(57)【要約】一実施態様において、試験部位における環境条件を間接的に改変するシステムおよび方法であって、本システムおよび本方法は、基板上に試験部位を提供すること、試験部位に第一の活性化可能な刺激剤を提供すること、試験部位における第一の活性化可能な刺激剤を活性化するように設計されたアクチュエーターを提供すること、アクチュエーターを制御して第一の活性化可能な刺激剤を活性化すること、および、第一の活性化された刺激剤を有する試験部位における局所的な化学環境を改変すること、を含む。【選択図】図５
2013526707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験部位の環境を制御する方法であって、該方法は：
基板上に試験部位を提供すること；
試験部位に第一の活性化可能な刺激剤を提供すること；
試験部位における第一の活性化可能な刺激剤を活性化するように設計されたアクチュエーターを提供すること；
アクチュエーターを制御して第一の活性化可能な刺激剤を活性化すること；および、
第一の活性化された刺激剤を有する試験部位における局所的な化学環境を改変すること、
を含む、上記方法。
【請求項２】
前記試験部位に第一の活性化可能な刺激剤を提供することが、両性電解質を提供することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記試験部位に活性化可能な刺激剤を提供することが、
両性電解質を含むバルク溶液を製造すること；および、
試験部位にバルク溶液を導入すること、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記試験部位に第一の活性化可能な刺激剤を提供することが、第一のタイプのマイクロカプセルビーズを提供することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記試験部位に第一の活性化可能な刺激剤を提供することが、
第一のタイプのマイクロカプセルビーズを含むバルク溶液を製造すること；および、
試験部位にバルク溶液を導入すること、
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
試験部位に第二の活性化可能な刺激剤を提供すること、
をさらに含み、ここで第二の活性化可能な刺激剤は第二のタイプのマイクロカプセルビーズを含み、ここで第二のタイプのマイクロカプセルビーズは、第一のタイプのマイクロカプセルビーズに特徴的な活性化とは異なる活性化の特徴を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
試験部位において、化学環境条件に関する望ましい値を決定すること；
アクチュエーターを制御して第一の活性化可能な刺激剤を活性化した後に、試験部位において化学環境条件を検出すること；
検出された化学環境条件を、その化学環境条件について望ましい値と比較すること；および、
この比較に基づいて、アクチュエーターを制御して第二の活性化可能な刺激剤を活性化すること、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
試験部位に第二の活性化可能な刺激剤を提供すること、
をさらに含み、ここで第二の活性化可能な刺激剤は、第一の活性化可能な刺激剤に特徴的な活性化とは異なる活性化の特徴を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
試験部位において、化学環境条件に関する望ましい値を決定すること；
アクチュエーターを制御して第一の活性化可能な刺激剤を活性化した後に、試験部位において化学環境条件を検出すること；
検出された化学環境条件を、その化学環境条件について望ましい値と比較すること；および、
比較に基づいて、アクチュエーターを制御して第二の活性化可能な刺激剤を活性化すること、
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記アクチュエーターを制御して第二の活性化可能な刺激剤を活性化することが、基板上の電極にエネルギーを適用することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板上に試験部位を提供することが、ＣＭＯＳ基板上に試験部位を提供することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板がガラス基板であり、前記方法がさらに、
ガラス基板上に少なくとも１つの電極をエッチングすること；および、
シランカップリング化学法によってスライドガラス上にポリエチレングリコール（ＰＥＧ）フィルムを接着すること、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
試験部位における化学環境条件を制御するためのシステムであって、該システムは：
少なくとも１つの試験部位を含む基板；
基板上に存在しており少なくとも１つの試験部位で使用するように設計された少なくとも１種の活性化可能な刺激剤；および、
少なくとも１つの試験部位における少なくとも１種の活性化可能な刺激剤のうちの少なくとも１種を作動させるように配置した少なくとも１つのアクチュエーター、
を含む、上記システム。
【請求項１４】
メモリー；
メモリー内に保存された複数の指令；および、
メモリーおよび少なくとも１つのアクチュエーターに機能するように連結され、少なくとも１つのアクチュエーターを制御して少なくとも１種の活性化可能な刺激剤のうちの少なくとも１種を作動させる指令を遂行するように設計された制御器、
をさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
制御器に機能するように連結され、試験部位において化学環境条件を検出するように設計されたセンサー、
をさらに含み、ここで該制御器はさらに、試験部位において検出された化学環境条件に基づいて、少なくとも１つのアクチュエーターを制御して少なくとも１種の活性化可能な刺激剤のうちの少なくとも１種を作動させる指令を遂行するように設計されている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１種の活性化可能な刺激剤が、第一の活性化可能な刺激剤、および、第二の活性化可能な刺激剤を含み；
ここで第一の活性化可能な刺激剤は、第一の活性化のインプットに応答して活性化するが、第二の活性化のインプットには応答しないように設計されており；および、
第二の活性化可能な刺激剤は、第二の活性化のインプットに応答して活性化するように設計されている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのアクチュエーターが、少なくとも１つの共振器を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのアクチュエーターが、少なくとも１つの電極を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記基板が、ＣＭＯＳ基板を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
前記基板が：
少なくとも１つの試験部位から離れた位置にある、試験サンプル受取り領域；および、
試験サンプル受取り領域を含み、試験部位まで延びている流体用通路、
を含み、ここで該流体が、試験サンプル受取り領域で受け取られて流体用通路を伝って移動する際に少なくとも１種の活性化可能な刺激剤を同伴して少なくとも１種の活性化可能な刺激剤を試験部位に輸送するように、該少なくとも１種の活性化可能な刺激剤が基板上に配置される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２１】
少なくとも１つの試験部位を含む基板の少なくとも一部を受け取るように設計された読取り装置、
をさらに含み、ここで該読取り装置は、メモリーおよび制御器を含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記基板がガラス基板であり、
ここで該ガラス基板は：
該ガラス基板上にエッチングされた少なくとも１つの電極；および、
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）フィルム、
を含む、請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、診断テストに関し、より具体的には親和性に基づく診断テストに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]患者の枕元、介護人がいる場所または患者の自宅などの個人をケアする場で行うことができる診断テストがますます一般化しつつある。このような診断テストの必要事項は、例えばLeroy Hood et al., “Systems Biology and New Technologies Enable Predictive and Preventative Medicine,” Science 306, no. 5696 (October 22, 2004): 640-643によって説明されている。試験される物質は、それぞれの診断テストに応じて、血液、血清、唾液、生体細胞、尿などの人間の体液またはその他の生体分子であり得る。しかしながら、乳、ベビーフードまたは水などの消耗品の試験がより求められる場合があることから、診断テストは生体分子に限定されない。
【０００３】
[0003]多くの診断テスト装置は、バイオマーカー検出において最先端とみなされている親和性に基づくセンサーを取り入れている。親和性に基づくセンサーとは「鍵と錠」の原理に従って機能するものであり、この場合、対象のマーカーに対して極めて高い関連を持つ因子分子が検出に用いられる。例えば妊娠検査キットは、ｈＣＧのβ−サブユニット（βｈＣＧ）に特異的なモノクローナル抗体を含むものがある。このような抗体は例えば金、ラテックスまたはフルオロフォアのようなタグに結合しており、これらが検出に用いられる。これらと結合した抗体に標的分子が結合すると、タグを有する鍵と錠の対が例えば肉眼で観察できる試験系で検出が可能になると予想される。
【０００４】
[0004]ＥＬＩＳＡプレートやマイクロアレイ（例えば核酸、ペプチドおよびタンパク質）は、似たような原理を取り入れている。図１はＥＬＩＳＡ分析１０を示しており、ここで抗体１２は基板１４に固定されている。基板１４はウェル（示さず）内に配置されていてもよい。ブロッカー１６は、抗体１２の周りの基板の表面を覆うために提供される。典型的なＥＬＩＳＡ分析において、一次抗体１２が固定されているウェルにサンプル１８が添加される。続いてサンプルをしばらくの間インキュベートする。インキュベート中、ブロッカー１６は、誤った結合を回避するためにサンプル中の対象分子が基板１４表面に結合しないように作用する。図２で示すように、インキュベート中にいくつかの対象分子１８がいくつかの抗体１２と結合する。インキュベート後、残存するサンプルを洗浄して未結合の一次抗体１８を除去する。
【０００５】
[0005]その後、ウェルに標識２２が結合した二次抗体２０を添加し、インキュベートし、洗浄することにより図３に記載の配置が得られる。図３に示すように、標識された二次抗体２０が対象分子１８に結合し、続いて抗体１２に結合する。従って、抗体２０を介して抗原１８に結合した標識２２の数は標的抗原の濃度に比例する。標識の数は、用いられる標識に応じて、比色分析、電流滴定、磁気測定、ボルタンメトリー、発光または蛍光検出を用いて最終的に検出することができる。その代わりに、その他の標識を用いない抗体プロセス、例えば表面プラズモン共鳴を用いる場合もある。
【０００６】
[0006]検出分析における２種の主要な良さの指数としては、感受性および交差反応性があり、これらはいずれも検出可能な限界濃度と診断の誤り率にに影響を与える。このような試験における感受性は、一般的に、標識検出精度、抗体−抗原対の結合係数、および、表面上におけるプローブ抗体の有効な密度によって制限される。
【０００７】
[0007]親和性に基づくセンサーに関して生じる問題の一つは、センサーの他のバイオマーカーに対する交差反応性である。言い換えれば、センサーは、単一種のバイオマーカーまたは対象分子を検出するのではなく対象のバイオマーカー以外のバイオマーカーも検出する傾向があるということである。図４にこのような交差反応性の問題を示すが、ここでＥＬＩＳＡ分析３０は、基板３４上に固定された抗体３２を含み、ブロッカー３６が基板表面３４のほとんどを覆っている。加えて、標識された二次抗体３８が対象分子４０に結合し、続いてこれが一次抗体３２と結合する。さらに標識された二次抗体３８は、一次抗体３２に親和性を示し二次抗体３８で標識された分子４２とも結合する。従って、例えばP A Benn et al., “Estimates for the sensitivity and false-positive rates for second trimester serum screening for Down syndrome and trisomy 18 with adjustment for cross identification and double positive results,” Prenatal Diagnosis, Vol. 21, No. 1, pp 46-51, 2001で報告されているように、様々なバイオマーカーに対して感受性があると臨床レベルにおける診断テストの偽陰性／陽性率を高める。従ってサンプル中のその他の分子（第二の分子または抗原）が存在すると、それらが一次抗体に結合することによって検出可能な限界濃度に影響を与える。
【０００８】
[0008]分析精度は、物理吸着によってさらなる影響を受ける可能性がある。図４でさらに示されるように、ＥＬＩＳＡ分析３０中にに存在するいくつかの特徴的な要素４４は汚染物質かまたは単なる不純物のいずれかであるが、これらも標識された二次抗体３８に結合する可能性がある。従って物理吸着した標識された二次抗体３８はバックグラウンドシグナルの増加を引き起こす。
【０００９】
[0009]高精度を有する診断テストの提供はさらに、特定のサンプルにおいて対象分子が比較的不足しているために厄介である。Robert F. Service, “PROTEOMICS: Proteomics Ponders Prime Time,” Science 321, no. 5897 (2008年9月26日): 1758-1761で報告されているように、異なるタンパク質の血中濃度は、それぞれ１０桁より大きい規模で異なる。従って、望ましいレベルの正確さを確保するために、捕獲分子の対象のバイオマーカーに対する親和性は、捕獲分子のサンプル中のその他全ての分子に対する親和性よりも数桁の規模で高くなければならない。
【００１０】
[0010]交差反応性とバックグラウンドの問題を克服することは、新しい分析試験の開発を遅らせることになりかねず、さらに試験全体のコストと複雑さを高める可能性がある。例えば、親和性に基づく試験に伴う様々な感受性および干渉の問題を軽減する目的で、対象分子の抗体への結合を最大化するような試薬と環境条件との組み合わせを見出すことにより分析を個々に最適化することが一般的である。従って最適化は、必然的に高度に選択的な抗体を取り入れることを要する。従って、典型的なＥＬＩＳＡ分析の開発において、数人の科学者によって許容できる抗体を同定する作業が１年より長く必要である。このような開発努力にとって共通の失敗原因はタンパク質の交差反応性である。
【００１１】
[0011]具体的な対象分子ごとに診断テストを最適化するその他のアプローチとしては、試験の特異性を高めるためにプラットフォームの異なる部位で局所的に試験条件を制御することがある。このようなアプローチの一つは、２００９年１０月１５日付けで出願された米国特許出願第１２／５８０，１１３号（この全内容は、参照により本明細書に組み入れられる）で説明されている。またプラットフォームの異なる部位において局所的な試験条件の制御はさらに、２０１０年１月１５日付けで出願された米国特許出願第１２／６８８，１９３号（この全内容は、参照により本明細書に組み入れられる）で説明されているように分析のダイナミックレンジを高めるためにも用いられる。
【００１２】
[0012]一般的には、生化学反応に電気的作用を与えることによってプラットフォームの異なる部位で局所的に試験条件を制御することが試みられている。このような電気的な制御における様々な試みが、なかでもR. G. Sosnowski et al., “Rapid determination of single base mismatch mutations in DNA hybrids by direct electric field control,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 94, no. 4 (1997年2月18日)、Ian Y. Wong and Nicholas A. Melosh, “Directed Hybridization and Melting of DNA Linkers using Counterion-Screened Electric Fields,” Nano Letters 0, no. 0 (1月) 、Ian Y. Wong, et al., “Electronically Activated Actin Protein Polymerization and Alignment,” Journal of the American Chemical Society 130, no. 25 (2008年6月1日): 7908-7915、および、Ulrich Rant et al., “Switchable DNA interfaces for the highly sensitive detection of label-free DNA targets,” Proceedings of the National Academy of Sciences 104, no. 44 (2007年10月30日): 17364-17369で報告されている。
【００１３】
[0013]生化学反応に電気的作用を与えることにより試験条件を制御することは、将来的に有望である一方で問題もある。例えばほとんどの電位は電極表面上に形成された電気的な二重層で消失する。従って、電気的作用の有効性は限定的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許出願第１２／５８０，１１３号
【特許文献２】米国特許出願第１２／６８８，１９３号
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Leroy Hood et al., “Systems Biology and New Technologies Enable Predictive and Preventative Medicine,” Science 306, no. 5696 (October 22, 2004): 640-643
【非特許文献２】P A Benn et al., “Estimates for the sensitivity and false-positive rates for second trimester serum screening for Down syndrome and trisomy 18 with adjustment for cross identification and double positive results,” Prenatal Diagnosis, Vol. 21, No. 1, pp 46-51, 2001
【非特許文献３】Robert F. Service, “PROTEOMICS: Proteomics Ponders Prime Time,” Science 321, no. 5897 (2008年9月26日): 1758-1761
【非特許文献４】R. G. Sosnowski et al., “Rapid determination of single base mismatch mutations in DNA hybrids by direct electric field control,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 94, no. 4 (1997年2月18日)
【非特許文献５】Ian Y. Wong and Nicholas A. Melosh, “Directed Hybridization and Melting of DNA Linkers using Counterion-Screened Electric Fields,” Nano Letters 0, no. 0 (1月)
【非特許文献６】Ian Y. Wong, et al., “Electronically Activated Actin Protein Polymerization and Alignment,” Journal of the American Chemical Society 130, no. 25 (2008年6月1日): 7908-7915
【非特許文献７】Ulrich Rant et al., “Switchable DNA interfaces for the highly sensitive detection of label-free DNA targets,” Proceedings of the National Academy of Sciences 104, no. 44 (2007年10月30日): 17364-17369
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
[0014]低コストの抗体を取り入れた分析を行う装置および方法が必要である。さらに、例えば多重化された分析、例えばタンパク質アレイ、競合分析、または、ビーズをベースとしたアレイ、加えて低コストの装置、例えばラテラルフロー装置またはその他のバイオチップのような試験がさらに必要である。これらはいずれも正確な結果を提供するものであり、さらにこのようなアレイの使用方法も提供する。いわゆる最適化された分析よりも正確な結果を提供する方法および装置はさらに有利であると予想される。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
[0015]一実施態様によれば、試験部位における環境条件を間接的に改変するシステムおよび方法は、一実施態様において、基板上に試験部位を提供すること、試験部位に第一の活性化可能な刺激剤を提供すること、試験部位における第一の活性化可能な刺激剤を活性化するように設計されたアクチュエーターを提供すること、アクチュエーターを制御して第一の活性化可能な刺激剤を活性化すること、および、第一の活性化された刺激剤を有する試験部位における局所的な化学環境を改変すること、を含む。
【００１８】
[0016]その他の実施態様によれば、試験部位における環境条件を制御するためのシステムは、少なくとも１つの試験部位を含む基板、基板上に存在しており少なくとも１つの試験部位で使用するように設計された少なくとも１種の活性化可能な刺激剤、および、少なくとも１つの試験部位における少なくとも１種の活性化可能な刺激剤のうちの少なくとも１種を作動させるように配置した少なくとも１つのアクチュエーター、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、ＥＬＩＳＡアレイ内の従来技術の試験部位の略図を示しており、ここで試験部位にサンプルが添加される際に抗体およびブロッカーが基板上に形成される。
【図２】図２は、図１の試験部位を示しており、ここで試験部位をインキュベートし洗浄した後に対象分子が図１に記載のいくつかの抗体に結合している。
【図３】図３は、標識された二次抗体が結合した対象分子に結合するように標識された二次抗体を添加して試験部位を再度インキュベートし洗浄した後の図２の試験部位を示す。
【図４】図４は、ＥＬＩＳＡアレイ内の従来技術の試験部位の略図を示しており、ここで標識された二次抗体が交差反応性のために妨害分子に結合し、さらに基板表面にも物理吸着していることから試験のバックグラウンドノイズレベルが上昇する。
【図５】図５は、様々な試験部位における化学環境条件を制御して対象分子に対する試験部位における親和性を調節するように設計されたマルチサイトバイオセンサーシステムを示す。
【図６】図６は、多数の異なる試験部位をマイクロアレイの形態で提供するためのプラットフォームを示す。
【図７】図７は、サンプルが複数の試験環境に晒されるようにプラットフォーム上の様々な試験部位で異なる試験化学環境を間接的に確立するのに使用することができる手順を示す。
【図８】図８は、試験部位の略図を示しており、ここで標識された二次抗体は対象分子に結合し、さらに交差反応性のために妨害分子にも結合し、加えて基板表面にも物理吸着していることから試験のバックグラウンドノイズレベルが上昇する。
【図９】図９は、図８の試験部位と同じようにして形成され図８の試験部位が晒されたのと同じサンプルに晒されたがインキュベート中に図８の試験部位のｐＨとは異なるｐＨで維持した試験部位の略図を示しており、この場合、結果として異なるシグナル要因ごとに異なる結合効率が生じる。
【図１０】図１０は、対象分子が同じ濃度の３つのサンプルについて異なる電圧で検出されたシグナルのグラフを示しており、活性化可能な刺激剤が電極によって活性化されて試験部位における化学環境が改変された場合の試験部位における捕獲分子と対象分子との親和性に対する作用が示される。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[0027]本発明の原理をよりいっそう理解するために、ここで図面で図解し以下に記載された明細書で説明する実施態様を参照することとする。当然のことながら、それによって本発明の範囲が限定されることは目的ではない。さらに当然のことながら、本発明は、図解された実施態様に対するあらゆる変更および改変を含み、さらに、本発明が関与する分野の当業者が一般的に想到し得る本発明の原理のさらなる適用も含む。
【００２１】
[0028]図５を参照すると、概して１００と表示されるマルチサイトバイオセンサーシステムが示される。バイオセンサーシステム１００は、入出力装置１０２、処理回路１０４およびメモリー１０６を含む。入出力装置１０２は、バイオセンサーシステム１００に外部で生成した情報を提供し、さらにバイオセンサーシステム１００の内部情報を外部に伝えるためのユーザーインターフェース、グラフィカルユーザーインターフェース、キーボード、ポインティングデバイス、リモートおよび／またはローカル通信リンク、ディスプレイおよびその他の装置を含んでいてもよい。
【００２２】
[0029]処理回路１０４は、適切には、マイクロプロセッサーおよびそれに付随する回路構成要素等の汎用コンピューターの処理回路であってもよい。処理回路１０４は、本発明においてそれに起因するオペレーションを実行するのに使用することができる。
【００２３】
[0030]メモリー１０６内には様々なプログラム命令１０８が存在する。プログラム命令１０８（そのうちの一部は以下でより詳細に説明する）は、必要に応じて処理回路１０４および／またはバイオセンサーシステム１００のその他のあらゆる構成要素によって実行することができる。メモリー１０６内にはさらに親和性データベース１１０も配置される。
【００２４】
[0031]バイオセンサーシステム１００はさらに、化学環境アクチュエーター装置１１２および化学環境検出器一式１１４を含む。化学環境アクチュエーター装置１１２は、この実施例において、図６に示されるマイクロアレイ１２０内の試験部位における化学環境条件に影響を与える活性化可能な刺激剤を活性化するように設計されている。マイクロアレイプラットフォーム１２０を形成するのに様々な方法を用いることができる。一例として、米国特許第５，８０７，５２２号はマイクロアレイの形成方法を開示している。
【００２５】
[0032]マイクロアレイプラットフォーム１２０は、多数の異なるサブアレイ１２２ｘを含む。サブアレイ１２２ｘは、多数の試験部位１２４を含む。各サブアレイ１２２ｘはそれぞれの電極対１２６ｘと連結されている。サブアレイ１２２ｘおよびそれに連結された電極対１２６ｘの数およびレイアウト、加えてそれぞれのサブアレイ１２２ｘ内の試験部位１２４の数は本発明の範囲内で様々であってよい。この実施態様において、化学環境アクチュエーター装置１１２を使用して、マイクロアレイプラットフォーム１２０内の電圧プロファイルを電極対１２６ｘを用いて確立することができる。従って化学環境アクチュエーター装置１１２はそれぞれの試験部位１２４におけるｐＨを制御する使用される（以下でより詳細に説明する）。それぞれの試験部位１２４内の正確なｐＨは検出器一式１１４によって検出することもできる。それぞれの試験部位１２４内の正確なｐＨの決定を補助するためにマイクロアレイプラットフォーム１２０上にセンサーが提供されていてもよい。
【００２６】
[0033]システム１００はさらに標識読取り装置１１６を含む。標識読取り装置１１６は、システム１００のその他の構成要素と共に単一の装置中に含まれていてもよい。あるいはシステム１００の構成要素のうち１個またはそれより多くが別個の装置として提供されてもよく、このような別個の装置はシステム１００のその他の構成要素から離れて存在していてもよい。
【００２７】
[0034]試験部位１２４は、対象の生体分子を捕捉するのに有効な捕捉物質を用いて製造される。図７の手順１３０を参照しながらバイオセンサーシステム１００に関するさらなる詳細を示す。プロセッサー１０４はプログラム命令１０８を遂行して図７の手順１３０のうち少なくともいくつかを遂行する。異なる実施態様において、具体的な基準に応じて工程を多くしたりまたは少なくしたりすることにより手順１３０を改変してもよい。
【００２８】
[0035]図７のブロック１３２において、対象分子を確認し、続いて対象分子親和性を有する抗体を確認する（ブロック１３４）。続いて対象分子と確認された抗体との結合効率の係数（αｉ）を様々な化学環境条件で確認し（ブロック１３６）、親和性データベース１１０のいずれかに保存する（ブロック１３８）。
【００２９】
[0036]続いて試験されるサンプル中に存在する可能性が高い試験シグナルに干渉する可能性がある源またはノイズを確認する（ブロック１４０）。シグナル干渉の確認としては、例えば、確認された抗体に親和性を有するサンプル中に存在しそうに思われる分子または存在する可能性がある分子の確認が挙げられる。続いて各ノイズ源と確認された抗体との結合効率の係数（αｎ）を異なる化学環境条件それぞれについて確認し（ブロック１４２）、親和性データベース１１０のいずれかに保存する（ブロック１４４）。
【００３０】
[0037]ブロック１４６において、マイクロアレイプラットフォーム１２０は、試験部位１２４それぞれに望ましい量の選択された捕捉物質を堆積させることによって製造される。その代りの実施態様において、単一のマイクロアレイプラットフォーム１２０内で２種の別々の試験が行われるように、試験部位１２４の部分集合は第一の捕捉物質を用いて製造してもよいし、一方で試験部位１２４のその他の部分集合は第二の捕捉物質を用いて製造してもよい。また単一のマイクロアレイプラットフォーム１２０内のその他の配置を用いてもよい。一例として、いずれか１つのサブアレイ１２２内のそれぞれの試験部位が同じ捕捉物質を用いて製造してもよいし、一方でそれぞれのサブアレイ１２２が異なる捕捉物質を含んでいてもよい。この実施態様において特定の捕捉物質を用いて製造された試験部位１２４の数は、少なくとも上記で確認されたノイズ源の数と対象分子の数との合計数と同じ数になるように選択される。
【００３１】
[0038]マイクロアレイプラットフォーム１２０が製造されたら、バルク溶液を製造する（ブロック１４８）。バルク溶液は、活性化可能な刺激剤と共に試験される予定のサンプルを含む。「活性化可能な刺激剤」は、この用語が本明細書において用いられるように、バルク溶液中に活性状態で存在する可能性がある物質であって、この物質は、バルク溶液中でアクチュエーターによって活性状態に活性化される可能性があり、それによりバルク溶液中の化学的条件が変更される。
【００３２】
[0039]このようなバルク溶液のｐＨを改変するのに用いられる可能性がある活性化可能な刺激剤の一つは両性電解質である。両性電解質は、酸性化学基と塩基性化学基の両方を有する塩のイオンで構成される。両方の化学基の存在により、電解質をプロトン化し同時に脱プロトン化することが可能である。プロトン化および脱プロトン化は両性電解質の酸の解離定数（Ｋａ、または、対数として表す場合はｐＫａ）に影響を与える。具体的に言えば、両性電解質のプロトン供与体反応の平衡は、以下のように象徴的に表記することができる：
【００３３】
【数１】
2013526707.tif 000003
【００３４】
一方で両性電解質のプロトン受容体反応の平衡は、以下のように象徴的に表記することができる：
【００３５】
【数２】
2013526707.tif 000004
【００３６】
式中ＨＡは両性電解質の総称であり、Ａ−は共役塩基であり、Ｈ＋はヒドロニウム酸分子である。両性電解質は、ＨＡ、Ａ−およびＨ＋成分の濃度が変化しなければ平衡状態である。この定数は以下の方程式：
【００３７】
【数３】
2013526707.tif 000005
【００３８】
すなわち、
【００３９】
【数４】
2013526707.tif 000006
【００４０】
で示される。
[0040]所定のｐＨで、両性電解質は、系の最も低い内部エネルギーで作動するＨＡ、Ａ−およびＨ＋成分の平衡濃度を達成すると予想される。外部のエネルギー源を適用すると（例えばバルク溶液に浸された電極に電圧をかけると）、ルシャトリエの法則に従って新しい平衡濃度（ｐＫａ）が達成されると予想される。
【００４１】
[0041]より具体的には、両性電解質分子がプロトン（Ｈ＋）を受容すると、残りの両性電解質分子は正電荷を有する。同様に、両性電解質分子が陽イオン（Ｈ＋）を失うと、残りの両性電解質分子は負電荷を有する。従って両性電解質が平衡状態の場合、負電荷を有する両性電解質分子と正電荷を有する両性電解質分子とがそれぞれ平衡濃度になると予想される。
【００４２】
[0042]負電荷を有する電極によって負電圧を導入すると熱力学的な作用により系の内部エネルギーが上昇し、それにつれて電極周辺における正電荷を有する両性分子の濃度がバルクの液体中で濃度よりも高くなる。より高い内部エネルギーは、上記のプロトン受容体の方程式に従って正電荷を有する両性電解質分子を脱プロトン化するための駆動力を提供し、その結果として新しい平衡において正電荷を有する両性電解質分子の濃度がより低くなる。
【００４３】
[0043]従って、陰極の影響下での正電荷を有する両性電解質分子の脱プロトン化は負電荷を有する電極の周辺領域におけるＨ＋イオンの相対濃度を高める。Ｈ＋濃度が増加すると、必然的にｐＨも増加する。従って、両性電解質はバルク溶液中で活性状態で存在し、バルク溶液中にいながら電極によって活性状態に活性化されることも可能であり、このような場合、電極周辺のバルク溶液中のｐＨは変更される。
【００４４】
[0044]ここで図７の手順１３０に戻ると、バルク溶液が製造されたら（ブロック１４８）、バルク溶液を選択された試験部位１２４群に導入する（ブロック１５０）。続いて化学環境アクチュエーター装置１１２を制御して電極対１２６ｘに望ましい電圧または複数種の電圧をかけてバルク溶液中の活性化可能な刺激剤を活性化し、それにより、この実施態様において、試験部位１２４におけるｐＨの改変が起こる（ブロック１５２）。
【００４５】
[0045]続いてサンプルを確立された試験環境で予め決められた時間インキュベートする（ブロック１５４）。インキュベート中に、選択されたそれぞれの試験部位１２４群中の実際の試験環境を環境検出器一式１１４によってモニターし、処理回路１０４に確立された試験環境を示すデータが提供される（ブロック１５６）。
【００４６】
[0046]一実施態様において、ブロック１５６で得られたデータを処理回路１０４に通過させる（ブロック１５８）。それぞれの試験部位１２４におけるｐＨがさらに調節されるように、処理回路１０４の制御下で電極１２６ｘを制御することができる。あるいは特定のｐＨ値と特定の両性電解質濃度についての電極電圧との関連を示す参照表をメモリー１０６内に保存してもよい。
【００４７】
[0047]サンプルを十分にインキュベートしたら、試験部位１２４を洗浄し（ブロック１６０）、標識された二次抗体を選択された試験部位１２４群に導入し（ブロック１６２）、インキュベートする（ブロック１６４）。続いて選択された試験部位１２４群を洗浄し（ブロック１６６）、標識読取り装置１１６によって試験部位１２４中に残存した標識を検出する（ブロック１６８）。処理回路１０４により、選択された試験部位１２４群中に残存した標識の数に関連するシグナルに基づいてサンプル内の１種またはそれより多くの対象分子の濃度が計算される（ブロック１７０）。
【００４８】
[0048]標識読取り装置１１６により得られた選択された試験部位１２４群のうち特定の１つについてのシグナルは、対象分子およびそれぞれのノイズ源（例えば妨害分子）を含むシグナルに寄与する因子の合計であるため、１種またはそれより多くの対象分子の濃度の計算が可能である。一例として、図８は、基板１８４上に形成された抗体１８２を含む試験部位１８０１を示す。抗原１８６は、いくつかの抗体１８２に結合している。またいくつかの妨害抗原１８８もいくつかの抗体１８２に結合している。結合した抗原１８６それぞれと結合した妨害抗原１８８それぞれに標識された二次抗体１９０が結合している。またブロックされた基板１８４表面には、いくつかの標識された二次抗体１９０が物理吸着している。
【００４９】
[0049]寄与因子それぞれのために生じたと考えられるシグナルの相対的比率は、特定の寄与因子の濃度、その他の寄与因子の濃度、および、最初に堆積させたそれぞれの寄与因子の捕捉物質への相対的な親和性に依存する。これらの関係は以下の方程式で示される：
【００５０】
【数５】
2013526707.tif 000007
【００５１】
式中Ｓ１は、スポット１２２１において検出された標識に関連するシグナルであり、
α１−１は、スポット１２２１で確立された環境で確認された寄与因子（１〜ｘ）に関する親和性に比例する結合効率であり、および、
Ｃは、確認された寄与因子（１〜ｘ）のサンプル中の濃度である。
【００５２】
従って、選択された試験部位１２４群の数は、少なくとも妨害的な寄与因子の数に１を足した数であるため、検出されたシグナルの数は、確認された妨害的な寄与因子の数に対象分子の数を足した数に相当すると予想される。シグナル全体、加えてシグナル全体の値に対する様々な源の寄与率は、試験部位ごとに様々であると予想される。例えば、図９は、試験部位１８０１と同じように製造され、試験部位１８０１で用いられたサンプルと同じサンプルに晒された試験部位１８０２を示す。それぞれの試験部位１８０ｘにおいて試験環境は異なっている。従って対象分子に結合した標識された二次抗体１９０が、図８において２個だったのが図９において４個に増加した。加えて、妨害的な抗原に結合した標識された二次抗体１９０も図８において２個から図９において３個に増加した。
【００５３】
[0050]従って、サンプル中で、対象分子と共に、一次抗体部位に非特異的に結合して、バイオマーカーの結合を妨害する分析物、サンドイッチを形成して誤ったシグナルを生産する分析物、および、試験部位表面に物理吸着して誤ったシグナルを生産する分析物などの３種のノイズの寄与因子が確認された場合、ブロック１４４に製造される最小限のセル数は、４つの試験部位（例えば４つの試験部位１２４）である。それゆえに、以下の方程式で示されるように４種のシグナルが得られると予想される：
【００５４】
【数６】
2013526707.tif 000008
【００５５】
[0051]従って各項目は、分子の親和性およびその他の分析条件（例えば質量輸送）の関数である結合効率の因子αに比例する。従って、それぞれの試験部位１２４で同じサンプルが用いられることに加えて、それぞれの試験部位１２４における特定の化学環境での対象分子および妨害的な抗原の結合効率がわかっているために、手順１３０は、４つの方程式と４つの未知数を提供する。従ってそれぞれの寄与因子の濃度は、既知の方式で確認することができる。従って、サンプル中の複数の対象分子の濃度も確認することができる。実際にはシグナルはノイズを含むことから、いずれか特定のシグナルで用いられる値を推測するために直線的な推定アルゴリズムを用いてもよい。加えて、手順１３０の精度を改善するためにコントロール部位として１またはそれより多くのセンサー部位を用いてもよい。
【００５６】
[0052]前述の手順において、小さいバイアス（例えば＜１Ｖ）、および、長い実験時間（例えば約２．５時間）でタンパク質の親和性を調節することができる両性電解質の熱力学的特性を用いた。このアプローチは、溶液中における電荷を有する核酸の輸送速度に基づくその他のアプローチとは対照的である。一例として、Leroy Hood et al., “Systems Biology and New Technologies Enable Predictive and Preventative Medicine,” Science 306, no. 5696 (2004年10月22日): 640-643は、溶液中における電荷を有する核酸の輸送速度に基づく核酸ハイブリダイゼーションの電気的な調節を説明している。この輸送に基づく様式において、両性イオンは、二重層の界面においてより有効なバルク溶液へのエネルギー移動が可能になるように溶液の伝導率を減少させる特性がある。結果として、C. F. Edman et al., “Electric field directed nucleic acid hybridization on microchips,” Nucl. Acids Res. 25, no. 24 (1997年12月15日): 4907-4914で報告されているように、以前に報告されている実験は、短時間で（約３０秒）大きいバイアス（約３Ｖ）を用いてしか行うことができない。
【００５７】
[0053]手順１３０で用いることができる両性分子の例は、Ｃ３Ｈ７ＮＯ２で示される分子式を有するβ−アラニンである。β−アラニンは、カルボキシル基のβ位にアミノ基を有する天然に存在するアミノ酸である。これは非必須アミノ酸であり、水に高い溶解性を有する。β−アラニンは、アミン基とカルボン酸基の両方があるため、プロトン化と脱プロトン化とを同時に行うことができる（それぞれのｐＫａ値は３．６および１０．２である）。これらの反応は以下の方程式で示される：
【００５８】
【数７】
2013526707.tif 000009
【００５９】
[0054]従って、平衡時の濃度は、以下の通りである：
【００６０】
【数８】
2013526707.tif 000010
【００６１】
[0055]従って、正しいｐＨを選択することによりアミン基のプロトン化よりもカルボキシル基の脱プロトン化を優勢にすることができ、その結果として［β＋］および［β−］の正味の不均衡が起こる。例えば、ｐＨ７において［β−］＝２５１０［β］および［β＋］＝１５８０［β］である。従って、［β＋］よりも［β−］のほうがおよそ６０％高く、ここで（完全にイオン化されたものと仮定して）、β−アラニンの約２３％がβ−の形態でのみ存在し、残りはβ＋基とβ−基の両方を含む両性イオンの形態である。選択された最初のｐＨが８である場合、β−アラニンの９８％がβ−の形態のみで存在し、残りが両性イオンの形態で存在すると予想される。
【００６２】
[0056]従って、溶液中で２つの電極間で電位を適用すると、β−イオンが陽極に引き寄せられ、陽極周辺においてβ−イオン濃度が局所的に高くなると予想される。結果的に、陽極における［β−］はバルク溶液と比較して２倍大きくなると予想される。上述したような平衡関係のために、［β−］が増加するとルシャトリエの法則に従って化学反応が［β］側に傾き、局所的な［Ｈ＋］濃度の減少を引き起こすと予想される。
【００６３】
[0057]従って、陽極の局所的なｐＨは適用された電位に応答してダイナミックに調節されることから、タンパク質の親和性を間接的に調節することができる。β−アラニンは、電極周辺の局所的なｐＨを変えることができる両性イオン単なる一例である。高いｐＨ調節能力を提供するために、ｐＨ７に近いｐＫａ値を有する両性イオンを用いてもよい。このような両性イオンは、平衡において非荷電状態であることが好ましい。一方に荷電したイオンが蓄積すると、それらのイオンが変換されて非荷電状態に戻り、ｐＨ調節の間にＨ＋イオンを放出するかまたはＨ＋イオンを消費する可能性が高い。
【実施例】
【００６４】
[0058]電極周辺の領域においてｐＨを間接的に調節するために両性電解質を使用することは、エッチング処理によってスライドガラス上に取り付けられた酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）電極を含むシステムを用いて実験的に検証された。続いてエッチングされた電極を有するスライドガラスにマイクロサーフェス社（MicroSurfaces, Inc., テキサス州オースティン）によって表面の官能化処理を施し、シランカップリング化学法によってスライドガラスに固定されたポリエチレングリコール（ＰＥＧ）フィルムを形成した。この実験において、抗体フラグメント（イムノ・クロムピュア（Immuno ChromPure)のマウスＩｇＧフラグメントＦｃ，ジャクソン・イムノリサーチ（Jackson ImmunoResearch, ペンシルベニア州ウェストグローブ）より入手可能）を機能化表面上にスポットし（ＮＨＳ２，マイクロサーフェス社，テキサス州オースティン）、これをその後、ＩｇＧへの親和性を評価するために３種の異なる電圧（０．０Ｖ、０．２５Ｖ、および、０．５Ｖ）で抗マウス抗体（ヤギ抗マウスＩｇＧ Ｈ＋Ｌ ＤｙＬｉｇｈｔ５４９結合型，ペンシルベニア州ウェストグローブのジャクソン・イムノリサーチより入手可能）と共にインキュベートした。続いてサンプルを洗浄し、エクソン・フルオレセント（Axon Fluorescent）スキャナー（カリフォルニア州サニーベールのＭＤＳアナリティカル・テクノロジーズ（MDS Analytical Technologies）より市販）を用いて読み取った。
【００６５】
[0059]この実験に３種のサンプルを用いた。第一のサンプルは、基準の測定値を得るために用いられた。第二のサンプルには、インキュベート／洗浄緩衝液中にシグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich, ミズーリ州セントルイス）より入手可能なＰＢＳ／ＰＢＳトゥイーン（Tween）２０が入れられた。第三のサンプルにおいて、インキュベート／洗浄緩衝液中に、シグマ・アルドリッチ（ミズーリ州セントルイス）から市販されている５００ｍＭのβ−アラニンと混合されたＰＢＳ／ＰＢＳトゥイーン２０が入れられた。
【００６６】
[0060]上記で説明した実験の結果を、実験で得られた標準化した値を示す図１０のグラフ４００に示した。図１０において、０．０Ｖ、０．２５Ｖおよび０．５Ｖにおける第一のサンプルの測定値は○で示し、第二のサンプルからの測定値は△で示し、第三のサンプルを用いた測定値は◇で示した。グラフ４００から、基準サンプルの測定値においていずれの電圧でも約３，０００カウントのシグナルで有意差はないことが示され、バックグラウンドのノイズレベルは、上記で示した方程式を用いたところ約３０カウントと決定された。加えて、第二のサンプルを３種いずれかの電圧で用いたところ、基準の測定値からの重要な変化もなかった。
【００６７】
[0061]しかしながら、第三のサンプルでは有意な変化が得られた。グラフ４００は、０．０Ｖにおいて３０００カウントの測定値を得たことを示す。従ってグラフ４００から、上記で考察したように基準サンプルからも３０００カウントの測定値が得られるため、β−アラニン単独の添加ではサンプルの測定値を有意に変更しないことがわかる。０．２５Ｖの電圧を適用した場合、第三のサンプルから得られた測定値は５，０００カウントに増加した。電圧を０．５Ｖに高めたところさらに増加した。０．５Ｖでは、約１３，０００カウントの測定値が得られた。加えて、１３，０００カウントのうち、約１５０カウントがバックグラウンドであることが決定された。従って、電圧を電極のアクチュエーターに適用することによってβ−アラニンが活性化され、その結果、ｐＨが変化することにより、試験部位の親和性が４倍より大きく増加し、同時にノイズも３倍増加した。
【００６８】
[0062]前述の実験は、電極によって活性化することができる活性化可能な刺激剤として両性電解質を使用することができることを示したが、活性化可能な刺激剤はその他の形態であってもよい。一例として、R. Ferrari, “Cancer nanotechnology: Opportunities and challenges,” Nat. Rev. Cancer, vol. 5, pp. 161-171, 2005は反応性生体分子をカプセル封入するための高分子電解質材料の使用を考察している。例えばE. Donath, et al., “Novel hollow polymer shells by colloid-templated assembly of polyelectrolytes,” Angew Chem., Int. Ed., vol. 37, pp. 2201-2205, 1998によって考察されている「レイヤーバイレイヤー（layer-by-layer）」（ＬｂＬ）技術を取り入れることによって、マイクロカプセルのシェルの正確な適合化が可能である。ＬｂＬ技術では、様々なコロイド状のテンプレート上に逆の電荷を有する高分子電解質を交互に吸着させることによって例えば正確なカプセルの厚さを提供することができる。
【００６９】
[0063]カプセル封入シェルの物理特性は、ＬｂＬ技術によって可能な制御を行うことによりさらに正確に設計することができる。例えばG. Ibarz, et al., “Resealing of polyelectrolyte capsule after core removal,” Macromol Rapid Commun, vol. 23, pp. 474-478, 2002では、シェル中の層の数を変化させることによるカプセル封入シェルの機械的強度の調節を考察している。加えて、B. DeGeest, “Intracellularly degradable polyelectrolyte microcapsules,” Adv Mater, vol. 18, pp. 1005- 1009, 2006で考察されているように、カプセル封入シェルの化学的特徴を様々に変化させることができる。
【００７０】
[0064]従って、カプセルに刺激剤を封入して、サンプルを含むバルク溶液に含ませることができる。続いて、必要に応じて、刺激剤周辺に形成された層にひび割れが形成されるようにアクチュエーターを制御してもよく、そうすることによりバルク溶液に刺激剤を放出して試験部位における化学環境を改変することができる。
【００７１】
[0065]アクチュエーターの形態は具体的なマイクロカプセルの実施態様に応じて様々であってよい。一実施態様において、マイクロカプセルをばらばらに壊すために超音波共振器を用いてもよい。超音波共振器の使用は、B. DeGeest, et al., “Ultrasound-triggered release from multilayered capsules,” Small, vol. 3, pp. 804-808, 2007によって考察されている。
【００７２】
[0066]超音波共振器を使用する場合、バルク溶液に異なるシェルの機械特性を有するマイクロカプセルが包含されていてもよい。異なるシェルの機械特性を使用することによりマイクロカプセルのシェルを選択的に破損させることができ、それによりバルク溶液に放出される刺激剤の量または種類を選択的に増加させることができる。カプセル封入された材料の選択的な放出は、B. DeGeest, et al., “Ultrasound-triggered release from multilayered capsules,” Small, vol. 3, pp. 804-808,2007によって考察されている。
【００７３】
[0067]従って、刺激剤をＣａＣＯ３微粒子に埋め込み、高分子電解質と金ナノ粒子との交互の層でコーティングすることにより、選択的な刺激剤の放出をもたらすことが可能になる。この様式で加工された微粒子は、共振器の出力（２０〜１００Ｗ）、加えて適用時間（１〜１０秒間）に基づいて、２０ｋＨｚの超音波で様々な放出効率を有することが示された。
【００７４】
[0068]必要に応じて、カプセル封入された刺激剤は様々な種類のものであってもよく、それぞれの種類ごとに異なる活性化特徴を示すシェルを有していてもよい。例えば、シェルの厚さを厚くして、酸性度を高めたｐＨ緩衝液をマイクロカプセル中に封入してもよい。従って、超音波共振器の出力を増加させることによって、システムにｐＨ緩衝液がより大量でより劇的に放出されると予想される。類似の様式で、マイクロカプセルのシェルを異なる共振頻度で活性化するように調節することもでき、その結果として単に共振器の出力ではなく周波数出力によってバルクを調節することができる。
【００７５】
[0069]マイクロカプセルタイプの活性化可能な刺激剤と共に使用することができるその他のアクチュエーターとしては、レーザー装置が挙げられる。レーザーは、マイクロカプセルシェル内の金属ナノ粒子を加熱するのに使用することができる。S. Skirtach, et al., “The role of metal nanoparticles in remote release of encapsulated materials,” Nano Letters, vol. 5, pp. 1371-1377, 2005で考察されているように、埋め込まれたナノ粒子がエネルギーを吸収してそれらの局所的な環境を崩壊させることにより、結果的に外部シェルの透過性において有害な変化が起る。
【００７６】
[0070]従ってマルチサイトバイオセンサーは、金、ガラス、エポキシ、ポリマーまたはゲルコーティングを用いて印刷回路基板、ガラス、プラスチック基板上に提供することもできるし、または、ＣＭＯＳチップ上に提供することもでき、またさらにはウェルプレート（例えば９６ウェルのプレート）にも提供することができる。必要に応じて、印刷回路基板またはＣＭＯＳチップに制御装置、制御のための読み出し装置およびさらには検出装置が備え付けられていてもよい。ＣＭＯＳ技術によって複数の検出部位をごく近接して作製することが可能になる。これは、試験部位のなかでも非制御環境下の要素の均一性を維持することに役立つ。このようなチップは、独立したマイクロフルイディクスまたは毛管現象を利用したシステムの一部であってもよいし、または、別々に提供される装置と共に用いてもよい。シグナルの概算および分析データは、必要に応じてＣＭＯＳチップ上にハードコード化することができる。
【００７７】
[0071]さらに、同じ基板上に活性化可能な刺激剤を試験部位として提供して、サンプルが試験部位に輸送されるときにサンプルと混合されてもよい。例えば、基板は、流体用通路によって試験部位に連結されたサンプルを受け取る領域を含んでいてもよい。サンプルが試験部位に移動したときに活性化可能な刺激剤がサンプルと混合されるように、流体用通路上の所定位置に活性化可能な刺激剤を予め配置してもよい。
【００７８】
[0072]従ってバイオセンサーシステム１００は、活性化されると試験部位の化学環境を改変する様々な活性化可能な刺激剤を包含していてもよい。具体的な対象分子は具体的な実施態様に応じて様々であると予想される。同様に標識読取り装置１１６に包含されるセンサーまたは複数のセンサーのタイプも用いられる具体的な標識に応じて様々であると予想される。従って、様々な実施態様において、発光、蛍光、比色、電気化学、インピーダンスおよび磁気センサーが使用される可能性がある。このようなセンサーは、選択された１またはそれより多くの試験部位によって生産されたシグナルを分離できるように設計することができる。同様に、環境検出器一式１１４に包含されるセンサーはＩＲセンサー、および、ホールセンサーを含んでいてもよい。試験部位表面上の磁気ビーズの密度をモニターするためにには、ＡＭＲセンサーまたはＧＭＲセンサーが提供されてもよい。電気化学的な実施態様においては、ＩＳＦＥＴまたはＣＭＯＳベースの電荷検出回路を用いてもよい。
【００７９】
[0073]従って手順１３０は、例えば９６−ウェルプレート、それより少ないまたは追加のウェルを含むプレート、マイクロアレイプラットフォーム、印刷回路基板プラットフォーム、ＣＭＯＳチッププラットフォーム、多重分析、タンパク質アレイ、ラテラルフロー装置、サンドイッチ分析、競合分析、ビーズをベースとしたアレイまたはその他の適切なプラットフォームなどの様々な試験部位プラットフォームにおいて用いることができる。手順１３０はさらに様々な対象分子の検出にも用いることができ、さらに抗体に加えて異なるタイプの分子の検出にも用いることができる。また手順１３０は、一例として、核酸、タンパク質、または、低分子物質を検出するために用いることもできる。このような手順は、結合プロセスに限定されることはなく、リン酸化研究、タンパク質−タンパク質相互作用、タンパク質核酸相互作用および競合分析などの酵素反応研究にも適用することができる。
【００８０】
[0074]図面および前述の説明で本発明を図解し詳細に説明したが、均等なものも同様に説明したものとみなされ、本質的に制限されることはない。当然のことながら、好ましい実施態様のみを示したが、本発明の本質の範囲内に含まれるあらゆる変化、改変およびさらなる用途が保護されることが望ましい。
【符号の説明】
【００８１】
１０、３０  ＥＬＩＳＡ分析
１２、１８、３２  一次抗体
１４、３４、１８４  基板
１６、３６  ブロッカー
１８、４０  対象分子、サンプル
２２  標識
２０、３８、１９０  二次抗体
４２  標識された分子
４４  要素
１００  マルチサイトバイオセンサーシステム
１０２  入出力装置
１０４  処理回路、プロセッサー
１０６  メモリー
１０８  プログラム命令
１１０  親和性データベース
１１２  化学環境アクチュエーター装置
１１４  化学環境検出器一式
１１６  標識読取り装置
１２０  マイクロアレイ、マイクロアレイプラットフォーム
１２２１〜３  サブアレイ、スポット
１２４  試験部位
１２６１〜３  電極対
１３０  手順
１８０１、１８０２  試験部位
１８２  抗体
１８６  抗原
１８８  妨害抗原
１３２〜１７０  ブロック
４００  グラフ
【図１】
2013526707.tif 000011
【図２】
2013526707.tif 000012
【図３】
2013526707.tif 000013
【図４】
2013526707.tif 000014
【図５】
2013526707.tif 000015
【図６】
2013526707.tif 000016
【図７】
2013526707.tif 000017
【図８】
2013526707.tif 000018
【図９】
2013526707.tif 000019
【図１０】
2013526707.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月15日(2013.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験部位の環境を制御する方法であって、該方法は：
基板上に試験部位を提供すること；
試験部位に第一の活性化可能な刺激剤を提供すること；
試験部位における第一の活性化可能な刺激剤を活性化するように設計されたアクチュエーターを提供すること；
アクチュエーターを制御して第一の活性化可能な刺激剤を活性化すること；および、
第一の活性化された刺激剤を有する試験部位における局所的な化学環境を改変すること、
を含む、上記方法。
【請求項２】
前記試験部位に第一の活性化可能な刺激剤を提供することが、両性電解質を提供することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記試験部位に活性化可能な刺激剤を提供することが、
両性電解質を含むバルク溶液を製造すること；および、
試験部位にバルク溶液を導入すること、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記試験部位に第一の活性化可能な刺激剤を提供することが、第一のタイプのマイクロカプセルビーズを提供することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記試験部位に第一の活性化可能な刺激剤を提供することが、
第一のタイプのマイクロカプセルビーズを含むバルク溶液を製造すること；および、
試験部位にバルク溶液を導入すること、
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
試験部位に第二の活性化可能な刺激剤を提供すること、
をさらに含み、ここで第二の活性化可能な刺激剤は第二のタイプのマイクロカプセルビーズを含み、ここで第二のタイプのマイクロカプセルビーズは、第一のタイプのマイクロカプセルビーズに特徴的な活性化とは異なる活性化の特徴を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
試験部位において、化学環境条件に関する望ましい値を決定すること；
アクチュエーターを制御して第一の活性化可能な刺激剤を活性化した後に、試験部位において化学環境条件を検出すること；
検出された化学環境条件を、その化学環境条件について望ましい値と比較すること；および、
この比較に基づいて、アクチュエーターを制御して第二の活性化可能な刺激剤を活性化すること、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
試験部位に第二の活性化可能な刺激剤を提供すること、
をさらに含み、ここで第二の活性化可能な刺激剤は、第一の活性化可能な刺激剤に特徴的な活性化とは異なる活性化の特徴を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
試験部位において、化学環境条件に関する望ましい値を決定すること；
アクチュエーターを制御して第一の活性化可能な刺激剤を活性化した後に、試験部位において化学環境条件を検出すること；
検出された化学環境条件を、その化学環境条件について望ましい値と比較すること；および、
比較に基づいて、アクチュエーターを制御して第二の活性化可能な刺激剤を活性化すること、
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記アクチュエーターを制御して第二の活性化可能な刺激剤を活性化することが、基板上の電極にエネルギーを適用することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板上に試験部位を提供することが、ＣＭＯＳ基板上に試験部位を提供することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板がガラス基板であり、前記方法がさらに、
ガラス基板上に少なくとも１つの電極をエッチングすること；および、
シランカップリング化学法によってスライドガラス上にポリエチレングリコール（ＰＥＧ）フィルムを接着すること、
を含む、請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2013526707.tif 000021
2013526707.tif 000022
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