTA CAT ATA AGT CAT CCA TGT-3'
【０１９４】 以下の温度プロファイルを用いて、TC9600 DNA熱サイクラー(thermal cycler
)（パーキン‐エルマー(Perkin-Elmer)、ノーウォール(Norwal)、コネティカッ
ト(Connecticut)）にて、増幅を行う：(1)プレインキュベーション‐50℃で２分
間；(2)最初のサイクル‐94℃で30秒間変性、50℃で30秒間アニーリング、72℃
で30秒間伸長；(3)２〜４サイクル‐94℃で30秒間変性、30秒間アニーリング、7
2℃で30秒間伸長、アニーリング温度は、サイクル１に比べて２℃増分で（58℃
まで）増加する；(4)サイクル５〜39‐90℃で30秒間変性、60℃で30秒間アニー
リング、72℃で30秒間伸長。 温度サイクル後、反応混合物を90℃で２分間加熱し、１mlに希釈する。あるい
は、試料を-20℃で貯蔵し、解凍後、90℃で２分間加熱し、次いで１mlに希釈す
る。 シロキサン部分を有する開裂可能なスペーサーを合成し、均質な密度で、誘導
した120mmのポリカーボネートディスク基体に、本質的に先の５．２項および５
．３項ならびに実施例１に示したようにして付ける。次に、以下の側面メンバー
(side member)を開裂可能なスペーサーに貼りつける：
【０１９５】 第１側面メンバー：5'-TAG ATA TCA GTA CAA-3' 第２側面メンバー：3'-TAT TCA GTA GGT ACA-5'。
【０１９６】 金の微小球（直径１〜３μm）の懸濁物をディスクに滴下して加え、これを穏
やかに回転させて、金粒子を分配する。流出物が最初の懸濁物と同じ粒子密度を
有するまで金粒子を加え、かくして開裂可能なスペーサーの飽和を確実にする。 試料を室温で、連続速度で回転されるアッセイ装置の中心近くに滴下して施用
する。試料の初めの部分が周縁部に達した後、回転を止め、ディスクを室温にて
３〜５分間、静止状態でインキュベートする。 ディスクを回転させながら、試料緩衝液１mlを洗浄液として滴下して加える。
100mMのフッ化ナトリウム１mlを加え、ディスクの回転によって分配する。ディ
スクを１〜２分間静止状態でインキュベートした後、アッセイディスクを激しく
回転させている間に、５mlの試料緩衝液を滴下して加える。 ディスクを乾燥した後、開裂可能なスペーサーが堆積される各所定部位をアッ
セイするようにプログラムされたCD-ROMリーダーで直接読み取る。
【０１９７】５．４ 実施例４．核酸のハイブリッド形成アッセイの増大された特異性 直接核酸ハイブリッド形成アッセイにおいては、開裂可能な信号要素の側面要
素は、試料中に検出されるべき、選ばれた所定の核酸上の明瞭な部位を用いてハ
イブリッド形成するように設計されたオリゴヌクレオチドである。この方法の多
くの適用のためには、不適正なヌクレオチドを１個すら有する試料オリゴヌクレ
オチドとの交差反応性が最小にされなければならない。特に、点変異の検出のた
めに、例えば胸部および卵巣の癌にかかりやすくするBRCA1およびBRCA2遺伝子に
おける点変異の検出のために本発明の開裂可能な反射信号要素を使用するのに適
している核酸のハイブリッド形成アッセイは、１個の不適正なヌクレオチドを含
む核酸試料間の識別ができなければならない。
【０１９８】 開裂可能な信号要素のオリゴヌクレオチドの側面要素が長くなればなるほど、
よって、側面要素と核酸試料との間が相補的である配列が長くなればなるほど、
不適正な試料を誤って認識する可能性が大きくなる。というのは、ハイブリッド
形成の強さは、不適正部分の存在が与えられてさえ、適度に高いからである。 したがって、不適正な核酸配列の誤った認識を減らす１つの方法は、側面要素
オリゴヌクレオチドの長さを減らすことである。側鎖(side arm)を8量体まで、
あるいは6量体まで短くすることによって、特異性は増加される。洗浄のストリ
ンジェンシー（その条件は当分野で良く知られている）に依存して、これらはな
お室温でハイブリッド形成する。不適正なオリゴヌクレオチドは、対合のために
５個以下のヌクレオチドを使用し、室温で非常に不安定な結合を形成する。 しかしながらこの解決は、それに固有の問題を提示する：認識のために使用さ
れる比較的短い全体の長さ（12〜16個のヌクレオチド）は、開裂された信号要素
の信号応答性部分を制限するのに必要とされるハイブリッド形成の全体の長さを
付随的に減らす。リガーゼの使用は、図2E〜2Fに示されたように、この問題を部
分的に解決する。連結反応は、より強い結合を提供するだけでなく、さらに、選
択性を確実にするように働く。というのは、DNAリガーゼは、オリゴヌクレオチ
ドの末端付近に不適正部分があると、オリゴヌクレオチドを結合しないからであ
る。オリゴヌクレオチドが短いので、不適正な塩基対は受け入れられない。リガ
ーゼは、オリゴの適合のために非常に厳しい二重チェックとして働く。 代替的でかつ相補的な解決は、開裂可能な信号要素の側面要素に対するハイブ
リッド形成のために利用可能な試験試料配列を推定的に短くするために、図2D〜
2Eに示された三重の認識原理を使用する。試料オリゴヌクレオチドの中心部分と
相補的である、可溶性の特異性を促進するオリゴヌクレオチド（例えば８量体）
が、アッセイ装置を流体試料と接触させる前に試料溶液に加えられる。この８量
体は、試験条件下で良くハイブリッド形成する。開裂可能な信号要素の副要素は
、予め形成された２本鎖のすぐ付近に６個のヌクレオチドを認識する。
【０１９９】 連結反応は選択性を確実にし、また強い結合を提供する。リガーゼは、オリゴ
ヌクレオチドの末端付近に不適正部分があると、オリゴヌクレオチドを結合しな
い。オリゴヌクレオチドが短いので、不適正な塩基対は受け入れられない。リガ
ーゼは、オリゴの適合のために非常に厳しい二重チェックとして働く。 目下のところ、DNAリガーゼT4が好ましい。それは、近くに間隙または不適正
なオリゴヌクレオチドがなければ、ハイブリッド形成されたオリゴヌクレオチド
の3'-ヒドロキシ末端および5'-ホスフェート末端を結合する。それは、全活性の
ためにATPおよびMg++を必要とする。5'-ホスフェートを欠くDNAは、T4ポリヌク
レオチドまたは同様のキナーゼを用いるリン酸化による連結のために適当な基質
にされ得る。 試験試料に加えられる、可溶性の特異性を促進するオリゴヌクレオチド（ここ
では８量体として示されている）は、試料末端付近に潜在的不適正部分を配置す
るように設計されることができ、不適正部分は、側面要素への結合のために最も
好ましくないことが明らかであろう。 さらに、リガーゼの添加は共有環を保証するので、洗浄のストリンジェンシー
は、カオトロピック剤の添加および／または加熱によって増加されて、いずれの
選択的でないオリゴヌクレオチドをも除去することができる。 側面要素へ正しく結合するのに適当な、かつ側面要素へ正しく結合することが
できる「保護された」試料オリゴヌクレオチドは、しかしながら、８量体配列の
じゃまをすることなく互いに直接結合される、必須の末端ヘキサヌクレオチド配
列を有する試料核酸によって模倣されることができる。 図2Dに示されるように、第１の側面要素オリゴヌクレオチド配列および第２の
側面要素オリゴヌクレオチド配列から等しく引き出された配列を有する10量体の
試料へのさらなる付加は、本発明のアッセイ装置と接触すると、そのような結合
を阻止する。 特異性を促進する可溶性オリゴヌクレオチドの組合せ8+10+8が現在では好まし
いが、他の組合せ、例えば7+9+7および8+8+8を使用することができる。 特異性を増大させるさらなる方法は、いわゆる南京錠(padlock)プローブの使
用を含み、この方法では、円形にされたオリゴヌクレオチドが連結され、弱く結
合したプローブを除去するために大量洗浄を可能にする。南京錠プローブは、相
補的オリゴヌクレオチドと１つ不適正なヌクレオチドとの間に50：１の識別を達
成することができる（ニルソン (Nilsson) ら、Science 265:2085 (1994)）が、
一方、慣用のプローブを用いると、この比は典型的には２：１〜10：１である。 以下の配列を有するオリゴヌクレオチド側面部材は、開裂可能なスペーサー分
子と接着する部位（5'末端または3'末端）に依存して、そのそれぞれが、末端チ
オ（または脂肪族アミノ）基を含むように、自動化合成によって製造される。
【０２００】 Ia： 5'-CGGGTGTGG Ib： CGGCCGCGG-3' IIa： 5'-CGGGTGTGA IIb： CGGCCGCGG-3' IIIa： 5'-CGGGTGTGC IIIb： CGGCCGCGG-3' IVa： 5'-CGGGTGTGT IVb： CGGCCGCGG-3'
【０２０１】 開裂可能なスペーサー分子は、上記した保護されたヒドロキシ基の代わりに２
つの脂肪族アミノ基を有して合成され、１つの基はモノメトキシトリチル（MMT
、酸不安定）によって保護され、他の基はフルオレニルオキシカルボニル（FMOC
、塩基不安定）によって保護される。FMOC基の除去後、アミノ官能性は、水性条
件下で4-(N-マレイミドメチル)-シクロヘキサン-1-カルボン酸N-ヒドロキシスク
シンイミドエステル(SMMC)と反応することができる。チオール誘導されたIaがス
ペーサー分子に添加され、スペーサー分子に結合することができる。次いで、酢
酸で処理することによってMMTが除去され、緩衝液（pH8）での洗浄後、SMCCが添
加され、オリゴヌクレオチドIIbがスペーサー分子と結合することができる。上
記のようにして製造されたスペーサー分子は、ポリカーボネート基体に付けられ
る。 5'-GCCCACACCGCCGGCGCC-3'を含む試験試料が製造され、側面メンバーIaおよび
IbのTmに近い温度で、開裂可能な信号要素と接触させられる。試料溶液の温度は
Tmより約20℃上に加熱される。次に、信号要素は0.1Mのフッ化ナトリウム溶液で
処理され、洗浄される。表面に付いたままのスペーサー分子は、5'-GCCCACACCGC
CGGCGCC-3'の存在を知らせ、それによってつながれる。 前記の方法は、それぞれ側面メンバーIIaおよびIIb、IIIaおよびIIIb、ならび
にIVaおよびIVbを組み込むスペーサー分子を用いて、5'-GCCCACACTGCCGGCGCC-3'
、5'-GCCCACACGGCCGGCGCC-3'および5'-GCCCACAGCCGGCGCC-3'の分析に適用される
。
【０２０２】５．５ 実施例５．スペルミジンの検出のための開裂不能なスペーサーアッセイ
スペルミジン（N-(3-アミノプロピル)-1,4-ブタンジアミン）は、1個の第２級
脂肪族アミノ基および２個の第１級脂肪族アミノ基を有する。スペルミジンの認
識は、十分に高い特異性をもってアミノ基と結合することができる任意の官能基
によって達成することができる。試料中の他の分子により導入されたチオール基
の存在は、アミノ基アッセイを妨害し得るので、しかしながら、チオール基の存
在はアミノ基と同時にアッセイされなければならない。 カルボン酸基で終止する開裂不能な脂肪族スペーサーが合成され、先に記載し
たようなアッセイ装置の固体表面基体上に配置される。プラスチック微小球を標
準の技術によってコーティングして、マレイミド基を表示させる。
【０２０３】 ３つの試料のそれぞれの２つの一定分量を、マレイミドでコーティングしたプ
ラスチック球と共に別々にインキュベートし、試料当たり１つの一定分量はpH６
であり、他の一定分量はpH８である。試料の成分に存在するアミノ基は、pH８で
マレイミド基と反応する。スペルミジンの存在中で、反応は、アミノ基を表示す
るように球を変性して進行する。チオール含有成分は、pH６でのみマレイミド基
と反応する。 次に、すべての一定分量（試料当たり２つ）に、1-エチル-3-(3-ジメチルアミ
ノプロピル)カルボジイミド(EDAC)を添加する。一定分量を次に、アッセイ装置
の別々のアッセイ部位に施用する。装置を洗浄した後、光ディスクリーダーで読
み取る。 スペルミジンの存在中では、プラスチックの微小球は、スペーサーのカルボキ
シル基に結合するのに利用可能なアミノ基を表示する。EDACの存在中では、ペプ
チド結合はプラスチック球をアッセイ装置の基体につなぐ。チオールは、比較的
速く加水分解する不安定なチオエステル結合を形成する。 試料１については、pH８でインキュベートした一定分量についてのみ結合が観
察され、試料中のジアミンの存在（スペルミジンの特徴）が確認される。 試料２については、pH８では結合は報告されず、スペルミジンの不在を示す。
【０２０４】 試料３については、pH８およびpH６の両方について正の結果が報告され、試料
中のアミノチオールの存在を示し、スペルミジンの存在についてpH８の試験を決
定的でなくする。よって、以下のようにして、別の試験が行われる。ジアミンお
よびアミノチオールを区別するために、カルボキシル化したプラスチックビーズ
を用いた試験を、上記したように行う。ジアミンだけが、２つのカルボキシル基
間に安定な架橋を形成する。最後に、試料中のいずれのジチオールをも検出する
ために、プラスチック球とアッセイ部位との両方がマレイミド基で官能化されな
ければならず、試験はpH６で行われる。 他の実施態様においては、プラスチック球をBCD表面に結合するために、開裂
可能なスペーサーを使用することができる。認識のプロトコルは、スペーサーが
アッセイの終わりに開裂されなければならないこと以外は、上記したのと同様で
ある。 本発明は、例示した実施態様および実施例によって範囲を限定されるべきでは
なく、例示した実施態様および実施例は、本発明の個々の態様を説明するものと
意図される。実際、本明細書に示し、記載したものの他に、それに対する種々の
修正ならびに、その等価物および変形物が、先の記載および添付の図面から、当
業者には明らかになるであろう。そのような修正は、添付の特許請求の範囲内に
あり、これに含まれることが意図される。 本明細書において引用したすべての公開物、特許、特許出願および仮の特許出
願は、そのすべてが、参照することによって本明細書に組入れられる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 アッセイ装置の基板上の誘導化部位に表面取付け端において共有結合した複数
の解裂可能なスペーサーの概略的表示である。
【図１Ｂ】 解裂可能な反射信号要素をつくる、複数の解裂可能なスペーサーの信号応答端
への反射信号発生手段、金属微小球の取付けを図解する。
【図２Ａ】 核酸を含有する試料の導入後短時間に、本発明の解裂可能な反射信号要素を使
用することができる核酸ハイブリダイゼーションアッセイの概略的表示である。
【図２Ｂ】 第2A図のアッセイ手順の後の段階の概略的表示であり、ここで試料試料中に存
在するオリゴヌクレオチドは第1解裂可能信号要素に結合しているが、第2解裂可
能信号要素のオリゴヌクレオチド側面メンバーの第2の、異なる、組に結合して
いない。
【図２Ｃ】 スペーサー分子を解裂した後における、第2A図および第2B図のアッセイ手順の
後の段階の概略的表示である。分析試料からの相補的オリゴヌクレオチドの特異
的ハイブリダイゼーションにより拘束されない反射性金微小球は、アッセイ装置
の表面から除去され、空間的にアドレス可能な、示差的に反射性の信号を提供す
る。
【図２Ｄ】 被験試料へ添加された可溶性オリゴヌクレオチドが核酸ハイブリダイゼーショ
ンアッセイの感度を増加する、本発明の1つの面の概略的表示である。
【図２Ｅ】 被験試料へ添加された可溶性オリゴヌクレオチドが核酸ハイブリダイゼーショ
ンアッセイの感度を増加する、本発明の1つの面の概略的表示である。
【図２Ｆ】 本発明の解裂可能な反射信号要素を使用できる核酸検出アッセイにおける、DN
Aリガーゼの使用の概略的表示であり、ここでDNAリガーゼの使用により、解裂可
能なスペーサーの信号応答端をアッセイ装置の誘導化基板に接着させる分析物特
異的結合の強度が増加し、こうして洗浄のストリンジェンシーが増加しかつアッ
セイの特異性が増加する。
【図３Ａ】 本発明の解裂可能な反射信号要素の使用に適合したイムノアッセイを概略的に
表示する。第3A図は、分析試料中に存在することが推測される抗原のエピトープ
部位に結合することができ、複数の信号要素の解裂可能なスペーサーに側面メン
バーに結合した抗体を図解する。
【図３Ｂ】 第3A図に表されるアッセイプロセスにおける後の段階の概略的表示であり、そ
して試料からの抗原が1つの解裂可能な信号要素の2つの抗体に結合するが、試料
からの抗原が第2解裂可能信号要素に結合した抗体側面メンバーの第2組に結合で
きないことを図解する。
【図３Ｃ】 信号要素のスペーサーの解裂後における、アッセイプロセスにおけるなお後の
段階における第3A図および第3B図のアッセイの概略的表示である。試料から信号
要素の抗体への抗原の特異的架橋会合により拘束されなかった反射性金微小球は
、アッセイ装置の表面から除去され、空間的にアドレス可能な、示差的に反射性
の信号を提供する。
【図４Ａ〜Ｂ】 その上に解裂可能な反射信号要素が前もって決定されたパターンで配置されて
、本発明の空間的にアドレス可能なアッセイ装置をつくる、固体支持体の基板の
製造を概略的に図解する。
【図４Ｃ〜Ｄ】 その上に解裂可能な反射信号要素が前もって決定されたパターンで配置されて
、本発明の空間的にアドレス可能なアッセイ装置をつくる、固体支持体の基板の
製造を概略的に図解する。
【図４Ｅ〜Ｇ】 その上に解裂可能な反射信号要素が前もって決定されたパターンで配置されて
、本発明の空間的にアドレス可能なアッセイ装置をつくる、固体支持体の基板の
製造を概略的に図解する。
【図５】 アッセイ装置の誘導化プラスチック基板表面に結合された後であるが、オリゴ
ヌクレオチド側面メンバーで誘導化する前における、本発明の解裂可能な反射信
号要素の化学的構造の概略的表示であり、ここでpivはピバロイル保護基を表し
、MMTはモノメトキシトリチルを表し、そしてnおよびmの各々は独立して0に等し
いか、あるいはそれより大きい整数を表す。
【図６】 解裂可能なスペーサー分子の他の概略的表示であり、特に切断に対して感受性
であるスペーサー分子上の部位を図解し、そしてさらにPivおよびMMT基で保護さ
れていることが示されている、側面メンバーの結合部位を示す。
【図７Ａ】 アッセイ装置の基板の活性化部位に解裂可能なスペーサー分子を結合させる手
段を概略的に図解する。図解される例において、第7A図に示す基板のアミン化表
面は第7B図に示すように活性エステルに変換される。解裂可能なスペーサー分子
は、活性化エステルを介して第7C図に示すように固体支持体に結合される。
【図７Ｂ】 アッセイ装置の基板の活性化部位に解裂可能なスペーサー分子を結合させる手
段を概略的に図解する。図解される例において、第7A図に示す基板のアミン化表
面は第7B図に示すように活性エステルに変換される。解裂可能なスペーサー分子
は、活性化エステルを介して第7C図に示すように固体支持体に結合される。
【図７Ｃ】 アッセイ装置の基板の活性化部位に解裂可能なスペーサー分子を結合させる手
段を概略的に図解する。図解される例において、第7A図に示す基板のアミン化表
面は第7B図に示すように活性エステルに変換される。解裂可能なスペーサー分子
は、活性化エステルを介して第7C図に示すように固体支持体に結合される。
【図８Ａ】 複数の解裂可能なスペーサー分子の解裂部位の表面結合部位に第1オリゴヌク
レオチド側面メンバーが結合するの間における中間工程を図解する。
【図８Ｂ】 複数の解裂可能なスペーサー分子の解裂部位の表面結合部位に第1オリゴヌク
レオチド側面メンバーが結合するの間における中間工程を図解する。
【図９Ａ】 複数の解裂可能なスペーサー分子の解裂部位の信号応答側の第2オリゴヌクレ
オチドメンバーの結合における中間工程を図解する概略的表示である。
【図９Ｂ】 複数の解裂可能なスペーサー分子の解裂部位の信号応答側の第2オリゴヌクレ
オチドメンバーの結合における中間工程を図解する概略的表示である。
【図１０Ａ】 アッセイ装置の固体支持体に結合され、そして解裂可能なスペーサー分子の信
号応答端に微小球を結合する前における、本発明の解裂可能な反射信号要素の実
質的に完全な解裂可能なスペーサー分子を図解するの概略的表示である。
【図１０Ｂ】 本発明の解裂可能な反射信号要素を完成する、第10A図の解裂可能なスペーサ
ーの信号応答端への単一反射粒子の結合を図解する。
【図１１Ａ】 図１１Ａ〜１１Ｇは円形の平らなディスク基板上の解裂可能な反射信号要素の
空間的にアドレス可能な配置の種々のパターンを図解する。図１１Ａでは、解裂
可能なスペーサーの位置を測定できる、ディスク基板上のコード化可能な、アド
レスラインを特に同定することを示す。第11A図において、解裂可能なスペーサ
ー分子は環状トラックで配置されている。
【図１１Ｂ】 解裂可能な信号要素のらせん状配置を示し、特に回転推進手段とかみ合うこと
ができるディスク環の中央ボイドを特に同定する。
【図１１Ｃ】 中央トラック上のインタープリティブソフトウェアを同時にコード化する、並
列の多数の試料のアッセイに適当なパターンにおける解裂可能な信号要素の配置
を示し。
【図１１Ｄ】 個々のアッセイセクターを分離するようにアッセイ装置の基板がさらに微小製
作され、これにより試料の添加の間に試料を混合しないでアッセイ装置の回転を
可能とする、態様を概略的に表示する。
【図１１Ｅ】 アッセイ装置の回転の間に試料を1方向に流れさせるように微小製作されてい
る、態様を概略的に表示する。
【図１１Ｆ】 50の異なる分析物の各々について20の試料をアッセイするために適した空間的
構築で解裂可能な信号要素を配置することを示す。
【図１１Ｇ】 反対方向またはキラリティーのらせん状アームを有するらせん状パターンのス
ーパーインポジションによりつくられた直交するパターンを示す。
【図１２】 第11A図のアッセイ装置により発生した分析物特異的信号の検出の概略的表示
である。
【図１３】 予め固体支持体に結合された解裂可能なスペーサー上にオリゴヌクレオチド側
面メンバーをプリントするとき使用するスタンプの概略的例である。示されてい
るようにスタンプは2片、すなわち、スタンプ片およびフィーディング片で作ら
れている。スタンプ片は孔を含有し、これらの孔はチャンネルを含有するフィー
ディング片を通して必要な化学物質で充填される。チャンネルは引き続いてガラ
ス毛管アレイに接続される。この配置において、1列の孔は同一化学物質で充填
される。必要に応じて、異なる孔およびチャンネルのパターンを使用することが
できる。
【図１４】 第13図に描写されているスタンプを使用して2段階の直交プリントから生ずる
、オリゴヌクレオチド側面メンバーの配置のパターンの概略的表示である。番号
1、2、3および4は、合成において使用する異なるホスホルアミダイトの配列を表
す。三量体を使用してオリゴヌクレオチドを合成し、例えば、No.1はAAAとし、N
o.2はAACとし、No.3はAAGとし、そしてNo.4はAATとした。各スポットにおける第
1の番号は解裂可能なスペーサーのバックボーンに最も近接するオリゴヌクレオ
チドの構築ブロックを与える；第2の番号（存在する場合）は次の構築ブロック
を表す。ディスクとして造形される基板上に本発明の解裂可能な反射信号要素を
配置するとき、直交プリントは特に好都合である。
【図１５】 固体支持体の前に結合された解裂可能なスペーサー上に多数のオリゴヌクレオ
チド側面メンバーを同時にプリントする、相補的凹形プリント方法の概略的表示
である。解裂可能なスペーサーはそれら自体示されていない。
【図１６】 単一試料を並列にアッセイ装置の4つの明確なセクターの中に通す、1つのジオ
メトリーを示す。4つのセクターのバイオビットの密度またはバイオビットのア
フィニティーが異なる場合、試料適用部位から最も遠位の陽性の解裂可能な信号
要素の各セクターにおける位置を検出することによって、大きい動的範囲の濃度
を測定することができる。
【図１７】 解裂可能なスペーサーを不要とする、別のアッセイ装置のジオメトリーを示し
、ここで第1分析物特異的側面メンバーはアッセイ装置の基板に直接結合されて
いるが、第2分析物特異的側面メンバーは信号応答部分、ここにおいてプラスチ
ック微小球として示されている、に直接結合されている。
【図１８】 解裂可能なスペーサーを不要とする、さらに別のアッセイ装置のジオメトリー
を示し、ここで第1側面メンバーはアッセイ装置の基板に直接結合されており、
第2側面メンバーは信号応答部分に直接結合されており、そして分析物は信号応
答成分を凝集させる。
【図１９】 連続的モニタに適合したアッセイ装置の上面図であり、ここで半径方向に配置
された鏡は光導波路として機能するアッセイ装置の基板の平面の中に入射光を向
ける。また、20の独立のアッセイセクターの各々のための試料適用入口が周囲に
配置されていることが示されている。
【図２０】 第19図の連続的モニタアッセイ装置をさらに細部を示し、第20A図は単一アッ
セイセクターの上面図を示し、そして第20B図は単一アッセイセクターの側面図
を示す。
【図２１Ａ〜Ｃ】 分析物を連続的にモニタする間におけるアッセイ部位の側面図を示す。
【図２１Ｄ〜Ｆ】 分析物を連続的にモニタする間におけるアッセイ部位の側面図を示す。
【図２２】 試料適用後の第21図のアッセイ装置、および入射光の反射を使用する検出のた
めの解裂可能なスペーサーの引き続く切断を示す。
【図２３】 固体支持体粒子の連続的モニタを示す。
【図２４】 二量体を示す。
【図２５】 ヘキサペプチドのスクリーニングを示す。
【図２６】 光導波路として使用するために適合したアッセイ装置の基板の中に入射光を向
ける回折格子の別の使用を示す。
【図２７】 解裂可能なエステル部分を示し、その加水分解容易性は、第27A図に示す、ア
ルコール側のn−フタルイミドメチル基の付加により、第27B図に示す、カルボン
酸側のα，α−ジフルオロ酸部分の付加により、または第27C図に示す、両方の
付加により変更される。
【図２８】 in vitro増幅された核酸を検出するアッセイにおけるように、定義された配
列についてのアッセイにおいて有用であり、かつまた核酸の配列決定において有
用である、配列の検出の忠実度を増加する核酸のハイブリダイゼーションアッセ
イの別のジオメトリーを示す。第28A図は、アッセイ装置の記憶区域における非
共有結合の配列特異的ハイブリダイゼーションにより維持された、信号応答部分
（球として示す）を示す。第28B図は、一本鎖核酸分析物の存在を示し、そして
さらにその中の3つのサブ配列を同定する。第28C図は、信号応答部分の記憶区域
からの分離、分離された信号応答部分の転移および捕捉区域への転移を引き起こ
す、分析物のサブ配列「a」の認識、および分析物のサブ配列「c」により仲介さ
れる信号応答部分の認識および結合を示す。
【図２９】 小さい有機分子、ノルエピネフリンの検出のための解裂可能なスペーサーの発
明の適合を示す。
【図３０】 試料中のアミノ酸の検出のための解裂可能なスペーサーの発明の適合を示す。
【図３１】 アルコールオキシダーゼおよびカタラーゼを使用する、エタノールの検出のた
めの解裂可能なスペーサーの発明の適合を示す。
【図３２】 入射放射を検出する、解裂可能なスペーサーの側面メンバー上の光活性化可能
な基の使用を示す。
【図３３】 解裂可能なスペーサーを含まない光ディスクを使用する、細胞を計数しかつ細
胞の形状を検出する、別のアッセイのジオメトリーを示す。第33A図は、概略的
に示す、アッセイ装置の基板表面上に配置された、複数の第1細胞型特異的認識
要素を示す。第33B図は、細胞型特異的認識要素への細胞の結合を示す。第33C図
は、細胞表面を装飾し、細胞を検出に適当とする、引き続いて添加された、信号
応答成分を示す。
【図３４】 解裂可能なスペーサーを必要としないで、本発明の検出方法およびアッセイ装
置を使用して実施することができる、アッセイのジオメトリーの分類を表す。第
34A図は、サンドイッチアッセイにおける信号応答成分の分析物仲介結合を示す
。第34B図は、信号応答成分の分析物仲介変位、すなわち、変位アッセイを示す
。第34C図は、競合アッセイを示す。
【図３５】 本発明の解裂可能なスペーサーを追加的にを使用する、本発明の検出方法およ
びアッセイ装置を使用して実施することができる、アッセイのジオメトリーの分
類を表す。第35A図は、サンドイッチアッセイにおける解裂可能なスペーサーの
第1および第2の側面メンバーの分析物仲介結合を示す。第35B図は、第1および第
2の側面メンバーの分析物仲介変位、すなわち、変位アッセイを示す。第35C図は
、競合アッセイを示す。
【図３６】 試料適用プレートの上面図および側面図を示し、ここで液体試料を保持するた
めに適当なウェルは、本発明のアッセイ装置のアッセイ部位に複数の個々の試料
を並列に適用するために適当な空間的向きで配置されている。
【図３７Ａ〜Ｃ】 第36図の試料適用プレートを使用する試料の適用を示す。第37A図は、試料適
用プレートの側面図を示す。第37B図は、多数のピペットを有するロボットのピ
ペッティングステーションを使用する、試料適用プレートのウェルへの試料の添
加を示す。第37C図は、アッセイ区域が試料適用プレートのウェルと位置合わせ
してアッセイ装置上に配置されている、試料添加のために配向されたアッセイ装
置を示す。第37D図は、試料適用プレートに対するアッセイ装置の直接的近接を
示す。第37E図は、近接させた試料適用プレートおよびアッセイ装置の逆転によ
りアッセイ装置への試料の重力推進適用を示す。第37F図は、多数の試料が適用
されたとしてのそれ以上のプロセシングを示す、そして試料適用プレートの配置
を示す。
【図３７Ｄ〜Ｆ】 第36図の試料適用プレートを使用する試料の適用を示す。第37A図は、試料適
用プレートの側面図を示す。第37B図は、多数のピペットを有するロボットのピ
ペッティングステーションを使用する、試料適用プレートのウェルへの試料の添
加を示す。第37C図は、アッセイ区域が試料適用プレートのウェルと位置合わせ
してアッセイ装置上に配置されている、試料添加のために配向されたアッセイ装
置を示す。第37D図は、試料適用プレートに対するアッセイ装置の直接的近接を
示す。第37E図は、近接させた試料適用プレートおよびアッセイ装置の逆転によ
りアッセイ装置への試料の重力推進適用を示す。第37F図は、多数の試料が適用
されたとしてのそれ以上のプロセシングを示す、そして試料適用プレートの配置
を示す。
【図３８】 試料適用プレートの別のジオメトリーを示し、ここで真空を加えるために適当
な、全厚さの空気孔が試料適用ウェルの間に挿入されていて、ウェル間の試料の
拡がりが防止されている。
【図３９】 小さい試料に適当な、試料適用プレートの別のジオメトリーを示す。断面図は
、試料ウェルを出て気泡が試料を変位させるのを防止する疎水性チャンネルを示
す。
【図４０】 ストップコックでコントロールされる、真空ラインが取付けられているチャン
ネルと、個々の試料ウェルの疎水性チャンネルが連絡する、試料適用プレートを
示す。
【図４１Ａ〜Ｄ】 第40図の試料適用プレートの使用を示す。第41A図は、試料適用プレートの断
面図を示す。第41B図は、使い捨て薄いプラスチックフィルムの適用を示す。第4
1C図は、真空の適用に基づく試料ウェルへの使い捨てフィルムの成形を示す。第
41D図は、真空ストップコックを閉じた後における、空気圧による形状保持を示
す。第41E図は、試料添加を示す。第41F図は、試料適用プレートへのアッセイ装
置の近接を示す。第41G図は、正しい位置合わせにおける、試料適用プレートに
対するアッセイ装置の接触を示す。第41H図は、試料の重力供給適用を可能とす
る、近接した装置の逆転を示す。第41I図は、試料適用のために十分な時間が経
過した後における、もとの向きへの逆転を示す。第41J図は、アッセイ装置の除
去、試料適用プレートへの洗浄緩衝液の添加、およびアッセイ装置と正しく位置
合わせした適用を示す。第41K図は、アッセイ装置の除去、試料適用プレートへ
の水のそれ以上の添加、およびアッセイ装置と正しく位置合わせしたその適用を
示す。第41L図は、試料適用装置の再使用を可能とする、真空放出時のプラスチ
ックフィルムの処分を示す。
【図４１Ｅ〜Ｈ】 第40図の試料適用プレートの使用を示す。第41A図は、試料適用プレートの断
面図を示す。第41B図は、使い捨て薄いプラスチックフィルムの適用を示す。第4
1C図は、真空の適用に基づく試料ウェルへの使い捨てフィルムの成形を示す。第
41D図は、真空ストップコックを閉じた後における、空気圧による形状保持を示
す。第41E図は、試料添加を示す。第41F図は、試料適用プレートへのアッセイ装
置の近接を示す。第41G図は、正しい位置合わせにおける、試料適用プレートに
対するアッセイ装置の接触を示す。第41H図は、試料の重力供給適用を可能とす
る、近接した装置の逆転を示す。第41I図は、試料適用のために十分な時間が経
過した後における、もとの向きへの逆転を示す。第41J図は、アッセイ装置の除
去、試料適用プレートへの洗浄緩衝液の添加、およびアッセイ装置と正しく位置
合わせした適用を示す。第41K図は、アッセイ装置の除去、試料適用プレートへ
の水のそれ以上の添加、およびアッセイ装置と正しく位置合わせしたその適用を
示す。第41L図は、試料適用装置の再使用を可能とする、真空放出時のプラスチ
ックフィルムの処分を示す。
【図４１Ｉ〜Ｌ】 第40図の試料適用プレートの使用を示す。第41A図は、試料適用プレートの断
面図を示す。第41B図は、使い捨て薄いプラスチックフィルムの適用を示す。第4
1C図は、真空の適用に基づく試料ウェルへの使い捨てフィルムの成形を示す。第
41D図は、真空ストップコックを閉じた後における、空気圧による形状保持を示
す。第41E図は、試料添加を示す。第41F図は、試料適用プレートへのアッセイ装
置の近接を示す。第41G図は、正しい位置合わせにおける、試料適用プレートに
対するアッセイ装置の接触を示す。第41H図は、試料の重力供給適用を可能とす
る、近接した装置の逆転を示す。第41I図は、試料適用のために十分な時間が経
過した後における、もとの向きへの逆転を示す。第41J図は、アッセイ装置の除
去、試料適用プレートへの洗浄緩衝液の添加、およびアッセイ装置と正しく位置
合わせした適用を示す。第41K図は、アッセイ装置の除去、試料適用プレートへ
の水のそれ以上の添加、およびアッセイ装置と正しく位置合わせしたその適用を
示す。第41L図は、試料適用装置の再使用を可能とする、真空放出時のプラスチ
ックフィルムの処分を示す。
【図４２】 第41図に示すものに類似する試料適用プレートを示し、ここで第41C図に示す
スタンプを使用して、第41図におけるような真空の代わりに使い捨てフィルムを
特異的プレートのウェルに成形する。
【図４３】 アッセイ装置および試料アプリケーターを回転させて遠心力を加えることによ
って、アッセイ装置（ここでバイオ−コンパクトディスクと呼ぶ）に洗浄溶液お
よび試料を順次に添加することを示す。アッセイ区域は太いラインとして示され
ている。
【図４４】 試料を適用する臨床実験室の態様を示す。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年８月２日（２００１．８．２）
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ｂ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２Ｂ】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ｃ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２Ｃ】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ｄ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２Ｄ】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ｅ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２Ｅ】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ｆ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２Ｆ】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１Ａ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１１Ａ】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１Ｂ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１１Ｂ】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１Ｃ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１１Ｃ】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１Ｄ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１１Ｄ】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１Ｅ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１１Ｅ】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１２】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１７】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１９】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０Ａ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２０Ａ】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０Ｂ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２０Ｂ】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１Ａ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２１Ａ】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１Ｂ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２１Ｂ】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１Ｃ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２１Ｃ】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１Ｄ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２１Ｄ】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１Ｅ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２１Ｅ】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１Ｆ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２１Ｆ】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２Ａ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２２Ａ】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２Ｂ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２２Ｂ】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２Ｃ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２２Ｃ】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３Ａ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２３Ａ】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３Ｂ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２３Ｂ】
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３Ｃ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２３Ｃ】
【手続補正２９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２４】
【手続補正３０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２５】
【手続補正３１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２６】
【手続補正３２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２８Ａ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２８Ａ】
【手続補正３３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２８Ｂ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２８Ｂ】
【手続補正３４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２８Ｃ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２８Ｃ】
【手続補正３５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２９】
【手続補正３６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３０】
【手続補正３７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３１Ａ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３１Ａ】
【手続補正３８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３１Ｂ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３１Ｂ】
【手続補正３９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３６】
【手続補正４０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３７Ｂ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３７Ｂ】
【手続補正４１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３７Ｃ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３７Ｃ】
【手続補正４２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３７Ｆ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３７Ｆ】
【手続補正４３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３８】
【手続補正４４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３９】
【手続補正４５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４０】
【手続補正４６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４１Ａ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４１Ａ】
【手続補正４７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４１Ｂ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４１Ｂ】
【手続補正４８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４１Ｃ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４１Ｃ】
【手続補正４９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４１Ｅ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４１Ｅ】
【手続補正５０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４１Ｆ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４１Ｆ】
【手続補正５１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４１Ｊ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４１Ｊ】
【手続補正５２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４１Ｋ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４１Ｋ】
【手続補正５３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４１Ｌ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４１Ｌ】
【手続補正５４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４２Ｂ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４２Ｂ】
【手続補正５５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４３Ｂ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４３Ｂ】
【手続補正５６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４３Ｃ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４３Ｃ】
【手続補正５７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４３Ｄ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４３Ｄ】
【手続補正５８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４３Ｅ
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４３Ｅ】
【手続補正５９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４４】
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板取付け端、信号応答端および、該基板取付け端と該信号
    応答端との間に介在する開裂部位を有する開裂可能なスペーサー； 信号応答成分； 選ばれた分析物上の第１部位に結合するのに適した第１側面メンバー；ならび
    に 該選ばれた分析物の第２部位を結合するのに適した第２側面メンバー； を含んで成り、 該信号応答成分は、該信号応答端で、該開裂可能なスペーサーに取付けられ、
    該第１側面メンバーは該開裂可能なスペーサーに付けられて、該信号応答端と該
    開裂部位との間に介在し、かつ、該第２側面メンバーは該開裂可能なスペーサー
    に取付けられて、該開裂部位と該基体取付け端との間に介在する 開裂可能な信号要素。
  2. 【請求項２】 該信号応答成分が、入射光を反射または散乱させるのに適し
    ている請求項１記載の開裂可能な信号要素。
  3. 【請求項３】 該信号応答成分が金属微小球である請求項２記載の開裂可能
    な信号要素。
  4. 【請求項４】 該金属微小球が、金、銀、ニッケル、白金、クロムおよび銅
    からなる群より選択される金属から本質的になる請求項３記載の開裂可能な信号
    要素。
  5. 【請求項５】 該金属微小球が、本質的に金からなる請求項４記載の開裂可
    能な信号要素。
  6. 【請求項６】 該金微小球が、１nm〜10μmの直径を有する請求項５記載の
    開裂可能な信号要素。
  7. 【請求項７】 該金微小球が、0.5〜５μmの直径を有する請求項６記載の開
    裂可能な信号要素。
  8. 【請求項８】 該金微小球が、１〜３μmの直径を有する請求項７記載の開
    裂可能な信号要素。
  9. 【請求項９】 該開裂部位が化学的開裂を受けやすい請求項１記載の開裂可
    能な信号要素。
  10. 【請求項１０】 該化学的開裂を受けやすい開裂部位が、少なくとも１つの
    シロキサン基を含む請求項９記載の開裂可能な信号要素。
  11. 【請求項１１】 該第１側面メンバーおよび該第２側面メンバーがオリゴヌ
    クレオチドを含む請求項１記載の開裂可能な信号要素。
  12. 【請求項１２】 該第１および第２側面メンバーのオリゴヌクレオチドが、
    ５量体〜20量体である請求項１１記載の開裂可能な信号要素。
  13. 【請求項１３】 該第１および第２側面メンバーのオリゴヌクレオチドが、
    ８量体〜17量体である請求項１２記載の開裂可能な信号要素。
  14. 【請求項１４】 該第１および第２側面メンバーのオリゴヌクレオチドが、
    ８量体〜12量体である請求項１２記載の開裂可能な信号要素。
  15. 【請求項１５】 該第１側面メンバーが、第１特異的結合対の第１メンバー
    を含み、 該第２側面メンバーが、第２特異的結合対の第１メンバーを含み、かつ 該第１特異的結合対の該第２メンバーおよび該第２特異的結合対の第２メンバ
    ーが、１つの分析物の表面にそれぞれ存在する 請求項１記載の開裂可能な信号要素。
  16. 【請求項１６】 該第１特異的結合対の該第１メンバーが、第１抗体、抗体
    断片または抗体誘導体を含み、該第２特異的結合対の該第１メンバーが、第２抗
    体、抗体断片または抗体誘導体を含む請求項1５記載の開裂可能な信号要素。
  17. 【請求項１７】 該第１側面メンバーが、第１側面メンバーオリゴヌクレオ
    チドを含み、 該第２側面メンバーが、第２側面メンバーオリゴヌクレオチドを含み、 該第１特異的結合対の該第１メンバーが、第１結合対オリゴヌクレオチドを含
    み、 該第２特異的結合対の該第１メンバーが、第２結合対オリゴヌクレオチドを含
    み、かつ 該第１側面メンバーオリゴヌクレオチドが、該第１結合対オリゴヌクレオチド
    に含まれる配列と相補的な配列を含み、該第２側面メンバーオリゴヌクレオチド
    が、該第２結合対オリゴヌクレオチドに含まれる配列と相補的な配列を含み、か
    つ、該相補的配列は、非共有的に会合される請求項１５記載の開裂可能な信号要
    素。
  18. 【請求項１８】 読み取り可能にその上に配置された、分析物特異的信号要
    素を有する光ディスクを含んで成る、分析物を検出するためのアッセイ装置。
  19. 【請求項１９】 該分析物特異的信号要素が開裂可能である請求項１８記載
    のアッセイ装置。
  20. 【請求項２０】 読み取り可能にその上に配置された、分析物特異的信号要
    素を有する光ディスクを含んで成り、該分析物特異的信号要素が、請求項１〜１
    ７のいずれか１項記載の開裂可能な信号要素である、分析物を検出するためのア
    ッセイ装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１８記載のアッセイ装置を試料と接触させること、
    次いで、 光ディスクリーダーを用いて、それから分析物特異的信号を検出すること を含んで成る分析物のアッセイ方法。
  22. 【請求項２２】 請求項１９記載のアッセイ装置を試料と接触させる工程； 該開裂可能な信号要素を開裂させる工程；次いで 分析物が拘束された開裂した信号要素の信号応答成分を検出する工程 を含んで成る分析物のアッセイ方法。
  23. 【請求項２３】 光ディスクから、その上またはその内部に読み取り可能に
    配置された分析物特異的信号要素を検出する工程を含んで成る、分析物をアッセ
    イするために光ディスクリーダーを使用する方法。
  24. 【請求項２４】 請求項１８記載のアッセイ装置から分析物特異的信号を検
    出する工程を含む、分析物をアッセイするために光ディスクリーダーを使用する
    方法。
  25. 【請求項２５】 請求項１９記載のアッセイ装置から分析物特異的信号を検
    出する工程を含む、分析物をアッセイするために光ディスクリーダーを使用する
    方法。
  26. 【請求項２６】 分析物特異的信号要素を、光ディスクの上または内部に読
    み取り可能に配置することを含む、分析物を検出するためのアッセイ装置を作る
    方法。
  27. 【請求項２７】 該分析物特異的信号要素が開裂可能な信号要素である請求
    項２６記載の方法。
  28. 【請求項２８】 複数の分析物特異的信号要素を有する光ディスクを含む該
    監視装置であって、該光ディスクは光導波管として機能するのに適しており、該
    分析物特異的信号要素は、分析物の特異的結合が、該光導波管の光透過性を検出
    可能に変えるように配置される監視装置。
  29. 【請求項２９】 該分析物特異的信号要素が、該ディスクのトラッキング特
    徴を有して読み取り可能に配置される請求項２８記載の監視装置。
  30. 【請求項３０】 該分析物特異的信号要素が、開裂可能な信号要素である請
    求項２８記載の監視装置。
  31. 【請求項３１】 複数の分析物特異的信号要素を有する光ディスクを含む該
    監視装置であって、該光ディスクは光導波管として機能するのに適しており、該
    分析物特異的信号要素は、分析物の特異的結合が、該光導波管の光透過性を検出
    可能に変えるように配置され、該分析物特異的信号要素が請求項１記載の開裂可
    能な信号要素である監視装置。
  32. 【請求項３２】 請求項２８記載の監視装置を試料と接触させること、およ
    び次いで、該監視装置の光導波管の光透過性における変化を検出することを含む
    、分析物の存在を監視する方法。
  33. 【請求項３３】 請求項３０記載の監視装置を試料と接触させること； 該監視装置の光導波管の光透過性における変化を検出すること； 該信号要素を開裂させること；および、次いで 分析物が拘束された開裂した信号要素の信号応答部分を検出すること を含む、分析物の存在を監視する方法。
JP2000561497A 1998-07-21 1999-07-20 光ディスクをベースとするアッセイ装置および方法 Ceased JP2002521666A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12004998A 1998-07-21 1998-07-21
US09/120,049 1998-07-21
PCT/US1999/012395 WO2000005582A2 (en) 1998-07-21 1999-07-20 Optical disc-based assay devices and methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002521666A true JP2002521666A (ja) 2002-07-16
JP2002521666A5 JP2002521666A5 (ja) 2006-09-28

Family

ID=22387976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000561497A Ceased JP2002521666A (ja) 1998-07-21 1999-07-20 光ディスクをベースとするアッセイ装置および方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20020106661A1 (ja)
EP (1) EP1097378A2 (ja)
JP (1) JP2002521666A (ja)
AU (1) AU5080699A (ja)
CA (1) CA2338401A1 (ja)
HU (1) HUP0103577A2 (ja)
WO (1) WO2000005582A2 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240463A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Kagoshima Univ 支持体に対する金属微粒子膜の形成方法及び局在プラズモン共鳴センサ
WO2007129612A1 (ja) * 2006-05-02 2007-11-15 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 光検出型分子センサ及び分子検出方法並びに分析溶液塗布装置
JP2008533450A (ja) * 2005-03-10 2008-08-21 ロウステック プロプライエタリー リミテッド コンビナトリアル・ケミストリ用ディスク基板
JP2013237812A (ja) * 2012-05-16 2013-11-28 Dainippon Printing Co Ltd 親水性層を有する基材の製造方法
EP3660515A1 (en) 2018-11-28 2020-06-03 JVC KENWOOD Corporation Optical disc device, optical disc rotation position detection method, and optical disc
US11300580B2 (en) 2015-09-30 2022-04-12 JVC Kenwood Corporation Analysis device and analysis method

Families Citing this family (85)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9418981D0 (en) 1994-09-21 1994-11-09 Univ Glasgow Apparatus and method for carrying out analysis of samples
US6327031B1 (en) 1998-09-18 2001-12-04 Burstein Technologies, Inc. Apparatus and semi-reflective optical system for carrying out analysis of samples
CA2301230A1 (en) 1996-09-20 1998-03-26 Digital Drives, Inc. Spatially addressable combinatorial chemical arrays in cd-rom format
CN1249816A (zh) * 1997-02-28 2000-04-05 伯斯坦恩实验室股份有限公司 盘片中的实验室
US6320991B1 (en) 1998-10-16 2001-11-20 Imation Corp. Optical sensor having dielectric film stack
US7014815B1 (en) 1998-10-30 2006-03-21 Burstein Technologies, Inc. Trackable optical discs with concurrently readable nonoperational features
AU6075900A (en) * 1999-07-07 2001-01-22 Mirus Corporation Substrates for nucleic acid immobilization onto solid supports
AU2001238595A1 (en) 2000-02-22 2001-09-03 Shearwater Corporation N-maleimidyl polymer derivatives
US6720187B2 (en) 2000-06-28 2004-04-13 3M Innovative Properties Company Multi-format sample processing devices
US6734401B2 (en) 2000-06-28 2004-05-11 3M Innovative Properties Company Enhanced sample processing devices, systems and methods
US6627159B1 (en) 2000-06-28 2003-09-30 3M Innovative Properties Company Centrifugal filling of sample processing devices
DE10045419B4 (de) * 2000-09-14 2007-12-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Bauelements, thermoelektrisches Bauelement sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2002045845A2 (en) * 2000-10-27 2002-06-13 Dumas David P Apparatus for light directed chemical synthesis
EP1410386A2 (en) * 2000-11-09 2004-04-21 Burstein Technologies, Inc. Disc drive system and methods for use with bio-discs
WO2002047075A2 (en) * 2000-11-13 2002-06-13 Picoliter Inc. Integrated device with surface-attached molecular moieties and related machine-readable information
AU2002227181A1 (en) 2000-11-16 2002-05-27 Burstein Technologies, Inc. Optical biodiscs with reflective layers
WO2002044695A1 (en) * 2000-11-16 2002-06-06 Burstein Technologies, Inc. Methods and apparatus for detecting and quantifying lymphocytes with optical biodiscs
US7087203B2 (en) 2000-11-17 2006-08-08 Nagaoka & Co., Ltd. Methods and apparatus for blood typing with optical bio-disc
US7026131B2 (en) 2000-11-17 2006-04-11 Nagaoka & Co., Ltd. Methods and apparatus for blood typing with optical bio-discs
US20020196435A1 (en) * 2000-11-22 2002-12-26 Cohen David Samuel Apparatus and methods for separating agglutinants and disperse particles
AU2002216743A1 (en) * 2000-11-27 2002-06-03 Burstein Technologies, Inc. Dual bead assays including optical biodiscs and methods relating thereto
WO2002046721A2 (en) * 2000-12-08 2002-06-13 Burstein Technologies, Inc. Optical discs for measuring analytes
US7054258B2 (en) 2000-12-08 2006-05-30 Nagaoka & Co., Ltd. Optical disc assemblies for performing assays
US7091034B2 (en) 2000-12-15 2006-08-15 Burstein Technologies, Inc. Detection system for disk-based laboratory and improved optical bio-disc including same
US20020086294A1 (en) * 2000-12-29 2002-07-04 Ellson Richard N. Device and method for tracking conditions in an assay
AU2001263428A1 (en) * 2001-01-09 2002-12-03 Burstein Technologies, Inc. Methods and apparatus for analyzing operational and nonoperational data acquired from optical discs
AU2002241851A1 (en) * 2001-01-11 2002-07-24 Burstein Technologies, Inc. Optical disc analysis system including related methods for biological and medical imaging
WO2002068696A2 (en) * 2001-02-27 2002-09-06 Burstein Technologies, Inc. Methods for dna conjugation onto solid phase including related optical biodiscs and disc drive systems
WO2002068697A2 (en) * 2001-02-28 2002-09-06 Burstein Technologies, Inc. Methods for decreasing non-specific binding of beads in dual bead assays including related optical biodiscs and disc drive systems
WO2002073605A2 (en) * 2001-03-14 2002-09-19 Burstein Technologies, Inc. Dual bead assays using cleavable spacers and/or ligation to improve specificity and sensitivity including related methods and apparatus
EP1493014A2 (en) * 2001-04-11 2005-01-05 Burstein Technologies, Inc. Multi-parameter assays including analysis discs and methods relating thereto
US7083920B2 (en) * 2001-05-18 2006-08-01 Nagaoka & Co. Ltd. Surface assembly for immobilizing DNA capture probes in genetic assays using enzymatic reactions to generate signal in optical bio-discs and methods relating thereto
US20040166593A1 (en) * 2001-06-22 2004-08-26 Nolte David D. Adaptive interferometric multi-analyte high-speed biosensor
US7141416B2 (en) 2001-07-12 2006-11-28 Burstein Technologies, Inc. Multi-purpose optical analysis optical bio-disc for conducting assays and various reporting agents for use therewith
US7221632B2 (en) 2001-07-12 2007-05-22 Burstein Technologies, Inc. Optical disc system and related detecting methods for analysis of microscopic structures
EP1409996B1 (en) * 2001-07-19 2006-10-11 Burstein Technologies, Inc. Transmissive optical disc assemblies for performing physical measurements
US20030129665A1 (en) * 2001-08-30 2003-07-10 Selvan Gowri Pyapali Methods for qualitative and quantitative analysis of cells and related optical bio-disc systems
US7127066B2 (en) 2001-10-03 2006-10-24 Now Showing Entertainment, Inc. Limited use DVD-video disc
US6989891B2 (en) 2001-11-08 2006-01-24 Optiscan Biomedical Corporation Device and method for in vitro determination of analyte concentrations within body fluids
CA2468245A1 (en) * 2001-11-27 2003-06-05 Burstein Technologies, Inc. Magneto-optical bio-discs and systems including related methods
KR100845256B1 (ko) * 2001-12-24 2008-07-10 엘지디스플레이 주식회사 액정표시소자의 제조방법
US6889468B2 (en) 2001-12-28 2005-05-10 3M Innovative Properties Company Modular systems and methods for using sample processing devices
US20050002827A1 (en) * 2002-01-29 2005-01-06 Mcintyre Kevin Robert Optical discs including equi-radial and/or spiral analysis zones and related disc drive systems and methods
EP1470424A2 (en) 2002-01-31 2004-10-27 Burstein Technologies, Inc. Method for triggering through disc grooves and related optical analysis discs and system
EP1341183B1 (en) * 2002-02-25 2008-12-03 STMicroelectronics S.r.l. Optically readable molecular memory obtained using carbon nanotubes, and method for storing information in said molecular memory
JP3856214B2 (ja) * 2002-03-11 2006-12-13 横河電機株式会社 蛍光強度増強ビーズ
US7432331B2 (en) 2002-12-31 2008-10-07 Nektar Therapeutics Al, Corporation Hydrolytically stable maleimide-terminated polymers
KR101025143B1 (ko) 2002-12-31 2011-04-01 넥타르 테라퓨틱스 가수분해상으로 안정한 말레이미드－종결 중합체
US7332129B2 (en) 2003-01-09 2008-02-19 3M Innovative Properties Company Sample processing device having process chambers with bypass slots
EP1599730A2 (en) * 2003-03-03 2005-11-30 Kouyama, Yoshihisa Methods and apparatus for use in detection and quantitation of various cell types and use of optical bio-disc for performing same
AU2004297228A1 (en) 2003-12-03 2005-06-23 Nektar Therapeutics Al, Corporation Method of preparing maleimide functionalized polymers
CN1985174B (zh) * 2004-07-12 2010-12-22 爱科来株式会社 分析用具
US20060040273A1 (en) * 2004-08-17 2006-02-23 Alison Chaiken Method and apparatus for magnetic sensing and control of reagents
US20070023643A1 (en) 2005-02-01 2007-02-01 Nolte David D Differentially encoded biological analyzer planar array apparatus and methods
US7663092B2 (en) 2005-02-01 2010-02-16 Purdue Research Foundation Method and apparatus for phase contrast quadrature interferometric detection of an immunoassay
US7910356B2 (en) 2005-02-01 2011-03-22 Purdue Research Foundation Multiplexed biological analyzer planar array apparatus and methods
US20060195045A1 (en) 2005-02-14 2006-08-31 Gable Jennifer H Fluid handling cassette having a fluid transport network
US7763210B2 (en) 2005-07-05 2010-07-27 3M Innovative Properties Company Compliant microfluidic sample processing disks
US7754474B2 (en) 2005-07-05 2010-07-13 3M Innovative Properties Company Sample processing device compression systems and methods
US7323660B2 (en) 2005-07-05 2008-01-29 3M Innovative Properties Company Modular sample processing apparatus kits and modules
USD564667S1 (en) 2005-07-05 2008-03-18 3M Innovative Properties Company Rotatable sample processing disk
US20080050739A1 (en) 2006-06-14 2008-02-28 Roland Stoughton Diagnosis of fetal abnormalities using polymorphisms including short tandem repeats
EP2589668A1 (en) 2006-06-14 2013-05-08 Verinata Health, Inc Rare cell analysis using sample splitting and DNA tags
US7522282B2 (en) 2006-11-30 2009-04-21 Purdue Research Foundation Molecular interferometric imaging process and apparatus
US7659968B2 (en) 2007-01-19 2010-02-09 Purdue Research Foundation System with extended range of molecular sensing through integrated multi-modal data acquisition
US7787126B2 (en) 2007-03-26 2010-08-31 Purdue Research Foundation Method and apparatus for conjugate quadrature interferometric detection of an immunoassay
US8194514B2 (en) * 2008-02-29 2012-06-05 Simon Fraser University Methods for assessing the results of disc-based bioassays with standard computer optical drives
EP2267436A4 (en) * 2008-03-26 2011-04-20 Riken SUBSTRATE FOR USE IN IMMOBILIZING SUBSTANCES, SUBSTRATE WITH IMMOBILIZED SUBSTANCE AND ASSAY PROCEDURE
DK2318838T3 (da) * 2008-07-16 2013-10-14 Radiometer Medical Aps Fast fase med høj kapacitet
US20100112558A1 (en) * 2008-11-03 2010-05-06 Xiaolian Gao Probe Bead Synthesis and Use
US8731638B2 (en) 2009-07-20 2014-05-20 Optiscan Biomedical Corporation Adjustable connector and dead space reduction
US9554742B2 (en) 2009-07-20 2017-01-31 Optiscan Biomedical Corporation Fluid analysis system
GB0913258D0 (en) * 2009-07-29 2009-09-02 Dynex Technologies Inc Reagent dispenser
US8834792B2 (en) 2009-11-13 2014-09-16 3M Innovative Properties Company Systems for processing sample processing devices
EP2580589B1 (en) 2010-06-09 2016-08-31 Optiscan Biomedical Corporation Measuring analytes in a fluid sample drawn from a patient
US9952237B2 (en) 2011-01-28 2018-04-24 Quanterix Corporation Systems, devices, and methods for ultra-sensitive detection of molecules or particles
KR101963721B1 (ko) 2011-05-18 2019-03-29 디아소린 에스.피.에이. 샘플 처리 장치 상의 밸빙을 위한 시스템 및 방법
EP2709761B1 (en) 2011-05-18 2019-08-14 DiaSorin S.p.A. Systems and methods for volumetric metering on a sample processing device
WO2013006716A1 (en) 2011-07-06 2013-01-10 Optiscan Biomedical Corporation Sample cell for fluid analysis system
US11130136B2 (en) 2011-11-14 2021-09-28 Aushon Biosystems, Inc. Systems and methods to enhance consistency of assay performance
GB201217390D0 (en) 2012-09-28 2012-11-14 Agplus Diagnostics Ltd Test device and sample carrier
WO2014113502A1 (en) 2013-01-15 2014-07-24 Quanterix Corporation Detection of dna or rna using single molecule arrays and other techniques
US20180011089A1 (en) * 2015-02-02 2018-01-11 Koninklijke Philips N.V. Wearable with test strips and optical reader for skin
WO2019064289A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Miraplex Diagnostics TEST PREPARATION DEVICE
US11498069B2 (en) 2020-08-31 2022-11-15 International Business Machines Corporation Rapid testing device for wastewater analysis

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3654090A (en) * 1968-09-24 1972-04-04 Organon Method for the determination of antigens and antibodies
NL154600B (nl) * 1971-02-10 1977-09-15 Organon Nv Werkwijze voor het aantonen en bepalen van specifiek bindende eiwitten en hun corresponderende bindbare stoffen.
US3646346A (en) * 1968-12-26 1972-02-29 Pharmacia Ab Antibody-coated tube system for radioimmunoassay
NL154598B (nl) * 1970-11-10 1977-09-15 Organon Nv Werkwijze voor het aantonen en bepalen van laagmoleculire verbindingen en van eiwitten die deze verbindingen specifiek kunnen binden, alsmede testverpakking.
US3817837A (en) * 1971-05-14 1974-06-18 Syva Corp Enzyme amplification assay
US3817838A (en) * 1972-03-01 1974-06-18 Us Army Method of detecting and measuring lipase activity
US3939350A (en) * 1974-04-29 1976-02-17 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fluorescent immunoassay employing total reflection for activation
US3996345A (en) * 1974-08-12 1976-12-07 Syva Company Fluorescence quenching with immunological pairs in immunoassays
GB1524372A (en) * 1975-01-09 1978-09-13 Radiochemical Centre Ltd Radioassay of oestrogens
US4181650A (en) * 1975-08-25 1980-01-01 Maier Charles L Jr Procedure for the assay of pharmacologically immunologically and biochemically active compounds in biological fluids
US4037257A (en) * 1976-02-02 1977-07-19 Xerox Corporation Data clock separator with missing clock detect
US4160645A (en) * 1977-07-14 1979-07-10 Syva Company Catalyst mediated competitive protein binding assay
US4275149A (en) * 1978-11-24 1981-06-23 Syva Company Macromolecular environment control in specific receptor assays
US4233402A (en) * 1978-04-05 1980-11-11 Syva Company Reagents and method employing channeling
US4277437A (en) * 1978-04-05 1981-07-07 Syva Company Kit for carrying out chemically induced fluorescence immunoassay
US4287300A (en) * 1979-07-26 1981-09-01 Syva Company Charge effects in enzyme immunoassays
US4366241A (en) * 1980-08-07 1982-12-28 Syva Company Concentrating zone method in heterogeneous immunoassays
US4957939A (en) * 1981-07-24 1990-09-18 Schering Aktiengesellschaft Sterile pharmaceutical compositions of gadolinium chelates useful enhancing NMR imaging
WO1983001112A1 (en) * 1981-09-18 1983-03-31 Carter, Timothy Method for the determination of species in solution with an optical wave-guide
USRE33064E (en) * 1981-09-18 1989-09-19 Prutec Limited Method for the determination of species in solution with an optical wave-guide
US4472509A (en) * 1982-06-07 1984-09-18 Gansow Otto A Metal chelate conjugated monoclonal antibodies
US4542102A (en) * 1983-07-05 1985-09-17 Molecular Diagnostics, Inc. Coupling of nucleic acids to solid support by photochemical methods
US5112134A (en) * 1984-03-01 1992-05-12 Molecular Devices Corporation Single source multi-site photometric measurement system
FI845161A0 (fi) * 1984-12-28 1984-12-28 Ksv Chemicals Oy Ytbehandlingsmedel.
EP0213825A3 (en) * 1985-08-22 1989-04-26 Molecular Devices Corporation Multiple chemically modulated capacitance
US4877745A (en) * 1986-11-17 1989-10-31 Abbott Laboratories Apparatus and process for reagent fluid dispensing and printing
EP0310361A3 (en) * 1987-09-30 1989-05-24 Beckman Instruments, Inc. Tridentate conjugate and method of use thereof
US5278048A (en) * 1988-10-21 1994-01-11 Molecular Devices Corporation Methods for detecting the effect of cell affecting agents on living cells
US5087556A (en) * 1989-05-17 1992-02-11 Actimed Laboratories, Inc. Method for quantitative analysis of body fluid constituents
US5424186A (en) * 1989-06-07 1995-06-13 Affymax Technologies N.V. Very large scale immobilized polymer synthesis
US5143854A (en) * 1989-06-07 1992-09-01 Affymax Technologies N.V. Large scale photolithographic solid phase synthesis of polypeptides and receptor binding screening thereof
US5744101A (en) * 1989-06-07 1998-04-28 Affymax Technologies N.V. Photolabile nucleoside protecting groups
US5334837A (en) * 1991-10-05 1994-08-02 Horiba, Ltd. Micro analytical method, sampling plate used in same, method of detecting organic compound by use of said micro analytical method, apparatus for same and method of dividing for micro-liquid flow
US5384261A (en) * 1991-11-22 1995-01-24 Affymax Technologies N.V. Very large scale immobilized polymer synthesis using mechanically directed flow paths
US5412087A (en) * 1992-04-24 1995-05-02 Affymax Technologies N.V. Spatially-addressable immobilization of oligonucleotides and other biological polymers on surfaces
US5345213A (en) * 1992-10-26 1994-09-06 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce Temperature-controlled, micromachined arrays for chemical sensor fabrication and operation
FR2705693B1 (fr) * 1993-05-24 1995-07-28 Neuchatel Universite Procédé de fabrication d'un dispositif micro-usiné à contenir ou à véhiculer un fluide.
US5429807A (en) * 1993-10-28 1995-07-04 Beckman Instruments, Inc. Method and apparatus for creating biopolymer arrays on a solid support surface
JP3286721B2 (ja) * 1994-04-20 2002-05-27 株式会社リコー 光記録媒体及びその製造方法
US5986076A (en) * 1994-05-11 1999-11-16 Trustees Of Boston University Photocleavable agents and conjugates for the detection and isolation of biomolecules
CN1149335A (zh) * 1994-05-27 1997-05-07 希巴-盖吉股份公司 探测短暂受激发光的方法
GB9418981D0 (en) * 1994-09-21 1994-11-09 Univ Glasgow Apparatus and method for carrying out analysis of samples
US5599662A (en) * 1995-02-17 1997-02-04 Hoffmann-La Roche Inc. Oliconucleotide primers and probes for the detection of HIV-1
US5624711A (en) * 1995-04-27 1997-04-29 Affymax Technologies, N.V. Derivatization of solid supports and methods for oligomer synthesis
US20010055812A1 (en) * 1995-12-05 2001-12-27 Alec Mian Devices and method for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system with on-board informatics
BR9710702A (pt) * 1996-07-08 2000-01-11 Burstein Lab Inc Dispositivo de elemento de sinal clivável e método.
CA2301230A1 (en) * 1996-09-20 1998-03-26 Digital Drives, Inc. Spatially addressable combinatorial chemical arrays in cd-rom format
SK114499A3 (en) * 1997-02-21 2000-09-12 Burstein Lab Inc Gene sequencer and methods
CN1249816A (zh) * 1997-02-28 2000-04-05 伯斯坦恩实验室股份有限公司 盘片中的实验室

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008533450A (ja) * 2005-03-10 2008-08-21 ロウステック プロプライエタリー リミテッド コンビナトリアル・ケミストリ用ディスク基板
JP2007240463A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Kagoshima Univ 支持体に対する金属微粒子膜の形成方法及び局在プラズモン共鳴センサ
WO2007129612A1 (ja) * 2006-05-02 2007-11-15 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 光検出型分子センサ及び分子検出方法並びに分析溶液塗布装置
JP2013237812A (ja) * 2012-05-16 2013-11-28 Dainippon Printing Co Ltd 親水性層を有する基材の製造方法
US11300580B2 (en) 2015-09-30 2022-04-12 JVC Kenwood Corporation Analysis device and analysis method
EP3660515A1 (en) 2018-11-28 2020-06-03 JVC KENWOOD Corporation Optical disc device, optical disc rotation position detection method, and optical disc
KR20200063975A (ko) 2018-11-28 2020-06-05 가부시키가이샤 제이브이씨 켄우드 광 디스크 장치, 광 디스크 회전 위치 검출 방법, 및 광 디스크
US11003371B2 (en) 2018-11-28 2021-05-11 Jvckenwood Corporation Optical disc device, optical disc rotation position detection method, and optical disc having rotation reference mark formed as width changing in radial direction

Also Published As

Publication number Publication date
AU5080699A (en) 2000-02-14
CA2338401A1 (en) 2000-02-03
WO2000005582A3 (en) 2000-06-29
US20020106661A1 (en) 2002-08-08
EP1097378A2 (en) 2001-05-09
HUP0103577A2 (hu) 2002-01-28
WO2000005582A2 (en) 2000-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002521666A (ja) 光ディスクをベースとするアッセイ装置および方法
US6342349B1 (en) Optical disk-based assay devices and methods
US6312901B2 (en) Spatially addressable, cleavable reflective signal elements, assay device and method
JP5860922B2 (ja) ビーズまたは他の捕捉物を用いた分子または粒子の超高感度検出
EP1044375B1 (en) Method comprising capture molecule fixed on disc surface
JP5503540B2 (ja) 溶液中の分析物濃度を決定する方法
US8101356B2 (en) Nucleic acid hybridization assay method
EP1996717B1 (en) Methods and arrays for target analyte detection and determination of target analyte concentration in solution
US20070077599A1 (en) Multi-purpose optical analysis optical bio-disc for conducting assays and various reporting agents for use therewith
US20050003459A1 (en) Multi-purpose optical analysis disc for conducting assays and related methods for attaching capture agents
US20020168663A1 (en) Methods for DNA conjugation onto solid phase including related optical biodiscs and disc drive systems
JP2005530127A (ja) 光磁気バイオディスクおよび関連の方法を含むシステム
JP2000502887A (ja) 生体分子の電子的固相アッセイ
US6331275B1 (en) Spatially addressable, cleavable reflective signal elements, assay device and method
CN102037358B (zh) 用标准计算机光学驱动器评估基于盘的生物测定的结果的方法
US20040043398A1 (en) Use of the multipin platform as anchor device
JP3448654B2 (ja) バイオチップ、バイオチップアレイ、及びそれらを用いたスクリーニング方法
US20050214827A1 (en) Assay device and method
EP1420252A2 (en) Detection and/or quantification method of a target molecule by binding with a capture molecule fixed on the surface of a disc
JP4230126B2 (ja) 生物学的素材チップ
Schäferling et al. Protein microarray surface chemistry and coupling schemes
AU649725B2 (en) Assay of substances using flow cytometry
Ou Reading disc-based bioassays for protein biomarkers with standard computer drives
MXPA99000383A (en) Device and method of divisi signal element
MXPA00006505A (en) Method comprising capture molecule fixed on disc surface

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20040527

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041015

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060720

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060720

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20060726

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060810

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060810

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090217

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090512

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090908

A045 Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045

Effective date: 20100126