(57)【要約】本発明は付着された薄いフィルムを化学的または生物学的な分析に使用することに関する。さらに本発明は、生物学的試料の分離接着および化学物質の検出にこの薄いフィルムを使用することに関する。この薄いフィルムの応用には、脱着−イオン化質量分析、有機の薄いフィルムおよび分子のための電気的接点、分析のための光エネルギーの光学的結合、生物学的物質の操作、クロマトグラフィー分離、頭隙吸着媒体、原子分子吸着または付着のための媒体、および細胞付着のための基板がある。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）付着された薄いフィルムに試料を施し、そして
（ｂ）この試料を検出手段によって分析する
ことからなる試料を分析する方法。
【請求項２】
試料が、有機化学組成物、無機化学組成物、生物化学組成物、細胞、微生物、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、脂質、炭水化物、核酸またはこれらの混合物からなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
試料がマイクロフルイディック方式、マイクロクロマトグラフィー方式、高処理量の単離および調製方式、またはこれらの組み合わせから得られる請求項２に記載の試料分析方法。
【請求項４】
付着された薄いフィルムが、連続フィルム、カラム構造フィルム、カラムナー−ボイドフィルム、またはこれらの混合したものからなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
付着された薄いフィルムが、（ａ）連続するボイド中のカラムナー様ユニットのネットワークおよび（ｂ）このカラムナー様ユニットのネットワークが接着されている基板からなるカラムナー−ボイドフィルムである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
基板が、シリコン、ガラス、プラスチック、ポリマー、金属、セラミックまたはこれらの混合物からなる固相の組成物である請求項５に記載の方法。
【請求項７】
レーザー−光反射、光学的吸収、化学種の吸収および脱着、環境物質の吸収および脱着、そしてこれらの組み合わせからなる群から選択される基準を用いてフィルムを選定する段階をさらに包含する請求項４に記載の方法。
【請求項８】
カラムナー様ユニットのネットワークの間隔および高さ、そして物理的および化学的な組成が、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、基板表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択される付着パラメータを調整することにより変更される請求項５に記載の方法。
【請求項９】
付着された薄いフィルムが、酸化、珪化物化、エッチング、イオン打ち込みまたはこれらの混合によって引き続いて改変される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
フィルムが物理的または化学的に改変され、表面が官能性化され、またはパターン化される請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
フィルムの、または次いで位置ぎめされた材料の、フォトリトグラフィー、スタンピング、スクリーンマスキング、印刷または物理的な改変によって、フィルムがパターン化される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
物理的または化学的な改変が、有機または無機化合物、細胞、細胞成分、組織、微生物およびこれらの混合物との反応または接着からなる請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
検出方法が、光脱着質量分析、抗原−抗体認識反応、比色検出、原子間力顕微鏡検鏡、分光写真分析、酵素反応検出、蛍光検出法、光学検出法、放射能検出法、電気的検出法、化学的検出法、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
検出方法がレーザー脱着、飛行時間質量分析である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
検出に先立って、シグナル強化剤が試料と一体化される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
シグナル強化剤がクエン酸アンモニウムである請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
（ａ）固体、液体もしくはガスからの吸着、または（ｂ）付着された薄いフィルムの表面に固体または液体として直接施すことのいずれかまたはこれらの組み合わせによって試料が施される請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
試料が、化学的、物理的、もしくは電気的分離方法またはこれらの組み合わせから直接に、またはこれらと一体化されてフィルムに施される請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
分離方法が液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、付着された薄いフィルムのクロマトグラフィー、ゲル、毛細管または微細毛細管での電気泳動、またはブロッティング（ｂｌｏｔｔｉｎｇ）からなる群から選択される請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
付着された薄いフィルムのクロマトグラフィー分離方法が、
（ａ）付着された薄いフィルムに試料を施し、
（ｂ）この試料の検体を、この付着された薄いフィルムを通って移行させまたはこれと相互作用させ、それによってこの試料中の成分検体を分離する
ことをさらに包含する請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
付着された薄いフィルムが分離に先立って化学的または物理的に改変される請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
（ａ）付着された薄いフィルムに試料を施し、これによって試料の１つまたはそれ以上の特定の検体がこの付着された薄いフィルムに接着し、
（ｂ）非接着性の検体を選択的に除去し、そして接着性の検体を検出手段によって分析する
段階を包含する試料中の検体を選択的に接着しそして検出するための方法。
【請求項２３】
試料が、有機化学組成物、無機化学組成物、生物化学組成物、細胞、微生物、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、脂質、炭水化物、核酸またはこれらの混合物からなる群から選択される請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
試料がマイクロフルイディック方式、マイクロクロマトグラフィー方式、高処理量の単離および調製方式、またはこれらの組み合わせから得られる請求項２３に記載の試料分析方法。
【請求項２５】
付着された薄いフィルムが、連続フィルム、カラム構造フィルム、カラムナー−ボイドフィルム、またはこれらの混合したものからなる群から選択される請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
付着された薄いフィルムが、（ａ）連続するボイド中のカラムナー様ユニットのネットワークおよび（ｂ）このカラムナー様ユニットのネットワークが接着されている基板からなるカラムナー−ボイドフィルムである請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
基板が、シリコン、ガラス、プラスチック、ポリマー、金属、セラミックまたはこれらの混合物からなる固相の組成物である請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
レーザー−光反射、光学的吸収、化学種の吸収および脱着、環境物質の吸収および脱着、そしてこれらの組み合わせからなる群から選択される基準を用いてフィルムを選定する段階をさらに包含する請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
カラムナー様ユニットのネットワークの間隔および高さ、そして物理的および化学的な組成が、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、基板表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択される付着パラメータを調整することにより変更される請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
付着された薄いフィルムが、酸化、珪化物化、エッチング、イオン打ち込みまたはこれらの混ざったものによって引き続いて改変される請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
フィルムの、または次いで位置ぎめされた材料の、フォトリトグラフィー、スタンピング、スクリーンマスキング、印刷または物理的な改変によって、フィルムがパターン化される請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
ペプチド、タンパク質、ポリペプチド、核酸、炭水化物、脂質または他の化学物質を含有する試料に接着するようにフィルムが改変される請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
原核または真核の組織、細胞または微生物に接着するようにフィルムが改変される請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
細胞が増殖し、分化しそして／あるいは維持される請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
検出方法が、光脱着質量分析、抗原−抗体認識反応、比色検出、原子間力顕微鏡検鏡、分光写真分析、酵素反応検出、蛍光検出法、光学検出法、放射能検出法、電気的検出法、化学的検出法、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項２２に記載の方法。
【請求項３６】
検出方法がレーザー脱着、飛行時間質量分析である請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
検出に先立って、シグナル強化剤が試料と一体化される請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
シグナル強化剤がクエン酸アンモニウムである請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
（ａ）固体、液体もしくはガスからの吸着、または（ｂ）付着された薄いフィルムの表面に固体または液体として直接施すことのいずれかまたはこれらにの組み合わせによって試料が施される請求項２２に記載の方法。
【請求項４０】
試料が、化学的、物理的、または電気的分離方法またはこれらの組み合わせから直接に、またはこれらと一体化されてフィルムに施される請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
分離方法が液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、付着された薄いフィルムのクロマトグラフィー、ゲル、毛細管または微細毛細管での電気泳動、またはブロッティングからなる群から選択される請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
付着された薄いフィルムのクロマトグラフィー分離方法が、
（ａ）付着された薄いフィルムに試料を施し、
（ｂ）この試料の検体を、この付着された薄いフィルムを通って移行させまたはこれと相互作用させ、それによってこの試料中の成分検体を分離する
ことをさらに包含する請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
付着された薄いフィルムが、分離に先立って化学的または物理的に改変される請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
（ａ）付着された薄いフィルムの試料を施し、
（ｂ）化学反応を惹起させ、そして
（ｃ）この化学反応を検出手段によって分析する
ことからなる化学反応を分析する方法。
【請求項４５】
試料が、有機化学組成物、無機化学組成物、生物化学組成物、細胞、微生物、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、脂質、炭水化物、核酸またはこれらの混合物からなる群から選択される請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
試料がマイクロフルイディック方式、マイクロクロマトグラフィー方式、高処理量の単離および調製方式、またはこれらの組み合わせから得られる請求項４５に記載の試料分析方法。
【請求項４７】
付着された薄いフィルムが、連続フィルム、カラム構造フィルム、カラムナー−ボイドフィルム、またはこれらの混合したものからなる群から選択される請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
付着された薄いフィルムが、（ａ）連続するボイド中のカラムナー様ユニットのネットワークおよび（ｂ）このカラムナー様ユニットのネットワークが接着されている基板からなるカラムナー−ボイドフィルムである請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
基板が、シリコン、ガラス、プラスチック、ポリマー、金属、セラミックまたはこれらの混合物からなる固相の組成物である請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
レーザー−光反射、光学的吸収、化学種の吸収および脱着、環境物質の吸収および脱着、そしてこれらの組み合わせからなる群から選択される基準を用いてフィルムを選定する段階をさらに包含する請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
カラムナー様ユニットのネットワークの間隔および高さ、そして物理的および化学的な組成が、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、基板表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択される付着パラメータを調整することにより変更される請求項４８に記載の方法。
【請求項５２】
付着された薄いフィルムが、酸化、珪化物化、エッチング、イオン打ち込みまたはこれらの混合によって引き続いて改変される請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
フィルムが物理的または化学的に改変され、表面が官能性化され、またはパターン化される請求項４７に記載の方法。
【請求項５４】
フィルムの、または次いで位置ぎめされた材料のフォトリトグラフィー、スタンピング、スクリーンマスキング、印刷または物理的な改変によって、フィルムがパターン化される請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
物理的または化学的な改変が、有機または無機化合物、細胞、細胞成分、組織、微生物およびこれらの混合物との反応あるいは接着からなる請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
検出方法が、光脱着質量分析、抗原−抗体認識反応、比色検出、原子間力顕微鏡検鏡、分光写真分析、酵素反応検出、蛍光検出法、光学検出法、放射能検出法、電気的検出法、化学的検出法、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項４４に記載の方法。
【請求項５７】
検出方法がレーザー脱着、飛行時間質量分析である請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
検出に先立って、シグナル強化剤が試料と一体化される請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
シグナル強化剤がクエン酸アンモニウムである請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
（ａ）固体、液体もしくはガスからの吸着、または（ｂ）付着された薄いフィルムの表面に固体または液体として直接施すことのいずれかまたはこれらの組み合わせによって試料が施される請求項４４に記載の方法。
【請求項６１】
試料が、化学的、物理的、または電気的分離方法またはこれらの組み合わせから直接に、またはこれらと一体化されてフィルムに施される請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
分離方法が液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、付着された薄いフィルムのクロマトグラフィー、ゲル、毛細管または微細毛細管での電気泳動、またはブロッティングからなる群から選択される請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
付着された薄いフィルムのクロマトグラフィー分離方法が、
（ａ）付着された薄いフィルムに試料を施し、
（ｂ）この試料の検体を、この付着された薄いフィルムを通って移行させまたはこれと相互作用させ、それによってこの試料中の成分検体を分離する
ことをさらに包含する請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
付着された薄いフィルムが分離に先立って化学的または物理的に改変される請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
化学反応に、試料の成分が関与し、あるいはこの試料またはその成分との、改変されたまたは改変されていない薄いフィルムあるいは周囲の大気の反応体との反応が関与する請求項４４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本出願は、１９９９年１２月２０日受理の米国仮出願６０／１７２，８４０号、２０００年５月５日受理の米国仮出願６０／２０１，９３６号、２０００年５月５日受理の米国仮出願６０／２０１，９３７号、２０００年９月８日受理の米国仮出願６０／２３１，４７４号、および、１９９９年６月３日受理の米国仮出願６０／１３７，３８５号の利益を請求する２０００年５月３０日受理の米国一連番号０９／５８０，１０５号、１９９９年６月１７日受理の米国仮出願６０／１３９，６０８号、および１９９９年１０月２７日受理の米国仮出願６０／１６１，８４８号の利益を請求し、これらすべての内容は参照によって本出願に加入される。
１９９９年１２月２０日受理の米国仮出願６０／１７２，８４０号は、Ｄｅｆｅｎｓｅ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔｓ Ａｇｅｎｃｙからの助成金Ｆ３３６１５−９８−１−５１６６ ４１５−３７：７７３Ａの下で政府の支援によって作成された。
【０００２】
【発明の背景】
１．発明の分野
本発明は半導体および誘電体の付着された薄いフィルムに関する。本発明はさらに、検出、分析、接点（ｃｏｎｔａｃｔ）、および生物医学上の応用にこの薄いフィルムを使用することに関する。この薄いフィルムの応用には、脱着−イオン化質量分析、有機の薄いフィルムおよび分子のための電気的接点、分析のための光エネルギーの光学的結合（ｌｉｇｈｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）、生物学的材料の操作、クロマトグラフィー分離、ヘッドスペース吸着媒体、原子分子吸着または付着のための媒体、および細胞付着用基質がある。
【０００３】
２．関連技術の説明
体積に対する面積の比率が大きい、つまり表面積が大きい半導体およびこれをベースとする（例えば酸化物、窒化物）物質に対して大きな興味がある。このことには２重の理由がある。第１に、大きな表面積のため、このような物質は広範囲にわたる表面化学的侵襲を受け、従って、分離層または放出層として使用されることができる。これらは、ＭＥＭＳ（微細電子機械装置）、相互接続誘電体、マイクロセンサー、マイクロフルイディクおよびウェーファ分離の応用を含む様々な応用に必要である。第２に、これらの物質は細胞および分子付着層、接点およびセンサー物質として使用することができる。さらにこのような物質はマイクロエレクトロニクスとの親和性が極めて良いであろう。体積に対する面積が大きい（つまり、表面積が大きい）材料を製造するのに様々な方法がある。今日最も大きな注意をひく技術は、表面積の大きなシリコンを製造するために用いられ、得られる物質は多孔性シリコンと普通称される。多孔性ＳｉはＢｅｌｌ ＬａｂｓでＵｈｌｉｒによって１９５６年に電気化学的に最初に得られた（Ａ． Ｕｈｌｉｒ， Ｂｅｌｌ Ｓｙｓｔ． Ｔｅｃｈ． Ｊ． ３５， ３３３（１９５６））が、電気化学的にエッチングされたＳｉの多孔性は、１９７０年になってはじめて判明した（Ｙ． Ｗａｔａｎａｂｅ ａｎｄ Ｔ． Ｓａｋａｉ． Ｒｅｖ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｃｏｍｍｕｎ． Ｌａｂｓ． １９， ８９９（１９７１））。最近の考察は（Ｒ．Ｃ． Ａｎｄｅｒｓｏｎ， Ｒ．Ｃ． Ｍｕｌｌｅｒ， ａｎｄ Ｃ．Ｗ． Ｔｏｂｉａｓ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ， ｖｏｌ． ３， （１９４９）， １０）中に見いだすことができる。
【０００４】
この湿式エッチングされた慣用の多孔性Ｓｉ材料の出発材料は、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）またはプラズマで強化された化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）のようないくつかの付着方法によってつくられる慣用のシリコンウエーファまたは薄いフィルムのＳｉのいずれかである。電気化学的な湿式エッチング法では、試料は湿潤溶液にさらされ、そして接点を通ってエッチング試料に、エッチング試料を通り、溶液（例えば、フッ化水素酸、水およびエタノールの混合物）を通り、そして溶液と接触する電極（陰極、例えば白金）を通って電流が流れる。この電流はＳｉの『ピッティング』またはエッチングを惹起し、多孔性の網状組織を形成する。
【０００５】
電気化学的（陽極）エッチング法では、この構造（細孔の寸法および間隔）および多孔性のＳｉ層の厚さが、シリコンそのもの（大きさおよび種類）の抵抗率、電流密度、適用電圧、電解質組成、光の適用、温度および暴露時間によって調整されることができる。暴露が十分に長く、また出発材料が十分に厚い場合、この電気化学的エッチング法は、ナノスケールの構造（つまり、ナノメートル程度の形状）が得られる点まで続けることができる。通常行われるごとく、試料が単結晶ウエハーからエッチングされる場合、シリコンの形状は連続する単結晶であり、あるいは付着されたフィルムから試料がエッチングされる場合、シリコンの形状は多結晶性シリコンである。これらの慣用の（電気化学的にエッチングされた）多孔性シリコン材料は、（１）湿式の電気化学的エッチング法の成果であり、（２）この湿式エッチングに際して試料上に接点を必要とし、（３）強力なエッチングの後に接続されることができる、一般に接続されていない細孔領域を有し、また（４）逐次的処理の結果としてシリコンの生成を最初に必要とし次いで引き続く湿式エッチングを必要とすることで特徴づけられるものである。湿式化学的エッチングの浴を調製し、使用しそして処分せねばならない複雑さの外に、湿式エッチングされた多孔性材料は、残留するエッチング化学種および生成物が細孔中に残るという問題を有する。
【０００６】
多孔性のシリコンの薄いフィルムを製造するための別な方法は、Ｍｅｓｓｉｅｒによって示されている（Ｒ． Ｍｅｓｓｉｅｒ， Ｓ．Ｖ． Ｋｒｉｓｈｎａｓｗａｍｙ， Ｌ．Ｒ． Ｇｉｌｂｅｒｔ， ａｎｄ Ｐ． Ｓｗａｂ， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ５１， １６１１（１９８０））。この方法では、密度か空間的に変化するフィルムが付着された。このフィルムは引き続いて湿式エッチングされ、これによって低密度の領域の少なくともいくらかが除去される。この湿式エッチング工程の結果、体積に対するフィルム表面の比率が増大した。
【０００７】
電気化学的に製造された多孔性Ｓｉからの室温での可視光放射が１９９０年にＣａｎｈａｍによって発見された（Ｌ．Ｔ． Ｃａｎｈａｍ， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． ５７， １０４６（１９９０））ことにより、多孔性の半導体における旺盛な研究活動がこの１０年にわたって刺激されている。Ｃａｎｈａｍの発見のすぐ後で、ガス感受性、生体親和性および微細機械加工の容易性などのような、電気化学的に製造された多孔性シリコンの興味深い別な特性もまた判明した（Ｉ． Ｓｃｈｅｃｔｅｒ ｅｔ ａｌ．， Ａｎａｌ． Ｃｈｅｍ． ６７， ３７２７（１９９５）； Ｊ． Ｗｅｉ ｅｔ ａｌ． Ｎａｔｕｒｅ ３９９， ２４３（１９９９）； Ｌ．Ｔ． Ｃａｎｈａｍ ｅｔ ａｌ．， Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｄ Ｆｉｌｍｓ， ２９７， ３０４（１９９７）； Ｐ． Ｓｔｅｉｎｅｒ ｅｔ ａｌ．， Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ ２５５， ５２（１９９５））。今日までに明らかにされているこれらの応用はすべて、シリコンのウエーファまたは付着されたフィルムを電気化学的にエッチングすることにより製造された多孔性シリコンをベースとしている。
【０００８】
体積に対する表面積の比率が大きい材料を本発明において製造する方法は、表面積が大きいフィルムを付着するままに成長させる付着を用いることである。実際に、本発明者によって、付着のパラメータおよび技術を慎重に制御することにより、体積に対する表面積の比率が調整可能である各種のフィルムを得ることができるのが示されている。この調整可能性は、連続する（表面積がフィルムの面積である、つまりボイドがない）フィルムから、約９０％までの多孔度を有する材料までの形態を可能にする。このようなフィルムは、変化されることができる化学種吸着、光反射、および光吸収の特性のような調整可能な化学的および物理的特性を有することが、本発明者によって示されている。付着の技術およびパラメータに依存して、この薄いフィルムは連続であってよく（ボイドがなく）、あるいはカラムおよびクラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）の間にボイドを有して良い。本方法では、低い温度で実施されまた所要の形態を得るように特別に適合する付着が用いられる。特定のエッチング段階は関与せず、また湿式処理は関与しない。本発明者らは、ボイドの寸法およびボイドの割合を制御するために本発明を用いることができ、カラムナー／ボイドネットワーク（ｃｏｌｕｍｎａｒ／ｖｏｉｄ ｎｅｔｗｏｒｋ）の形態を形成することができ、そしてカラムが多結晶性物質であることを示した。形態が制御されたこのフィルムについて本記載で示す例証においては、連続する（ボイドがない）フィルムを与えるためにプラズマで強化された化学蒸着（ＰＥＴＣＶＤ）が使用され、中間的な形態を与えるために物理蒸着（ＰＶＤ）が用いられ、またボイドの密度が大きい（表面積が大きい）材料を製造するためにＰＥＣＶＤが使用された。この付着のさせ方のため、なんらかの特定のエッチング段階なしに、ボイドの密度が大きい材料中で大きな（約９０％までの）多孔度を得ることができる。形態が制御された本発明のフィルムは、接点、湿式処理、またはこれらの双方のいずれも必要としない。本発明の独特なところは、ガラス、金属箔、絶縁体、プラスチックおよび、回路構造を有する基板を含めて半導体を包含する材料を含む様々な種類の基板上に、応用に適するように設計された形態を有するように、本発明でこの付着されたフィルムが製造できることである。
【０００９】
上記したように、ボイド密度が大きい形態の材料は、ＰＥＣＶＤを用いて実証される。特に、このカラムナー／ボイドネットワークのシリコンは、約２５０℃またはそれ以下の基板付着温度で前駆体ガスとして水素で希釈されたシラン（Ｈ２：ＳｉＨ４）を用いる高密度プラズマ装置（例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ （ＥＣＲ−ＲＥＣＶＤ）装置（Ｐｌａｓｍａ Ｔｈｅｒｍ ＳＬＲ−７７０））を使用して実証された。この装置は、２次元のシリコン配置を形成するためにシリコンのエッチングおよび付着を行なわせ、またシリコンのカラムの寸法が調整可能であり、またカラムの間の間隔が調整可能であることが分析によってを実証されている。得られるカラムナー／ボイドネットワークという構造は、形状の寸法がナノスケールであり、また１０〜２０ｎｍの範囲のフィルム厚さが確立した後に完全に形成される。このことにより、任意の基板上にそして約１０ｎｍより大きい任意の厚さで多孔度が大きい結晶性のまたは無定形のシリコンを直接に付着することが可能になる。本発明によってつくられるカラムナー／ボイドの半導体フィルムは、その場でのあるいはその場合以外での処理によって絶縁体または金属化合物に転換することができる。さらに、カラムナー／ボイドネットワーク材料の付着の後または前に、反射防止（ＡＲ）コーティングまたは機能化層のような他の層を付着させてよい。高密度プラズマ装置での付着パラメータを変化させることにより連続している（ボイドがない）か中間的であるかまたはボイド密度が大きいものである材料かのいずれかを製造することができる。
【００１０】
上記したように、先行技術には多孔性シリコンを作製する２つの方法：（１）多結晶性の『サンゴに似た』形態または単結晶のシリコン『フィンガー』を有する多孔性シリコンを製造するための、付着されたシリコンまたはシリコンウエーファの電気化学的エッチング、または（２）密度が変化する多孔性シリコンの材料を製造する付着に引き続く湿式エッチングがある。前者の材料は、研究および開発の活動の主要な主題である。しかしながら、これをつくるには湿式化学エッチングが必要である。後者の材料は、無定形の相で実証されるのみである、厚さとともに変化する形態を有し、そしてボイドの密度を制御するのに湿式エッチングが必要であるという欠点を有する。この材料の『ボイド』は、真のボイドとは異なって材料の密度が低い領域であると考えられるので、真のボイドを特別誂えしそして制御するためには、この材料は湿式エッチングを引き続いて必要とする。体積に対する表面積の比率が大きい本発明のシリコンは、そのナノスケールの形状およびボイドのため湿式処理を必要としない。このシリコンは、十分に制御可能な形態および多孔性を有し、また所望のままに多結晶性または無定形相であってよい。
【００１１】
本発明は、低い温度での付着によって連続する（ボイドがない）フィルムから、体積に対する表面積の比率が大きい（ボイド密度が大きい）フィルムに至る、表面積が制御可能でありまた特別誂え可能であるフィルムを作製することである。フィルムの形態（体積に対する表面積の比率）は、フィルムの用途に応じて仕上げられる。これらの材料は、ガラス、プラスチックまたは、予め形成されたセンサー、電子デバイスおよび回路またはオプトエレクトロニックデバイスおよび回路を含む基板のような低い処理温度を必要とする基板上に付着するのに特に好適である。本発明の材料に関して実証されている、ボイドの体積の範囲が広いことが可能なことのため、この材料はセンシング、エアギャップ（光学的混合、マイクロフルイディクス、分子選別、低誘電定数構造体など）、分子および細胞の固定および電気的に接触する分子、ならびに分子脱着の応用を含めて多数の応用のために使用することができる。
【００１２】
【発明の概要】
本発明は、連続する（ボイドがない）フィルムから、（ａ）連続するボイド内のカラムナー様ユニット（ｃｏｌｕｍｎａｒ−ｌｉｋｅ ｕｎｉｔ）のネットワーク、および（ｂ）カラムナー様ユニットのネットワークが接着されている基板からなるフィルムまでの変化可能でありまた特別誂えが可能である形態を有する付着されたフィルム構造に関する。これらのフィルムは、カラムナー−ボイドフィルムであり、またシリコン、ゲルマニウム、炭素、水素またはこれらの混合物のような化学元素をベースとする。好ましい態様において、これらのフィルムを支持する基板はガラス、金属、絶縁材料、プラスチック材料、シリコンまたは半導体を含む材料のような材料からなる。本発明は光学的結合を強化するために、これらの付着されたフィルムの上に、付着されたＡＲフィルムを用いることもカバーする。表Ｉは、形態が変化される本発明の付着されたフィルムおよび形態を応用に適合させることに関するいくつかの例を要約する。
【００１３】
【表１】
2005500507.tif 000002
【００１４】
本発明のフィルムは低い温度で付着されまた表Ｉに例が示されている特定の応用のために特別誂えされる。本発明の１態様において、材料は、ボイドがなくまたＰＥＣＶＤによって付着された連続する半導体フィルムである。本発明の１態様において、材料は、ボイドの密度が小さい中間的な形態を有し、またＰＶＤによって付着される。本発明の１態様において、フィルムはナノ構造のカラムナー／ボイド材料であり、クラスターの形に集められたユニットのネットワークを有し、また高密度プラズマでの付着によって作製される。この最後の場合、カラムナー様ユニットのネットワークの間隔および高さは、酸化、珪化物化、エッチング、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、および基板表面を含めていくつかの変数によって調整可能である。さらにまた、最後の方法を用いまた付着条件を変更することにより、ナノ構造のカラムナー／ボイド材料を付着することができるだけでなく、上記の連続しそしてボイド密度が低いフィルムを得ることができる。
【００１５】
本発明は試料中の分析対象物を検出する方法にも関する。この試料を分析する方法は（ａ）付着された薄いフィルムに試料を施用し、そして（ｂ）検出手段によって試料を分析することからなる。一層特定的に、この方法は（ａ）特定の応用によって決まるように表Ｉのフィルム形態の１つを選定し、（ｂ）選定した上記のフィルム構造の分析対象物を施用し、（ｃ）試料を検出器に移し、（ｄ）試料にレーザーエネルギーのような光をあて、かくして試料中の分析対象物をフィルム構造から離脱し、電場を有する真空中に進入しそして検出器または検出手段を通過して検出装置に至る荷電粒子へと転換することからなる。選定される試料には、有機化学組成物、無機化学組成物、生化学組成物、細胞、微生物、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、脂質、炭水化物、核酸、またはこれらの混合物がある。ペプチド、ポリペプチドまたはタンパク質の試料は０ダルトンより大きい分子量を有する。試料は液体としてフィルムに直接施用された後、乾燥状態まで蒸発される。また、試料は水溶液または有機溶液または懸濁液の形である。
【００１６】
特定のフィルムを選定する基準は、フィルムの特性例えばレーザー光反射、光学的吸収、化学種の吸収、および環境物質の吸収に基づく。上記の方法のために使用される付着された薄いフィルムは、連続するフィルム、カラム構造フィルム、カラムナー−ボイドフィルム、およびこれらの混合したものから選定される。フィルムは本質的に均質な単一のフィルムまたは１つより多いフィルムの不均質な混合物である。不均質混合物はフィルムのパターン化されたカラムナーボイドネットワークである。
【００１７】
分析対象物はそれを施用するための施用／除去プロトコルによって施され、この施用もまた本発明の主題である。フィルムへの試料の施用は（１）固体、液体またはガスからの吸着、あるいは（２）付着された薄いフィルムの表面に固体または液体として直接施すことのいずれかによる。本発明の１態様では、試料は液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、および付着された薄いフィルムのクロマトグラフィーを含む化学的分離方法でフィルムに直接施される。
【００１８】
本発明の１態様では、上記の方法のための検出手段または検出器には、光脱着質量分析、抗原抗体反応検出、蛍光検出手段、光学的検出手段、放射線検出手段、電気的検出手段、化学的検出手段およびこれらの組み合わせがある。化学的検出手段には、染料または着色手段および比色分析または可視化が含まれる。化学種を同定するために、飛行時間分析が検出器で用いられるのが好ましい。クロマトグラフィーのような化学的分離手段のために、上記に概説したこれらのフィルムおよび形態の選定および特別誂えもまた用いられてよい。
【００１９】
フィルム形態の選定は応用にとって必要な特性に基づく。例えば試料の閉じ込めが問題である応用では、分析対象物の液滴の横方向への拡がりを減少するために、カラムナー／ボイドネットワーク形態のフィルム構造を有するカラムナー様ユニットのネットワークの間隔および高さを調整することができる。フィルム構造は、１つまたはそれ以上のフィルムの特性つまりレーザー光の低い反射率（ＡＲコーティングの使用もまた含んでよい）、強い光学的吸収、化学種の吸着、および環境物質の吸着に基づいて、表Ｉから必要に応じて選定される。付着された薄いフィルムを含む化学的分離手段を用いて試料中の分析対象物を分離する方法は、（ａ）付着された薄いフィルムに試料を施し、（ｂ）付着された薄いフィルムに試料を通過させ、それによって試料の分析対象物がこの薄いフィルムを通って移行し、これによって試料中の各々の分析対象物をその易動性によって分離することからなる。段階（ｂ）において試料を通過させる力には、重力、遠心力、電場、および圧力勾配が含まれる。一層特定的に本発明は、（ａ）上記したようにフィルム構造に分析対象物を暴露し、そして（ｂ）フィルム構造を通って分析対象物を移動させることにより、フィルム構造のカラムナー様ユニットのネットワークを通過して試料の分析対象物が移行し、これによって試料中の各々の分析対象物をその易動性のような特性によって分離することからなる試料中の分析対象物を分離する方法に関する。各々の分析対象物の易動性は重量、重量に対する電荷の比、物理的相互作用、寸法または形状に関係する。標的とされる分析対象物の移行を制御するために、フィルム構造のカラムナー様ユニットのネットワークの間隔および高さが調整される。
【００２０】
本発明は（ａ）付着された薄いフィルムを物理的または化学的に変性し、官能性化しまたはパターン化し、そして（ｂ）付着された薄いフィルムに試料を施すことにより、付着された薄いフィルムに１つまたはそれ以上の特定の分析対象物が試料から接着される段階からなる、試料中の分析対象物を選択的に接着する方法にも関する。一層特定的に、本発明は（ａ）分析対象物を捕捉するように特定の領域が物理的に形作られあるいは化学的に官能性化されるように上記のフィルム構造を改変し、そして（ｂ）分析すべき試料をこのフィルム構造に暴露することにより試料中の特定の分析対象物を予め規定された領域においてフィルム構造に接着することからなる、分析対象物を選択的に接着する方法に関する。分析対象物を含む試料は固体、ガスまたは液体の形であってよい。段階（ａ）のフィルム構造の表面は、反応性、非反応性、有機、有機金属および非有機金属の化学種を含めての１つまたはそれ以上の分子によって官能性化されてよく、これによって特定の分析対象物との反応のために表面を特異化することができる。フィルムの表面は物理的に画定されてよく、例えば、引き続いての官能性化、表面処理、分子の付着またはフィルムの付着によって形成される孔、受容部または閉封パターンが、分析対象物をフィルムの特定の領域に隔離するために画定されてよい。フィルム構造に対する化学的変性は、酸化、還元、化学元素の追加、疎水性または親水性処理、脂質の付着、ルイス酸で媒介されるハイドロシリル化、または珪化物化のような工程からなってよい。本発明の１態様では、フィルムはそのリトグラフィーによってまたは引き続いて定着された材料のリトグラフィーによってパターン化される。本発明の別な態様では、１つまたはそれ以上の抗体あるいは他の化学的部分に接着するように試料によってフィルムが改変される。次いで、抗原−抗体反応あるいは１つまたはそれ以上の抗体または他の化学物質のフィルムへの接着を検出するために検出手段が用いられる。本発明の別な態様では、ニューロン細胞、グリア細胞、造骨細胞、破骨細胞、軟骨細胞、ケロチノサイト（ｋｅｒｏｔｉｎｏｃｙｔｅ）、メラニン細胞、および表皮細胞を含む細胞に接着するようにフィルムが改変され、これによって細胞がフィルム上で増殖する。フィルムは細胞の増殖が制御されまたは制限されるように変性することができる。また、細胞が接着したフィルムを生体内に置くこともできる。
【００２１】
本発明は、（ａ）第１のフィルム構造を変性し、（ｂ）第２のフィルム構造を変性し、（ｃ）第１および第２のフィルム構造に試料を施しそして（ｄ）第１および第２のフィルム構造を分析し、どちらのフィルム構造が試料中の特定の分析対象物と相互作用したかを決定することからなる、試料中の特定の分析対象物の特性を決定する方法にも関する。第１および第２のフィルム構造の表面上での、付着またはルイス酸で媒介される反応のような様々な処理によって第１および第２のフィルム構造が別個に変性されるのは、本発明の１つの態様である。
【００２２】
本発明は、（ａ）フィルムを官能性化し、（ｂ）複数の分析対象物を有する試料を官能性化されたフィルムに施す段階からなる、特別な反応を特定する方法に関し、この方法では、試料中の特定の分析対象物が官能性化されたフィルムの存在で反応する。特別な分析対象物の化学特性は上記した方法を用いて決定することができる。本発明の１つの態様では、第１の分子が規定された配位でフィルム構造に接着する。本発明の別な態様では、核酸、タンパク質、有機および有機金属反応剤からなる群から第２の分子が選択される。本発明の別な態様では、第１の分子が規定された配位でフィルム構造に接着しまた第２の分子が第１の分子と反応する。
【００２３】
本発明は、（ａ）付着された薄いフィルムに試料のライブラリー中の各々の試料を施し、そして（ｂ）検出手段によって各々の試料を分析する段階からなる試料のライブラリーをスクリーニングする方法に関する。本発明はその１態様において、（ａ）上記したようにフィルム構造を改変し、（ｂ）ある化合物をフィルム構造に施し、（ｃ）この化合物を有するフィルム構造を分析し、そして（ｄ）反応が起きているかを決定するために、化合物を有するフィルム構造の分析を化合物がないフィルム構造と比較することからなる、化合物における特定の特性を同定するために化合物のライブラリーをスクリーニングする方法にさらに関する。
本発明は（ａ）フィルム構造の表面および構造を上記したように変性し、そして（ｂ）試料をフィルム構造に暴露することからなり、これによって試料中の特定の細胞がフィルム構造へと接着しそしてフィルム構造上でこの特定の細胞が増殖する、細胞分析、細胞生成物および／または細胞成長を促進する方法に関する。本発明の１態様において、細胞は、ニューロン細胞、グリア細胞、造骨細胞、破骨細胞、軟骨細胞、ケロチノサイト、メラニン細胞、および表皮細胞からなる群から選択される。細胞の成長を制御しあるいは制限するために、フィルム構造は段階（ａ）で改変されてよい。試料（細胞を有するフィルム構造）は生体内に置かれてよい。
【００２４】
有機半導体および分子電子工学で使用する分子に対する接点を作製するために、分子の付着にこれらのフィルムを使用することもまた検討されてよい。このようなフィルムは、半導体の担持体注入能力のために、あるいは大きな導電性のための特定の電位を有する珪化物として半導体を使用するために、優れた接点でありうる。
【００２５】
【発明の詳述】
本発明は、ガラスおよびプラスチックを含む様々な基板上に低い温度で付着された半導体フィルムの形態を、質量分析、接点、およびクロマトグラフィーのような分離技術を含む応用に対して特に適合させることにつき例証する。本発明は連続する、ボイドの含有が中程度である、そしてボイドの含有が大きいフィルム形態をいかにして得るかを示し、これらのフィルムを特定の応用に適合する必要を概説し、そして応用に形態を合致させる方法を提供する。様々な付着技術によって異なる種類の形態を生むことができるが、高密度プラズマ法は付着パラメータを変更することによりこれら３つ形態を生むことができる。
【００２６】
（１）薄いフィルム
連続する（ボイドがない）形態の半導体フィルム
ここでは、ＰＥＣＶＤを用いて表Ｉの連続する（ボイドがない）半導体材料が実証される。これらのフィルムはボイド構造がなんらないことが特徴である。結果として、これらの光学的特性および化学種を吸着する特性はバルクな材料と本質的に同一である。つまりこの形態のシリコンフィルムは、シリコンウエーファの化学種吸着特性、光学的反射、光学的吸収、および分析対象物吸着特性を有する。この材料はガラスまたはプラスチックにあるいは、前以てつくられたセンサー、電子またはオプトエレクトロニックデバイスおよび回路を含む基板のような低温処理を必要とする基板に付着するのに特に好適である。
【００２７】
表Ｉの中間的な形態（カラム）の材料は、ここではＰＶＤ材料を用いて実証される。このフィルムはボイド構造を有するが、光学的反射を著しく低下することはない。さらにこの中間的なボイド構造はいくつかの環境化学種の吸着を容易にするが、レーザー脱着質量分析での特性把握によると、これは連続するフィルムとカラムナー／ボイドネットワークフィルムとの間にあることが示される。レーザー脱着質量分析はまた、この形態の分析対象物吸着能力が、連続するフィルムとカラムナー／ボイドネットワークフィルムとの間にあることを示す。この材料はガラスまたはプラスチックにあるいは、前以てつくられたセンサー、電子デバイスまたはオプトエレクトロニックデバイスおよび回路を含む基板のような低温処理を必要とする基板に付着するのに特に好適である。
【００２８】
カラムナー／ボイドネットワーク形態の半導体フィルム
表Ｉのカラムナー／ボイドネットワーク材料はＰＥＣＶＤを用いて実証される。このカラムナー／ボイドネットワークフィルムは体積に対する表面積の比率を最大にし（最大のボイド含有率）、またこのフィルムは高密度プラズマ法の特別な場合を用いて実証される。この方法では同時的なプラズマ付着およびプラズマエッチングが得られ、体積に対する表面積の比率が大きい結晶性または多孔性の半導体の薄いフィルムが得られる。フィルムの形成にはあらゆる乾式処理が用いられ、湿式処理の関与は不必要である。処理チャンバーを適切にコンディショニングし、基板を適切に調製し、そして付着パラメータを適切に選定することにより、このフィルムは、衝撃するフラックスに対して垂直である基板に対してほぼ直角である相互に接続するボイド（細孔）およびカラムを有する、制御可能でありそして調整可能であるカラムナー／ボイドネットワーク形態を常に有する。反対な状況（表面が衝撃フラックスに対して平行である）の場合、本発明のカラムナー／ボイド材料は、必ずしも垂直でないが、規定に従いまた適切である表面に対してある角度をなすカラムを有する形態を示す。本発明者は垂直な表面上のカラムナー構造を可能にする付着された他のフィルムを知らない。
【００２９】
湿式エッチングによってつくられる慣用の多孔性シリコンまたは付着に引き続くエッチングによってつくられるフィルムとは異なり、本発明者のカラムナー／ボイドネットワークフィルムの相互に接続するこのボイドネットワークは、付着の後に存在し、また約１０〜２０ｎｍより大きい厚さを有する任意のカラムナー／ボイドネットワークフィルムの形であることが分かる。慣用の多孔性シリコンとは異なり、本発明者のカラムナー／ボイドネットワークフィルムはドーピングされてもされなくてもよい。また慣用の多孔性シリコンとは異なり、本発明のカラムナー／ボイドネットワーク材料はガラス、金属箔およびプラスチックのような様々な基板上に、そしてまたシリコンウエーファのような一層慣用的な基板上に作られることができる。体積に対する表面積の比率が大きい付着されたフィルムに関するこの方法を実証するために、例として、ＥＣＲ高密度プラズマ（ＨＤＰ）機器を使用して作られるシリコンフィルムを用いた。この実験は、得られるカラムナー／ボイドネットワーク材料に関して、可視的ルミネッセンス、ガス感受性、エアギャップ構造の形成、脱着質量分析などもまた確実なものとした。本発明は、相互に接続する明確なボイド配置、配向されたカラムおよび均一なナノ構造を有する付着された材料を用いて、低温処理を用いて、また湿式処理、湿式エッチング、またはこれらの双方を必要とすることにより妨げられない多くの新たな可能性を提供するプラズマ付着技術の利点を活用する独特な方法を用いて実証される。加えて、小さい形状寸法を得るための電気化学的エッチングをベースとする慣用の多孔性アプローチで必要な比較的厚い出発材料が避けられる。本発明のカラムナー／ボイドネットワーク材料は、慣用の多孔性シリコン製造技術と比較して多数の技術的および経済的な有利性も有する。
【００３０】
付着されたカラムナー／ボイド材料に対する本発明者の方法は、極めて低い温度で付着されることができ、無定形のまたは多結晶性のカラムを有することができ、高密度レベルの多孔度（９０％までの）を有し、ドーピングされたまたはドーピングされていないカラムを有してよく、また極めてよく制御でき、ボイド（つまり細孔）の寸法を応用に適合させることができるフィルムを製造する同時的なプラズマエッチング／付着技術を用いて実証される。フィルムの付着の際の工程温度は極めて低い（つまり室温から約２５０℃まで）ので、この技術は基板に対する制限を設けない。付着されたカラムナー／ボイドネットワーク型のシリコン（つまり、遷移相に関して配位されたカラムを有しそして連続するボイドを通って貫通する形態的配置）の特別な性質は多くの因子によって制御される。、付着されたカラムナー／ボイド材料に関するこの実証について、これらの因子には、（ａ）プラズマと基板との間の電圧、（ｂ）基板の温度、（ｃ）プラズマ出力および工程圧力、（ｄ）基板の近傍の磁場、（ｅ）付着ガスおよびその流量、（ｆ）チャンバーのコンディショニングおよび（ｇ）基板の表面がある。これらの多数の因子の影響は予想されるほどではない。
【００３１】
これらの材料はガラスまたはプラスチック上にあるいは、予め形成されたセンサー、電子デバイスおよび回路またはオプトエレクトロニックデバイスおよび回路を含む基板のような低い処理温度を必要とする基板上に付着するのに特に好適である。本発明の材料にとって可能な実証された多孔性の範囲が広いため、この材料は、分子および細胞の含有率を求める光（レーザー）脱着−イオン化質量分析、分子分析のための光エネルギーの光学的結合、担持体注入効率を良くするための改良された接点、および付着された有機材料の形状の強化、細胞成長、細胞生成物のための基板、生物学的材料の操作、そしてまた他の多くの応用を含む多数の応用のために用いられることができる。
【００３２】
（２）光（レーザー）脱着−イオン化
質量分析を用いる分子および化合物の分析は、多くの分野で極めて有効であることが分かっている。典型的に質量分析は、イオン化された化学種を真空下である距離を電気的に加速しそしてその移動時間を検出することによる『飛行時間』分析を実施することからなる。この情報から、極めて精確な質量スペクトルを作成でき、試料の組成の有用な表示が与えられる。ここ２０年にわたって質量分析における主要な発展は、『飛行時間』測定に必要なイオン化された／ガス状の試料をつくる様々な方法からでている。技術は蒸発からイオンビーム衝撃にまでわたり、またそれぞれが特定の種類の試料にとって有用である。特に有用な方法はレーザー脱着質量分析によってもたらされることが分かっている。
【００３３】
マトリックスで援助されるレーザー脱着／イオン化（ＭＡＬＤＩ）は、今日最も普通に用いられる『飛行時間』技術であり、またマトリックスそのものによって持ち込まれる信号ノイズによる制約が現在ある。ＭＡＬＤＩ法では、水をベースとするものの中に分子状成分を典型的に有する、分析すべき分子の溶液がまず有機樹脂中に混合され、それが試料板上に置かれそして固化される。多数の試料を保持することができる試料板は、真空チャンバー内に装填されそこで『飛行時間』分析が実施される。基板上の有機マトリックスは、エネルギー吸収体として作用しつつ検出すべき分子状の化学種を保持する。次ぎに、レーザーがマトリックス−分析対象物混合物に衝突し、そしてマトリックスがレーザーエネルギーを吸収するとき、この混合物が蒸発する。分析対象物とマトリックス成分とを含む、得られる脱着された分子は、次ぎに質量分析される。しかしながら、マトリックス物質の分子は、収集される信号に加わりより小さい分子の検出を阻止する。収集された信号にマトリックス分子が含まれるので、この方法での小質量の検出は５００ａｍｕ以上に限定されるが、この方法は約１００，０００ａｍｕまでの大きな範囲の分子を分析するのに有効であることが分かっている。小質量およびノイズという制約に加えて、マトリックス／試料混合物は熟練した化学的な取り扱いを必要とし、時間のかかる乾燥が通常必要であり、また大規模の臨床的応用については処理量の限界があるので、このシステムの別な欠点は試料の調製そのものにある。これらの理由のすべてのため、非マトリックス法を開発しそして使用することは極めて魅力的でありまた研究努力を顕著に引き付けている。
【００３４】
マトリックスで援助されるレーザー脱着イオン化（ＭＡＬＤＩ）質量分析を用いて合成的および生物学的な試料の質量スペクトルを得ると、分子質量の広い範囲にわたって分子質量の情報を保存する柔らかいイオン化能力が与えられる。これらの特質のため、ＭＡＬＤＩはそれが発案されて以来人気ある技術になっている。しかしながら、小質量の分析対象物（＜ｍ／ｚ５００）の分析に関しては、再現性のないそして異質な共結晶化、電解質および他の添加剤によるイオン化の抑制、およびマトリックスイオンからの干渉のため、自動化され、処理量の大きい組み合わせ的およびチップアレイ分析でのＭＡＬＤＩの効用が限定される。ＭＡＬＤＩはその制限のため、細胞および細胞物質を直接分析するのに極めて好都合であるとはいえない。この方法を改善する活発な努力によって、グリセロールのような液体中に懸濁された粒子からの好首尾の脱着イオン化が行われている。ごく最近、電気化学的にエッチングされた慣用の多孔性シリコンから、マトリックスを使用しないで脱着イオン化が実現された。かなりの注意をひいたこのマトリックス不用の方法では、バルクなシリコンウエーファから電気化学的にエッチングされる多孔性のシリコン支持体材料が利用された。
【００３５】
質量分析のための光（レーザー）脱着に関連する本発明の要素は、マトリックスなしのレーザー脱着法である。この方法では表Ｉの付着された半導体フィルムが用いられる。フィルムの選定は特定の状況に対して適合される。それは、独特な薄いフィルム基板の方法であり、マトリックス脱着および、湿式エッチングされた多孔性シリコン基板をベースとするマトリックスなしの方法の双方に勝る利益を伴う。本発明は、必要とする様々な半導体フィルムの形態をいかに得るか、そしてこの付着された半導体フィルムを基板として用いて、特定の質量分析の応用にいかに特別誂えするかを示す。本発明の特別誂えされた種類の基板には、（１）例えば、環境物質のバックグラウンド吸着が抑制されねばならず、光反射が許容されることができまた分析対象物の低い収率がより大きな光強度によって補償されることができるときに有用である連続する半導体フィルム、（２）例えば環境物質のバックグラウンド吸着を抑制せねばならないが分析対象物の強化されたいくつかの吸着および乾燥制御が所望であるときに有用であるカラム構造フィルム、および（３）抑制された反射、化学種の大きな吸着、大きな光学的吸着、分析対象物の施用および乾燥制御に対して、そして強化された光学的吸着のような量子寸法効果にさえ対して有用である付着された薄いフィルムのナノ構造のカラムナー／ボイド半導体がある。本発明を特定的に実証するのに、ＰＥＣＶＤ連続フィルム、ＰＶＤ中間形態（カラム）フィルム、高密度プラズマＰＥＣＶＤナノ構造カラムナー／ボイドネットワークフィルムが用いられる。３つの形態はすべて、付着パラメータを変更することにより高密度プラズマ法によって得ることができる。これらの実証で使用されるフィルムは厚さが５００Åから５ミクロンまで変化する。分子を検出する場合、実証のために分析対象物とし用いる試料ペプチドは、ＭＡＬＤＩの乾燥する通常のやり方を用いまたは本発明の一部である独特なやり方を用いてフィルムに移された。後者の場合、分析対象物は溶液（この実証では水が使用された）中で施されまた過剰な部分は吸引によって除去された。カラム形態またはカラムナー／ボイドネットワーク形態のフィルムを使用するときに可能であるこの独特な施用／過剰除去手法は、分析対象物を定位させるための系統的で処理量が大きい方法を提供する。
【００３６】
このフィルムを評価するために、ペプチド（対照物）を有するそして有さない、または細胞構造（対照物）を伴うそして伴わない、シリコンフィルム基板でコートされたガラス基板をつくり、そして両面接着テープを単に使用することにより標準的なＭＡＬＤＩ試料板に付着した。ペプチドを有するそして有さない表Ｉのナノ構造のカラムナー／ボイドネットワーク形態の基板についての結果を図１および２に示す。この形態に関する結果は、所望のペプチドの明瞭で高カウントの検出を示し、吸着した環境化学種からの小質量のノイズをいくらか伴う。ペプチドを有する、表Ｉのカラム形態の基板に関する結果を図３に示す。この結果は所望のペプチドの明瞭な検出を示し、この種類のフィルムの環境物質の吸着がより少ないため小質量のノイズはさらに抑制される。ペプチドを有する、表Ｉの連続するフィルム（ボイドはない）の形態の基板に関する結果を図４に示す。これらは特に、シリコンウエーファに関する結果であるが、この結果は連続する（ボイドはない）形態のシリコンの薄いフィルムについて同じである。これらのデータは所望のペプチドの検出（低カウント）を示し、この種類のフィルムの環境物質の吸着がさらにより少ないため小質量のノイズの抑制は強化される。この種類のフィルムはカラムナー／ボイドネットワーク形態の対極にあることが分かり、つまり環境物質の吸着が極めて減少しているためにノイズの抑制が有効であるので、分析対象物の低カウントの収率が許容される。付着された薄いフィルムを使用する本発明者の手法は、再現性および製造での改善を提供し、このため、処理量が大きい試料分析システム（大規模なプロテオミックス（ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ））にこの手法を組み込むことが魅力的になる。
【００３７】
付着され乾式エッチングされたカラムナー／ボイドネットワークフィルムの実証においては、カラムの直径および厚さを様々とし、またカラムの間のボイドの寸法を様々としてこのフィルムは成長できることが示される。本発明のこのフィルム形態でのボイドは本質的に連続している。この特定の実証においてボイドは、高密度プラズマ源中での乾式エッチングと付着との同時的な作用によって形成される。このエッチング／付着は低い温度で実施され、従って、フィルムは導電性金属、絶縁性誘電体、および半導体材料を含む様々な基板上で成長できる。この種のベース層材料は、基板に関する問題（例えば、基板による干渉、光学的反射／吸着、電気的コンダクタンス）を抑制する力を与えることができる。反復的な接続する細孔およびカラムは、それらの寸法を有し、またそれぞれの体積分率が調整される。この調整は、特定の寸法の分子の閉じ込めを強化しまた光学的反射を変化させるように化学的および物理的挙動を変化させるように行われることができる。基板の特定の領域に特定の分子、細胞、または細胞生成物を閉じ込めるのを容易にするために化学的な誘導を行うことができ、またカラムナー／ボイドネットワークのシリコンカラムは優れた光エネルギー吸収剤として作用する。
【００３８】
このカラムナー／ボイドネットワークフィルムのこの検出能力を微調整するように制御できる変数がいくつかある。第１の変数にはフィルム付着のパラメータが関与する。プラズマへの暴露条件を変更することにより、プラズマエッチングとプラズマ付着との同時的な相互作用を系統的に調整することができる。慣用の多孔性シリコンでは、シリコンは成長され、あるいは付着され、引き続いて湿式エッチングされる。付着されたカラムナー／ボイド材料に関するプラズマをベースとする本発明者の実証方法においてフィルムは、プラズマの組成、圧力、出力およびチャンバー配置そしてまた温度を変化させることにより調整される相互作用で、同時にプラズマエッチングされまたプラズマ付着される。ボイド密度はゼロ（連続するフィルム）から約９０％ま変化してよい。これによって、フィルムが分子、細胞、または細胞物質を閉じ込める特性を任意のフィルム厚さで調整することが可能になる。フィルム中の無定形シリコンと結晶シリコンとの混合百分率を調整することが可能になり、これによって光学的特性が変えられ、特にレーザー源のような源泉からの光の吸収が特別誂えされ、レーザー付着イオン化が行われる。カラムナー／ボイドフィルム中のＨ２含有率は、例えば付着条件を変更することにより、シリコン表面上でまたカラムナー／ボイドネットワークシリコン体積内で制御されることができる。従って、レーザーまたは他の光線の吸収による急速な加熱の結果、水素化学種が生成する量は特別誂えされることができ、これは分析対象物の放出に寄与する。フィルムの性能に影響を及ぼすために、表面を安定化し、官能性化し、またはパターン化する化学処理とともに、フィルムの酸化または珪化物化を採用することができる。最後に、基板の選定もまた操作に影響を及ぼす。これらの変数パラメータは、様々な基板上の厚さが様々であるフィルムに対して著しい融通性を与え、また特定の分子、細胞、または細胞物質を検出するためにこのフィルムを特化することさえ可能にする。
【００３９】
低い温度で付着されたフィルムを用いそしてフィルムの形態を質量分析に特別に適合させる本発明者の一般的な方法は、生産性が極めて高くまたコスト有利性を供する。例えば、高密度プラズマ付着によって実証される本発明のナノ構造のカラムナー／ボイド型の薄いフィルムは、再現性をもって製造され、また湿式で電気化学的にエッチングされた多孔性シリコンと比較して安価である。プラスチック上でフィルムを製造できることによって、極めて低コストの方法が提供され、臨床的、工業的および安全上の応用に対して１回的な使用しそして廃棄することが可能になる。また、多孔性相またはナノ結晶の強化された吸収があることにより、このフィルムは光学的吸収特性が強化されうるので、このフィルムは光（例えばレーザー）吸収のために特に役立つ。有機マトリックスが存在しないので、この技術は、細胞または細胞物質に対する容易な使用、小質量の粒子および分子の検出、そして分解能がより大きい測定に関して有力である。フィルムは高真空下で成長されるので、密閉手続きがとられるならば、空気への暴露による炭化水素および水分の汚染が防止されることができる。逆に、慣用の多孔性シリコンフィルムは空気中で湿潤した化学物質を使用して製造されるので、またエッチング剤／エッチング生成物のいくらかが細孔内に残留するので、この慣用のフィルムは本来的に汚染されている。より少ない汚染は分析対象物の検出に対する干渉がより少ない。全般的に、本発明の方法は脱着質量分析に対してコストが低いという改善を提供する。
【００４０】
この付着された薄いフィルムのカラムナー／ボイドネットワーク材料は、電気化学的にエッチングされた、細孔が不規則なシリコンに対していくつかの特定的な利点を供する。例えば、付着されたボイド／カラムフィルムは、本質的に連続するボイドを有するナノネットワークと称されて良い真に独特な構造を有する。この材料は極めて低い温度（＜１００℃）で付着された薄いフィルムであるので、カラムナー／ボイドネットワーク材料は、使い捨ての臨床的応用にとって理想的なプラスチックおよびガラスのような極めて安価で廃棄可能な基板上で成長されることができる。極めて微細で、再現性がありまた秩序立ったフィルムの構造およびフィルムの大きな表面積は、極めて効果的に分子を不動化し、またボイド（細孔）構造を通過する移動によって分子を識別する能力もまた付与する。本発明の独特な付着されたカラムナー／ボイドフィルムは、０〜６０００ａｍｕの質量範囲のタンパク質およびペプチドの検出によって実証されるごとく、興味ある有用な範囲にある有機タンパク質を検出することができることが示される。さらに分子の濃度限界は理論的にはＭＡＬＤＩのそれと肩を並べる。この研究は、付着されたシリコンフィルムを使用する、最初に報告されたマトリックスなしのＭＡＬＤＩである。
【００４１】
（Ａ）光（レーザー）脱着−イオン化：分子の検出への応用
この実証においては、質量分析のために使用される表Ｉの付着された連続する半導体フィルムは、シリコンのプラズマで強化された化学蒸着を用いて製造された。この実証においては、質量分析のために使用される表Ｉのカラムナー半導体フィルムは、シリコンの物理蒸着を用いて製造された。体積に対する表面積の比率が大きい付着された形態を実証するために用いる、表Ｉのナノ構造のカラムナー／ボイドネットワークシリコンフィルムは、プラズマで強化された化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって製造された。特に、Ｐｌａｓｍａ Ｔｈｅｒｍ、つまり電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）高密度プラズマ源を用いる高密度プラズマ法が使用された。この技術では、低い基板温度（１００℃）でナノ構造のカラムナーシリコンフィルムがつくられる。これら３つの形態を有するフィルムが様々な基板上に付着された。例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ １７３７）の基板が、５００〜１０，０００オングストロームの付着されたカラムナー／ボイドネットワークシリコンフィルムでコーティングされた。この形態の場合、付着は窒化珪素のベース層を伴いまた伴わずに、ある範囲の多孔度（ボイド密度）を与えるように制御された。薄い二酸化珪素層の成長、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（Ｓｉｇｍａからの）によるシラン化、および１−ヘキシン、５−ヘキシン−１−オール、１−デシン、および９−デセン−１−オール（すべて純度少なくとも９７％）を用いる、光で媒介される表面の官能性化を含めて、付着後のフィルムに対する表面変性が研究された。
【００４２】
表Ｉの３つのフィルム形態を用いて、マトリックスなしの質量分析を実証するために使用するタンパク質、ペプチドおよびクエン酸アンモニウムは、Ｓｉｇｍａから入手しまたトリプシンはＰｒｏｍｅｇａからの凍結されたシークエンシング（ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ）等級であった。いくつかの場合にシグナルを比較するために、メタノール、アセトニトリル、およびＤＭＳＯのような有機溶媒が添加された（すべてのＨＰＬＣ等級はＥＭ Ｓｃｉｅｎｃｅから）。ユービキチンの場合、質量分析による脱着の研究のための試験溶液は、ユービキチンのトリプシン消化反応のために、ＨＰＬＣで精製された化合物および脱イオン水または重炭酸アンモニウム（０．１Ｍ、ｐＨ７．８）を使用してつくられた。本発明者の様々な材料表面上で試料をマトリックスなしで調製するのは、０．５〜１μＬの試料の液滴を表面上で空気乾燥させることにより、あるいは検体溶液を施し、次いでこれを系統的に除去し、吸着した化学種を後に残すことにより実施された。この後者の方法では、ボイドのあるフィルムの吸着特性が用いられる。Ｚｉｐ Ｔｉｐ（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏ．）Ｃ１８樹脂ピペットチップ上で、カラム上の脱塩が実施された。
【００４３】
Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ（マサチューセッツ州、Ｆｒａｍｉｎｇｈａｍ）の窒素レーザーからの３３７ｎｍの光を用いるＶｏｙａｇｅｒ−ＤＥ ＳＴＲ 質量分析器を使用してすべての試料が分析された。両面テープを使用して、慣用のＭＡＬＤＩ標的の表面に基板が付着された。通常のＭＡＬＤＩの操作と同じ計測器パラメータを用い、ただし小質量のカットオフは採用しないで、線形モードで分析を実施した。
【００４４】
結果は、付着された薄いフィルムのナノ構造のカラムナー／ボイドシリコンのレーザー脱着のための有用性を示すのみならず、このフィルム上での脱着およびイオン化を支配するいくつかのメカニズムへの洞察も与える。結果は、表Ｉのカラムナーフィルムは、連続するフィルム形態に見られる分析対象物のカウントを極端に妥協することなく吸着した環境物質からのノイズを抑制するのに有用でありうることをさらに示す。図１〜１３は、光（レーザー）脱着基板として本発明者のフィルムの挙動を実証する。図３は、カラム形態のフィルムからの結果を示し、また図４は連続する（ボイドがない）フィルムからの結果を典型的に示す。図５および６は、図４の形態を有するフィルムを用いる反射防止（ＡＲ）コーティングを使用することの影響を示す。図７〜１３はナノ構造のカラムナー／ボイドネットワーク形態のフィルムに関する。図７は、ナトリウムおよびカリウムの付着に対応するピーク（ｍ／ｚ９４３および９５９）が周辺にある、ｍ／ｚ９２０でのｄｅｓ−ｐｒｏ３（ａｌａ２．６）−ブラジキニンの検出を示す。このプロットは、本発明者の付着されたカラムナー／ボイドネットワークフィルム材料が、大きな分析対象物カウントを与えまたペプチドを明瞭に検出するのに有用であることを実証する。図８および９は、ガラス（図８）上およびプラスチック（図９）上にコーティングされたカラムナー／ボイドネットワークフィルム上のペプチド混合物のスペクトルを示す。図１０は質量が３０００〜６０００ダルトンの範囲にあるタンパク質のスペクトルを示し、この中でインシュリン（ｍ／ｚ５７３５）が検出される。図１０のスペクトルの質量がより小さい範囲は、簡単のために示されていないが、カラムナー／ボイドネットワーク形態のフィルム上に吸着される混合物中に存在する、ブラジキニンおよびアンジオテンシンのようなより小さいペプチドの存在下で、エネルギーおよび電荷について競合するとき、より大きい分子が依然検出可能であったことを知ることは重要である。ブラジキニンに対する検出限界は５０フェムトモルであった。
【００４５】
イオン化のためのメカニズムはかなり複雑であるが、入射するレーザーから試料分子へのエネルギーの輸送は、ＭＡＬＤＩにおけるのと同様に本発明者の技術において極めて重要な方法である。試料分子が、レーザー光が効率的に反射する金属表面上にまたはレーザー光の吸収が劣悪であるガラス表面上に置かれる場合、観察可能なペプチド信号は得られなかった。しかしながら、分子は、反射防止層（二酸化珪素）を有するまたは有さないシリコンウエーファ上で（図４、５および６）、付着された連続する（ボイドがない）シリコンフィルム上で（図４と同一）、そしてカラムナーフィルム形態シリコン上で脱着しそしてイオン化した。分析対象物のカウントは、ウエーファまたは連続するフィルムのシリコン上で最小であり、カラム形態のシリコンフィルム上で一層大きくまたナノ構造のカラムナー／ボイドネットワーク材料上で最大である。環境への暴露が同一である場合、吸着される環境物質からのノイズは、カラムナー／ボイド材料について最悪であり、カラム形態の材料についてさほど酷くなく、また連続するフィルム材料について最小であった。カラムナー／ボイドネットワーク材料を使用するとき得られる分析対象物のより良いカウント結果は、レーザー脱着法の重要な要素は、レーザー光の基板への結合である。３種類のフィルム形態のうちで最も小さい反射である、付着されたナノ構造のカラムナー／ボイドネットワークシリコンフィルムのＵＶ反射は、付着パラメータを調整することにより適合されることができる。本発明者の高密度プラズマ付着法の場合、工程パラメータを変更することにより、３３７ｎｍで１０〜５０％の間にある、反復性が高い垂直入射ＵＶ反射を得ることができる。比較のためにいうと、二酸化珪素で反射防止コーティングを行う余分の段階を伴うまたは伴わないシリコンウエーファのＵＶ反射率は３３７ｎｍで４０〜７０％の範囲にある。図１１はブラジキニンを検出するために必要なレーザー最小出力と付着されたカラムナー／ボイドネットワークシリコンフィルムの３３７ｎｍ反射率との間の関係を示す。レーザー出力がより小さいと動的エネルギー輸送が減少するので、このフィルムで可能な低い反射率（図１１に見られる）は有利であり、また高分解能スペクトルを改良するであろう。
【００４６】
本発明者の付着されたナノ構造のカラムナー／ボイドネットワークＳｉフィルムを用いてレーザー出力の効果を観察するために、半導体フィルムを使用する質量分析（ＭＡＳＦ）が様々なレーザー出力を用いて特性把握される。図１２はブラジキニンカウントのおよびノイズに対する信号の比の傾向をレーザー出力に対して示す。レーザーエネルギーが低いとき、ブラジキニン信号は出力の増加とともに増大する。しかしながら、レーザー出力が増加し続けるにつれ、分子は検出前に分解を開始し、カウントおよびノイズに対する信号の比が低下する。図７は、このプロット上でノイズに対する信号が最大である点に対応するスペクトルを示す。図１２のデータは、試料の検出に好適なレーザー出力の範囲がこの場合、パルスあたり６〜１０μＪであり、スポット寸法は約２００μｍであることを示す。
【００４７】
ペプチドの質量マッピングに対するこれらのカラムナー／ボイドネットワークフィルムの好適性を決定するために、ユービキチンの溶液トリプシン消化を実施した。マトリックス化合物の汚染をなくすために、本発明者の半導体フィルムを用いる質量分析（ＭＡＳＦ）の方法は、小さいペプチドおよび分子に関して、小質量の有用なデータを収集するのを可能にする。消化後の反応混合物にクエン酸アンモニウムを添加すると、ペプチドの断片を検出する能力が劇的に改善した。図１３は予想されるユービキチントリプシン消化断片または不完全な消化の共通な生成物に対応する９つのピークを示す。
【００４８】
図７に関して使用したカラムナー／ボイドネットワーク形態の材料上で、光によって媒介されるまた化学的に媒介される分子の表面への付着を実施して、シグナルの取得に対する媒介の影響そして疎水性および親水性の影響を検討した。改変された様々な表面を得るために、炭素鎖が６個および１０個の分子が、水素とアルコールを末端とする末端との双方に結合された。このような改変されたフィルムはすべて、検出のためにより大きなレーザー出力を必要とするが、反射性になんら変化が現れないことが認められた。このことは、分析対象物とナノ構造表面との間にある１つまたはそれ以上の余分な分子層がエネルギー輸送効率を低下することを示すが、これらのデータは、ＭＡＳＦにおける表面を官能性化するために表面処理を効果的に用いることができるのを確実にする。つまりこのような処理の後で脱着およびイオン化がやはり可能になる。
【００４９】
本発明者は、付着されたカラムナー／ボイドネットワーク形態のシリコン表面に施用する前に分子試料に有機溶媒を添加することもまた研究した。試料はＨＰＬＣで精製された分子を脱イオン水中に溶解したものを用いて主として調製されたが、様々な追加の溶媒の効果もまた検討した。一般に、追加的な溶媒は、液滴が乾燥される仕方に有利なまたは不利な影響を与え、従って、表面上の分析対象物の状態を変化させること分かった。この影響の特定の例は、アセトニトリルを２５％より多く含有する試料に見ることができる。このような試料の液滴は小さな表面張力を有しまた大きな表面積にわたって急速に拡がり、信号の強さを減少する。ＤＭＳＯのようないくつかの溶媒は、極めて低い蒸気圧を有し、また室温条件では然るべき時間内で乾燥しないであろう。この技術は、信号に含まれる可能性がある小質量汚染物に対して感受性があるため、有機溶媒の純度もまた考慮されねばならない。
【００５０】
付着されたカラムナー／ボイドネットワーク形態のフィルムは、大気中の化学種を含めて原子および分子の化学種を吸着しそして固定するのに極めて有効である。付着の後ある日数がたつと、フィルムを用いることにより得られる所望のスペクトルとともに小質量ノイズが出現し始める。このような『分子および原子蝿取り紙』は環境モニターリングの応用に使用されることができる。あるいは別に、このような汚染は慎重な保管および取り扱いの技術によって回避されることができる。真空で付着されたフィルムを使用することにより行われるように、エッチング浴中でなく真空中でフィルムの表面状態を規定することで、汚染問題が最も重要でありうる臨床的応用および薬の開発での応用に関して極めて重要である制御性が付与される。
【００５１】
要するに、分子および分子断片の分析のための非マトリックスレーザー脱着イオン化技術が、付着された半導体の薄いフィルムをベースとして開発された。このフィルムの形態は連続する（ボイドがない）ものからカラム構造形態（図１４ｂ）まで、そしてナノ構造のカラムナー／ボイドネットワーク形態（図１４ａ）まで変化する。これらの付着されたフィルムを真空下で製造すると、汚染問題が回避される。特にこれによって、エッチングし、そして濡れた溶液および電極にさらすことにより製造される多孔性シリコンについてみられる汚染問題が回避される。平坦なあるいは曲がってさえいる金属箔、プラスチックまたはガラス上に付着されることができるこれらのフィルムは、製造後に密封され、試料の調製の時にはじめて露出されることができ、あるいは環境モニターリングのために『分子蝿取り紙』として使用されることができる。ナノ構造の付着されたフィルムは、マトリックス物質の存在に由来する質量ノイズのない分子検出を可能にする。つまり、ＭＡＬＤＩのマトリックス物質が回避される。環境への暴露に由来する小質量ノイズをすべて抑制せねばならない場合は、ナノ構造のカラムナー／ボイドネットワーク材料のかわりにカラム形態のフィルムを使用することができる。この場合、同一のレーザー強度に関して、環境ノイズは少ないが分析対象物のカウントが少ないという交換条件が生じる。環境物質からの小質量ノイズの可能性をさらに低下するべきなら、連続するフィルムが使用されることができるが、同一のレーザー強度に関する分析対象物のカウントのロスを伴う。加えて、例えばこれらのフィルムに関する質量の範囲を拡げるために、表面の官能性化を用いることができる。これらの結果、コメントおよび追加的所見を下記の表ＩＩに要約する。
【００５２】
【表２】
2005500507.tif 000003
【００５３】
【表３】
2005500507.tif 000004
【００５４】
マトリックスなしの方法を用いる光（レーザー）脱着においては、表面から分子を放させるのは、熱による無マトリックス基板の迅速な加熱である。従って、この技術はレーザーエネルギーの効果的な光学的結合に依存する。シリコンはＵＶ放射線を極めてよく吸収するが、光が空気（または真空）からシリコン中に直接進入する場合に起きる回折指数の急激な変化のため、入射光の多くをやはり反射する。反射損失は克服されることができ、これによって、シリコン表面での一層良い光学的なインピーダンスマッチングにより飛行質量分析の有効性または無マトリックスラインが増大する。この一層良い光学的インピーダンスマッチングは２つの方法で行われることができる。１つはシリコン表面での回折指数を徐々に変化させることによる。これは、エッチングによってまたここに記載する本発明者のカラムナー／ボイドネットワーク形態のシリコンフィルムによってつくられる慣用の多孔性シリコン材料によって実証される。インピーダンスマッチングの別な方法は、シリコン上に反射防止（ＡＲ）コーティングを付与することであり、これはウエーファ、付着された平面状のＳｉフィルム、多孔性のＳｉ材料、または本発明者の付着されたカラムナー／ボイドネットワークＳｉ材料であってよい。Ｓｉの代わり他の半導体もまた使用されてよい。図１５は（平面状の、滑らかな）結晶性シリコン上の様々なＳｉＯ２の厚さを用いて、ＵＶ ＭＡＬＤＩで用いたのと同じ光の波長３３７ｎｍで実施した反射率の研究の結果を示す。このデータは表面に垂直に衝突する光に関するものである。カラムナー／ボイドネットワーク材料は存在しないので、反射防止コーティングとして機能するＳｉＯ２による光学的結合は、唯一可能な光学的インピーダンス法である。プロットの点は実験的に得られた値であり、一方、実線は、光学的干渉に基づいて反射率がいかに変化するかの１次の予測であり、観察されている相対反射率を適合させるために垂直方向の調整がなされた。
【００５５】
レーザー脱着／イオン化において、光学的結合が重要な役割を果たすことを確認するために、反射率の測定値を得るのに使用した平面状のＳｉウエーファ試料を無マトリックス分子検出のための基板として使用した。酸化物の厚さに対する試料の平均カウントのプロットを図１６に示す。このプロットは、反射率の研究におけるのと同様に、酸化物の厚さに周期的に依存することを明瞭に示す。完全に首尾一貫する質量スペクトルを得そして垂直でなく入射するレーザービームを得ることが困難であるので、反射率および分光学の結果を直接比較するのは困難である。ＭＡＬＤＩ装置で使用されるレーザーは垂直に対して約３５°の角度をなし、従って、数フォトンの波長という酸化物の厚さ以降は干渉効果を示さず、また反射率のプロットの山と谷とを移動させるであろう。
【００５６】
このモデルに合致する他の結果は以下のとおりである。金属基板のＵＶ光の反射率は極めて大きいので、金属基板上の分子については信号は見いだされていない。裏面上に多孔性シリコンを有する厚さが約０．７ｍｍのガラス（ＳｉＯ２）基板上の試料からの信号の受容はなんらない。これによって、レーザーの分子との直接的な相互作用がなくされ、またガラスの厚さが大きいのでＳｉ中で発生される熱エネルギーが表面上の分子に達するのが妨げられることもまた示唆される。
【００５７】
上記に示したばかりのデータは、マトリックスなしのレーザ脱着質量分析（そしておそらく慣用のＭＡＬＤＩもまた）を強化するために、付着された反射防止コーティングを使用することができるが、このデータはＡＲコーティングを使用するにはコーティングの厚さをかなり慎重に制御することが必要であることも示す。
【００５８】
光学的インピーダンスマッチングのために本発明者のナノ構造カラムナー／ボイドネットワーク材料を使用すると、すでに示したように光を極めて効果的に結合しレーザー脱着が惹起され、またこの使用には、厚さの制御を必要としないという明確な利点がある。実際、光学的結合機能における本発明者のフィルムの有効性は、カラムナー／ボイドネットワークの寸法特性を変更することにより変化される。つまり、フィルムのその場でのそして付着後の処理を調整することにより、フィルムの特性は光学エネルギーの結合に関して適合されることができる。例えば図１７に示されるように、本発明者はフィルムによってＵＶレーザー光（３３７ｎｍ）が反射される程度を調整することができる。この場合、本発明者はカラムナー／ボイドの特性を変化させるために工程圧力を調整する。これは、ＵＶ光がどのくらい良く、反射しそしてフィルムに吸収されるかを変化させる。工程圧力はフィルムの反射百分率に直接相関する。
【００５９】
要約すると、光学的インピーダンスマッチングの各々の方法（つまりカラムナー／ボイドネットワーク材料の使用またはＡＲコーティングん使用）は、それらの独自の特徴を示す。ボイド／カラムフィルムは、フィルムの厚さを制御する必要なしに極めて強い光学的結合（低い反射率）を可能にする。反射防止層のＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）でコーティングされたシリコンは、レーザーエネルギーのほとんどすべてを基板内に結合する能力を有し、これによって検出すべき分子を極めて効果的に熱的に励起する。これによって分子の極端に鋭敏な検出が可能になる。このＡＲコーティングの方法は、平面状の（つまり非多孔性の）シリコン（そして他の半導体）の使用を可能にする。これらは、付着された多孔性フィルムまたは慣用のエッチングされた多孔性フィルムであってよい。また、ＡＲコーティングのためにＴＣＯ材料が使用できるので、表面電荷の蓄積が問題になるなら、この方法は１つの解決を与える。ＡＲコーティング法の欠点はＡＲフィルムの厚さを制御する必要があることである。
【００６０】
本発明者は、０〜６０００ａｍｕの範囲の分子を検出するために、本発明者のデータが示すように、強化された光学的結合（光学的インピーダンスマッチング）のためにこれら技術の双方を用い、またこれら双方は、より大きな分子量を測定する可能性があり、この可能性は理論的にはＭＡＬＤＩの可能性と肩をならべる。全般的にみて、これらの光学的結合技術はともに独特であり、またマトリックスがない効率的な生物学的な質量分析のための極めて実用的で実施が容易な方法を供与する。
【００６１】
（Ｂ）光（レーザー）脱着イオン化：ウイルス、バクテリアまたは全体細胞の質量スペクトルフィンガープリンティングへの応用
有機体の特徴的な質量スペクトルフィンガープリントによって、無傷のウイルス、原核細胞および真核細胞を同定するためにＭＡＳＦを使用することができる。この技術では、有機体または細胞がナノ構造のカラムナー／ボイドシリコンの薄いフィルムと全体的に接触されまたレーザー脱着およびイオン化、飛行時間質量分析によって分析される。
【００６２】
この応用では、以下が実証される：異なる２つのクローニング等級のＥ． ｃｏｌｉ培養物がＭＡＳＦによって分析されそして筋がとおりまた再現性ある質量スペクトルが与えられることが示される。培養物を摂氏３７℃でＬａｕｒｉａ Ｂｒｏｔｈ中で一晩増殖させた。Ｅ． ｃｏｌｉバクテリアを単離しそして遠心分離および希釈の段階を反復することにより洗浄した。細胞全体を単離しそして洗浄した後、バクテリア試料を連続するカラムナー／ボイドシリコンの薄いフィルムに３０秒間曝した。Ｅ． ｃｏｌｉのＭＡＳＦスペクトルは図１８ａに見ることができる。１ピコモルのｄｅｓ−ｐｒｏ３，（ａｌａ２．６）−Ｂｒａｄｙｋｉｎｉｎ内部標準（ｍ／ｚ９２１）を含む第２の培養物からの比較試料は図１８ｂに見られる。
【００６３】
バクテリア培養物から、培養基からの可溶性の普通な新陳代謝副生物を検出するためにＭＡＳＦもまた使用されることができる。図１９ａおよび１９ｂは、接種されていない対照ラウリアブロスおよび接種された試料それぞれからのＭＡＳＦスペクトルを示す。接種された試料から単離されたブロスに明瞭なピークを２つ見ることができる。接着しないバクテリアおよび粒状物質を除去する最初の遠心分離の後、ラウリアブロス試料を採取した。
【００６４】
３）細胞の付着および増殖支持
連続するカラムナー／ボイドシリコンネットワークフィルムは、原核細胞および真核細胞の付着、分化および増殖のための優れた表面を与える。表面の形態および化学構成の双方が細胞の付着を促進する。表面および細胞の付着、分化および増殖のための局所的環境に合致させるために、表面のパターン化、化学的変性、タンパク質吸収そして電場および磁場の適用を用いることができる。
【００６５】
特定的には、連続するカラムナー／ボイドシリコンネットワークフィルムが、細胞付着および方向性増殖の研究での基板として用いられている。電気活性Ｎｅｒｖｅ Ｇｒｏｗｔｈ Ｆａｃｔｏｒで処理されたＰＣ１２細胞を用いて実験が行われた。コラーゲンでミクロパターン化された連続するカラムナー／ボイドシリコンネットワークフィルム上にＰＣ１２細胞が延ばされ、そしてパルスのあるＤＣの電場に曝された。コラーゲンでのミクロパターン化は、３７マイクロメートルのコラーゲンの線を印刷する微細製造されたＰＤＭＳスタンプで実施した。電場をコラーゲンの線に平行に配位して、アガロース塩橋を使用して２ｍＶのＤＣ電気パルスを適用した。細胞はコラーゲンの線および電場に直接平行して神経突起を伸ばした。
【００６６】
これらのカラムナー／ボイドネットワークの付着されたシリコンフィルムを使用する別な例では、ネズミの神経堤から得た多能性幹細胞の付着、分化および増殖を促進する能力についてフィルムが評価された。最初に神経堤が得られ、次いでフィブロネクチンで予め処理されている薄いフィルムの基板の上に延ばされた。神経堤は接着しそして神経堤細胞は周囲の基板に移行した。移行後２４時間して、堤を除去しそして２週間にわたって細胞を分化および増殖させた。図２０で分かるように、これらの培養物中に、黒化しまた神経特異性およびグリアル特異性マーカーを発現する細胞群を見ることができる。
【００６７】
（４）電気的接点
分子および有機物質を電子的に応用する際に担持体を供給するのに担持体の注入は極めて重要であり、例えば、分子の電子的応用のためまた有機光放射ダイオード（ＯＬＥＤ）のために使用される接触構造において重要である。それは、分子トランジスターおよび有機の薄いフィルムのトランジスター（ＴＦＴ）に必要なソース／ドレイン構造においてもまた重要である。自己集合性分子の、またはＯＬＥＤまたはＴＦＴのために表面上に付着される場合の任意の有機物質の、横方向への拡がりを制御することは、デバイスの画定（ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）にとってやはり極めて重要である。本発明は、付着されたカラムナー半導体材料を使用することにより、効率的な担持体の注入およびデバイスの強化された画定をともに達成する。カラムナー表面は、多数の担持体注入構造、不動化しそれによって付着フィルムを画定するためのマトリックス、および表面の官能性化処理に開かれた大きな表面積を提供する。本発明のこの要素の目的は二重である：（１）分子（自己集合性フィルムのような）中へのおよび有機物質中への担持体注入の効率を改善すること、および（２）付着された材料の画定を強化すること。
【００６８】
分子エレクトロニックスおよび有機の薄いフィルムのエレクトロニックスは、それらのシリコンの対応物より安価で大面積のエレクトロニックスを提供することが期待される。分子エレクトロニックスは安価なメモリー構造の可能性を与える。有機光放射ダイオードは、プラスチックのような可撓性物質上での低コストのディスプレイの可能性を与える。分子エレクトロニックスおよび有機ＴＦＴはスマートカード、スマートセンサーアレイ（ｓｍａｒｔ ｓｅｎｓｏｒ ａｒｒａｙ）などのための安価で大面積の回路の可能性を与える。すべては、自己集合性フィルムの印刷または『ジェットインク』の印刷のような付着工程によってつくられる印刷された光アレイおよび印刷された回路の可能性を与える。これらの可能性は特にＯＬＥＤの場合について詳細に論じられる。
【００６９】
ＯＬＥＤは、光放射効率が悪くまたデバイスの画定が悪い。効率の悪さの理由の１つは、これらのデバイスの多くが図２１に示す構造をベースとすることである。
本発明の光放射方式では、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）にプラスのバイアスが与えられる一方、Ｍｇ：Ａｇ電極にはマイナスのバイアスが与えられる。このバイアス付与において、ＴＣＯからコンフィギュレーション正孔が注入される一方、Ｍｇ：Ａｇ電極からＯＬＥＤ材料に電子が注入される。これらの過剰な担持体はＯＬＥＤ中で出会い、また結果としての電子−正孔の再結合によって光（光子）が生成し、それがＴＣＯを通過して環境中に入る。ＴＣＯはその仕事関数が大きくまた透明度が大きいので、普通、正孔の注入に使用される。この構造には本来的に制約がある。何故なら、ＴＣＯは縮退的にドーピングされたｎ−型材料であり、従って効率的な正孔注入体であるために十分な正孔をもたない。従って、ＯＬＥＤのほとんどは正孔で制約される。これらのような問題はＯＴＦＴおよび分子エレクトロニックスにおいてもまた起こり得る。
【００７０】
加えて、有機材料を電極表面上に付着させるときのその横方向への拡がりは関心の的になりうる。これは、デバイス（例えばＯＬＥＤ）が製造される最小の寸法がこの拡がりによって決まるからである。例えばＯＬＥＤの場合、拡がりが結果的にピクセル寸法、従って解像度を決定する。横方向への拡がりは、有機流体または自己集合性フィルム材料の特性そして電極の表面特性に依存する。
【００７１】
ＯＬＥＤ、ＯＴＦＴおよび分子エレクトロニックスのための接点として、ドーピングされた薄いフィルムのボイド−カラムネットワーク材料を使用すると、この材料には接触する点が多数あるので、注入効率が増大するであろう。この材料は、付着された物質を不動化する能力があるため構造の画定もまた強化するであろう。
【００７２】
ＯＬＥＤが特異的である場合、これらの材料は電極として使用することができる。これらは、ＴＣＯの代わりまたは金属電極の代わりに使用することができる。ドーピングされた薄いフィルムの場合、例えばＴＣＯの代わりにボイド−カラムネットワークシリコンのｐ−型材料を使用することができる。光の減衰が最小であるように、仕事関数が小さい金属電極を極めて薄くしそして金属の上に反射防止層を用いることにより、放射光が収集されることができる。これらのドーピングされた薄いフィルムのボイド−カラムネットワーク材料は、すでに論じたように高密度プラズマ源を用いて製造することができる。
【００７３】
ドーピングされた薄いフィルムのボイド−カラムネットワークシリコンを使用することが慣用の電極より有利な点は多岐にわたる：
（ｉ）担持体の注入効率の改善
（ｉｉ）デバイスの画定の強化
（ｉｉｉ）ｎ−型またはｐ−型をドーピングできること。
担持体注入効率は２つの理由のために改善される：カラムナー／ボイドネットワーク材料はｐ−ドーピングされることができ、これによって慣用的に用いられるＴＣＯより多い数の正孔を有することができる。電極に与えられるバイアスによりカラム先端に電場が集中する結果、金属／有機物界面で電場はより強くなり、従って、注入がより大きくなる。
【００７４】
ドーピングされた薄いフィルムのボイド−カラムネットワークのシリコンフィルムはその核化する基板表面で連続していないが、表面からの短い距離（〜１００Å）では連続している。カラムはすべて、基板に対して同様に垂直に配向しておりまた本質的同じカラム間の（つまりボイドの）間隔を有する。加えて、ボイドの領域は連続している。これらの特徴は、有機のまたは自己集合性の分子の物質の液滴がフィルムの表面上に置かれるとき、突き出る柱状物（つまりカラム）が液滴の横方向への拡がりを防止するであろうことを意味する。液滴はこのマトリックス中にある程度吸収され（これは表面処理によって変化されることができる）、またボイドが連続するという性質は、ボイド中に進入する液滴物質があらゆる方向に連続しているであろうことを意味する。ルイス酸のような様々な化学物質によって処理することによる表面の制御が実証されている。表面をさらに制御し、従って、有機物質の拡がりを制御するために同じ技術を用いることができる。
【００７５】
（５）選別構造
生物医学、センサーおよび分析への応用のために多孔性の多結晶性シリコン（ポリＳｉ）を使用することに広範囲の研究がなされている。多孔性のポリＳｉはこの物質をこの応用に著しく魅力的にするいくつかの特性を有する。第１に、細孔の寸法および形態を有機分子および有機体を包囲する寸法範囲内に制御する能力はこの物質を極めて有用にする。第２に、反応性、非反応性、有機、有機金属および非有機の分子によって表面を官能性化する能力は、表面を環境との反応のために特定化することができる。第３に、この物質はＳｉマイクロエレクトロニックスと相互作用するのに十分適している。
【００７６】
現在、多孔性のポリ−Ｓｉを製造するために最も広く用いられる製造技術は、湿式化学エッチングおよび電気化学技術の陽極化である。この方法では、慣用ののＳｉまたは薄いフィルムのＳｉが溶液に曝されそして電流が物質および溶液を通過して流れるにつれエッチングされる。
【００７７】
気づかれるように、本発明者のナノ構造のカラムナー／ボイドの付着された材料は、それが調整可能な大きな多孔度を有し、カラムが配向されておりまた、細孔寸法がカラムの間の間隔によって定義されるとして、細孔寸法が制御されまた均一であるので『慣用の』多孔性シリコンとは異なる。『慣用の』多孔性シリコンとは異なり、本発明者の材料は、曲がっていようと平らであろうと、任意の基板上に低い付着温度で付着されることができる。この材料は酸化、珪化物化などに付されることができ、物理的および化学的特性が変更される。細孔寸法は必要なままに酸化およびエッチングによって調整されることもできる。カラムナー材料はシリコンに限定される必要はなく、ゲルマニウムのような他の物質もまたこの付着法に対して開かれている。
【００７８】
本発明者の付着されたカラムナー／ボイドネットワーク材料に対する生物医学的ないくつかの応用が首尾良く行われることが証明されている。例えば、この材料の表面は官能性化された有機分子によって好都合に不活性化されており、このことによって、表面が物理的に一層堅牢にされそして湿式エッチングに対する化学的反応性が一層小さくなり、材料に対するある程度の保護が行われ、本発明者が、核酸、タンパク質および他の有機または有機金属反応剤との反応を規定することを可能にする。ミクロ配置およびナノスケールの製造技術と組み合わされた表面の化学的不活性化は、核酸およびタンパク質をカラム間の空間内へとまたは空間内で秩序を以てまた再現性を以て局所化しまた隔離することを可能にする。
【００７９】
バイアスが与えられる場合の、カラム間の溶媒／イオン濃度に対するこの材料の著しく敏感な電流滴定応答は、ハイブリッド化された核酸、タンパク質および他の分子の存在に関する、 カラム間空間のガルバニック呼びかけ信号を可能にする。 この方法は、 サブミリメートルの適用技術および蛍光検出技術に依存する慣用の核酸ハイブリッド化配置と比較して、 寸法および感受性において桁違いの改善を与えるであろう。 上記に論じたＭＡＳＦ、原子間力顕微鏡および光学干渉観測のような他の検出および定量化の技術は、診断手段としてこの技術の応用を強化しまた拡大することができよう。
核酸およびタンパク質を表面に付着しそして細孔間の空間内の環境を制御する能力は、核酸の増幅および核酸のその場での翻訳を研究および臨床診断のための強力な応用とする。
【００８０】
（６）他の応用
（Ａ）シリコンの薄いフィルムの表面の改変
本発明者のカラムナー／ボイドシリコンの表面は、ルイス酸で媒介される反応、脂質の付着、光で媒介される反応または、アルキンおよびアルケンのハイドロシリル化のようなシリニゼーション（ｓｉｌｉｎｉｚａｔｉｏｎ）反応によって改変することができる。極めて広い範囲の化学基が含められることができ、物質の界面特性の特別誂えが可能になる。この反応は本発明者の付着されたシリコンの表面を、大気のまたは直接の化学的な室温の光冷光から保護しまた安定化する。
【００８１】
（Ｂ）選別およびクロマトグラフィー
本フィルムはガスクロマトグラフィー、ゲル電気泳動分離、等電集束法などのような応用で用いられてよい。これらの機能は上記に論じたＭＡＳＦ機能と組み合わされることができる。カラムナー構造またはナノ構造のカラムナー／ボイドネットワーク構造を通過する移動は、ガルバニー電気的に制御されることができまた、特異性は、カラム寸法を特別誂えすることにより、そして／あるいは表面の変性と組み合わせて、タンパク質の相互作用、反応性酵素、極性または非極性分子、抗体、相補的な核酸および特別誂えの有機、有機金属および非有機分子を用いることにより制御されることができる。
【００８２】
ナノ構造のカラムナー／ボイドシリコンネットワークフィルムは、付着されたままで、あるいは、酸化、硝化、珪化物の生成、シラン化、抗体付着、有機官能基付着および、物理的、化学的、磁気または電気相互作用による有機化学種、分子化学種および原子化学種を分離するための電気化学的にまたは化学的に還元された放出基の付着を含むがこれらに限定されない、付着後の化学的および物理的な改変を伴って、ナノスケール、ミクロスケールまたはマクロスケールの応用で使用することができる。特に、ＤＣまたはＡＣの電場をかけることによりタンパク質、ペプチドおよび核酸を分離、選別、脱塩および精製は、ともに、構造の形成のための主要な手段としてそして分子が相互作用するコーティングまたは媒体として、連続するカラムナー／ボイドシリコンネットワークを活用する構造中で達成されることができる。ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）への応用において、原子状または分子状のガスは、ＧＣチャンネル上に付着された連続するカラムナー／ボイドシリコンネットワークフィルムによって分離されることができる。
【００８３】
（Ｃ）細胞およびボディー構造の付着
本発明者は、カラムナー／ボイドネットワーク材料は細胞の成長のための基板として実用可能性がある。この材料上に延ばされるとき、神経堤の前駆細胞は接着し、増殖しそして期待される神経、グリアおよびメラニン細胞系列の細胞へと分化を開始した。（図２０参照）。マクロパターン化および材料の半導体の性質と組み合わされるとき、ニューロンの興奮、ニューロン−グリアの相互作用、制御されたまたは制限された成長に関与する細胞内および細胞外の出来事を調べるための基板をつくることができる。この材料はニューロン細胞、グリア細胞、造骨細胞、破骨細胞、軟骨細胞、ケロチノサイト、メラニン細胞および上皮細胞を含めて組織移植のために生体内での応用を有する。
【００８４】
（Ｄ）吸着媒体
ナノ構造のカラムナー／ボイドシリコンネットワークフィルムは接触する任意の化学種を極めてよく吸着する。このフィルムは、物理的吸収、毛細管力、そして化学的および／または電子的相互作用によって、液体の化学種を吸着しそしてガス状の化学種を吸着または凝縮する。このフィルムは『ヘッドスペース吸収媒体』としてあるいは液体上のガス空間中で分析対象物を吸収することができる媒体として有用である。吸収されあるいは脱着される化学種を選択的に制御するために、温度、化学的および物理的な表面変性、化学反応、電場および磁場を用いることができる。
【００８５】
このフィルムは、原子および分子の吸収または付着のための媒体として使用されることができる。ナノ構造のカラムナー／ボイドシリコンネットワークフィルムは、タンパク質、ペプチド、核酸、有機分子および原子化学種を吸収できあるいはこれらの付着のための基板として使用されることができる。吸収されたまたは付着された分子を有するこのフィルムは制御され、局所化されまた検出可能な酵素的、化学的または抗原／抗体的な相互作用または反応のための基板として働く。検出方法には、ＭＡＳＦ、ＤＩＯＳ、ＧＣ、蛍光、電気的検出および色彩変化評価がある。
【００８６】
（Ｅ）一体化された毛細管クロマトグラフィー／ＭＡＳＦデバイス
本フィルムは極めて有能であるので、電気泳動毛細管クロマトグラフィーまたはなんらかの分離技術および引き続いての試料の脱着イオン化のためのシステムを一体化するチップを作製するのに使用されることができる。図２２に示すように、試料が最初に付着されるチップ上に試料導入孔／電気泳動接点が多数置かれている。この場合、毛細管系はこれらの孔を一連のＭＡＳＦ標的／電気的接点と接続する。電気浸透、電気泳動またはたの駆動力を始動することにより、試料は毛細管を通過して移動し、これによって試料中の個々の分析対象物が分離されそして引き続いて分析対象物が別個なＭＡＳＦ標的接点に移動される。本題のネットワークフィルムは試料の導入およびＭＡＳＦ分析の双方のために接点に置かれる。従って、このフィルムは最初の試料のチップへの接着を容易にするのみならず、電気泳動後に分離された分析対象物の分析もまた容易にする。この一体化された毛細管電気泳動／ＭＡＳＦチップ容量において本題のフィルムを使用するで、組み合わされた応用での本フィルムの適応性が実証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
表Ｉのカラムナー／ボイドネットワークの薄いフィルムのシリコン基板を使用して検出される（マトリックスなし）ペプチドを質量／電荷（ｍ／ｚ）に対してプロットするグラフである。
【図２】
付着されたペプチドがない、表Ｉのカラムナー／ボイドネットワークの薄いフィルムのシリコン基板から受け取る信号を、質量／電荷（ｍ／ｚ）に対してプロットするグラフである。
【図３】
中間的な形態のフィルム、つまり表Ｉに示すカラム構造を有するフィルムを用いて得た質量スペクトルである。この特定の例はｅ−ガンＰＶＤ付着によって付着された。このフィルムの場合、環境から吸着される炭化水素が欠けるため小質量範囲での低カウントが認められる。
【図４】
結晶シリコン（ウエーファ）表面から得られる質量スペクトルである。表Ｉの連続する（ボイドのない）フィルムは同じ結果を与える。つまり分析対象物のカウントは低いが吸着された環境物質からのノイズもまた低い。
【図５】
二酸化珪素でコーティングされたシリコンウエーファから得られる質量スペクトルである。
【図６】
二酸化珪素でコーティングされたシリコンウエーファ上の試料から得られるより高い質量スペクトルである。
【図７】
カラムナー／ボイドネットワークシリコンの薄いフィルムの基板上に、１μＭのｄｅｓ−ｐｒｏ３，（ａｌａ２．６）−Ｂｒａｄｙｋｉｎｉｎ（ｍ／ｚ９２０）溶液の１μＬの液滴を施しそして除去することで得られる質量スペクトルである。
【図８】
カラムナー／ボイドネットワークシリコンの薄いフィルムでコーティングされたガラス基板を用いて得られたｄｅｓ−ａｒｇ１−ｂｒａｄｙｋｉｎｉｎ（ｍ／ｚ９０５）、アンギオテンシンＩ（ｍ／ｚ１２９７）、およびニューロテンシン（ｍ／ｚ１６７３）をすべてピコモル範囲で含有するペプチドの混合物の質量スペクトルである。
【図９】
カラムナー／ボイドネットワークシリコンの薄いフィルムでコーティングされたプラスチック基板上のｄｅｓ−ａｒｇ１−ｂｒａｄｙｋｉｎｉｎ（ｍ／ｚ９０５）、（ｍ／ｚ１１８４）、アンギオテンシンＩ（ｍ／ｚ１２９７）、ｇｌｕ１−フィブリノペプチドＢ（ｍ／ｚ１５７１）、およびニューロテンシン（ｍ／ｚ１６７３）をすべてピコモル範囲で含有するペプチドの混合物の質量スペクトルである。
【図１０】
カラムナー／ボイドネットワークシリコンの薄いフィルムの基板上のチロカルシトニン（ｍ／ｚ３６０５）、インシュリン（ｍ／ｚ５７３５）および他のより小さいペプチドの５μＭ溶液の１μＬの液滴から得られる質量スペクトルである。
【図１１】
ｄｅｓ−ｐｒｏ３，（ａｌａ２．６）−ｂｒａｄｙｋｉｎｉｎに対する質量信号を得るのに必要なパルスあたりの最小のレーザー出力を、カラムナー／ボイドネットワークシリコンの薄いフィルムの反射率に対して示すプロットである。
【図１２】
ｄｅｓ−ｐｒｏ３，（ａｌａ２．６）−ｂｒａｄｙｋｉｎｉｎの検出特性をレーザーパルス出力に対して示すプロットである。円（○）および菱形（◇）はｄｅｓ−ｐｒｏ３，（ａｌａ２．６）−ｂｒａｄｙｋｉｎｉｎの相対的カウントおよびノイズに対するＲＭＳ信号をにそれぞれ対応する。基板はカラムナー／ボイドネットワーク材料である。
【図１３】
クエン酸アンモニウム（クエン酸アンモニウム２５０μＭ）が添加された、ユービキチン（１μＭ予備消化物）のカラムで脱塩されたトリプチン消化物（１：１の混合物）から得られる質量スペクトルである。基板はカラムナー／ボイドネットワーク材料である。
【図１４ａ】
表Ｉのナノ構造のカラムナー／ボイドネットワークフィルムの、断面のＴＥＭである。
【図１４ｂ】
図１のカラム構造フィルムの断面のＳＥＭである。カラム形態のこの特定の例はｅ−ガンＰＶＤ付着によって付着された。図３のデータは表Ｉの形態の中間的な形態のフィルムの基板を用いて得られる。
【図１５】
３３７ｎｍの光の相対的な反射率の酸化物コーティングの厚さに対するグラフである。
【図１６】
試料の平均カウントの酸化物厚さに対するプロットである。
【図１７】
カラムナー／ボイドネットワークフィルムの３３７ｎｍでの反射率の工程圧力に対するグラフである。
【図１８ａ】
クローニング等級のＥ． ｃｏｌｉ培養物＃１のＭＡＳＦスペクトルである。
【図１８ｂ】
１ピコモルのｄｅｓ−ｐｒｏ３，（ａｌａ２．６）−Ｂｒａｄｙｋｉｎｉｎ内部標準（ｍ／ｚ９２１）を含有するクローニング等級のＥ． ｃｏｌｉ培養物＃２のＭＡＳＦスペクトルである。
【図１９ａ】
対照ＬＢバクテリア培養媒体のＭＡＳＦスペクトルである。
【図１９ｂ】
Ｅ． ｃｏｌｉが接種された対照ＬＢバクテリア培養媒体のＭＡＳＦスペクトルである。
【図２０】
カラムナー／ボイドネットワークフィルム上の神経堤細胞の写真である。
【図２１】
慣用のＯＬＥＤ構造および接触スキームの図式的なダイアグラムである。
【図２２】
一体化された毛細管電気泳動チップの図式的な表示である。
【図１】
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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７】
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【図８】
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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１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成13年7月11日(2001.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）付着された薄いフィルムに試料を施し、そして
（ｂ）この試料を検出手段によって分析する
ことからなる試料を分析する方法。
【請求項２】
試料が、有機化学組成物、無機化学組成物、生物化学組成物、細胞、微生物、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、脂質、炭水化物、核酸またはこれらの混合物からなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
試料が一体化されているまたは個々のマイクロ−またはナノ−フルイディック方式、マイクロ−またはナノ−クロマトグラフィー方式、高処理量の単離および調製方式、またはこれらの組み合わせから得られる請求項２に記載の試料分析方法。
【請求項４】
付着された薄いフィルムが、連続フィルム、カラム構造フィルム、カラムナー−ボイドフィルム、あるいはこれらを組み合わせまたは混合したものからなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
付着された薄いフィルムが、物理蒸着、化学蒸着、プラズマで強化された化学蒸着またはこれらの組み合わせによって付着される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
付着された薄いフィルムが、（ａ）連続するフィルムおよび（ｂ）連続するフィルムが接着されている基板からなる請求項４に記載の方法。
【請求項７】
基板が、半導体、絶縁体、ガラス、プラスチック、ポリマー、金属、セラミックまたはこれらの混合物からなる固相の組成物である請求項６に記載の方法。
【請求項８】
付着された薄いフィルムの物理的および化学的な組成が、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、基板表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択される付着パラメータを調整することにより変更される請求項６に記載の方法。
【請求項９】
付着された薄いフィルムが、（ａ）ボイド中のカラムユニットのネットワークおよび（ｂ）このカラムナー様ユニットのネットワークが接着されている基板からなるカラムナー構造フィルムである請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
基板が、半導体、絶縁体、ガラス、プラスチック、ポリマー、金属、セラミックまたはこれらの混合物からなる固相の組成物である請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
カラムユニットのネットワークの間隔および高さ、そして物理的および化学的な組成が、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、基板表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択される付着パラメータを調整することにより変更される請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
付着された薄いフィルムが、（ａ）連続するボイド中でクラスターに配列されているカラムナー様ユニットのネットワークおよび（ｂ）このカラムナー様ユニットのネットワークが接着されている基板からなるカラムナー−ボイドフィルムである請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
基板が、半導体、絶縁体、ガラス、プラスチック、ポリマー、金属、セラミックまたはこれらの混合物からなる固相の組成物である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
カラムナー様ユニットのネットワークの間隔および高さ、そして物理的および化学的な組成が、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、基板表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択される付着パラメータを調整することにより変更される請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
フィルムが物理的または化学的に改変され、表面が官能性化またはパターン化される請求項４に記載の方法。
【請求項１６】
フィルムの、または次いで位置ぎめされた材料の、リトグラフィー、スタンピング、スクリーンマスキング、印刷または物理的な改変によって、フィルムがパターン化される請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
物理的または化学的な改変が、有機または無機化合物、細胞、細胞成分、組織、微生物およびこれらの混合物との反応あるいは接着からなる請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
光反射、光学的吸収、化学種の吸収および脱着、環境物質の吸収および脱着、そしてこれらの組み合わせからなる群から選択される基準を用いて、付着された薄いフィルムを選定する段階をさらに包含する請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
付着された薄いフィルムが、酸化、珪化物化、エッチング、イオン打ち込みまたはこれらの混ざったものによって引き続いて改変される請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
検出方法が、光子脱着質量分析、抗原−抗体認識反応、比色検出、原子間力顕微鏡検鏡、分光写真分析、酵素反応検出、蛍光検出法、光学検出法、放射能検出法、電気的検出法、化学的検出法、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
検出方法がレーザー脱着質量分析である請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
検出に先立って、シグナル強化剤が試料と一体化される請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
シグナル強化剤がクエン酸アンモニウムのような塩である請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
（ａ）固体、液体またはガスからの吸着、あるいは（ｂ）付着された薄いフィルムの表面に固体または液体として直接施すことのいずれかまたはこれらの組み合わせによって試料が施される請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
試料が、化学的、物理的、または電気的分離方法またはこれらの組み合わせから直接に、あるいはこれらと一体化されてフィルムに施される請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
分離方法が液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、付着された薄いフィルムのクロマトグラフィー、ゲル、毛細管または微細毛細管での電気泳動、またはブロッティング（ｂｌｏｔｔｉｎｇ）からなる群から選択される請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
付着された薄いフィルムのクロマトグラフィー分離方法が、
（ａ）付着された薄いフィルムに試料を施し、
（ｂ）この試料の検体を、この付着された薄いフィルムを通って移行させまたはこれと相互作用させ、それによってこの試料中の成分検体を分離する
ことをさらに包含する請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
付着された薄いフィルムが分離に先立って化学的または物理的に改変される請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
（ａ）付着された薄いフィルムに試料を施し、これによって試料の１つまたはそれ以上の特定の検体がこの付着された薄いフィルムに接着し、
（ｂ）非接着性の検体を選択的に除去し、そして接着性の検体を検出手段によって分析する
段階を包含する、試料中の検体を選択的に接着しそして検出するための方法。
【請求項３０】
試料が、有機化学組成物、無機化学組成物、生物化学組成物、細胞、微生物、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、脂質、炭水化物、核酸およびこれらの混合物からなる群から選択される請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
試料がマイクロフルイディック方式、マイクロクロマトグラフィー方式、高処理量の単離および調製方式、またはこれらの組み合わせから得られる請求項３０に記載の試料分析方法。
【請求項３２】
付着された薄いフィルムが、連続するフィルム、カラム構造のフィルム、カラムナー−ボイドフィルム、あるいはこれらを組み合わせまたは混合したものからなる群から選択される請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
付着された薄いフィルムが、物理蒸着、化学蒸着、プラズマで強化された化学蒸着またはこれらの組み合わせによって付着される請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
付着された薄いフィルムが、（ａ）連続するフィルムおよび（ｂ）連続するフィルムが接着されている基板からなる請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
基板が、半導体、絶縁体、ガラス、プラスチック、ポリマー、金属、セラミックまたはこれらの混合物からなる固相の組成物である請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
付着された薄いフィルムの物理的および化学的な組成が、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、基板表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択される付着パラメータを調整することにより変更される請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
付着された薄いフィルムが、（ａ）ボイド中のカラムユニットのネットワークおよび（ｂ）このカラムナー様ユニットのネットワークが接着されている基板からなるカラムナー構造フィルムである請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
基板が、半導体、絶縁体、ガラス、プラスチック、ポリマー、金属、セラミックまたはこれらの混合物からなる固相の組成物である請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
カラムユニットのネットワークの間隔および高さ、そして物理的および化学的な組成が、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、基板表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択される付着パラメータを調整することにより変更される請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
付着された薄いフィルムが、（ａ）連続するボイド中でクラスターに配列されているカラムナー様ユニットのネットワークおよび（ｂ）このカラムナー様ユニットのネットワークが接着されている基板からなるカラムナー−ボイドフィルムである請求項３２に記載の方法。
【請求項４１】
基板が、シリコン、ガラス、プラスチック、ポリマー、金属、セラミックまたはこれらの混合物からなる固相の組成物である請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
カラムナー様ユニットのネットワークの間隔および高さ、そして物理的および化学的な組成が、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、基板表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択される付着パラメータを調整することにより変更される請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
光反射、光学的吸収、化学種の吸収および脱着、環境物質の吸収および脱着、そしてこれらの組み合わせからなる群から選択される基準を用いて、フィルムを選定する段階をさらに包含する請求項２９に記載の方法。
【請求項４４】
フィルムが物理的または化学的に変性され、表面が官能性化またはパターン化される請求項３２に記載の方法。
【請求項４５】
フィルムの、または次いで位置ぎめされた材料の、リトグラフィー、スタンピング、スクリーンマスキング、印刷または物理的な改変によって、付着された薄いフィルムがパターン化される請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
付着された薄いフィルムが、酸化、珪化物化、エッチング、イオン打ち込みまたはこれらの混ざったものによって引き続いて変性される請求項２９に記載の方法。
【請求項４７】
ペプチド、タンパク質、ポリペプチド、核酸、炭水化物、脂質または他の化学的部分を含有する試料に接着するようにフィルムが改変される請求項２９に記載の方法。
【請求項４８】
原核または真核の組織、細胞または微生物に接着するようにフィルムが改変される請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
細胞が増殖し、分化しそして／あるいは維持される請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
検出方法が、光子脱着質量分析、抗原−抗体認識反応、比色検出、原子間力顕微鏡検鏡、分光写真分析、酵素反応検出、蛍光検出法、光学検出法、放射能検出法、電気的検出法、化学的検出法、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項２９に記載の方法。
【請求項５１】
検出方法がレーザー脱着質量分析である請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
検出に先立って、シグナル強化剤が試料と一体化される請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
シグナル強化剤がクエン酸アンモニウムのような塩からなる請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
（ａ）固体、液体またはガスからの吸着、あるいは（ｂ）付着された薄いフィルムの表面に固体または液体として直接施すことのいずれかまたはこれらにの組み合わせによって試料が施される請求項２９に記載の方法。
【請求項５５】
試料が、化学的、物理的、または電気的分離方法またはこれらの組み合わせから直接に、あるいはこれらと一体化されてフィルムに施される請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
分離方法が液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、付着された薄いフィルムのクロマトグラフィー、ゲル、毛細管または微細毛細管での電気泳動、およびブロッティングからなる群から選択される請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
付着された薄いフィルムのクロマトグラフィー分離方法が、
（ａ）付着された薄いフィルムに試料を施し、
（ｂ）この試料の検体を、この付着された薄いフィルムを通って移行させまたはこれと相互作用させ、それによってこの試料中の成分検体を分離する
ことをさらに包含する請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
付着された薄いフィルムが、分離に先立って化学的または物理的に改変される請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
（ａ）付着された薄いフィルムの試料を施し、
（ｂ）化学反応を惹起させ、そして
（ｃ）この化学反応を検出手段によって分析する
ことからなる化学反応を分析する方法。
【請求項６０】
試料が、有機化学組成物、無機化学組成物、生物化学組成物、細胞、微生物、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、脂質、炭水化物、核酸またはこれらの混合物からなる群から選択される請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
試料がマイクロフルイディック方式、マイクロクロマトグラフィー方式、高処理量の単離および調製方式、またはこれらの組み合わせから得られる請求項６０に記載の試料分析方法。
【請求項６２】
付着された薄いフィルムが、連続するフィルム、カラム構造のフィルム、カラムナー−ボイドフィルム、またはこれらが組み合わされまたは混合したものからなる群から選択される請求項５９に記載の方法。
【請求項６３】
付着されたフィルムが、物理蒸着、化学蒸着、プラズマで強化された化学蒸着またはこれらの組み合わせによって付着される請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
付着された薄いフィルムが、（ａ）連続するフィルムおよび（ｂ）連続するフィルムが接着されている基板からなる請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
基板が、半導体、絶縁体、ガラス、プラスチック、ポリマー、金属、セラミックまたはこれらの混合物からなる固相の組成物である請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
付着された薄いフィルムの物理的および化学的な組成が、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、基板表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択される付着パラメータを調整することにより変更される請求項６４に記載の方法。
【請求項６７】
付着された薄いフィルムが、（ａ）ボイド中のカラムユニットのネットワークおよび（ｂ）このカラムナー様ユニットのネットワークが接着されている基板からなるカラムナー構造フィルムである請求項６２に記載の方法。
【請求項６８】
基板が、半導体、絶縁体、ガラス、プラスチック、ポリマー、金属、セラミックまたはこれらの混合物からなる固相の組成物である請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
カラムユニットのネットワークの間隔および高さ、そして物理的および化学的な組成が、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、基板表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択される付着パラメータを調整することにより変更される請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
付着された薄いフィルムが、（ａ）連続するボイド中でクラスターに配列されているカラムナー様ユニットのネットワークおよび（ｂ）このカラムナー様ユニットのネットワークが接着されている基板からなるカラムナー−ボイドフィルムである請求項６２に記載の方法。
【請求項７１】
基板が、半導体、絶縁体、ガラス、プラスチック、ポリマー、金属、セラミックまたはこれらの混合物からなる固相の組成物である請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
カラムナー様ユニットのネットワークの間隔および高さ、そして物理的および化学的な組成が、電圧、電流、プラズマと基板との間の電圧、基板温度、プラズマ出力、工程圧力、基板の近傍の電磁場、付着ガスおよびその流量、チャンバーのコンディショニング、基板表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択される付着パラメータを調整することにより変更される請求項７０に記載の方法。
【請求項７３】
光反射、光学的吸収、化学種の吸収および脱着、環境物質の吸収および脱着、そしてこれらの組み合わせからなる群から選択される基準を用いてフィルムを選定する段階をさらに包含する請求項５９に記載の方法。
【請求項７４】
フィルムが物理的または化学的に改変され、表面が官能性化またはパターン化される請求項６２に記載の方法。
【請求項７５】
付着されたフィルムが、物理蒸着、化学蒸着、プラズマで強化された化学蒸着またはこれらの組み合わせによって付着される請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
フィルムの、または次いで位置ぎめされた材料の、リトグラフィー、スタンピング、スクリーンマスキング、印刷または物理的な改変によって、フィルムがパターン化される請求項７４に記載の方法。
【請求項７７】
物理的または化学的な改変が、有機または無機化合物、細胞、細胞成分、組織、微生物およびこれらの混合物との反応あるいは接着からなる請求項７４に記載の方法。
【請求項７８】
検出方法が、光脱着質量分析、抗原−抗体認識反応、比色検出、原子間力顕微鏡検鏡、分光写真分析、酵素反応検出、蛍光検出法、光学検出法、放射能検出法、電気的検出法、化学的検出法、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項５９に記載の方法。
【請求項７９】
検出方法がレーザー脱着質量分析である請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
検出に先立って、シグナル強化剤が試料と一体化される請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
シグナル強化剤がクエン酸アンモニウムのような塩からなる請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
（ａ）固体、液体もしくはガスからの吸着、または（ｂ）付着された薄いフィルムの表面に固体または液体として直接施すことのいずれかまたはこれらの組み合わせによって試料が施される請求項５９に記載の方法。
【請求項８３】
試料が、化学的、物理的、または電気的分離方法またはこれらの組み合わせから直接に、またはこれらと一体化されてフィルムに施される請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
分離方法が液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、付着された薄いフィルムのクロマトグラフィー、ゲル、毛細管または微細毛細管での電気泳動、およびブロッティングからなる群から選択される請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
付着された薄いフィルムのクロマトグラフィー分離方法が、
（ａ）付着された薄いフィルムに試料を施し、
（ｂ）この試料の検体を、この付着された薄いフィルムを通って移行させまたはこれと相互作用させ、それによってこの試料中の成分検体を分離する
ことをさらに包含する請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
付着された薄いフィルムが分離に先立って化学的または物理的に変性される請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
化学反応に、試料の成分が関与し、あるいはこの試料またはその成分との、改変されたまたは改変されていない薄いフィルムあるいは周囲の大気の反応体との反応が関与する請求項５９に記載の方法。
【国際調査報告】
2005500507.tif 000112