(57)【要約】生物学的固定特性を有する高分子からなる基板層（２０、２０′）を載せた、硬質支持体（１２）を含む、生物材料のため、たとえば、アミノ酸または核酸用の固定装置を提供する。約５ミクロン未満、好ましくは約０．１と０．５ミクロンの間の厚さを有する実質的に固形の超薄層（２０′）及び約５ミクロン未満、好ましくは３ミクロン未満、２または１ミクロンの厚さを有する微孔性の超薄基板層（２０′）が示され、それは分離モート（Ｍ）によって分割されてもよい。基板層は顕微鏡スライド（３０２）、円形ディスク（１２２）、バイオカセット、マルチウェルプレートのウェルの底の上、およびコーティングとしてチューブの内側にある。蛍光または発光強度および幾何的較正スポット（４２０）が示される。読取りは、暗視野サイド照明による読取り時のような、不均等な照明条件下の読取りのノーマライゼーションを可能にする強度較正スポット（４２０）により、促進化される。リファレンススポットは、生物学的スポットのアレイのプリンティングを用いるかたまたは、または同じ装置を用いて、同時にプリントされることが示される。装置の層の形成法は、コーティング組成の浴からの調節された引抜きおよび乾燥およびＣＤ型の基板を回転することを含む。形成後処理はコロナ処理および放射線によることが示される。接着性金属酸化物（１４）、シリカを主成分とする材料および他の材料が複合体の層を結合するべく用いられる。マルチウェルプレートにおいては、該酸化物は底プレート（９５、９５′）と、異なる材料からなる上部のウェル規定構造（９４）との結合を促進する。酸化物（１４）はまた、ガラス支持体への光の侵入を妨げるため、基板に電位をかけるためなどに便利な不透明性を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
好ましくはタンパク質または核酸にする生物学的固定特性を有する高分子基板層２０、２０′、２０″を含む、生物材料を固定するための装置であって、前記基板層が硬質支持体１２上に付着され、生物材料を受容するべく暴露された外側の付着受容領域を有し、前記基板層が超薄であり、約５ミクロン未満の厚さｔutを有する、装置。
【請求項２】
前記基板層は、生物材料に対する結合特性を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記硬質支持体１２は、まっすぐな支持体表面、たとえば、顕微鏡スライドのもののような平面表面１０ａか、または円筒状の表面のような平面を画定し、前記基板層２０、２０′、２０″が直接または間接的に、硬質支持体に対し、前記まっすぐな表面の方向へ、好ましくは実質的に図１４に従って引抜かれる、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記基板層２０、２０′、２０″は、その上への生物材料付着物の増大された接着のため、表面処理された状態にあり、好ましくは前記表面処理がコロナ処理機１２２によって供給されるものである、請求項１ないし３のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
少なくとも一つの介在層１４、１４′、１１２が、前記硬質支持体１２と前記超薄高分子基板層２０、２０′、２０″との間にあり、前記介在層がその反対方向の各々の面上で前記装置の物質と接着して結合している、請求項１ないし４のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記介在層１４、１４′１１２の反対側面上に直接隣接する材料が、各々が前記介在層に対して互いに接着適合性がない、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記介在層１４、１４′、１１２は、接着性の金属酸化物、好ましくはタンタルまたはアルミニウムの酸化物であるか、またはシリカを主成分とする材料、たとえばコロイドシリカ、またはケイ酸ナトリウムのような可溶性ケイ酸塩である、請求項５または６に記載の装置。
【請求項８】
前記介在層１４、１４′、１１２は、シラン、エポキシシラン、ポリリシン、ＰＥＩ、ＧＡＰ、接着性金属酸化物、コロイドシリカおよび可溶性ケイ酸塩からなる群より選ばれる物質である、請求項５または６に記載の装置。
【請求項９】
前記硬質支持体１２は、たとえば平面または円筒状の、まっすぐな支持体表面を画定し、前記介在層１４、１４′、１１２は、前記硬質部材に対し、直接または間接的に、前記まっすぐな表面の方向へドローンコーティングにより適用され、好ましくは以下に記述される図１３に従って実質的に引抜かれ、好ましくは前記介在層１４、１４′、１１２はコロイドシリカまたは可溶性ケイ酸塩を含む、請求項５または６に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置の一つの成分の表面が、前記装置の次の成分層と結合されるに先立ち、前記次の成分層に対する該表面の接着増強のため表面処理された状態にある、請求項１ないし９のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記介在層１４、１４′、１１２は、少なくとも部分的に不透明であり、前記介在層は、生物材料上の蛍光体標識の誘導または放出に相当する波長における入射放射線の少なくとも３０％を阻止し、好ましくは少なくとも５０％を阻止し、または、しばしば好ましくは少なくとも７０％を阻止する、請求項５または６に記載の装置。
【請求項１２】
前記硬質支持体１２は、入射誘導放射に応答した特徴的な蛍光または発光を有し、前記介在層１４、１４′、１１２は、前記基板層から前記支持体への入射誘導放射の透過を少なくとも実質的に制限するか、または前記支持体から前記基板層２０、２０′、２０″への蛍光または発光放射の透過を制限するか、あるいは双方を制限するのに効果的である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記介在層１４、１４′、１１２は、電気伝導性である、請求項５ないし１２のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項１４】
電気端子が、前記介在層１４、１４′、１１２に、前記層に電圧電位を加えるかまたは前記層の電位を感知するために関連される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記端子に加えられた電気電位が、前記装置の前記基板層２０、２０′、２０″に電圧を供給して、前記基板層に対して暴露された生物材料の結合または拒絶を促進するよう構成および配置される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
生物材料を顕微鏡用に支持するべく構成および配置される、請求項５または６に記載の装置であって、前記介在層１４、１４′、１１２は、金属の酸化物、好ましくはタンタルまたはアルミニウムの酸化物を含み、前記硬質支持体１２と前記付着受容基板層２０、２０′、２０″とを直接または間接的に接着して結合すること、不透明なバリアを提供して前記付着受容基板層２０、２０′、２０″と前記支持体１２との間の光の通過を妨げるかまたは実質的に制限すること、または、たとえば前記基板層２０、２０′、２０″を電気的に充電するための手段として電気伝導層を提供すること、の少なくとも一つに資するように構成される装置。
【請求項１７】
前記基板層２０、２０′、２０″は、生体材料の付着４２０を受容するべく、および、エラストマーガスケット４３０によるなど、付着物に隣接した物体によって一時的に係合すべく構成され、前記基板層は分断されて、除去された前記物体に対する前記基板の接着がアレイを破壊しないようにし、好ましくは、そこに適用された基板層２０″が分断されている前記基板層の下の、前記介在性接着促進層１４′が、たとえば、金属酸化物の接着促進介在層のパターンにおけるギャップによって形成されたモートＭ、図２３、２４、によって分断されている、請求項１ないし１６のうち何れか一項に装置。
【請求項１８】
前記基板層は、前記金属酸化物層のような接着促進層の分断に際し、乾燥することで分離される、連続した流体コーティングとして適用される、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
顕微鏡での使用のため、前記基板層２０、２０′、２０″の外表面が、直接照明および外側からの検査用に暴露された場所の上に、生物材料の付着を受容するべく構成された、請求項１ないし１８のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項２０】
機能的には少なくとも部分的に透明であり、前記基板層２０、２０′、２０″上の付着物と前記硬質支持体１２貫通の間に、有効な光を少なくとも一方向に通すようにした装置であって、たとえば、前記装置は前記硬質支持体を通して、前記基板層２０、２０′、２０″上の生物材料の付着物の照明を可能にするべく配置されるか、または前記装置は、前記硬質支持体１２を通して、前記基板層２０、２０′、２０″上の生物材料の付着物の顕微鏡検査を可能にするべく配置されるか、あるいは前記装置は、前記基板層の外側と硬質支持体を通しての双方からの前記基板層上の生物材料の付着物の顕微鏡検査を可能にするべく配置される、請求項１ないし６のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項２１】
好ましくはタンパク質または核酸に対する生物学的固定特性を有する高分子基板層２０、２０′、２０″を含む、生物材料を固定するための装置であって、前記基板層は硬質支持体１２上に付着され、外側の付着受容領域が生物材料を受容するべく暴露されており、前記硬質支持体は、まっすぐな支持表面、たとえば平面または円筒状を画定し、前記基板層は前記硬質部材に対して直接または間接的に、前記まっすぐな面の方向にドローンコーティングにより適用され、好ましくは実質的に図１４にしたがって引抜かれ、好ましくは少なくとも一つの介在層１４、１４′、１１２があって、前記硬質支持体１２と前記超薄高分子基板層２０、２０′、２０″との間に置かれており、前記介在層はその反対方向面の各々において、装置の物質に対して接着して結合されており、好ましくは、前記介在層１４、１４′、１１２の反対側に直接隣接する材料が、各々が前記介在層に対して互いに接着適合性がない、装置。
【請求項２２】
好ましくはタンパク質または核酸に対する生物学的固定特性を有する高分子基板層２０、２０′、２０″を含む、生物材料を固定するための装置であって、前記基板層は硬質支持体１２上に付着され、外側の付着受容領域が生物材料を受容するべく暴露されており、前記介在層１４、１４′、１１２のうちの一つが、前記硬質支持体と前記高分子基板層との間に置かれており、前記該介在層はその反対に向けられた面の各々において、前記装置の物質に対して接着性に結合されており、かつ、前記介在層１４、１４′、１１２は、生物材料からの放射を誘導するべく用いられた放射線に対し、少なくとも部分的に不透明であって、前記硬質支持体からの放射線の透過を制限するかまたは妨げており、好ましくは前記介在層１４、１４′、１１２の反対側に直接隣接する材料が、各々が介在層に対して互いに接着適合性がない、装置。
【請求項２３】
好ましくはタンパク質または核酸に対する生物学的固定特性を有する高分子基板層２０、２０′、２０″を含む、生物材料を固定するための装置であって、前記基板層は硬質支持体１２上に付着され、生物材料を受容するべく暴露された外側の付着受容領域を具備し、前記少なくとも一つの介在層１４、１４′、１１２が、前記硬質支持体と前記高分子基板層との間に置かれており、前記介在層はその反対方向の面の各々において、前記装置の物質に対して接着して結合されており、好ましくは前記介在層１４、１４′、１１２の反対側に直接隣接する材料が、各々が前記介在層に対して互いに接着適合性がなく、かつ、前記介在層は電気伝導性の層を含み、たとえば、前記電気伝導性の層は少なくとも一つの電気端子と結合しており、前記伝導層と前記電気端子とは、前記装置の前記受容表面に対し電位を提供するべく構成および配置されており、前記基板層の前記外側の付着受容表面に対して暴露された材料の結合または拒絶を促進するようにする、装置。
【請求項２４】
前記装置の一以上の層が、上にある層への接着促進のため、またはその生物材料のそれへの付着物接着のため、表面処理された状態にある、請求項２１ないし２３のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項２５】
好ましくはタンパク質または核酸に対する生物学的固定特性を有する高分子基板層２０、２０′、２０″を含む、生物材料を固定するための装置であって、前記基板層は硬質支持体１２上に付着され、生物材料を受容するべく暴露された外側の付着受容領域を具備し、前記基板層の前記付着受容領域は、生物材料のそれへの付着物の接着増大のため表面処理された状態にあり、たとえば前記表面処理がコロナ処理機１２２によって供給される、装置。
【請求項２６】
前記基板層２０、２０′、２０″は、実質的に固形であり、好ましくは約５ミクロン未満、好ましくは３、２、または１ミクロン未満、および、好ましい態様においては約０．１と０．５ミクロンの間の厚さを有している、請求項１ないし２５のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記基板層２０が、少なくともその外側の領域は微孔性であり、好ましくは前記基板層はその厚さ全体にわたって微孔性であり、さらに、好ましくは基板層は３ミクロン未満、好ましくは２または１ミクロン未満の厚さを有する、請求項１ないし２５のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記基板層２０、２０′、２０″は、ニトロセルロースまたはポリスチレンであり、好ましくは介在する表面接着促進層１４、１４′、１１２上にあり、好ましくは、前記介在層は、引抜きコーティングによる接着性の金属酸化物、好ましくはタンタルまたはアルミニウム酸化物を含み、あるいはコロイドシリカまたは可溶性ケイ酸塩を含む、請求項１ないし２７のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項２９】
前記基板層２０、２０′、２０″は、ニトロセルロース、ポリスチレン、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、エチルセルロース、活性化されたナイロン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニルジフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ジビニルベンゼンおよびアガロースからなる群より選ばれる、請求項１ないし２７のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記表面処理された状態は、各々の表面を、コロナ（図１２参照）またはフレーム処理、電子、イオン、および原子より小さい粒子を含めた荷電粒子によるボンバードメントへの暴露、または、紫外線、ガンマまたはＸ線波長のような電磁放射線に対する暴露の結果である、請求項４、１０、２４または２５のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項３１】
前記硬質支持体１２は、顕微鏡スライド１０、好ましくは艶消しされた顕微鏡スライド（図７Ａ）、好ましくはブランクの艶消しガラススライドであり、好ましくは金属酸化物でコーティングされた顕微鏡スライドが、図１３に示されたプロセスによるように、それに引抜きコーティングにより接着される、装置。
【請求項３２】
バイオカセットか、ＣＤディスクが、マルチウェルプレートの底、または中空管の形状である、請求項１ないし３０のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項３３】
上部のウェルの輪郭を画定する構造９４と、前記基板層２０、２０′、２０″を含む底プレート９５とを含み、前記上部ウェル画定構造と前記底プレート部材の上表面とは似ていない材料であり、接着促進介在層が、前記上部ウェル画定構造と前記底プレートとの間に配置され、前記ウェル画定構造はポリスチレンまたは類似の高分子であり、前記底プレート部材の支持体はガラス、石英ガラス、シリコン、またはセラミックであり、前記接着促進層は好ましくは接着性金属酸化物、たとえば酸化タンタルまたは酸化アルミニウムを含み、好ましくはポリスチレンまたは類似の適合性高分子が前記接着促進層の上に配置され、そこに前記ウェル規定構造が結合され、マルチウェルプレート９０の形状にある、請求項１ないし３０のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項３４】
安定な蛍光物質、好ましくは広い蛍光スペクトルによって特徴づけられる、たとえばポリイミドからなり、好ましくは顕微鏡または、装置の製造についての品質管理用のＣＣＤセンサーのような、あるいは前記基板層２０、２０′、２０″の上に付着された物質の蛍光を読取る間の強度較正器のような、光学装置によって読取られるべき位置において装置上に配置される、局在性のリファレンス付着物４２０、図１１または図２３、含有する、請求項１ないし３３のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項３５】
前記支持体１２は、ガラス、石英ガラス、シリコン、プラスチック、ＰＭＭＡ、またはポリスチレンから、または透明性が必要ではない場合にはセラミックまたは、金、アルミニウム、または銀のような金属からなる群より選ばれる、請求項１ないし３４のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項３６】
前記基板層２０、２０′、２０″の外表面は、略平坦であり、生体材料のスポットアレイの付着を受容するべく配置される、図１１または１３参照、またはすでに生体材料のスポットアレイを、未反応状態で、あるいは検定の実施の結果として反応した状態で載せており、前記スポットの少なくともいくつかは蛍光標識を載せている、請求項１ないし３５のうち何れか一項に記載の装置。
【請求項３７】
前記基板層のための高分子を含有している流体を、前記硬質支持体に対して直接または間接的に、前記基板層を形成する条件下に、好ましくはコーティング組成物の浴から前記硬質支持体を引抜くことによって適用することを含む、請求項１ないし３６のうち何れか一項に記載の装置を形成するための方法。
【請求項３８】
前記基板層の適用の前に、接着促進層を、直接または間接的に、前記硬質支持体に対して、好ましくは、金属、好ましくはタンタルまたはアルミニウム酸化物を適用して、それを酸化するようにするか、または可溶性ケイ酸塩またはコロイドシリカを浴から引抜くことによって適用することを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
固形フィルム基板層を用いて製造される装置のため、基板層として固形フィルムコーティングを製造するための成形条件を維持することを含む、請求項３７または３８に記載の方法。
【請求項４０】
微孔性基板層を用いて製造される装置のため、基板層として微孔性コーティングを製造するための成形条件を維持することを含む、請求項３７または３８に記載の方法。
【請求項４１】
基板層コーティングを後処理して、その構造または特性を変えることを含み、たとえば前記コーティングをコロナ放電か、反応性ガス、または構造を変える放射線に、あるいは孔を形成するべく選択された溶媒の組合せに供するようにする、請求項３９または４０に記載の方法。
【請求項４２】
ニトロセルロースまたはポリスチレンからなる基板層を形成することを含む、請求項３７ないし４１項のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記基板層の適用に先立ち、不透明な層を、直接または間接的に前記硬質支持体上に適用すること、たとえば、充分な厚さの金属酸化物層を、少なくとも部分的に不透明となるべく適用し、放射線の透過に対するバリヤとして役立つようにすることを含む、請求項３９ないし４２のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項４４】
前記基板層の下にある金属酸化物層と関連した一以上の検査端子における電気的条件をモニターすること、ならびに前記基板層を、前記層内の欠陥が前記端子に電気的変化を生じるような条件、たとえば、前記基板層をコロナ放電にかけることを含めた条件にかけることを含む、基板受容表面の検査に適合された、請求項３７ないし４３のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項４５】
表面エネルギーを増すことにより、または表面構造を変えること、あるいは興味の分子または生体材料か、または拒絶が望ましい材料のための受容表面の場合には、たとえば、前記表面をコロナまたはフレーム処理か、イオンまたは原子より小さい粒子によるボンバードメントを受けさせるか、または前記表面を、ガンマまたはＸ線のような選ばれた電磁放射線に対して暴露することによって生物学的結合特性に影響を及ぼすことにより、前記装置の形成の間に一以上の表面を処理する、請求項３７ないし４４のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項４６】
スポットされた生物学的試料のための反応または分析用の、および品質保証のための蛍光測定用の、支持体の製造のため、商業用の製造プロセスとして適合されており、前記生物学的試料に用いることが意図されている波長による前記支持体の励起に対する応答における蛍光測定の工程を含み、好ましくは、プロセスパラメータが、未コートの硬質部材から得られる蛍光の約５倍を超えず、好ましくは約３倍、または２倍を超えない蛍光レベルを有するコーティングを設ける、請求項３７ないし４５のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項４７】
スポットされた生物学的試料のための反応または分析用の基板支持体を製造するため、
（ａ）まっすぐな支持体表面（たとえば、平面または円筒状の）を画定する硬質部材を、少なくとも一つの揮発性溶媒を含む生物適合性の有機フィルム形成組成物を含むコーティング溶液を収容しているバット内へ、少なくとも部分的に浸すこと、
（ｂ）前記部材を、前記溶液から静止環境へ、固定された経路に沿って連続的に引抜くこと、
（ｃ）前記固定された経路が、前記まっすぐな支持体表面に略平行であること、
（ｄ）前記静止環境の条件が、前記溶媒の蒸発を可能にして、前記支持体表面に接着された組成物のドローンコーティングを生じること、たとえば、前記硬質部材は顕微鏡スライドか、またはマルチウェルプレートの底部材のバイオカセットの構成であり、前記条件は、固形フィルム、たとえばポリスチレンまたはニトロセルロースの薄いフィルムの形成を生じるべく維持され、たとえば前記有機フィルム形成組成物は、酢酸アミルかまたは、アセトン、ジメチルスルホキサイド、酢酸エチルのような有機溶媒か、または他の一般的な有機溶媒中に溶解されたニトロセルロースを含み、あるいは有機フィルム形成組成物は、アセトン、ジメチルスルホキサイド、酢酸エチルのような有機溶媒か、または他の一般的な有機溶媒中に溶解されたポリスチレンを含み、あるいは方法は、ニトロセルロース微孔性膜のような微孔性膜を、酢酸メチル、エチルアルコール、ブチルアルコール、水、およびグリセロール中にニトロセルロースを溶解することなどによる、
工程を含む、請求項３７ないし４６のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項４８】
基板コーティング流体のための接着表面を有するディスク状の形状にある前記支持体を供給すること、ディスクを個々に回転させることであり、好ましくはディスクはコンパクトディスク（ＣＤ）の形状にあり、さらに、基板コーティング流体をディスクの中心領域へ、それが回転している間に供給することであり、前記流体の放射状の分布および表面力の作用によって保持可能なものを除くすべての除去を可能にすることを含む、請求項３７ないし４６のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項４９】
検定を行なう方法であり、請求項３７から４８に記載の方法に従って、請求項１〜３６の任意の装置を供給すること、生体材料のスポットアレイを前記基板に適用すること、少なくともいくつかのスポットを蛍光標識を用いて標識する検定を行なうこと、および、前記アレイを洗浄した後、蛍光の検出によりアレイを読取ることを含み、好ましくは前記検定は、タンパク質−タンパク質相互作用に基づいているか、あるいは核酸または他の遺伝物質を含み、またはウイルス、ペプチド、抗体、受容体、ｃＤＮＡクローン、ＤＮＡプローブ、合成オリゴヌクレオチドを含めたオリゴヌクレオチド、またはポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）産物を含むアレイを含むか、または前記アレイは植物、動物、ヒト、真菌、または細菌細胞、あるいは悪性細胞、または生検組織由来の細胞を含有することを含む、方法。
【請求項５０】
前記読取りが、ＣＣＤセンサーにより実行される、請求項５０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体物質、特にタンパク質および遺伝物質を分離し、反応させ、かつ顕微鏡分析するための基板に関する。また、本発明は、該基板を作成および検査する方法、該基板を使用したバイオアレイ、および該基板上で材料を結合、反応、検定、およびイメージングする方法に関する。
【０００２】
本発明の態様は、塗布されたスライドガラス、マルチウェルプレート、および、タンパク質または遺伝物質を受取りかつ検定が行なわれ、アレイが洗浄され、かつ、変化したアレイが蛍光発光について分析される間、厳密な位置に材料を保持する硬質支持体に関する。また、本発明は、マルチウェルプレート構造物ならびにチューブ、バイオカセット、ディスク型の基板、および他の形状に関する。
【０００３】
本発明の態様は、異なる生体分子間の分離、結合、および識別のため、および反応条件の確立のための技術に関する。
【０００４】
本発明の態様は、組織、たとえば悪性の可能性のある組織の生検材料について、または飲用水のような汚染された物質についての検査に関しており、たとえば、稀な事象の検出を可能にする。
【背景技術】
【０００５】
光学分析の性能を改良および拡張するための研究は、分析の間にその上に試料が支持されている基板についての検討に長く関与してきた。
【０００６】
生物材料の場合には、基板、特に、「膜」および「マトリックス」とも呼ばれる多孔性基板が、材料が遺伝分析を受けるかあるいは細胞またはタンパク質の研究のために使用される間に、材料を固定するべく用いられてきた。歴史的には、多孔性マトリックスは最初、液体中に含有される粒子を分離するためのフィルターとして作成された。この過程で、多くの多孔性高分子マトリックスが、多数の生体高分子に対して強い結合親和性を有することが同定された。これらのマトリックスは、特に放射性標識が用いられた場合には、細胞化学および生体高分子研究のための基板となった。
【０００７】
ニトロセルロース膜（硝酸セルロースとも呼ばれる）の、単鎖ＤＮＡと結合するための基板として役立つ、すなわちＤＮＡを固定する能力は、1965年、ニーレンバーグ（Nirenberg）によりフロースルーアッセイにおいて証明された。かかる膜は、一般に、線維状セルロースを出発物質として用いて形成される。
【０００８】
ニトロセルロースが関係するセルロースは、グルコース単位の鎖として形成される、生細胞のための普遍的な建築材料である。ニトロセルロース膜は、この点に関してセルロースに対する関係によって利益を与えており、またそれらの分子結合特性の故に基板として一般に使用されてきた。膜は、細胞、生体高分子、タンパク質、遺伝物質、および核酸を結合するべく用いられてきているとともに、非生物学的化学物質のための基板として役立っている。
【０００９】
微孔性高分子膜、特にニトロセルロースの、電気泳動的に分離された分子由来の生体分子のブロッティングのための使用は、サザン（Southern）によりＤＮＡ−ＤＮＡ相互作用のために開発された。この技術は一般に、開発者に敬意を表して「サザン」ブロッティングと呼ばれる。もう一方のコンパス方位が開発されている。「ウェスタン」ブロッティングは、タンパク質−タンパク質相互作用のため、固定用基板の上にタンパク質を固定するべく用いられてきた技術である。
【００１０】
サザン法は、電気泳動による分離において、分離された帯を同定するための方法に必要であった。ブロッティング法は、電気泳動的に分離された帯を特異的に同定するべく、微孔性のニトロセルロースを用いた。
【００１１】
最初のサザンブロッティング技術の簡単な概要は、ニトロセルロース基板の一般的な機能を理解する助けとなるであろう：
試料、この場合にはＤＮＡを含有している、は、電気泳動によってゲル媒体上で分離され、水酸化ナトリウムによる処理によって変性される。
該ゲル上に微孔性ニトロセルロース膜が置かれる。
該膜上に吸取り紙が置かれてゲルから水が吸収され、表面に重りがかけられる。重りは、ゲルが膜の下でつぶれる時、水および分離された分子を微孔性膜内へ追込む。このことは、分離された生体分子より構成される膜上に画像を残す。
帯域からのＤＮＡは、非特異的に微孔性ニトロセルロース膜へ結合される。
ニトロセルロース膜は洗浄され、拡散法によりブロックされる。
検定を行なうためには、ニトロセルロース膜は次に既知の標識されたＤＮＡの溶液とインキュベートされる。
もし添加されたＤＮＡが、電気泳動的分離から固定化されたＤＮＡの帯域に対して正確に適合すれば、標識されたＤＮＡは結合し、帯域は標識されるであろう。
連続的な洗浄の後、もし放射能標識が使用されたのであれば、Ｘ線フィルムを用いて標識された帯域の視像が次に作成され、したがって帯域が同定される。
【００１２】
サザン技術の最初の開発に続いて、スループットを増やす努力の中で、光学によって画像化される誘導蛍光放出を用いて、放射性トレーサーを蛍光性タグで置換える傾向が現れた。しかしながら、市販の多孔性ポリマー膜は、それ自体が、広いスペクトル範囲にわたって蛍光を示すことが注目された。バックグラウンドノイズとしてのこの蛍光放出は、高分子膜の、タンパク質の蛍光研究における使用を制限した。ニトロセルロース膜は最も違反者ではないものの一つとして同定されてきたが、それでもなお、基板材料として使用される場合には、ニトロセルロースは検出の精度および検定のスループットの双方を制限する好ましくない蛍光を有することがわかってきた。
【００１３】
ＤＮＡの場合には、ニトロセルロースのような高分子膜を用いたいという継続した要求にもかかわらず、非高分子シランまたはＧＡＰの層、および他の、生体高分子が直接それに結合する接着促進剤のような物質を用いて、比較的小さいバックグラウンド放出を有するガラスまたは石英のスライド上にアレイをスポッティングすることにより、蛍光の問題の周辺に一つの道が見いだされた。これらの接着促進剤は、均一な厚さを得ることの難しさ、ノイズの寄与、および反応性といったそれら自身の重大な問題にもかかわらず、小さい分子を用いて有意な成功を可能にしてきた。ＤＮＡよりも約１０００倍大きいタンパク質分子に対して有効な、類似の技術は存在していない。それでもなお、かなりの厚さの多孔性ニトロセルロース膜か、または他の、自己支持性であるかまたは支持体が裏打ちされている、自己蛍光性の高分子固定性物質が頼りにされている。顕微鏡スライドのような基板上の微孔性ニトロセルロースの場合には、典型的にはニトロセルロースは少なくとも１０ミクロンの厚さがあり、その自己蛍光は検定のスループットを制限する因子のままである。生物学に対する、または臨床家に対する、より高いスループットの大容量のタンパク質検定を行なうことの必要性の意味は、たとえばチン（Chin）らの米国特許第６１９７５９９号に議論されている。
【００１４】
既知のタンパク質検定の多くがその上で行なわれることが可能な基板について、本文では新たな洞察が提示される。概して、これらの洞察は、研究用および臨床診断用の大容量の検定のため、スループットを増大させ、かつ蛍光または発光により標識されたタンパク質および他の生体材料のより精度の高いイメージングを達成する技術につながる。
【００１５】
（ニトロセルロースを用いたいくつかの先行技術）
マイクロアレイ作成のための、固体または微孔性表面上での生物学的流体のスポットの付着の実施を特に参照すれば、このことは広く記述されている。たとえばニトロセルロースの多孔性膜を載せているスライドガラス、たとえば厚さ１２〜１５ミクロンのものを用いた場合、製造業者シュライカー＆シュール（Schleicher & Schuell）は、５０ｎｌ以上もの懸濁液を用いた生物学的液体の各スポットの作成を推奨してきた。
【００１６】
より少量の懸濁液を用いた別のニトロセルロース法としては、生体分子とコロイド状またはそれ以外のニトロセルロースとの、より少量の液体混合物からなるスポットが、ガラスまたは他の支持体上に形成されており、そこでニトロセルロースは溶解されるか、または一般的な溶媒中に懸濁される。さらなる溶媒が投入されて付着物の乾燥を引き起こし、結果として、混合された生物材料のための固定構造物として役立つ多孔性マトリックスを生じる。この技術は、ピンケル（Pinkel）によりネイチャー・ジェネティクス（Nature Genetics）、第２０巻、１９９８年、１０月に、またアウデー（Audeh）らにより米国特許出願公開第２００２／００１５９５８号に記述されている。生体材料とニトロセルロースとの混合物からなる、支持体上の非常に薄い付着物またはスポットを含むこれらの公表物でさえも、実用的な技術の状態まで進歩することはできていない。このようなプロセスは、それらが、蛍光標識されたタンパク質のスポットから検出されるシグナルに対するニトロセルロースまたは他の固定基板材料の寄与について、スポット対スポットの評価を可能にしないことから、不確定性または誤差に固有の原因をもつように見える。この技術においては、スポット自体からの蛍光シグナルは、必然的にガラスまたは他の支持体、多孔性ニトロセルロースまたは他の固定材料、および生物学的物質自体の放出の総量である。これらの放出はすべて統合されるため、生物物質からのシグナルを、生物／ニトロセルロース材料からなるそのようなスポットから分離する方法はない。
【００１７】
入手可能な、ずっと厚い、しかし記述されたニトロセルロースの連続膜を用いた、かつ他の固定高分子を用いたさらに一般的な検定においては、撹乱ノイズの減算が一般に用いられる。支持体を横切るかかる基板の厚さについての全体的な均一性の結果、標準化されたソフトウェアが、スポットされていない膜からの放出ノイズシグナルを測定し、スポットに由来する全シグナルから、そのノイズシグナルをほぼ表している値を自動的に減算することが可能である。スポットされたピンケルまたはアウデーらの混合物の場合には、スポットを超えた局所周辺は、スポットにおける蛍光のバックグラウンドに寄与する基板材料の続きを含有しておらず、それゆえ基板材料の影響を取除くべく減算技術が使用されることは不可能である。アフィメトリクス４２８スキャナー（Affymetrix 428 Scanner）のような共焦点走査顕微鏡により検出されるシグナルレベルによって測定されるような蛍光エネルギーの大きさは、試料の蛍光測定における実質的な誤差が、ピンケルおよびアウデーらのプロセスによって持込まれる可能性があることを示しており、またいくつかの形式の減算を可能にするこの技術の好首尾の変法はまた見つかっていない。
【発明の開示】
【００１８】
（超薄、低ノイズ固定基板）
蛍光標識された生物材料の固定およびイメージングのため、新規の別のアプローチが提示される。それは、生物学的結合特性をもつ高分子、たとえばニトロセルロースからなる基板の連続した超薄層を用いる。この技術は、タンパク質固定高分子基板を用いることにより、蛍光標識されたタンパク質のイメージングを可能にするために有効である。この技術は、発光標識物で標識されたタンパク質を用いた、および蛍光あるいは発光標識物で標識された他の生体材料を用いるといった、他の潜在性の広範囲の用途をもつ。この技術は、ウイルス、ペプチド、抗体、受容体、および他のタンパク質に対して；植物、動物、ヒト、真菌、および細菌の細胞を含めた広範囲の他の標識された生物材料に対して；他の物質よりも問題の少ない、非常に実用的な基板としての核酸、たとえばｃＤＮＡクローン用の、ＤＮＡプローブ、合成オリゴヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド、およびポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）産物に対し；およびまた標識された化学物質に対して、有利に使用されてよい。それは、たとえばＧＡＰのような（ＧＡＰは、高い反応性の故に、コンタミネーションを避けるため、費用および時間のかかる防止策を必要とする）先の物質を超えて、低コストの実用的な基板であるという魅力的な可能性をもっている。
【００１９】
生体高分子のスポットのアレイの付着を受取るのに適した優れた固定基板が、生物学的結合特性を有するポリマー基板材料の連続した超薄層により、すなわち（ａ）５ミクロン未満の厚さの超薄層が、厚さ１ミクロン未満かまたは孔サイズにほぼ等しい厚さまで低下する、各々約３ミクロンから１／２ミクロンまでの孔サイズをもつ三次元の微孔性の形状において、あるいは（ｂ）厚さ５ミクロン未満、３ミクロン未満、またはそれより薄く、望ましくはミクロン以下の厚さ、たとえば０．１〜０．５ミクロンまで、あるはさらに単分子層まで低下する固体表面コーティングとして提供されることが見いだされている。
【００２０】
このようなディメンションの高分子基板は、タンパク質およびより広範な種類の言及された材料を固定するために有用であることが見いだされている。さらに、かかる連続した、超薄高分子層が容易に形成され得ることがわかっている。
【００２１】
硬質基板上の生物材料固定高分子の均一な超薄層は、正確にわかっている位置に生体高分子のスポットをプリンティングすること、検定を行なうこと、連続的な洗浄およびそれに続く操作の適用、誘導放出により顕微鏡的に分析されること、の条件に耐え得ることがわかっている。超薄層は、固定材料の共振蛍光に由来するバックグラウンドを有意に低減すること、およびこれについては言及されることとなる配慮のために、別の方法で利益をもたらすことがわかっている。
【００２２】
連続的な超薄層はまた、スポッティングされた物質の向こうに存在する領域由来の、そのシグナルへの寄与が、信頼できる方法でスポットの測定値から減算されることを可能にするような均一性をもち得ることもわかっており、先行技術によって取得可能であったものからさらにシグナルの質を高めている。
【００２３】
タンパク質固定膜についての熟練者は、多孔性ニトロセルロースまたは他のタンパク質固定基板のかなりの深さ、すなわち市販の製品において１０ミクロン以上、が重要であると考えていたかもしれない。熟練者は、現在の市販の膜のかなりの深さが、スポットのプリンティング、検定の実行、連続した洗浄、および分析を通してのユニットの操作を生延びることも可能な、均一で耐久性のある膜の形成を可能にするために必要であると考えていたかもしない。あるいは熟練者は、現在の市販の基板の厚さが、確実な製造を可能にするために、または担体流体の下向きの排水を可能にするべく、付着部位の下に液体を受ける体積を提供するために必要であったと信じていたかもしれない。あるいは熟練者は、固定基板のかなりの厚さが、自己蛍光などを補正するための信頼できる減算技術を可能にするべく充分な、厚さ対厚さの変動量の比を提供することが必要であると信じていたかもしれない。
【００２４】
かかる要求が、実際のところ何ら必要ではないことがわかってきた。生物学的結合特性をもつ、耐久性のある、超薄型の連続した高分子基板が、約５ミクロン未満の厚さに容易に製造され得ること、およびスポットの配列および位置の精度が、スポッティング、検定、洗浄、操作、および分析の段階によって脅かされないことがわかってきた。
【００２５】
別の状況における薄いコーティング用に慣例的なコーティング技術を用いることとで、高分子コーティングの厚さにおける固有の変異は、超薄基板全体の小さい厚さに比べてさえも充分に小さく、連続したコーティングの、隣接するスポットされていない領域からのシグナルが、言及された減算技術において使用されてよく、優れた顕微鏡的結果の獲得を可能にすることがわかっている。
【００２６】
７５ｎｍ未満の厚さまで低下し、さらに分子の厚さまで低下する、固定高分子基板の、特にニトロセルロースの、３ミクロンの固形（無孔性）薄膜が形成されることが可能であり、かつ首尾よくハイスループットのタンパク質および他の生体材料の検定に用いられることがわかっている。
【００２７】
かかる超薄基板が、コーティングまたは基板として形成された後に、結合および固定のトポロジーまたは条件を改良するべく、コロナ放電、原子状粒子、または放射線ボンバードメントによるような、あるいは調節エネルギーエキシマーレーザービーム処理により変えられてよいことが認識されている。
【００２８】
かかる開発を行なう中で、生体分子がニトロセルロースまたは他の固定高分子物質の表面に結合する一方、共振蛍光はこの検査技術によって照明された物質の全体積またはバルクから放出されるという事実の重要さが認識されてきた。市販の膜（１０マイクロメーターまたはそれより厚い膜）の上にマイクロアレイがスポットされている場合、生物材料は通常、かたい無孔性の支持体の上に支持された膜の厚みの外側部分、たとえば膜の厚さ全体の３０％または４０％にのみ蓄積する。このことは、生体物質を支持している非常に少量の揮発性の液体が付着された場合、生体分子のためのフロースルー条件が妨げられるという事実のせいである。生体高分子および担体流体は、必然現象として表面を湿らせ、また液体担体が分離し、向こう側へ移動し、または蒸発するとき、移動孔を飽和して深さを浅くし、さらなる侵入を阻止する。
【００２９】
ニトロセルロースのような高分子の生体固定材料がほぼ直線的な様式で行動し、かつ励起光線の暴露された物質の体積および励起のレベルとの関係において蛍光を放射すること、および、厚さが５ミクロン未満および好ましくは厚さ３ミクロン未満、また重要な場合にはさらに厚さ１ミクロン未満に制限された該材料の層が有意な利点を提供し得ることの重要性が認識されてきた。
【００３０】
本文において提供された超薄微孔性基板においては、実際に生物材料を載せる多孔性材料の体積の、捕集性の光学素子に対して提示される基板材料の全体積に比較したパーセントは、５０％より大きく、かつ有利なことに多くの場合に７５％より大きくてよく、不必要な材料の体積およびその有害な蛍光が回避される。
【００３１】
実験的には、蛍光の共振放射は、厚さ１、２、３、４、７、および１４ミクロンの微孔性膜の厚さとともに増加することが測定されている。
【００３２】
さらに、支持構造物の単位面積あたりの、所与の量のニトロセルロースまたは他の生物学的結合性高分子材料の多孔性膜の共振蛍光放射は、透明な固形薄膜として提示された同一の材料のものより何倍も大きいことが認識されている。（約６．４倍大にて測定した場合）半透明／半不透明の三次元多孔性膜の形状にあるニトロセルロースは、透明な半結晶質の形状にある同一の材料よりも、はるかに大きい度合いまで励起放射線を吸収することが観察されている。さらに、比較的厚い多孔性膜もまた、より薄い、特に透明な膜よりも、はるかに大きい度合いまで励起エネルギーを反射または散乱する。
【００３３】
さらに、生物学的結合特性を有する超薄の透明な固形高分子膜は、最少量の励起エネルギーを反射することにおいて、検出されるべき蛍光放射エネルギーを励起エネルギーから分離するための捕集システムにおいて必要とされる、フィルターの排除必要量を最少化することが観察されている。
【００３４】
また、固定高分子材料へ結合された蛍光体標識生体高分子により、捕集光学素子に向けて放出される蛍光放射シグナルの強度が、存在する生体高分子の量の関数のみならず、励起供給源のエネルギーの関数でもあることが認識されている。それはまた、固定媒体の上表面を基準にした、固定媒体の位置の関数でもある。生体分子は外側表面の上に局在するか、または三次元の膜構造の異なる深さまで埋められてよい。外側表面の下の三次元マトリックス内に局在する分子に取付けられた蛍光体は、外側表面上の同様の分子に比べて、２倍不利である。高度に多孔性の高分子材料のような、半不透明な拡散性の材料を貫通するエネルギー強度は、移動した距離および媒体の吸収特性との関数において減少する。同様の方式で、マトリックス内に埋められた励起された分子からの誘導蛍光は、光学系によって捕集されるべく励起する前に、ある程度吸収されるか、または散乱される。三次元の多孔性高分子膜構造内で個々の蛍光体が深くなるほど、捕集光学素子におけるその蛍光放出はある程度まで弱くなるであろう。
【００３５】
したがって、新規な、固定ニトロセルロースまたは他の生体材料固定高分子材料からなる固形超薄高分子薄膜は、かなり重要なものと見られている。固形ニトロセルロースまたは他の固形固定高分子の表面は、（生体高分子、細胞、または組織の小片か、または他の材料がそれに結合するための物質のための）充分な結合部位を、一つの平面上で、検定されるアレイにとって有用な大きさの付着スポットにおいて、便利に提供してよいことが認識される。結合部位の数は小孔内に折り畳まれた表面のそれに等しく、（微孔性高分子膜のもののような）三次元構造の表面は、スポットの大きさを増すことで、固形コーティングを得ることが可能である。一般的な平面上の結合部位は、いくつかの点で、三次元の形状に堅く折り畳まれた同等の表面内において可能なものよりも、より優れた結合の機会を提供すること、たとえば、すべての部位に対して生体高分子の付着のための等しい機会を提供することが認識される。このことは、孔サイズが変化することがある場合、および生体付着物が、スポットされた流体の濃度、乾燥条件などに依存する場合の、微孔性高分子構造との比較において特に真実である。特に、大きいタンパク質分子については、この配慮は、検定から検定へ、タンパク質または他の生体高分子の検定を、固定高分子材料からなる固形または修飾された固形超薄コーティング上で行なうことにより取得されるものと信じられている。
【００３６】
蛍光標識されるかまたは発光標識された生体高分子を固定するべく用いられる、ガラス、金属、またはプラスチック上に支持された、生体材料固定性の高分子材料からなる、連続した超薄微孔性高分子基板、および固形基板は、優れた信号対雑音比、および優れた情報または診断効率を提供する他の利点を達成することが可能である。
【００３７】
優れた分析結果は、ニトロセルロースを、超薄微孔性高分子材料として、または超薄固形高分子コーティングとして用いることによって得られているが、非常に望ましい結果は、ポリスチレンを用いて取得可能であることも認識されている。生物学的結合特性をもつ他の超薄高分子、たとえば、コポリマーおよび混合物を含めて、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、エチルセルロース、活性化されたナイロン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニルジフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ジビニルベンゼン、およびアガロースもまた使用されてよい。
【００３８】
一つの特別の態様においては、約５ミクロンより薄く、好ましくは３、２、または１ミクロン未満の薄さの、連続した微孔性の高分子材料が、研究中の生体高分子を支持するべく提供される。この構造物の使用により、共振ノイズが超薄高分子基板の厚さに従って減少する一方で、蛍光を発するシグナルは、現在市販されている材料の使用に比較して最小限に低減され、移された流体の体積は、超薄材料の厚みの中への過程において、目に見えて変化しないことがわかっている。通常、三次元マトリックスは、同じ支持体のフットプリントよりも大きい結合表面（より大きい生体材料結合部位）を提供する。
【００３９】
しかしながら、もう一つの重要な態様は、低蛍光ガラス、溶融石英、セラミック、ＰＭＭＡ、ポリスチレン、他のプラスチック、または金属といった、極めて低い蛍光特性の硬性支持媒体の上に付着された、５ミクロンより薄く、好ましくは３ミクロン未満、また好ましくは２、１、０．５、または０．１ミクロン未満の薄さ、またはさらに分子の厚さの、超薄固形、すなわち無孔性の、生物学的結合特性をもつ高分子のコーティングである。かかる生物適合性基板の全バックグラウンド混乱効果は、好ましくはそれを支持している硬質構造物のもの程度か、またはさらにそれより小さい。
【００４０】
これらの態様においては、統計上信頼できるシグナルを得るために必要な光子の数は、生体高分子の付着専用のスポット領域を指令する。好ましくは、この領域はほぼ、１００ミクロンより大きく、１０００ミクロン未満、好ましくは５００ミクロン未満の直径をもつスポットである。多くの場合、生体高分子の好ましいスポットサイズは、約５００ミクロン未満、たとえば１００〜４００ミクロン、１５０〜３００ミクロン、が一般的なドットサイズである。このことは、大容量の高速スループット検定および分析を可能にするべく、必要とされる一連の希釈に備えた、またプロセスリファレンススポットを備えた、適切なマイクロアレイの形成を可能にする。この系は、スポットあたりに必要な生体材料の量に関してさらに経済的であり、たとえば、一つの納入業者によって推奨された、個々のスポットのための量が５０ｎｌ以上もの高さであった、ガラス上の１０または１２ミクロン、またはそれより厚い微孔性ニトロセルロース上にスポッティングする先行技術の方式に比較して、スポットあたり１ｎｌ未満が必要とされる。
【００４１】
かかる超薄固定高分子層の製造法は、特に優れた基板を製造することが判明しているものと規定される。
【００４２】
新規な方法は、ニトロセルロースまたは他の固定高分子、すなわち生物学的結合特性を有する材料からなる超薄コーティングを、適当な固形支持体、多くの場合、２５×７５ｍｍの大きさの顕微鏡用スライドガラスの上に、次に記述されるように、約１ｍｍの厚さまで付着することが用意されている。
【００４３】
末端に短い艶消し区域をもつ、イアリ・サイエンティフィック社（Erie Scientific Co.）、ニューハンプシャー州、ポートランドからの部品番号２９５１のような、ブランクの顕微鏡用スライドガラスが取得される。これらは、表面接着促進剤および／または、識別およびシリーズ化、顕微鏡分析または他のプロセスのための登録、一時的な分類のためのマーキング、あるいは単純にプレゼンテーションまたはブランディングのためといった、重要な目的のために、スライドへの表示の適用を可能にする層を適用することによって前処理される。数多くの選択が可能である。二つの好ましい態様は：
（ａ）ペイントされた／カバーされた領域は、スライドの外縁をたどる１〜３ｍｍ（および好ましくは２ｍｍ）幅の枠の付加を用いるかまたは用いずに、艶消し区域の上に適用される。艶消し区域の上のペイントされた領域は、後に、識別およびシリーズ化か、または他の所望のマーキングを用いて、レーザーマークされてもよい。使用されたプロセスは、シリーズ化されていないマーキングでもよい。
（ｂ）艶消しされた表面側のスライド全体に、蒸着またはスパッターコーティングによってコーティングが適用され、たとえば、６３５ｎｍの通常のレーザー波長に関して１０％と９０％の間の範囲にある不透明度を提供する目的で、タンタニウムに続く空気酸化により、酸化タンタルの薄層を形成する。艶消し区域の上のコートされた領域は、後に、識別およびシリーズ化か、またはシリーズ化されないマーキングを含む他のマーキングを用いてレーザーマークされるのに適している。スポットされるべき領域はまた、たとえば、個々のアレイを取囲んでいる酸化タンタルの、円形または四角形のモートを除去することにより、亜領域（または島）に分割されてもよい。このよう分離された領域は、実験の間にモートの外側に接着性のガスケットが適用される場合、スポットされたアレイを離層から保護するために役立つかもしれない。
別の方式においては、レーザーマーキングおよびセグメンテーションは、コーティングに続いて行なわれてよい。
好ましくは、レーザーは、除去されるべきコーティングによって吸収され、かつ支持体、ガラス、またはその他の材料によって吸収されない波長を用いて使用されるであろう。
【００４４】
艶消し領域の上のコーティングのレーザー切除は、スライドをシリーズ化するか、または自動光学ユニットまたは情報検索用に、識別または登録用マーキングが加えられてよい。切除は、市販のバーコードリーダーを含めた種々の装置を用いるプロセスにおいて、データ獲得の信頼度を高める。
【００４５】
有利なことに、接着促進層の適用の後、少なくとも一つの耐性のある感度較正スポットが適用されてよい。感度較正マーキングは、幾何学的な基準用の基準マーキングとして作用するべく提供され、その材料の適切な選択により、計測のための標準の蛍光リファレンスとして役立ち、また光学装置における長期間の変異に対応する。
【００４６】
同様の蛍光発生較正スポットが、完成された基板の外表面上に適用される。有利な場合には、それらは高密度の生物学的スポットの点在する、低密度のパターンにおいて適用され、較正のため、または不均等な励起発光が起こってよい場合、たとえば、暗視野反射モードによるイメージング中のような、アレイ平面に対する垂直に対し、照明をある角度で用いる場合の例において、ノーマライゼーションのために使用される。
【００４７】
好ましくは、較正用化合物は広い蛍光スペクトルをもつべく選択される。ポリイミド高分子（カプトン（Kapton））のような、広いバンド、標準的な蛍光を示す、すなわち、一つの波長において信頼できる様式で蛍光を生じる、一時的に安定な材料は、リファレンス蛍光体として選ばれ、溶媒とともにスライド表面に付着され、続いて溶媒が蒸発される。典型的なスポットの直径は、１５０ミクロンおよび３００ミクロンでよく、市販の生物学用プリンター（時には「スポッターズ（spotters）」または「マイクロアレイング・インスツルメンツ（microarraying instruments）」と呼ばれる）を用いて適用されることが可能である。付着される材料の正確な量は、カプトンのような高分子が光学的に不透明であって、高分子からの蛍光放射は、再現性のある量子収量を生じる付着された材料の表面において、またはその付近で起こることから重要ではない。
【００４８】
各スライドに適用された較正用材料の使用は、装置の自己較正、すなわち、スライドごとの自動較正を可能にする。スライド上の励起入射照度の不均一性に依存した、数および間隔における較正スポットの分布が用いられてよい。一つのアレイに分散された６個ほどの少数でも充分であるといえるが、読取りシステムの特性に依存して、より多くの数も用いられる。
【００４９】
顕微鏡用スライドガラスの調整のための好ましいプロセスは、溶媒または洗剤を用いた機械的な手段により、すべての微粒子およびほとんどの有機物の除去を含む。スライドは続いて空気乾燥される。活性表面（艶消しされた表面の領域領域として定義される）は次に、たとえば残留性の有機物質を除去しかつ表面の接着特性を増大するべく、オゾン処理を受ける。オゾン反応は、コロナ暴露またはＵＶ照明を用いて活性化されてよい。好ましい態様においては、オゾン／コロナ処理は、その最適レベルで作動しているラボラトリー・コロナ処理機（エレクトロ・テクニック・プロダクツ社（Electro-Technic Products Inc.）（イリノイ州、シカゴ）からのモデルＢＤ−２０ＡＣ）の、標準的な２．５ｃｍの丸形ヘッドによるジェットに対し、表面を垂直に、かつおよそ１と４ｃｍの間（好ましくは２ｃｍ）で暴露しながら、スライドを２と８ｃｍ／分の間（好ましくは４．４ｃｍ／分）の速度で、コロナ放電を通過して平行移動させることにより誘導される。好ましくは、圧力、温度、および湿度は、ヒトの快感帯域の範囲内、６５°〜７２°F、１気圧、および３０と７０％の間の湿度に保持される。
【００５０】
別法として、かかるスライドは、洗剤を用いた超音波浴中で約３０分間それらを洗浄すること、および続いて約４５０℃のオーブン内で約８時間保持することなどにより、破片ならびに任意の生物学的生成物が除去される。
【００５１】
もし上記の前処理（ａ）の好ましい態様が使用されるなら、スライドは次に、コロイドシリカまたは可溶性ケイ酸塩を用いて、厚さ１μ未満の層でコートされる。この目的のためには、水中に懸濁された、シグマ・アルドリッチ社（Sigma-Aldrich）から市販されている、ＬＵＤＯＸ  ＣＬ、ＬＵＤＯＸ  ＣＬ−Ｘ、またはＬＵＤＯＸ  ＴＭＡが用いられる。同等の製品が、他の供給源から入手されてもよい。この目的のため、スライドは１％〜１０％（好ましくは３．３％）のコロイドシリカの浴中に１秒間〜１時間保持され、０．１と１０インチ／分の間（好ましくは０．５インチ／分）の一定の速度で、顕微鏡スライドの平面に平行な経路に沿って取出され（浴から引抜かれ）、コーティングを形成する（「ドローンコーティング（drawn coating）」と呼ばれる）。これに空気乾燥が続けられる。好ましくは、先に記述されたように、環境の圧力、温度、および湿度は、ヒトの快感帯域の範囲内に保持される。生体材料がそれに対して固定される、最後の基板層の製造においては、スライドは好ましくは所望の基板材料の溶液中に沈められ、適当な一定の速度で該溶液から引出され、引抜かれた基板層を形成する。このコーティング手法は、定義された環境条件下に、標準化された条件などに適応された溶液を用いて行なわれる。
【００５２】
仕上げのコーティング流体は、多くの可能性から選択されてよい。三つの好ましい態様は、ポリスチレンフィルム、ニトロセルロースフィルム、およびニトロセルロース微孔性膜を形成する組成物を用いる。コーティング溶液は、広範囲の濃度にわたって使用されることが可能である。有利なことに、溶液は、所与の操作条件のセットに対し、製造の有利さのため、ノーマライズされることが可能である。示されるべき実例においては、ニトロセルロースおよびポリスチレンからなる三つの組成物は、なお環境の温度のセットおよび、引き出す速度のセットに対してノーマライズされ、特に、ポリスチレンおよびニトロセルロースからなる厚さ０．１μのフィルムおよび、ニトロセルロースからなる５μ未満の接着性多孔性膜の製造用には、各々２６℃および１インチ／分である。
【００５３】
特別の態様においては、ポリスチレンフィルムは、５グラムのダウ（Dow）からのポリスチレンペレット（９０°と１００℃の間で２４時間にわたり、予乾燥された）を、１００ｍＬの酢酸アミル中に低剪断混合を用いて溶解することにより製造される。低剪断混合は、ガラス容器内の成分を４ｒｐｍで回転することによって得られる。スライドは、２６°±０．５℃に保持された、組成物を含有しているバット内に沈められ、続いて０．１と１０インチ／分の間の一定の速度、好ましくは１インチ／分で引き出される。最も適切には、プロセスは、湿度３３％および２６℃の制御された雰囲気を保持する５立方フィートのフード内で、組成物および制御された加工条件に適合された引抜き速度を用いて行なわれる。スライドの引出しに続き、加工されたスライドはフード内に１〜５分間保持される。所望の厚さのコートスライドに到達するため、一回以上のディップが用いられてよい。
【００５４】
ニトロセルロースフィルムを製造するための態様においては、１．３３gのニトロセルロースおよび０．１gの無水塩化スズ（ＩＩ）（ＳｎＣｌ2）が、１００ｍＬの酢酸アミル中に溶解される。スライドは、２６°±０．５℃に保持された、組成物を含有しているバット内に浸され（沈められ）、さらに０．１と１０インチ／分の間の一定の速度、好ましくは１インチ／分で引抜かれる。最も適切には、プロセスは、湿度３３％および２６℃の制御された雰囲気を保持する５立方フィートのフード内で行なわれる。スライドの引出しに続き、加工されたスライドはフード内に１〜５分間保持される。所望の厚さのコートスライドに到達するため、一回以上のディップが用いられてよい。
【００５５】
ニトロセルロース微孔性膜を製造するための態様においては、４．１４グラムのニトロセルロースおよび０．１グラムの無水塩化スズ（ＩＩ）（ＳｎＣｌ2）は、５５．６ｍＬの酢酸メチル、２６．3ｍＬのエチルアルコール、および１３．６ｍＬのブチルアルコール、２．９４ｍＬの水、および１．１１ｍｌのグリセロール中に溶解される。スライドは、２６°±０．５℃に保持された、組成物を含有しているバット内に浸され（沈められ）、さらに０．１と１０インチ／分の間の一定の速度、好ましくは１インチ／分で引抜かれる。最も適切には、プロセスは、湿度３３％および２６℃の制御された雰囲気を保持する５立方フィートのフード内で行なわれる。スライドの引出しに続き、スライドはフード内に２〜５分間保持される。所望の厚さのコートスライドに到達するため、一回以上のディップ（すなわち液浸）が用いられてよい。
【００５６】
各々のタイプのコーティング用のもう一つの態様においては、無水塩化スズ（ＩＩ）（ＳｎＣｌ2）は省かれてよく、他の溶媒が、前文にリストされた溶媒の代わりに使われてよい。アセトン、ＤＭＳＯ、または酢酸エチルは、一般に、ニトロセルロースおよびポリスチレン用の代替えの溶媒として使用される。
【００５７】
好ましい態様においては、上記のように調製されたスライドは、生物材料に対するそれらの結合能を増大するべく、表面処理される。好ましい態様においては、コロナ処理は、
処理されるべき表面を、標準的な２．５ｃｍの丸形ヘッドのラボラトリー・コロナ処理機によるジェットに対し垂直に、およそ１と４ｃｍの間暴露しながら、スライドを２と８ｃｍ／分の間（好ましくは４．３ｃｍ／分）の速度で、平行移動させることにより誘導される。ラボラトリー・コロナ処理機（エレクトロ・テクニック・プロダクツ社、イリノイ州、シカゴ、からのモデルＢＤ−２０ＡＣ）は、その最適レベルの付近で作動されるべきある。好ましくは、環境の圧力、温度、および湿度は、先に記述したように、ヒトの快感帯域の範囲内に保持される。
【００５８】
さらなる加工においてゆるんでくるかもしれない、スライドの裏側の可能な汚染（コーティング物または付着物）は、除去されねばならない。スライドの裏側は、ディッピングおよびバットからの引抜きの間または後に、あるいはパッケージングに先立ち浄化されてよい。好ましくは、仕上げられたスライドは乾燥窒素中に保存される。
【００５９】
もし、固形の、超薄、固定高分子フィルムが所望であれば、アミル・アセテート（Amyl Acetate）のような溶媒と混和性の、より遅い蒸発特性を有する液体が存在しないことを確認することが望ましい。
【００６０】
もし多孔性または三次元の超薄膜が所望であれば、水または別の一般的なポロジェンが、アミル・アセテートまたは他の溶媒に添加されて細孔を生じる。このことは、この技術において知識のある者には周知の技術である。
【００６１】
種々の溶媒／ニトロセルロース濃度、その他は、ロバート・ケスティング（Robert Kesting）による「シンセティック・ポリメリック・メンブランズ（Synthetic Polymeric Membranes）」マグローヒル（McGraw-Hill）、１９７１年、第５章、ｐ．１１６−１５７にリストされており、この本はその記載全体が参考として本明細書に含まれる。ポリスチレンについては、好ましい溶媒は塩化メチレンおよびアセトンである。ポリスチレン、ならびにＰＶＤＦおよび多くの他の固定高分子基板用の、他の適当な溶媒は、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）およびジメチルスルホキサイド（ＤＭＳＯ）である。容易に入手されるリファレンスから測定されるような、各々の材料用に認められた、クロロホルムおよび他の溶媒が使用されてよい。
【００６２】
別の態様においては、ニトロセルロースまたは他の生物材料固定性高分子材料からなる超薄コーティングを大量生産するべく、化学気相成長（ＣＶＤ）によるような、他の技術が用いられる。
【００６３】
ニトロセルロースおよびポリスチレンの超薄層が特に利点をもち、かつ記述されたようにそれら自身が新規であることが現在信じられているが、また、注目されているように、分子またはコロイドの形状にある他の生物材料固定高分子が、超薄固定高分子コーティングをバイオチップ上に作成するべく、同様の方式で形成されることが可能である。かかる材料の典型的なものは、注目されたように、コポリマーおよび混合物を含めて、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、エチルセルロース、活性化されたナイロン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニルジフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ジビニルベンゼン、およびアガロースである。
【００６４】
光学産業において開発されてきた、光学特性を有するエレメントを生産するための技術が、超薄高分子性の生体材料固定基板自体を製造するべく、新規な方式で持ってこられてよく、固形ポリスチレンの超薄層をガラス顕微鏡またはスライド支持体に対して形成することなどにより、たとえば励起放射のための表面導波路を形成することが、さらに認識されている。重要なことには、光学産業からの技術はまた、新規な方式で、接着促進性のプライマー層を、金属または金属酸化物コーティングなどの硬質支持体上に提供するべく使用される。同様に、かかるコーティングは、基板層とその硬質支持体の間の有害な放射の通過を阻止すること、および電位をかけること、といった他の新規な機能を有する。これらは、超薄高分子生体材料固定層の適用に先立って形成され、下文に記述されるように、他の目的のために有用であることがわかっている。
【００６５】
（検査の構成および基板の使用における改良）
生体材料がそれに結合される、基板からの低い蛍光ノイズの問題を超えて、生体分子を分離し、結合し、反応させるための、また、さらに一般的には、小さい試料についての光学分析の高い精度のため、および生物学的組織において稀な事象を検出するための、基板およびそれらの支持体についての新規な概念もまた本明細書に提示されている。
【００６６】
接着促進剤、特に、タンタルまたは酸化アルミニウムのような接着性金属酸化物、ケイ酸ナトリウムのような可溶性ケイ酸塩、およびコロイドシリカ（他の分野における使用のために開発された、光学伝達性、吸収性、および電気的特性を有する）が、本発明のもう一つの観点により、新規で重要な生物学分析機能に有用であることが認識される。該機能は、顕微鏡検査および操作の双方、および生体分子と他の生体材料との反応に関係する。それらは、隣接する層へ結合されるという重要な機能を果たすとともに、生物顕微鏡の支持体に新規な機能性を提供する。
【００６７】
先に示したように、本発明の一つの観点によれば、中間層として使用される、タンタルまたは酸化アルミニウムのような接着性金属酸化物、ケイ酸ナトリウムのような可溶性ケイ酸塩、または、コロイドシリカ、ならびに他の接着性金属酸化物は、ガラス、融解石英、セラミック、シリコンといった無機支持材料、および金、アルミニウム、銀といった金属、を一方で、他方では、生体分子を固定することができるか、または別の方法で高分子材料に適合性のある、たとえばニトロセルロース、ポリスチレン、酢酸セルロース、エチルセルロース、活性化されたナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルジフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリアミド、ポリビニルクロライド、ジビニルベンゼン、アガロース、およびかかる有機物のコポリマーおよび混合物を含め、加えてポリイミド（カプトン（Kaotib））のような蛍光放射的に安定なリファレンス高分子を含めた有機物の結合を可能にする。同様に、接着層、たとえば金属酸化物の一つは、その各々が接着層に対して他方に対するよりもよく結合する、一つの種類の有機物ともう一つの種類の有機物との間の、接着性中間層を相溶化させるものであることが可能である。一つの実例は、ポリカーボネートのような寸法安定性の構造支持体を提供するのに適した高分子材料と、生体分子および、細胞および組織片などを含めた他の生体材料のための、付着物受容性または固定性の表面を提供することに適しているリストされた有機物である。さらに、酸化タンタルのような接着性金属酸化物は、調節された広範囲の厚さにおいて、かかる使用のためのそれらの接着特性に検知できるほどには影響することなく、付着されることが可能であること、および重要な新規な機能が、この材料を用いて達成されることがわかっている。ほぼ完全な吸収および、約６３５ｎｍの赤色レーザーからの垂直な入射光のほぼ９０％を引き起こす付着した厚さが、ガラスとニトロセルロースフィルムおよびポリスチレンフィルムのような他の膜との間に、信頼できる接着特性を示すことがわかってきた。したがって、該材料は反射率および透過イメージングモードの双方において有用である。
【００６８】
タンタルまたはアルミニウム酸化物、ケイ酸ナトリウム、またはコロイドシリカ、または利用された波長に対して適当に透明な接着促進層を、基板および、同様に伝達性である支持材料とともに用いることにより、生体材料のための支持体は、生物学的または化学的反応について、支持体の異なる側からの、反対側からの、すなわち反射率および透過モードの双方において、縁からも同様に、励起および検査することが可能となる。
【００６９】
関数的に不透明な厚さの酸化タンタルか、または他の接着性の光吸収材料の付着を用いることにより、生体材料のための支持体は、生物学的または化学的反応の検査が、片側のみから観察されるように構成され、支持基板において発生するかもしれない光学的混乱または汚染作用を阻止する利点をもつ。入射照射が支持体に達することを阻止することにより、かかる作用のほとんどは支持体内で刺激されず、またかかる作用は、刺激された程度まで、支持体から視力装置に移されることが実質的に阻止される。同様に、支持体に達する散乱光、または故意に適用された光は、装置に達することが阻止される。
【００７０】
本発明の特徴は、本発明のもう一つの観点である、ニトロセルロースまたはポリスチレンといった高分子基板フィルムの表面の修飾と結びつき、生体材料または分子への親和性または結合特性が増強される。修飾は、表面のトポロジー、化学的性質、または荷電状態を変えることでよい。有利な場合、基板材料は、酸化タンタルおよび／またはケイ酸ナトリウム、またはコロイドシリカのような接着誘導性の層を介し、硬質の基板に接着される。タンパク質またはＤＮＡあるいは任意の分子または天然または合成のオリゴヌクレオチドといった生物学的分子に対する表面の、結合親和性を増強するための表面修飾条件は、コロナ処理、フレーム処理、または、イオン、電子または、原子または原子より小さい粒子、あるいはガンマ線またはＸ線を含めた放射線によるボンバードメントであることが可能である。
【００７１】
本発明のもう一つの観点は、伝導性の酸化タンタル層または他の接着性の伝導性層か、あるいはコーティングを用いて、電気的に分極した外表面を基板上に確立することである。層上に確立された正電荷電位は、同様の電位を隣接する基板表面に発生させる。このことは、負に帯電した粒子またはイオンまたは分子またはポリヌクレオチドか、または人為的に帯電されたウイルスまたは細菌を表面に引き寄せることが可能であり、および／または正に帯電した、同様の分子または粒子をはね返すことができる。この能力は、同様の分子または粒子から、それらの電荷にしたがって選択するべく使用される。
【００７２】
また、中性の電位をもつ分子に対して作用する静電力はないため、これらは引き寄せられないか、または表面からはね返される。かくして、強力な選別機構が今、分子または粒子をそれらの静電荷にしたがって引き寄せるかおよび／または分離するべく提供される。
【００７３】
透明な、電気伝導性のコーティング（たとえば酸化インジウム）および半導層は、適用に応じて、所望の作用のための支持体サンドイッチにおいて適用されてよい。任意のこれらの特徴は、
・顕微鏡スライドの形状の支持体、典型的には約２５×７５ｍｍの幅および長さの、厚さ1ｍｍの平面。
・バイオカセットの形状にある支持体、たとえば様々な共通構造のもの
・ＣＤディスクの形状に近い支持体
・マルチウェルプレートのウェル
・反応チューブ
を含めた生物学的反応を支持するための新規な装置において、有利に取込まれる。
【００７４】
本発明のさらなる観点は、マイクロウェルプレートの底部材の、上部の底のない構造物に対する結合に関する。ガラス（または有機物）の底プレート上には、酸化タンタルまたは他の接着促進層の表面パターンが適用される。それは、組立てられるマイクロウェルプレートの、底のない上部構造の下の縁のパターンに合致するパターンにある。このことは、上部構造が、底プレート（たとえばガラス）との接着不適合性である材料（たとえばポリスチレン）からなることを可能にすることにより、複合体ウェルプレートの製造を容易にする。パターンの間の空間は、記述されたように、超薄固定層を保持するべく処理される。
【００７５】
本発明の関連する観点においては、底のない上部構造物への結合によりマルチウェルプレートの底を形成することが意図された、接着不適合成の支持プレート、たとえばガラスは、接着促進剤、たとえば酸化タンタルおよび／またはコロイドシリカ、または議論されたケイ酸ナトリウムのフィルムによってコートされ、続いて、ポリスチレンまたは他の、上部構造に接着適合性であると同様に、固定基板として機能することが可能な、他の基板が適用される。マイクロウェルプレートの底のない上部エレメントもまた、したがってポリスチレンからなってよく、均一にコートされたガラスに結合される。結合は熱によるかまたは同様に、アミル・アセテートのような溶媒の一時的な存在か、またはそのような溶媒中のポリスチレン溶液の一時的な存在によって強化されてよい。
【００７６】
ポリスチレンの薄いフィルムでコートされたガラス表面は、上記のようにその表面接着が増強されてよく、たとえばコロナ放電か、または多孔性にすることにより、ウェルの底において生体材料受容基板として作用する。
【００７７】
ガラス上の接着促進剤の上にコートされたポリスチレンの均一なフィルムは、先に記述したように超薄層でよく、マルチウェルプレートの格子内の領域は、したがって先に議論されたような生体分子の付着を受けるのに適してよい。
【００７８】
所望のガラス底マイクロウェルプレートは、確実に製造されることが可能であり、上記の種々の特徴のための層が、ガラス支持構造物との関係において、生体材料の固定、反応、検定、および分析のために備えられる。同様な方法がマイクロウェルプレートのためのプラスチック材料の他の選択に適用可能である。
【００７９】
本発明の重要な観点は以下のように要約される。
【００８０】
生物材料を固定するための装置であって、好ましくはタンパク質または核酸のための生物学的固定特性を有する高分子基板層を含んでなり、前記基板層が硬質支持体上に付着され、前記生物材料を受領するべく暴露された外側の付着受容領域を具備しており、前記基板層が超薄であり、約５ミクロン未満の厚さを有する装置が提供される。
【００８１】
本発明のこの観点の好ましい態様は、以下の一以上の特徴を有する。
【００８２】
基板層は、生物材料に対する結合特性を有する。
【００８３】
硬質支持体は、まっすぐな支持表面、たとえば、顕微鏡スライドのもののような平面表面か、または円柱状の表面を規定し、基板層は硬質支持体に対して直接または間接的に、まっすぐな面の方向に、引抜きコーティングにより適用され、好ましくは下文に記述される図１４に実質的にしたがって実質的に引抜かれる。
【００８４】
基板層の付着受容領域は、そこへの生物材料の付着の接着増大のため、表面処理された状態にあり、好ましくは、表面処理はコロナ処理によって供給される。
【００８５】
少なくとも一つの介在層が、硬質支持体と超薄高分子基板層との間に置かれており、該介在層はその反対に向けられた面の各々において、装置の物質に対して接着して結合されており、たとえば、介在層の反対側に隣接する材料は、各々が介在層に対して互いに接着適合性がない。
【００８６】
介在層は接着性の金属酸化物、好ましくはタンタルまたはアルミニウムの酸化物であるか、またはシリカを主成分とする材料、たとえばコロイドシリカ、またはケイ酸ナトリウムのような可溶性ケイ酸塩である。
【００８７】
介在層は、シラン、エポキシシラン、ポリリシン、ＰＥＩ、ＧＡＰ、接着性金属酸化物、コロイドシリカ、および可溶性ケイ酸塩からなる群より選ばれる物質からなる。
【００８８】
まっすぐな支持体表面、たとえば平面状または円筒状が供給され、介在層は硬質部材に対し直接または間接的に、まっすぐな表面の方向へ適用されるドローンコーティングであり、好ましくは以下に記述される図１３にしたがって実質的に引抜かれ、好ましくは、介在層はコロイドシリカまたは可溶性ケイ酸塩を含む。
【００８９】
装置の一つの成分の表面は、装置の次の成分と結合されるに先立ち、次の成分層に対する該表面の接着増強のため表面処理された状態にある。
【００９０】
介在層は少なくとも部分的に不透明であり、介在層は、生物材料上の蛍光または発光標識の誘導または放射の波長に相当する波長における入射放射線の少なくとも３０％を阻止し、好ましくは少なくとも５０％を阻止し、または、しばしば好ましくは少なくとも７０％を阻止する。
【００９１】
硬質支持体は、入射誘導放射に応答した特徴的な蛍光または発光を有しており、介在層は、基板層から支持体までの入射誘導放射の透過を少なくとも実質的に制限するか、または支持体から基板層までの蛍光または発光放射の透過か、あるいは双方を制限するのに効果的である。
【００９２】
介在層は電気伝導性であって、基板層に対して暴露された生物材料の結合または拒絶を促進するべく該層に電圧電位をかけるための電気端子が、介在層に結合されてよい。
【００９３】
装置は、生物材料を顕微鏡用に支持するべく構成および配置されてよく、金属の酸化物、好ましくはタンタルまたはアルミニウムの酸化物からなる介在層は、硬質支持体と付着受容基板層を直接または間接的に接着性に結合すること、不透明のバリアを提供して付着受容基板層と支持体との間の光の通過を妨げるかまたは実質的に制限すること、放射線吸収層を提供して基板層を加熱すること、または基板層を加熱、充電、検査、処理、または励起するための手段として、電気伝導性の層を提供することの、少なくとも一つ、好ましくは一以上の機能を果たすべく適合されてよい。
【００９４】
基板層は、生体材料の付着を受容するべく、また、エラストマーガスケットなどによって、付着物に隣接した物体により一時的にふさがれるべく適合されており、基板層は分断されて、該物体への基板の接着が、該物体の除去の際にアレイを破壊しないようにし、好ましくは、分断される基板層の下の、介在性接着促進層が、たとえば、金属酸化物の接着促進介在層のパターン内のギャップによって形成されたモートによって分断されるようにし、いくつかの場合には基板層は連続した流体コーティングとして適用され、金属酸化物層のような接着促進層の遮断に際し乾燥することで分離される。
【００９５】
顕微鏡での使用には、基板層の外表面は、直接照明および外側からの検査用に暴露された場所において、生物材料の付着をその上に受容するべく構成されている。
【００９６】
いくつかの場合には、本発明による装置は機能的には少なくとも部分的に透明であり、マルチウェルプレートの場合におけるように、基板層上の付着物と硬質支持体貫通との間に、有効光を少なくとも一方向に通すようにする。たとえば、装置は、硬質支持体を通しての、基板層上の生物材料の付着物の照明を可能にするべく配置されてよく、または装置は、硬質支持体を通しての、支持体上の生物材料の付着物の顕微鏡検査を可能にするべく配置されてよく、あるいは装置は、基板層の外側と硬質支持体を通しての双方からの顕微鏡検査を可能にするべく配置されてよい。
【００９７】
本発明のもう一つの観点によれば、生物材料を固定するための装置は、好ましくはタンパク質または核酸に対する生物学的固定特性を有する高分子基板層を含んで提供され、該基板層は硬質支持体上に付着され、外側の付着受容領域が生物材料を受容するべく暴露され、これにおいて硬質支持体は、まっすぐな支持表面、たとえば平面または円筒を規定し、基板層は硬質支持体に対して直接または間接的に、まっすぐな面の方向において適用された、ドローンコーティングであり、好ましくは下文に記述される図１４にしたがって実質的に引抜かれ、好ましくは少なくとも一つの介在層があり、それは硬質支持体と超薄高分子基板層との間に置かれており、該介在層はその反対に向けられた面の各々において、装置の物質に対して接着性に結合されており、好ましくは、介在層の反対側に隣接する材料が、各々が介在層に対してそうである程には、互いに接着適合性がない場合に使用される。
【００９８】
本発明のもう一つの観点によれば、生物材料を固定するための装置は、好ましくはタンパク質または核酸に対する生物学的固定特性を有する高分子基板層を含んで提供され、該基板層は硬質支持体上に付着され、外側の付着受容領域が生物材料を受容するべく暴露され、これにおいて少なくとも一つの介在層が、硬質支持体と高分子基板層との間に置かれており、該介在層はその反対方向の面の各々において、装置の物質に対して接着性に結合されており、該介在層は、生物材料からの放出を誘導するべく用いられる放射線に対し、少なくとも部分的に不透明であり、該層は硬質支持体からの放射線の透過を制限するかまたは妨げ、好ましくは介在層の反対側に隣接する材料が、各々が介在層に対してそうである程には、互いに接着適合性がない場合に使用される。
【００９９】
本発明のもう一つの観点によれば、生物材料を固定するための装置は、好ましくはタンパク質または核酸に対する生物学的固定特性を有する高分子基板層を含んで提供され、該基板層は硬質支持体上に付着され、外側の付着受容領域が生物材料を受容するべく暴露されており、少なくとも一つの介在層が、硬質支持体と高分子基板層との間に置かれており、該介在層はその反対方向の面の各々において、装置の物質に対して接着性に結合されており、好ましくは介在層の反対側に直接隣接する材料が、各々が介在層に対してそうである程には、互いに接着適合性がない場合に使用され、かつこれにおいて介在層は電気伝導性の層を含んでなり、たとえば、電気伝導性の層は少なくとも一つの電気端子と結合しており、該伝導層と電気端子とは装置の受容表面に対し電圧電位を提供するべく構成および配置されており、基板層の外側の付着受容表面に対して暴露された材料の結合または拒絶を促進する。
【０１００】
介在層を含むような場合には、好ましくは装置の一以上の層は、上に横ある層への接着を促進するため、または生物材料の付着物のそれへの接着のため、表面処理された状態にあり、たとえば表面処理はコロナ処理によって供給される。
【０１０１】
以下の一以上の新規な特徴は、本発明の記述されてきた様々な観点の各々について有用である。
【０１０２】
基板層は実質的に固形であり、好ましくは約５ミクロン未満、好ましくは３、２、または１ミクロン未満、および好ましい態様においては約０．１と０．５ミクロンの間の厚さを有する。
【０１０３】
基板層は、少なくともその外側の領域は微孔性であり、好ましくは、基板層はその厚さ全体にわたって微孔性であり、好ましくは基板層は３ミクロン未満、好ましくは２または１ミクロン未満の厚さを有する。
【０１０４】
基板層はニトロセルロースまたはポリスチレンであり、好ましくは介在する表面接着促進層上にあり、好ましくは該介在層は接着性の金属酸化物、好ましくはタンタルまたはアルミニウム酸化物を含んでなるか、あるいはコロイドシリカまたは可溶性ケイ酸塩を含んでなり、それは好ましくはドローンコーティングである。
【０１０５】
さらに広く、基板層は、ニトロセルロース、ポリスチレン、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、エチルセルロース、活性化されたナイロン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニルジフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリアミド、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ジビニルベンゼン、およびアガロースからなる群より選ばれる。
【０１０６】
介在層の基質の表面処理された状態は、各々の表面をコロナまたはフレーム処理、電子、イオン、および原子より小さい粒子を含めた荷電粒子によるボンバードメントへの暴露、または紫外線、ガンマまたはＸ線波長といった電磁放射線に対する暴露の結果である。
【０１０７】
硬質支持体は、顕微鏡スライド、好ましくは艶消しされた顕微鏡スライド、好ましくはブランクの艶消しガラススライドであり、好ましくは金属酸化物でコーティングされた顕微鏡スライドであり、図１３において示されたプロセスによるような、付着されたドローンコーティングを有するか、または双方か、あるいは装置はバイオカセット、ＣＤディスク、マルチウェルプレートの底、または中空管の形状にある。
【０１０８】
マルチウェルプレートは、上部のウェルの輪郭を定める（規定）構造と、基板層を含む底プレートとを含んでなり、上部ウェル規定構造と底プレート部材の上表面とは異なる材料のものであり、接着促進介在層は、上部ウェル規定構造と底プレートとの間に配置され、ウェル規定構造はポリスチレンまたは類似の高分子であり、プレート部材の支持体はガラス、石英ガラス、シリコン、またはセラミックであり、接着促進層は好ましくは接着性金属酸化物、たとえば酸化タンタルまたは酸化アルミニウムからなり、好ましくはポリスチレンまたは類似の適合性高分子が接着促進層の上に配置され、そこにウェル規定構造が結合される。
【０１０９】
安定な蛍光物質からなる局在性のリファレンス付着物が装置上に供給され、好ましくは広い蛍光スペクトルによって特徴づけられる、たとえばポリイミドであり、好ましくは顕微鏡または、装置の製造についての品質管理用のＣＣＤセンサーのような、あるいは基板層の上に付着された物質の蛍光を読取る間の強度較正器のような、光学装置によって読取られるべき位置において装置上に配置される。
【０１１０】
支持体は、ガラス、石英ガラス、シリコン、プラスチック、ＰＭＭＡ、またはポリスチレンから、または透明性が必要ではない場合にはセラミックまたは、金、アルミニウム、または銀のような金属からなる群より選ばれる。
【０１１１】
基板層の外表面は、一般に平らであり、生体材料のスポットアレイの付着を受容するべく配置されるか、またはすでに生体材料のスポットアレイを、未反応状態で、あるいは検定の結果として反応した状態で載せており、前記スポットの少なくともいくつかは蛍光標識を載せている。
【０１１２】
本発明のもう一つの観点によれば、基板層のための高分子を含有している流体を、硬質支持体に対して直接または間接的に、基板層を形成する条件下に、好ましくはコーティング組成物の浴から硬質支持体を引抜くことによって適用することを含めた、装置形成のための方法が提供され、好ましくはこのことは、基板層の適用の前に接着促進層を、直接または間接的に硬質支持体に、好ましくは、金属、好ましくはタンタルまたはアルミニウム酸化物を適用して、それを酸化するようにするか、または可溶性ケイ酸塩またはコロイドシリカを浴から引抜くことにより適用される。これらの場合、好ましくは形成条件は、基板層として固形フィルムコーティングを製造するべく維持されるか、または微孔性の基板層を製造するべく維持される。
【０１１３】
該方法は、好ましくは、基板層コーティングを後処理して、その構造または特性を変えることを含み、たとえば該コーティングをコロナ放電か、反応性ガス、または構造を変える放射線に、あるいは孔を形成するべく選択された溶媒の組合せに供するようにする。
【０１１４】
基板層は、ニトロセルロースまたはポリスチレンから形成される。
【０１１５】
基板層の適用に先立ち、不透明な層が、直接または間接的に硬質支持体上に適用され、たとえば、充分な厚さの金属酸化物層は、少なくとも部分的に不透明となるよう適用され、放射線の透過に対するバリヤとして役立つようにする。
【０１１６】
装置の形成の間に、表面エネルギーを増すこと、または表面構造を変えること、あるいは興味の分子または生体材料か、または拒絶されることが望ましい材料のための受容表面の場合には、たとえば、該表面をコロナまたはフレーム処理か、イオンまたは原子より小さい粒子によるボンバードメントを受けさせるか、または該表面を、ガンマまたはＸ線のような選ばれた電磁放射線に対して暴露することによって生物学的結合特性に影響を及ぼすことにより、一以上の表面が処理される。
【０１１７】
反応または分析のためのスポットされた生物学的試料用、および品質保証のための蛍光測定用の支持フィルムの製造のための、商業用の製造においては、生物学的試料に用いることが意図された波長による支持体の励起への応答における蛍光測定の段階は、好ましくは、プロセスパラメータが、未コートの硬質部材から得られる蛍光の約５倍を超えず、好ましくは約3倍、または２倍を超えない蛍光レベルを有するコーティングを製造するべく選択される。
【０１１８】
反応または分析のためのスポットされた生物学的試料用の基板支持体を製造するためには、（ａ）まっすぐな支持体表面（たとえば平面または円筒状の）を規定する（たとえば平面または円筒状の）硬質部材を、少なくとも一つの揮発性溶媒を含む生物適合性有機フィルム形成組成物を含んでなるコーティング溶液を収容しているバット内へ、少なくとも部分的に浸すこと、（ｂ）該部材を、該溶液から静止環境へ、固定された経路に沿って徐々に引抜くこと、（ｃ）該固定された経路が、一般に、まっすぐな支持体表面に平行であること、（ｄ）静止環境の条件が、溶媒の蒸発を可能にし、支持体表面に接着された組成物のドローンコーティングを生じ、たとえば、該硬質部材は顕微鏡スライドか、またはバイオカセットの成分か、またはマルチウェルプレートの底部材であり、外条件は固形フィルム、たとえばポリスチレンまたはニトロセルロースの薄いフィルムの形成を生じるべく維持され、たとえばフィルム形成組成物は、酢酸アミルかまたは、アセトン、ジメチルスルホキサイド、酢酸エチルのような有機溶媒か、または他の一般的な有機溶媒中に溶解されたニトロセルロースを含んでなり、あるいは有機フィルム形成組成物は、アセトン、ジメチルスルホキサイド、酢酸エチルのような有機溶媒か、または他の一般的な有機溶媒中に溶解されたポリスチレンを含んでなり、あるいは方法は、ニトロセルロースを酢酸メチル、エチルアルコール、ブチルアルコール、水、およびグリセロール中に溶解することなどにより、ニトロセルロースのような微孔性膜を製造すること、
を含む工程を行う。
【０１１９】
基板コーティング流体用の接着表面を有するディスク状の形状にある支持体を供給すること、ディスクを個々に回転させることであって、好ましくは、ディスクはコンパクトディスク（ＣＤ）の形状にあり、さらに、基板コーティング流体をディスクの中心領域へ、それが回転している間に供給することであり、流体の放射状の分布および表面力の作用によって保持可能なものを除くすべての除去を可能にすること。
【０１２０】
本発明のもう一つの観点は、検定を行なう方法であり、任意の上記の記述にしたがって、あるいは上記の方法よって装置を供給すること、生体材料のスポットアレイを基板に適用すること、少なくともいくつかのスポットを蛍光または発光標識を用いて標識する検定を行なうこと、および、アレイを洗浄した後、蛍光または発光の検出によりアレイを読取ることを含んでおり、好ましくは検定は、タンパク質−タンパク質相互作用に基づいているか、あるいは核酸または他の遺伝物質を含んでなるか、またはウイルス、ペプチド、抗体、受容体、ｃＤＮＡクローン、ＤＮＡプローブ、合成オリゴヌクレオチドを含めたオリゴヌクレオチド、またはポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）産物を含んでなるアレイを含むか、または該アレイは植物、動物、ヒト、真菌、または細菌細胞、あるいは悪性細胞、または生検組織由来の細胞を含んでなる。好ましくは、読取りはＣＣＤセンサー、好ましくは暗視野反射モードにより遂行される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１２１】
先行技術、図１を参照すれば、厚さｔmが、たとえば１２〜１５ミクロンの、ニトロセルロースからなる通常の膜１０が、透明な硬質支持体１２、たとえば、厚さｔsが、たとえば１ｍｍのガラス顕微鏡スライド上に概略的に描かれている。
【０１２２】
図１Ａの高度に拡大された説明図において示唆されるように、厚さｔmのニトロセルロース層は微孔性である。スポッティングまたは他の付着技術の結果として、その間隙内へ、限定された深さｔbまで、付着物の生物材料Ｂが移動したことが示されている。典型的には、液体懸濁物において付着された生物材料Ｂは、液体が吸収されるか、または膜１０の厚さを通して移動するとき、下方へ移動する。生物材料の分子は、基板の要素１０ａ上の位置へ結合し、図１Ｂ参照、さらに、担体液が分散および蒸発する間に固定される。有意な濃度の生物材料Ｂの浸透ｔbは、ニトロセルロースまたは他の固定膜の有孔度、懸濁液中の特定の生体材料分子の大きさおよび構造、液体懸濁物の全体の粘性、および付着法といった因子に依存する。先行技術の多くのスポットアレイにおいては、分子Ｂの浸透の深さｔbは、膜全体の厚さｔmより実質的に小さく、典型的には半分より小さい。たとえば、厚さｔmが１２〜１５ミクロンの通常のニトロセルロース膜については、有意な量の生物学的分子の浸透の深さｔbは、しばしば厚さｔmの三分の一以下の大きさであり、たとえばｔbは３〜４ミクロンに等しいが、別の機会には６または７ミクロンまでの浸透が観察されることがある。
【０１２３】
図１Ｂに描かれたように、固定された分子Ｂ1は、多孔性膜の構成要素１０ａの表面上にある。スポットアレイの検定の間に、蛍光または発光により標識された試薬Ｒtの分子は、分子Ｂ1に結合する。蛍光または発光に対する刺激放射線ＳＲによって励起されたとき、それは標識の固有の波長の放射線Ｆを放出する。
【０１２４】
本発明の図２および２Ａの態様を参照すれば、厚さｔutが、たとえば２〜３ミクロンの、超薄微孔性固定膜２０が、再度、ガラス顕微鏡スライドでよい支持体１２の上にコートされる。超薄層の接着は、介在する接着促進層１４によって増強される。ガラス支持体の場合、層１４はシランまたはエポキシシラン（ニトロセルロースに対し共有結合を提供し、結果としてニトロセルロース分子の単層を支持することができる）か、または、ＰＥＩ（ポリエチレンイミン）およびＧＡＰ（ガンマアミノプロピレン）といった他の一般的な表面接着促進剤でよい。
【０１２５】
しかしながら、好ましくはケイ酸ナトリウムのような可溶性シリカかまたはコロイドシリカの層か、または、酸化タンタルまたは酸化アルミニウムといった薄い金属酸化物層が用いられるか、またはいくつかの好ましい場合には、これらの群の各々からの一つからなる連続層が使用される。
【０１２６】
図２Ａに描かれたように、スポッティングによる付着の結果として、有意な量の生物材料Ｂが固定膜２０の厚さのほとんどに等しい深さｔbまで、好ましくは厚さの三分の二より深くまで、あるいは図２Ａに描かれたように、超薄微孔性膜の２〜３ミクロンの厚さｔutの、実質的にすべてを通して浸透する。
【０１２７】
図１および１Ａの先行技術と、図２および２Ａの態様との比較は、本発明の利点を例証する。比較のため、本発明者らは、先行技術の仮に１２ミクロンとした厚さｔmの膜１０の比濃度および電子顕微鏡的構造を、図２および２Ａの厚さｔutの超薄膜２０の顕微鏡的構造と同じであると仮定する。また本発明者らは、議論の目的のため、図１Ａおよび図２Ａの双方において、生物材料の浸透の深さｔbを３ミクロンと仮定し、各々の場合に同じ数の生体分子が同じ分布で固定されるとする。既に説明された原理に従えば、標識された分子に帰せられることが可能な蛍光シグナルは、この二つの場合において等しくなるが、しかし、ニトロセルロースまたは他の固定基板材料の、図１Ａの単位面積あたりの体積は、図２Ａの単位面積あたりの体積より約4倍大きく、ニトロセルロースまたは他の固定材料からの自己蛍光ノイズシグナルは、図１Ａの通常の先行技術の膜について有意に大きくなる。たとえ減算修正が用いられたとしても、かかる修正は決して完全ではなく、エラーは一般に、元のエラーシグナルの大きさに比例する。したがって、修正されたシグナルにおける改良は、図２および２Ａの態様によって得ることが可能である。
【０１２８】
超薄層の使用により、他の因子がさらに大きい改良を生じる結果となるかもしれない。スポット量中の生物材料の懸濁物が、図１Ａに描かれた3ミクロンの深さｔbより深く浸透する傾向を持つと仮定する。図１Ａの場合、いくらかの分子はより深く浸透し、より深いそれらの分子は、より大きい深さのため少ない励起を受け、拡散性の多孔性媒体を通って放射線が表面へもどる道を進むとき、それらの蛍光シグナルの損失を受ける。このことは、信号対雑音比に有害な影響を及ぼす。
【０１２９】
図２および２Ａの態様の連続超薄膜は、先行技術のずっと厚いニトロセルロース膜の、スポット間の空いている膜のイメージングを可能にして、有害なバックグラウンドの蛍光を表す値の減算を可能にする、という重要な属性を保持することがわかっている。それゆえ、図２および２Ａの態様は、先に参照したピンケルにより、またアウデーらによって最近提案された、スポット混合法をしのぐ有意な利点をもつことが認識される。
【０１３０】
図３および３Ａを参照すれば、この態様において、固定基板材料２０′からなる固形超薄フィルムが、記述された方法により形成される。支持体１２上の接着促進層１４に対し、ニトロセルロースまたは他のタンパク質固定性高分子基板材料からなる超薄固形コーティング２０′が、たとえば、厚さｔuts０．１〜０．５ミクロンで形成される。結果として生じる膜は、固形、すなわち無孔性であるとともに、Ｘ、Ｙエクステントにおいて連続的であり、充分に平らなアレイ受容表面を提示する（しかしながら、任意の表面についてと同様、この表面は、その上に材料の結合部位が分布される、顕微鏡また顕微鏡以下の粗面度を示す）。
【０１３１】
一次近似において、この全体的に平面の表面は、生物材料の結合に対し暴露される。実質的に、上にある固定材料の陰に結合部位はない。前文に説明された理由のため、この配置は「一次」結合部位と呼ばれてよいもの以上を提供し、それゆえ高度に効率的な生物材料の使用を可能にし、それは短時間の供給におけるものとなり、また高価で少量であってもよい試薬の充分な使用を可能にする。
【０１３２】
図２および２Ａについてと同様、図３および３Ａの態様もまた、バックグラウンドシグナルの減算を可能にし、それゆえピンケルおよびアウデーらの方法を超える有意な利点を、ならびに先行の市販の基板を超える有意な利点を表すことが可能である。
【０１３３】
図２および図３の双方における超薄基板の材料が、ウイルス、ペプチド、抗体、受容体、および他のタンパク質といったタンパク質分子を固定するため、または、植物、動物、ヒト、真菌、および細菌細胞、ｃＤＮＡ、ＤＮＡプローブ、オリゴヌクレオチド、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）産物、および化学物質を含めた、広範囲の生物材料に適しているニトロセルロースであることに注目することが重要である。また、本発明によるポリスチレンの超薄基板は、このような生物材料に特に効果的である。
【０１３４】
図２および３の装置の形成においては、超薄層の適用に先立ち、図４に示されたように、ガラススライド１２は、金属を主成分とするコーティング、たとえば、酸化して酸化タンタルを形成するタンタル、または酸化して酸化アルミニウムを形成するアルミニウムの適用のための、蒸着条件またはスパッタコーティング条件に対して暴露される。
【０１３５】
たとえばスパッタコーティングによって適用される酸化物コーティングのための金属は、オングストローム範囲の厚さでよい。結果として生じる層についての、持続時間の変えられたコーティングシリーズにわたる、光学透過測定の単純なプロトコールにより、所望の透過性または不透明性の度合いにしたがって、金属化の条件が決定される。同様の技術は、光学コーティングの設計および製造において一般的であって、それについては言及されている。
【０１３６】
本発明の目的のため、タンタルからなるコーティング５４は、酸化タンタルへ転換され、それは９０％の透過性をほぼ不透過にさせるが、たとえば、支持体１２として役立つガラスに対して、また同様に、生物適合性の基板５６用の望ましい材料である、ニトロセルロースおよびポリスチレンに対して有効な接着性をもつ。７０％の透過性（阻止３０％）またはそれより低い、たとえば５０％（阻止５０％）、または３０％の透過性（阻止７０％）においては、オングストローム範囲の厚さの層は、ガラス顕微鏡スライドまたは他の透明な硬質支持体の中から出てくるか、または通して侵入するかもしれないいかなる蛍光、発光、または迷放射線の、反射モードにおける検出を、低減するかまたは除外するために有効である。
【０１３７】
かかる酸化物層か、または下文に記述される他の接着促進層か、またはかかる層の組合せの適用の後、スライドは、次の段階に備えて、制御された乾燥環境内において、室温で貯蔵される。
【０１３８】
上記のコーティングは、ニトロセルロースまたは他の超薄固定用基板高分子の、ガラス支持体１２への適切な接着を確実にする。数多くの他の接着促進剤もまた使用されてよく、ケイ酸ナトリウムまたはコロイドシリカは、目下、代替え物の中では好まれている。
【０１３９】
また、他の接着促進剤でコートされた顕微鏡スライドも、イアリ・サイエンティフィックなどの商社から購入されてよい。
【０１４０】
本発明の特徴によれば、薄いフィルまたは微孔性膜のコートされたスライドの調製法は、高分子溶液からスライドを引抜くことを用いる。この方法のための一般化された段階は、図５に示されている。液浸に先立ちスライドは調製され、液浸され、ポリスチレン溶液から引抜かれ、それは次に、多くの有利な場合には、コロナ放電などに対して暴露されることのような、引抜き後の表面処理が行なわれる。先に言及したように、結果として生じるコーティングは、本明細書において「ドローン」コーティングと呼ばれる。
【０１４１】
スライド調製は、接着促進層の一以上の層を適用する段階を有利に用いることが可能であり、同様に、ベースの支持体の表面の表面処理か、または付加された一以上の層を用いて、次の層への接着を促進するようにしてもよい。
【０１４２】
図６は、タンパク質または核酸のプロセシングのため、市販のスライドガラスを調製するべく用いられる方法においての、好ましい段階（好ましい変法を用いた）の連続を例示している。変法の段階は、図６において破線により示されている。たとえば、最初の洗浄および浄化の段階の後、マーキングまたは通し番号づけのため、スライドはシルクスクリーンされるか、または酸化タンタルでコートされる。
【０１４３】
図７Ａおよび７Ｂを参照すれば、シルクスクリーンパターン１０４が適用されている。それはスライド１００の艶消しサイド１０２をカバーするとともに、所望されてよい任意のフレーム１０６が提供される。スライドの外縁をたどっているフレームは、幅１〜３ｍｍ（好ましくは２ｍｍ）でよい。艶消し端１０２をカバーする領域は、たとえば市販のレーザーマーカーを用いてマークづけまたは通し番号づけされてよい。周辺のフレームは、保護のためおよび美的目的の双方に役立つかもしれない。
【０１４４】
図８を参照すれば、別法として、または付加的に、均一な金属コーティング１１２、たとえば酸化タンタルが、供給源１０８から原子をスパッタリングまたは蒸着することにより、真空チャンバー内のスライド１００上に適用される。これに続き、空気酸化が行なわれる。このようにして調製された酸化物コーティングは、好ましくは少なくとも部分的に不透明であり、レーザーマーキングおよび通し番号付けを可能にし、ならびに有効な接着促進剤としての役割を果たす。レーザー剥離もまた、スポットされるべき領域を多くの分離された亜領域へ分離するべく有利に役立ってよい。剥離はコートされた基板上に行なわれてもよく、あるいは接着促進層の上に適用されて、後に記述されるように流体適用層の分割をもたらしてもよい。
【０１４５】
透明な材料を硬質支持体に使用している重要な場合には、たとえば、プリンティング技術によって適用された、金属酸化物または他の不透明層に不透明コーティングすることは、支持体と生体材料を載せる基板層との間の光の透過を阻止する。
【０１４６】
透明なスライドが所望される態様においては、酸化物コーティング１１２は省かれるか、またはごく薄く適用され、目的物はシルクスクリーンパターン１０４においてレーザーマークされる。
【０１４７】
図９は、スライド１００を通し番号づけするか、または自動光学ユニットまたは情報読取り用に識別またはレジストレーションマーク１１６を付加するべく、艶消し領域１０２をカバーするコーティング１１２をマークするための、レーザー剥離１１３の使用を例示している。レーザー剥離１１３により作成されるマーキングは、市販のバーコードリーダーを便利に含む種々の装置を用いて、データ収集の信頼度を上げるべく使用されてよい。
【０１４８】
接着促進層１１２の適用の後、耐久性のある、感受性および幾何学的較正スポットが、スライド１００の片側に局所付着されてよい。図１１および２３において示唆されるような分布においては、リファレンススポット２３はまた、本文においてアレイを横切って分布するパターンにおいて例示された、基板層の外部表面２０または２０′に適用されてよい。
【０１４９】
アレイのコーナーにあるようなリファレンススポットは、イメージング装置によるような、幾何学的リファレンスのための基準のマーキングとして使用されてもよい。言及されたポリイミド高分子のような材料の適当な選択により、同じリファレンススポットが、測定および、光強度または検出器の感度といった、光学装置における長期間の変異を測定しかつ収容するための、読取り装置用の基準として役立つことが可能である。同様に、それらは、領域上の照明レベルにおける変異を補償するため、たとえば、異なる強度で照明された領域にわたるデータを標準化するべく使用されることが可能である。
【０１５０】
ポリイミド（カプトン）のような一時的に安定なスポッティング材料は、市販のスポットプリンターを用いて、溶媒中の溶液において付着される、較正スポットとして使用されてよい。好ましくは、較正化合物は広い蛍光スペクトルをもつべく選択される。リファレンススポットのこのような使用は、図２０のリーダーについて下文にさらに議論される。
【０１５１】
スライド製造側において、基板層の下または上のいずれかにに適用された較正マーキング４２０は、品質保証の段階において用いられることが可能であり、それにおいて超薄フィルムコートスライドの蛍光が、図６に示されたように、最終的な表面処理段階に続いて測定される。品質保証のためには、蛍光は、おそらく各ユニットから、または品質管理プロトコールに従って統計的なサンプリング基準に基づき測定される。
【０１５２】
上記の段階に続き、スライドは次に洗浄され、図１２に示されたように表面処理に暴露されて、フィルムまたは膜の接着特性を増進する。コロナ処理の間、スライド１００は反応性種１２４、たとえば、距離dに保持されたコロナ処理機１２２から発生されるオゾンのジェット下に平行移動される。もし、紫外線のような電磁放射線が利用されるなら、光子の適当な供給源が表面を加工するべく用いられ、たとえば、ＵＶレーザー光線が、適当なラスター走査において表面を横切って移動されてよい。
【０１５３】
図１３を参照すれば、後に適用されるべき最終的な基板層の接着を促進するための、一つの層を適用するため、液浸および浴からの引抜きが用いられる。引抜きは、好ましくは快適な湿度および温度、好ましくは湿度３３％および２６℃の帯域にある、清浄な研究室環境において行なわれる。浄化された、好ましくは最近（１日以内）コロナ処理されたスライド３０２は、可溶性ケイ酸塩またはコロイドシリカ、好ましくはシグマ・オルドリッジ社（Sigma-Aldridge Co.）からの、ＬＵＤＯＸ  ＣＬの３．3％溶液のタンク３００中に液浸され、約０．５インチ／分の一定速度で、スライドの平面の方向に引抜かれる。結果として生じるものは、接着促進層として役立つ均一な厚さのコーティングである。（使用中でないとき、タンク３００は蒸発を避けるべく閉鎖され、液体は最低一日一回撹拌されなければならない）。
【０１５４】
金属酸化物でコートされないスライドは、好ましくはシリカを主成分とするようなコーティングを受ける。金属酸化物の付着したスライドは、かかるコーティングを受けてよく、または受けなくてもよい。
【０１５５】
好ましい態様においては、いくつかのスライド３０２がラックからつり下げられ、シリカを主成分とするコーティングを適用するべく、同時に加工される。シャーライン・プロダクツ（Sherline Products）、カリフォルニア州、ビスタからの、単軸の、バイブレーションフリー・キャリッジ・リニアトランスポートのようなキャリッジ３０６に取付けられたスライド群は、好ましくは一様な速度で、あらかじめセットされた位置の間を、調節された様式で、浴から平行移動される。このようにスライドはコロイドシリカまたはケイ酸塩でコートされ、基板層材料でコートされる前に空気乾燥される。このように適用されたシリカまたはケイ酸塩層は、基板層の適用に先立ち、たとえば図１２に従って表面処理されてよい。
【０１５６】
図１４は、生物材料のスポットアレイを受容するための、フィルムまたは膜基板層の適用のための、コーティングステーションの好ましい態様を示している。ステーションは、構造および操作において図１３の機構と類似している。プロセスは静止環境（すなわち、実質的に気動または振動がない）において、バイブレーションフリーの条件下に、組成物の目的および所望のコーティングの厚さにしたがって選ばれた、温度、湿度、および引抜き速度の調節パラメータを用いて行なわれる。
【０１５７】
スライドは液浸され、図１４に示されたように、浴から引抜かれる。図１５〜１８は、引抜きプロセスならびに引抜き後の特徴についての観点を図によって例示している。スライド９００は、それらの最も薄いディメンションｔ（典型的には標準的なスライドガラスについて約１ｍｍ）に沿って、エッジワイズに示されている。図１５および１７は、各々薄フィルムコーティング組成物９０２、および微孔性膜コーティング組成物９０４からの、液浸されたスライド９００の引抜きを表している。液浸の間、スライド９００の長さのおよそ３／４、すなわちスポットアレイを受容することが意図されている部分が、高分子組成物９０２または９０４中に液浸される。スライド９００が矢印９０６で表される方向へ引抜かれるとき、高分子組成物９０２および９０４はスライドに接着し、コーティング９０８および９１０（図では様式化されている）をスライド９００の表面上に形成する。
【０１５８】
スライドが引抜かれ、コートされるとき、新たに形成された、高分子からなるコーティングおよび溶媒は乾燥し始める。ぬれたコーティングの最初の厚さは、図１５および１７において図によって示されており、結果として生じるフィルム厚、ｔfまたはｔmmの和を含んでおり、厚さｔvは揮発性溶媒に帰せられる。溶媒が蒸発するにつれ、スライドの表面上に残留しているコーティングは薄くなり、完全な蒸発時にはｔfはｔmmよりも、図１７および１８において図によって示された、数倍のオーダーまではるかに薄くなる。
【０１５９】
フィルムと微孔性膜構造物の相対的な厚さを誇張するため、図１５〜１８ではスライド９００が離されて示されていることに注目されたい。
【０１６０】
接着促進層または処理の遮断の場合には、乾燥されたコーティングは、後に図２３および２４Ａ〜Ｅ、特に図２４ＣにおけるモートＭ参照、を参照して記述される目的のため、不連続線または分離モートを形成してもよい。
【０１６１】
これらの態様においては、高分子コーティングの引抜きおよび乾燥に続いて、スライドは、暴露された表面を垂直に維持しながら、その最適レベルの付近で作動しているラボラトリー・コロナ処理機（エレクトロ・テクニック・プロダクツ社（Electro-Technic Products Inc.）（イリノイ州、シカゴ）からのモデルＢＤ−２０ＡＣ）の、標準的な２．５ｃｍの丸形ヘッドのジェットから約１と４ｃｍの間（好ましくは２ｃｍ）の距離において、スライドを２と８ｃｍ／分の間（好ましくは４．４ｃｍ／分）の速度で平行移動することにより、コロナ処理による表面修飾を受ける。
【０１６２】
スライドは、オペレーターまたは適当なロボットにより、たとえば標準的な商業用の設備の一部か、または連続した生産ラインの一部として、記述された種々のステーションの間に輸送される。
【０１６３】
好ましくは、接着促進層の引抜きおよび基板フィルムまたは膜の引抜き、ならびに引抜き後の処理を含めたコーティングプロセスは、クリーンルームまたはフード内で行なわれる。
【０１６４】
このように形成された基板層もまた、他の成形後処理を受けてもよい。たとえばそれらは、基板を変える条件に対し、たとえば、多孔性を提供するべく選択されたレーザーまたは電子ビーム下に走査されるか、または、さもなければ全体の生体材料結合特性か、または孔形成のような高分子膜の構造上の特徴を変えるため、レーザーを用いるかまたは噴射流体により処理されてよい。
【０１６５】
スライドは、完成時に、単一のユニットか、または複数（５または２０スライドのような）で梱包されてよい。
【０１６６】
この調製の後は、スライドは容易にスポットされて、図１１、１９、２２、および２３に示されたようなマイクロアレイＡを形成する。たとえば、その記載全体が参考として本明細書に含まれる、米国特許第６２６９８４６号において説明された技術は、スポット４２２のアレイを形成するべく使用されてよい。同時に、あらかじめ決められたパターンに従って、図１０、１１、２２、および２３によって示唆されるように、参考材料のスポット４２０がアレイ全体に戦略的に分布されてよい。これに続いてアレイは、前文に引用されたチンらの特許において一般的に記述されているような、検定条件にさらされる。洗浄の後、それらは画像化される準備が整っている。
【０１６７】
図２０を参照すれば、暗視野反射モードにおけるイメージングは、基板から距離hの間隔をあけた集光オプティクス１２７を経て、アレイの平面に垂直な軸Ａに沿ってアレイを見るべく位置されたＣＣＤセンサー１２４を用いて達成されてよい。この場合、基板層は、部分的かまたはその深さ全体に微孔性でよく、あるいは固形フィルムかまたは修飾された固形フィルムでよい。示されたように、光または直接照明は、照明軸Ａ′に沿って、アレイの平面に対し鋭角θで侵入する。距離hは、かかる間接照明を可能にするべく選択され、角度θは約２０°と５０°の間の範囲であり、ここでは４５°で示されている。光Lは、光源１１２ａ、１１２ｂ、または１１２ｃから由来し、アレイの蛍光体標識を励起するべく選択された波長のものであって、ダイクロイックミラー１５６ｂ、１５６ｃを経て、超薄基板２０または２０′上に存する蛍光体標識されたアレイのスポットの上へ、軸Ａ′に沿って角度θで照明を向ける側に向かって局在しているミラー１１６へ通過する。蛍光放出はレンズ１２７によって集められ、選ばれたフィルター１２８Ａ、Ｂ、またはCを通り、そこから、コンピュータ制御１３２下のＣＣＤカメラ１２４へむけて１２６を通る。これまでのように、バックグラウンドの減算技術は、このシステム内で使用される。
【０１６８】
図２０Ａを参照すれば、共焦点スキャナーイメージャ１０もまた使用される。かかる共焦点顕微鏡は、たとえば、ミンスキー（Minsky）の米国特許第３０１３４６７号にしたがって組立てられるか、または上記のアフィメトリックス（Affymetrix）'４２８スキャナのような走査共焦点顕微鏡が用いられてよい。かかるイメージは、米国特許第６１８５０３０号および６３３５８２４号にしたがってよい。このパラグラフの三つの特許は、そのすべてが参考として本明細書に含まれる。
【０１６９】
かかるイメージングシステムを較正において使用するためには、読取られるべきアレイに、既知の蛍光のリファレンススポットの分布を供給することが有利である。
【０１７０】
再び図１０を参照すれば、図１１のアレイ形成における段階（ならびに図２２および２３のアレイ）のように、市販のスポットプリンタの同時に作動可能なピンのセットのうちの一つ、ピン４００が、たとえば、生体材料のアレイのプリンティングにも用いられたマイクロウェルプレートのウェル４４２の一つの中に収容された、リファレンス組成物４４０内へ浸される。生体材料の代わりに、この特別のウェル４００は、適当な溶媒中に溶解されたポリイミド（カプトン）のような、リファレンス溶液を収容している。従って、使用者適用リファレンスアレイは、生物材料のアレイのスポッティングの際に適用される。（他の場合には、ゲノムのリファレンススポットまたは基準および強度較正スポットは、装置、すなわち基板層の適用の前または後に適用されてよい）。
【０１７１】
図１０、１１、および１９は、組成物４４０形成物スポットSを付着するべく、スライド１００と接触しているピン４００を例示している。生物材料のスポット４２２の典型的な直径は１５０ミクロンおよび３００ミクロンであり、同じサイズのスポットが、同時適用強度較正リファレンススポット４２０用に、先に記述されたポリイミド高分子（カプラン）のような一時的に安定な広い蛍光特性を示す合成樹脂材料を用いることにより使用されてよい。適当な揮発性の溶媒を用いた溶液中に存在すること、およびスライド表面にスポットとして付着されることにより、蒸発は、接着性の蛍光強度較正スポットを、生体材料の、より多くのスポット４２０によって散在されたリファレンスパターンの中に残す。生物材料のスポット４２２のアレイ４１８を付着するべく用いられた同じプリンタが、したがって較正スポット４２０をスライド上に付着するべく使用されてよい。スポット４２０用に付着された材料の量は重大ではなく、それはカプトンのような高分子が光学的に不透明であって、それからの蛍光放出４６４が、表面またはその付近において、再現性のある量子効率で起こるからである。
【０１７２】
しかしながら、較正スポット４２０の使用は、各スライドへ適用され、装置の自己較正を可能にする。事実、装置の自己較正は、一つのスライド上のたとえば６個の較正スポットを用いて、各スライドについて遂行されてよい。
【０１７３】
暗視野反射モードにおいて操作するサイドライティングを用いて生じることがあるような、マイクロアレイの照明の不均一性は、検出結果を標準化するための、図２３に示されたような強度較正スポットの分散されたパターンを用いて修正され得ることがさらにわかっている。
【０１７４】
図２１は、スポット前の、タンパク質固定基板層を具備したバイオカセット（カバーは示されず）を示しており、それは、診療所へ提供されてよく、スポット４２２の診断用のタンパク質アレイおよび、強度および／またはレジストレーション較差スポット４２０を載せている。臨床研究室は患者の液体をアレイと反応させて病状を測定する。
【０１７５】
記述された平面の硬質支持体に加えて、生体固定高分子は、マルチウェルプレートのウェルの底に対する、または中空の反応チューブの内側表面への化学蒸着などにより、他の表面へ適用されてよい。
【０１７６】
図２３および２４Ａを参照すれば、スポットされた多くのマイクロアレイ４１８が、たとえば異なる患者からの血液抽出物を用いた、異なる検定のための異なる流体と反応することが意図された、同じ顕微鏡スライド１０の上にしばしば置かれる。交差汚染を防ぐため、典型的には液体気密性のエラストマーガスケット４３０が、直立した壁４３２からなるグリッドの形状において、顕微鏡スライドの表面に対してきつく押付けられる。このことは個々のウェルを、個々のアレイ４１８において定義する。かかる配置は、図２４Ｄにおいて示されており、それにおいてスポットアレイ４１８は、顕微鏡スライド表面の上の基板層２０”に対してきつく押付けられた、グリッド形ガスケット４３０の壁４３２によって個々に囲まれている。
【０１７７】
次に、異なるアリコートの流体がそれぞれのウェルに注入され、スポットアレイと反応され、これに続いて流体は抽出されてよく、ウェルの底は洗浄される。
【０１７８】
アレイの読取りのためには、ガスケットは除去され、顕微鏡スライドは顕微鏡下に置かれ、その視野は図２４Ｅにおいて円によって示唆されている。ガスケット除去の段階において、ガスケットは時に、基板層がその支持体へ接着するよりもさらに頑強に接着することがあり、基板はもちあげられるか、または破壊される。このことは、マイクロアレイの可読性を破壊するか、またはそれらの顕微鏡試験にエラーの可能性を導入することが可能である。
【０１７９】
本発明によれば、たとえばニトロセルロースまたはポリスチレンからなる基板層２０”は、最初に硬質支持体へ適用された介在性接着促進層１４′をもつ、先の態様におけるように、硬質支持体１２へ適用されるが、この例においては分断のパターンまたはモートＭが基板層２０”内に形成され、その上にアレイが局在する基板の各々の部分は、ガスケット壁が押付けている基板の部分から分離されるようにする。そのようにして形成された基板層は、ガスケットが除去されるとき、マイクロアレイが破壊されるのを防止することがわかっている。
【０１８０】
この分割は、たとえばレーザー切断か、さもなければ、あらかじめ形成された連続した基板層をスコアリングし、各アレイの基板の、隣接する基板からの分離を提供することによって遂行されてよい。しかしながら、今日の好ましい形状においては、モートＭは、基板の形成の間に、単純な高価ではない技術によって形成される。接着促進層は、モートＭの所望の局在に相当する切断パターンを用いて適用される。接着促進層が金属酸化物である場合、このことは、何ら接着促進剤が硬質支持体に届かないラインを規定する、グリッドの形状のマスクを通した、スパッタコーティングによるように、堅い支持体の表面を金属化することによって、あるいは金属化の後にレーザーエッチングすることにより達成されてよい。図１４に描かれた引抜き術の使用によるような、流体の適用によるその後の基板層の形成が、基板のアレイ部分の所望の分離をもたらすことがわかっている。最初の液体の適用に際し、生じる接着促進層における中断は、溶液中のニトロセルロースまたはポリスチレンのような流体によってカバーされる。しかし、流体が乾燥するとき、流体は、何ら表面接着促進剤のないマスクされた領域から後退することが見いだされている。このことは、図２４Cに示されたように、所望の分離性モートを基板中に形成する。モートはたとえば、０．００５インチの幅を有してよい。
【０１８１】
図２５、２５Ａ、および２５Ｂを参照すれば、超薄生物固定製品を製造するためのもう一つのシステムが提供される。比較的硬質の材料からなる、円形の薄い「ＣＤ」型のディスク１２０は、ステーションＡに置いて成形される。このベースの支持体構造は、ＰＭＭＡまたはポリスチレンからなってよい。これに続き、工業において開発されたようなロボットを用いて、各々自動的に成形されたディスクは、ステーションＢにおいて真空チャンバーへ導入されて、半導体産業において半導体ディスクに対して適用されてきたように、タンタルまたはアルミニウムといった金属の、薄い接着促進コーティング１２１を受ける。コーティングは酸化物を形成および接着する条件に対し暴露される。
【０１８２】
これに続き、ステーションＣにおいて、接着促進コーティング１２１をもつ一つずつ自動的に形成されたディスク１２０は、たとえば半導体産業からの、標準的な回転装置、スピンコーティングステーションＣへ導入される。コーティング溶液の層は、各ディスクへ導入の前に適用されるか、または示されているように、スピンコーティングステーションにおいて、まず低い回転速度でディスクの中心に適用され、ディスクは支持されており、下から回転する。これに続き、そのようにコートされたディスクは高速で回転し、流体と金属酸化物コーティングとの間に存在する固有の接着力によって保持されている薄層を除いて、ディスクの表面からすべての溶液を除去する。ステーションＣ、または好ましくはステーションＤにおける静止の間に、適用された層は乾燥される。そのステーションにおいて、または次のステーションにおいて、形成された層は所望の後処理を受けてよく、次いでカバーおよび他の構造を用いて完全なバイオカセットが組立てられる。
【０１８３】
複合体の説明図、図２６は、一般的な例示として意図されており、たとえば平面の顕微鏡スライド、バイオカセット、ディスク形基板、マイクロウェルプレートの底、または、基板スライドからの顕微鏡検査のための、基板上に材料を与えるための他の有用な構造を例示している。
【０１８４】
たとえば厚さ１ｍｍのガラスからなる支持体１２は、薄い接着性の金属酸化物層５４、その実施例においては前と同様酸化タンタルである、が適用された表面を有している。接着性の金属酸化物層５４の外表面に対し、生物適合性材料５６、たとえばニトロセルロースまたはポリスチレンからなるものが適用され、それは有利なことに上記のような、超薄ディメンションのものか、またはイメージングの必要に応じて、より厚くてもよい。続いて、生体材料のスポットが適用される。
【０１８５】
図２６の態様においては、新規な利点は、接着性の酸化物コーティングの電気伝導性を利用する。末端７０は、基板５６の下に横たわる伝導層５４′′′と結合しており、バッテリ７２または他の調節可能な電位供給源へ接続している。示されたように、コントローラー７４、たとえばスイッチおよび可変抵抗器は、設定＃１および＃２、典型的にはさらに多くを有する。この説明図において示唆されるように、設定＃２においては、正の電気電位はあるレベルの伝導層５４′′′へ適用されて、標的分子、ならびに随伴している、電位の低い分子の結合親和性を増大する。元の媒体からの結合の後、電位レベルは、可変抵抗器の使用により、より低いレベルへ変えられてよい（示されず）。標的分子は結合して残るが、結合力はかなり低減するか、または、洗いさられるかまたは他の方法で基板から外された随伴している分子に対して削減される。電位は正から負まで変えられてよく、設定＃１は、選択された負の電位が、不要な分子をはね返すとともに、標的分子はなお保持するようにする。
【０１８６】
図２７〜３４ａを参照すれば、マルチウェルプレート９０は、底のない上部構造９１と、平面の底ガラス部材９５を含んでなる。上部構造９１は、押出し材、たとえばポリスチレンからなる。構造９１の周縁内に、ウェルのアレイ９２が、一組の筒状の壁９４′により形成される。他のこのような蜂の巣型の構造物が用いられてもよい。
【０１８７】
バイオテクノロジーにおいて周知のように、マルチウェルプレートのウェルは、未知のものおよび試薬のアリコートを受容することが意図されており、蛍光標識は励起されかつ励起光の透過によって対物レンズから読取られ、ウェルからの蛍光放射線の透過は、検出システムの対物レンズへむけて、透明な底プレートを横切る。
【０１８８】
この分野では、このようなポリスチレンの上部構造をガラスに結合することに困難があった。本発明のもう一つの観点によれば、ガラスの底プレート（または、接着上ポリスチレンと不適合性のポリカーボネートのような高分子材料のプレート）の上に、接着促進性の材料の層が適用される。一つの態様においては、該層は、組立てられるべきマイクロウェルプレートの底のない上部構造９４の下の縁９４ａのパターンに合致するパターンに形成される。図２７〜３４ａにおいて示される態様においては、該層は、底プレート９５の上表面を横切って均一に適用される。金属酸化物層が該層として用いられる場合には、酸化物のコーティングは、実質的に底プレートの伝導光の伝導特性を損なわぬよう非常に薄くなるよう選択される。下の縁の下に適用された該層の部分は、複合ウェルプレートの製造を促進するが、その理由は、それが、上部構造が、底プレート（たとえば、ガラス）と接着不適合性の材料（たとえば、ポリスチレン）からなることを可能にするからである。
【０１８９】
図３０および３１を参照すれば、そのような接着不適合性の支持プレート９５は、たとえばマルチウェルプレートの底を形成するためのガラスからなり、接着促進剤９６、たとえば議論された酸化タンタルのフィルムで一様にコートされ、それに続いて、均一な、ポリスチレンまたは他の、上部構造と接着適合性であるとともに、生体材料のスポットのための基板として適した物質からなる上部フィルム９７が適用される。底のないマイクロウェルプレートの上部エレメントは、したがってポリスチレンからなってよく、コートされたガラスへ均一に結合される。合体は、熱によるか、またはアミル・アセテートのような溶媒の一時的な存在によるか、またはそのような溶媒中のポリスチレン溶液の一時的な存在により促進されてよい。ポリスチレンの薄いフィルムでコートされた、ガラス表面は、上記のように増強された表面接着性を有してもよく、たとえばコロナ処理により、ウェルの底における生体材料受容物質として役立つようにする。
【０１９０】
ガラスプレート上の接着促進剤の上にコートされたポリスチレンの均一なフィルムは、先に記述されたように超薄層でよく、マルチウェルプレートのグリッド内のその領域は、したがって、先に議論されたような生体分子の付着を受容するために適してよい。したがって、顕微鏡による、マイクロウェルプレートの透明な底を通してのウェルの読取りは、増強されることが可能である。
【０１９１】
図３２、３３、３４、および３４ａの態様においては、パターン９８の酸化タンタルか、または他の適当な相互に接着性の組成物が、グリッド９４のジオメトリーに合致する、プレート９５′に適用される。このような付着物の間の空間に、材料が適用され、たとえば記述された任意のものからなる接着促進層５６ａ、および記述された任意のものからなる生物受容性基板５４ａの複合物である、図３４Ａ参照。例として、複合体は、ニトロセルロースまたはジビニルベンゼン基板がその上に適用される、接着性の酸化物層であってよい。
【０１９２】
（１）特徴的な超薄基板層の特徴を、暗視野照明において用いること、および、全般的におよび特にニトロセルロースおよびポリスチレンからなる、スポットのアレイの大きさの桁のサイズのセンサーからなる、固形状のアレイに対するイメージング、およびそれらの製造および使用法、（２）基板の下の、励起光を吸収して操作を高めるか、または臨床用の蛍光リーダーを実用化させる、金属酸化物および他の吸収性の層、（３）蛍光リーダーの操作の増大に役立つための、マイクロアッセイにおける強度較正マークの形成および利用、特に高強度光放出半導体または励起照明用の半導体アレイを使用しているもの、というトピックスに関するさらなる開示として、本明細書と同時に出願されたさらなるＰＣＴ出願が参照され、それは同様に２００３年６月６日出願の、米国仮出願番号６０／４７６５１２からの優先権をクレイムする。
【０１９３】
本発明の他の特徴および利益は、上記およびクレイムから理解され、またそれらは本発明の精神および範囲内にある。種々の図面における同じ参照記号は、同じ要素を示す。配合において示されたパーセントはすべて重量によるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】三段階で上昇する倍率における、先行技術の多孔性膜の概略断面図であり、膜の多孔性構造物の体積を基準とした生物材料の可能な分布を示している。
【図１Ａ】三段階で上昇する倍率における、先行技術の多孔性膜の概略断面図であり、膜の多孔性構造物の体積を基準とした生物材料の可能な分布を示している。
【図１Ｂ】三段階で上昇する倍率における、先行技術の多孔性膜の概略断面図であり、膜の多孔性構造物の体積を基準とした生物材料の可能な分布を示している。
【図２】二段階で上昇する倍率における、本発明の超薄微孔性生体材料固定ポリマー膜の態様の、各々図１および１Ａに類似したタイプの断面図であり、多孔性長薄コーティング内の生物材料の可能な分布を示している。
【図２Ａ】二段階で上昇する倍率における、本発明の超薄微孔性生体材料固定ポリマー膜の態様の、各々図１および１Ａに類似したタイプの断面図であり、多孔性長薄コーティング内の生物材料の可能な分布を示している。
【図３】超薄固形生体高分子固定性高分子膜の、各々図２および２Ａに類似した図である。
【図３Ａ】超薄固形生体高分子固定性高分子膜の、各々図２および２Ａに類似した図である。
【図４】顕微鏡スライド上への金属の真空蒸着を例示している説明図である。
【図５】薄いフィルムをコートした顕微鏡スライドの製造のための全体的な作業流れである。
【図６】コートスライドへの典型的な操作順序を示す。点線はもう一つの方法を示す。
【図７Ａ】二つの艶消し顕微鏡スライドを示している；艶消しスライド７Ｂは、艶消し領域上およびスポットアレイ受容領域を取囲む薄い縁の領域上にシルクプリンティングを載せている。
【図７Ｂ】二つの艶消し顕微鏡スライドを示している；艶消しスライド７Ｂは、艶消し領域上およびスポットアレイ受容領域を取囲む薄い縁の領域上にシルクプリンティングを載せている。
【図８】真空チャンバー内の供給源からのタンタルによるスライドのコーティングを概略的に例示しており、酸化物形成がこれに続く。
【図９】表面にマーキングを作成するための顕微鏡スライドのレーザー剥離を概略的に例示している。
【図９Ａ】結果として生じるスライドの平面図である。
【図１０】蛍光較正組成物を含有しているマイクロウェルプレートの一つのウェルを描いており、この中でピンはディップされてスポッティング用の組成物を受容する。
【図１１】生物学的スポットからなるスポットマイクロアレイを概略的に示しており、その中に図１０の組成物を用いて蛍光較正スポットのパターンが作成される。
【図１２】平行移動されながらコロナ処理を受けている顕微鏡スライドを概略的に示している。
【図１３】コーティングステーションを示しており、そこでコロイドシリカまたは可溶性ケイ酸塩からなる引抜きフィルムがガラス顕微鏡スライドへ適用される。
【図１４】図１３と同様、基板のコーティングステーションを示しており、これにおいてタンクは、引抜きフィルムまたは膜基板層を顕微鏡スライド上に作成するための組成物を収容している。
【図１５】引抜き超薄基板フィルムの適用のための、高分子組成物から引抜かれている顕微鏡スライドを例示している。
【図１６】乾燥された基板を例示している。
【図１７】同様に、引抜き微孔性膜の形成を例示している。各々の図において、顕微鏡スライドの厚みが離されていることが、適用されたコーティングの厚さが相対的に小さいことを示唆するためであることに注目されたい。
【図１８】同様に、引抜き微孔性膜の形成を例示している。各々の図において、顕微鏡スライドの厚みが離されていることが、適用されたコーティングの厚さが相対的に小さいことを示唆するためであることに注目されたい。
【図１９】上記のように作成された、超薄生体材料固定性高分子基板層上への、生物材料のアレイのスポッティングを概略的に例示しており、続いて、アレイ内の選択されたスポットに結合しかつ蛍光性に標識づけするものの検定が実施され、洗浄およびイメージングが続けられる。
【図２０】検定技術および適当な洗浄によってアレイが変化した後の、多孔性超薄固定高分子基板を用いた、図１９のスポッティングから結果として生じるスポットアレイについての、ＣＣＤセンサーを用いた、暗視野反射モードによる蛍光イメージングを例示している。
【図２０Ａ】共焦点反射光顕微鏡を用いた、固形超薄生体材料固定高分子基板上のスポットアレイのイメージングを例示している。
【図２１】たとえば、患者の診断用に臨床研究室へ供給するための、超薄膜上にタンパク質マイクロアレイを有するバイオカセットの概略斜視図である。
【図２２】図２１の一部分の拡大図であり、生物学的スポットに加えて、蛍光強度較正および基準較正スポットを示している。
【図２３】基板層のモートによって囲まれた、基板層上のタンパク質スポットのアレイについての、拡大されたスケールでの概略平面図である。
【図２４Ａ】顕微鏡スライドの一部分の概略平面図であり、四つのマイクロアレイを示している。
【図２４Ｂ】図２４Ａのライン２４Ｂ−２４Ｂ上でとられた概略横断面図である。
【図２４Ｃ】高度に拡大された図２４Ｂの一部分の図である。
【図２４Ｄ】固定されたガスケットをもつ図２４と同様の図である。
【図２４Ｅ】ガスケットが除去された同様の図であり、円によってスライドの顕微鏡検査の視野を示している。
【図２５】カバーが除去された、「ＣＤ」形状のバイオカセットの概略斜視図である。
【図２５Ａ】「ＣＤ」スピナーの概略斜視図であり、一つの「ＣＤ」形状のスピンコーティングを例示している。
【図２５Ｂ】生体高分子固定性高分子からなる超薄基板コーティングを有する「ＣＤ」硬質支持体を成形するための成形順序につてのブロック図である。
【図２６】基板への電気ポテンシャルの適用および、得ることが可能な効果を例示している。
【図２７】組立てられたマルチウェルプレートの斜視図である。
【図２８】図２７のマルチウェルプレートの分解図である。
【図２９】図２７の組立て物の垂直断面図である。
【図３０】図２８および２９のボトムプレートの拡大された横断面図である。
【図３１】別の構成からなる図３０に類似の図である。
【図３２】もう一つの構造の組立てに先立つマルチウェルプレートの二つの部分の断面図です。
【図３３】もう一つの構造の組立てに先立つマルチウェルプレートの二つの部分の断面図です。
【図３４】完成された組立て物の同様の図である。
【図３４Ａ】図３４の断面図の一部分の高倍率の図である。
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図１】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２０】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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