(57)【要約】  本発明は、走査型プローブ顕微鏡検査のための装置に関し、前記装置には、走査型顕微鏡測定用の測定プローブと走査型顕微鏡検査によって測定される試料を受けるための試料キャリヤを備えた走査型顕微鏡測定装置、システムに組み込まれるように走査型顕微鏡測定装置に接続され、既定の制御パラメータに従って走査型顕微鏡測定を実施するため、測定装置を自動的に制御するように設計された制御装置、及び／または、システムに組み込まれるように走査型顕微鏡測定装置に接続され、既定の評価パラメータに従って測定結果を自動的に評価するように設計された評価装置が含まれている。
2008516207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  ラスター顕微鏡測定用の測定プローブと、ラスター顕微鏡分析を受けることになる試料を位置決めするための試料キャリヤとを備えたラスター顕微鏡測定装置、
−  前記ラスター顕微鏡測定装置に体系的に組み込まれ、それによって、所定の制御パラメータに従って自動ラスター顕微鏡検査法の実行時に前記測定装置を調節するように設計された制御装置、及び／または、
顕微鏡測定装置に体系的に組み込まれ、それによって、所定の評価パラメータに従って自動ラスター顕微鏡検査法による測定値を評価するように設計された評価装置
が設けられている、ラスター・プローブ顕微鏡検査用装置。
【請求項２】
前記制御装置及び／または前記評価装置が、データを受信して、保持し、前記データを用いて、制御及び／または評価パラメータを決定し、その連続表示を生じさせるように設計されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ラスター顕微鏡測定装置を用いて行われた測定結果の評価を評価することによって、前記評価装置から得られるデータを保持するため、データ記憶用メモリが設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
所定の制御パラメータ及び／または所定の測定条件下における前記測定によって得られたデータを保持するための前記データ記憶用メモリが、前記評価装置によって入手可能になる対応する受信データに応じて設計されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
プローブに弾性ユニットが組み込まれ、前記評価装置が、前記プローブに作用する力を評価するように設計されていることを特徴とする先行請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
プローブが、光学測定システムを用いて、及び／または、圧電効果を用いて、及び／または、磁気相互作用応答を用いて、プローブと前記試料との間における相互作用の信号を受け取るように設計されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
プローブが反応することが可能な場を発生するための装置を備え、こうした場が、光場、電場、または、磁場であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記場を発生する装置に、静的場及び／または動的場を発生させることが可能であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記弾性ユニットにバネ及び／またはカンチレバー延長部が含まれることを特徴とする請求項５〜８の少なくとも１つに記載の装置。
【請求項１０】
前記制御装置に、プローブをその振動時に所定の振幅にさらすように、前記制御装置を制御する設計が施されていることを特徴とする請求項５〜９の少なくとも１つに記載の装置。
【請求項１１】
前記装置が、前記弾性ユニットと相互作用する力発生素子を備え、
前記制御装置に、前記力発生素子が、プローブのＱ因子に作用する力を変化させることが可能な力を前記弾性素子に加えるように自動制御されるような設計が施されていることを特徴とする
請求項５〜１０の少なくとも１つに記載の装置。
【請求項１３】
前記測定装置に、前記作用空間の全ての並進と回転の影響内に前記プローブを配置するためのプローブ位置決め装置が含まれ、
前記制御装置に、前記位置決め装置を制御することにより、所定のプローブ位置決めパラメータに合わせて、プローブを自動的に位置決めするかまたは移動させるような設計が施されていることを特徴とする
先行請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
前記制御装置に、プローブ位置決め装置が、
−  前記試料キャリヤに配置された試料の配分ラスター走査のためのプローブ移動、
−  垂直方向におけるプローブ移動、
−  プローブと前記試料との間の所定の最短離隔距離に関連した垂直方向におけるプローブ移動、
−  プローブと前記試料キャリヤに配置された試料との最長接触時間期間、
−  プローブと前記試料キャリヤに配置された試料との最大接触回数、
−  前記試料キャリヤに配置された試料に対するプローブの移動における最高及び／または最低プローブ速度、
−  定プローブ速度、
−  定プローブ速度変化、
−  プローブと前記試料キャリヤに配置された試料との間の最長及び／または最短離隔距離、
−  プローブと前記試料キャリヤに配置された試料との間における所定の一定に保たれる保持力、
−  前記試料キャリヤに配置された試料に作用するプローブの最大及び／または最小張力、
−  前記試料キャリヤに配置された試料に作用するプローブの最大及び／または最小圧縮力、
−  プローブの張力によって前記試料キャリヤに配置された試料に加えられる引張に作用する最大及び／または最小引張変化率、
−  プローブの圧縮力によって前記試料キャリヤ上の試料に作用する圧縮力の最大及び／または最小圧縮変化率、
−  前記プローブによって前記試料キャリヤに配置された試料に加えられる最大及び／または最小剪断力、及び／または、
−  前記試料キャリヤに配置された試料に加えられる有効剪断力に関する前記プローブの最大及び／または最小剪断力変化率を含む、
前記制御パラメータ群のうちの所定のプローブ位置決めパラメータの範囲内において、その機能を実施することになるような設計が施されていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
−  前記プローブの位置、及び／または、プローブの移動、及び／または、前記プローブに影響する力の検出を検出するための第１の検出装置が設けられており、
−  前記制御装置が、所定の検出パラメータに従って前記第１の検出装置を自動調節するように設計されていることを特徴とする
先行請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
前記第１の検出装置にプローブの位置及び／または移動を捕捉するための位置センサが含まれることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
−  前記制御装置が、
−  所定の検出率、
−  プローブの位置、及び／または、前記プローブの移動、及び／または、プローブに加えられる有効力の検出動作が実施される発生頻度を含む、
前記制御パラメータ群のうちの所定の検出パラメータに従って前記第１の検出装置を調節するように設計されていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記評価装置が、前記第１の検出装置によって捕捉される位置及び／または移動及び／または力を自動的に評価するように設計されていることを特徴とする請求項１５〜１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記評価装置が、前記第１の検出装置によって捕捉される位置及び／または移動及び／または力を分類するように設計されていることを特徴とする請求項１５〜１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記評価装置に、前記試料キャリヤを位置決めするための試料キャリヤ位置決め装置が含まれ、
前記制御装置が、所定の試料キャリヤ位置決め装置パラメータに従って、前記試料キャリヤ位置決め装置を調節することによって、前記試料キャリヤの位置決め及び／または移動を自動的に行うように設計されていることを特徴とする
先行請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２１】
前記制御装置が、
−  プローブによる走査が実施される、前記試料キャリヤに配置された試料のラスター化走査における前記試料キャリヤの移動、
−  前記試料キャリヤに配置された試料とプローブとの間における最長接触時間長、
−  前記試料キャリヤに配置された試料とプローブとの間における最大接触回数、
−  プローブに対する前記試料キャリヤの移動に関する最高及び／または最低試料キャリヤ速度、
−  前記試料キャリヤに配置された試料とプローブとの間の最長及び／または最短離隔距離、
−  前記試料キャリヤに配置された試料とプローブとの間に作用する、一定値に保たれるべき力、
−  プローブから生じる、前記試料キャリヤに配置された試料に加えられる最大または最小張力、
−  プローブから生じる、前記試料キャリヤに配置された試料に加えられる最大または最小圧縮力、
−  プローブによって加えられる、前記試料キャリヤに配置された試料に作用する前記張力に関する最大及び／または最小張力変化率、
−  プローブから生じる、前記試料キャリヤに配置された試料に作用する前記圧縮力に関する最大及び／または最小圧縮力変化率、
−  プローブによって加えられる剪断力によって生じる、前記試料キャリヤに配置された試料に作用する最大及び／または最小剪断力、及び／または、
−  前記プローブから生じる、前記試料キャリヤに配置された試料に作用する剪断力の最大及び／または最小変化率を含む、
前記所定の制御パラメータ群のうちの所定の試料キャリヤ位置決め装置パラメータに関して、前記試料キャリヤ位置決め装置を調節するように設計されていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記試料キャリヤ位置決め装置が、圧電アクチュエータ及び／または線形駆動経路を備えることを特徴とする請求項２０または２１に記載の装置。
【請求項２３】
−  前記測定装置が、前記試料キャリヤに配置された試料を浸漬させることになる、供給される流体を収容するための試料チャンバを備え、
−  前記制御装置が、前記流体に関する所定の流体パラメータを制御するように設計されていることを特徴とする
先行請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２４】
前記制御装置が、
−  所定の温度、
−  所定の温度曲線、
−  所定のｐＨ値、
−  所定のｐＨ曲線、
−  所定の電解質、
−  所定の電解質曲線、
−  所定の流量、
−  所定の流量曲線、
−  所定の流体レベル、
−  所定の生物学的及び／または化学的識別特徴の量を含む、
前記制御パラメータ群のうちの所定の流体パラメータの条件内において調節するように設計されていることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２５】
−  前記試料チャンバに流体を流入させるための供給装置を設け、
−  前記制御装置に、前記試料チャンバ内における前記流体の所定の副作用が保持されるように、前記供給装置を制御する設計が施されていることを特徴とする
先行請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２６】
前記第２の供給システムに、ポンプ及び／またはマルチチャンバポンプが含まれることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
−  第２の検出装置に、前記試料チャンバにおける流体レベルを検出するための流体レベル装置が含まれ、
−  前記制御装置が、前記第２の検出装置からの流体レベルに関する信号に応答して、前記第１の供給装置を自動的に調節するように設計されていることを特徴とする
先行請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２８】
−  当該装置に、１つの前記プローブと前記試料キャリヤを収容する温度エンクロージャが含まれ、
−  前記制御装置が、所定の温度パラメータに従って前記温度エンクロージャを管理するように設計されていることを特徴とする
先行請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２９】
前記制御装置に、所定の温度が維持され、所定の温度曲線を辿るように、前記温度エンクロージャを管理する設計が施されていることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記ラスター顕微鏡測定装置が、ラスター力顕微鏡測定装置であることを特徴とする先行請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項３１】
前記測定装置に光検出装置が含まれることを特徴とする先行請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項３２】
ラスター・プローブ顕微鏡測定を実行する方法であって、
−  前記ラスター顕微鏡検査法による測定に関する制御パラメータ及び／または評価パラメータを事前に決定するステップと、
−  測定装置のプローブを用いるため、前記測定装置に配置された試料キャリヤに、前記ラスター顕微鏡検査法によって測定される試料を配置するステップとを含み、
−  前記ラスター顕微鏡測定を実施するための前記測定装置が制御装置の前記所定の制御パラメータに従って自動的に調整され、及び／または、前記ラスター顕微鏡測定が評価装置の前記所定の評価パラメータに従って自動的に評価されることを特徴とする方法。
【請求項３３】
前記測定装置及び／または前記評価装置からの規定のデータの測定結果が、前記方法に関する制御及び評価を決定するため、前記測定方法にフィードバックされることを特徴とする請求項３２または３３に記載の方法。
【請求項３４】
前記評価装置の評価によって得られたデータが、データ記憶用メモリに自動的に記憶されることを特徴とする請求項３２または３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記所定の制御パラメータ及び／または前記ラスター顕微鏡測定の現行測定条件が、前記評価装置によって生じる対応するデータに関連して、前記データ記憶用メモリに自動的に記憶されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記プローブに作用する力が前記評価装置によって評価されることを特徴とする請求項３２〜３５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３７】
前記プローブが、前記制御装置によって調節される所定の振幅で振動させられることを特徴とする請求項３２〜３６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３８】
前記プローブの有効Ｑ因子の変更を可能にするのに適した力が、前記制御装置の制御下において前記プローブに向けられることを特徴とする請求項３２〜３７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３９】
前記プローブの有効振動性運動の変化が前記評価装置によって捕捉されることを特徴とする請求項３７または３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記プローブが、前記制御装置によって、所定のプローブ位置決めパラメータに従って自動的に位置決めされ、及び／または、移動させられることを特徴とする請求項３２〜３９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４１】
−  前記試料キャリヤに配置された試料をラスター走査するための前記プローブの移動、
−  垂直方向における前記プローブの移動、
−  前記プローブと前記試料キャリヤに配置された試料の最長接触持続時間、
−  前記プローブと前記試料キャリヤに配置された試料の最大接触回数、
−  前記試料キャリヤに配置された試料に対する前記プローブの移動に関する最高及び／または最低プローブ速度、
−  プローブの接触速度、
−  プローブ速度の一定の変化率、
−  プローブと前記試料キャリヤに配置された試料との間の最長及び／または最短離隔距離、
−  前記プローブと前記試料キャリヤに配置された試料との間で一定に保たれるべき所定の力、
−  前記試料キャリヤに配置された試料に作用する前記プローブの最大及び／または最小張力、
−  前記試料キャリヤに配置された試料に作用する前記プローブによる最大及び／または最小圧縮力、
−  前記プローブによって前記試料キャリヤに配置された試料に加えられる前記張力の最大及び／または最小変化率、
−  前記プローブによって前記試料キャリヤに配置された試料に加えられる前記圧縮力の最大及び／または最小変化率
を含み、
前記制御パラメータ群のうちの所定のプローブ位置決めパラメータに従って、前記プローブの位置決め及び／または移動が実施されることを特徴とする特許請求の範囲第４０項に記載の方法。
【請求項４２】
前記プローブの位置及び／または前記プローブの移動及び／または前記プローブに作用する可能性のある力が検出装置によって検出されることと、
前記第１の検出装置が、所定の検出パラメータに従って、前記制御装置によって自動的に調節されることを特徴とする
請求項３２〜４１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４３】
前記制御パラメータ群のうちの所定の検出パラメータに応じた、前記プローブの位置及び／または前記プローブの移動及び／または前記プローブに作用する力の検出が、
−  所定の検出率、及び／または、
−  前記プローブの位置及び／または前記プローブの移動及び／または前記プローブに作用する可能性のある力に関する検出実施の発生頻度、
を含んで実施されることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記検出される位置及び／または移動及び／または力が、評価装置によって自動的に評価されることを特徴とする請求項４２または４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記検出される位置及び／または移動及び／または力が、前記評価装置によって自動的に分類されることを特徴とする請求項４１〜４４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４６】
前記試料キャリヤが、所定の試料キャリヤ位置決めパラメータに従って、前記制御装置の調節下で、前記試料キャリヤ位置決め装置によって自動的に位置決め及び／または移動させられることを特徴とする請求項４１〜４５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４７】
−  前記プローブによる前記試料キャリヤに配置された試料のラスター化走査中における前記試料キャリヤの移動、
−  前記試料キャリヤに配置された試料と前記プローブとの最長接触時間期間、
−  前記試料キャリヤに配置された試料と前記プローブとの最大接触回数、
−  前記プローブに対する前記試料キャリヤの移動に関する最高及び／または最低試料キャリヤ速度、
−  前記試料キャリヤに配置された試料と前記プローブとの間の最長及び／または最短離隔距離、
−  前記試料キャリヤに配置された試料と前記プローブとの間で保たれるべき所定の一定の力、
−  前記試料キャリヤに配置された試料に前記プローブによって加えられる最大及び／または最小張力、
−  前記試料キャリヤに配置された試料に前記プローブによって加えられる最大及び／または最小圧縮力、
−  前記プローブによって加えられた、前記試料キャリヤに配置された試料に関する張力の最大及び／または最小変化率、
−  前記プローブによって加えられた、前記試料キャリヤにかかる圧縮力に関する最大及び／または最小変化率を含む、
前記制御パラメータ群のうちの所定の試料キャリヤ位置決め装置パラメータに応じた、前記試料キャリヤ位置決め装置の制御が実施されることを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記試料を浸漬させる、前記測定装置の試料チャンバ内に収容された利用可能な流体の場合、前記流体が、所定の流体パラメータの条件下で、前記制御装置によって自動的に調節されることを特徴とする請求項３２〜４７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４９】
前記流体パラメータの制御が、
−  所定の温度、
−  所定の温度曲線、
−  所定のｐＨ値、
−  所定の電解質含有率、
−  所定の電解質含有率曲線、
−  所定の流量、
−  所定の流量変化、
−  所定の流体レベル、及び／または、
−  所定の量の生体及び／または化学マーカ特徴を含む、
前記制御パラメータ群に従ったものであることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記試料チャンバの第１の供給装置を用いて、流体が、前記制御装置の調節下で自動的に注入され、前記流体が前記試料チャンバ内にある場合、所定の境界条件が確立され、維持されるようになることを特徴とする請求項４８または４９に記載の方法。
【請求項５１】
第２の検出装置によって、前記試料チャンバ内で液位が維持され、
前記第２の検出装置によって検出された流体レベルに応じて前記第１の供給装置が前記制御装置によって自動的に調節されることを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記プローブ及び前記試料キャリヤを収容する温度エンクロージャが、所定の温度パラメータに基づいて、前記制御装置によって調節されることを特徴とする請求項３２〜５２項のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５３】
前記温度エンクロージャが、所定の温度が一定に保たれるか、または、少なくとも所定の温度曲線を辿るように制御されることを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
ラスター顕微鏡測定として、ラスター力顕微鏡測定作業が実施されることを特徴とする請求項３２〜５３のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、生体系が関係しており、走査型プローブ顕微鏡検査法によって、及び、走査がラスタ・パターン化領域をカバーする力分光学的研究の特殊適用によって実施可能になり、前記生体系を検査するための装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生体系、及び、その生体系内で作用するか、または、そのように作用させられるプロセスは、基本的に分子相互作用に基づいている。生体系における分子力は、完全系における化学反応と物理相の変化が関係する他の分子系とは異なっている。生体系における分子の相互作用的活性に関する報告によって、将来、より詳細な報告を系統立てて行うことができるようにするため、こうした生体系を分析することが可能であるという有利な概念が提示されている。
【０００３】
数ある方法の中でも、生体系における分子交換の測定の場合には、水平・垂直高解像度を利用して、表面組織分布的特性に関する測定を行うため、プローブを中心とする顕微鏡検査法に基づくラスター・タイプ走査がよく用いられる。「水平解像度」に関しては、生体系において検査を受ける表面の単一平面における解像度を意味するものであると理解すべきであり、一方、これに対し、それと垂直方向においてアライメントのとれる解像度が「垂直解像度」と表示される。
【０００４】
ラスター走査型プローブ顕微鏡検査の応用例には、例えば、ＳＦＭ（走査力顕微鏡検査）において、あるいは、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡検査）においても見出すことができるような方法が含まれる。
【０００５】
こうした走査型プローブ顕微鏡検査の応用例の場合、生体試料表面の組織分布に加えて、その弾性やそれに適用可能な接着力を測定することもできる。本明細書において、通常、「力分光分析」と称される、走査型プローブ顕微鏡検査では、個々の分子間における相互作用的交換を定量的に検出し、特性を解明するため、試料に侵入するか、または、それと反応する分析プローブを用いて、前記試料の分子力が測定される。通例、プローブには、自由に伸びるアームに支えられるか、または、カンチレバー式に支持される測定先端が含まれている。分析に用いられている時、プローブ・アセンブリは、試料表面を測定可能に縦横に動かされ、その動作中、プローブの水平及び垂直位置及び／または振れを記録することが可能である。試料に対するプローブの移動は、プローブ自体の弾性、とりわけ、そのカンチレバー式ホルダの特性に起因する可能性がある。プローブの水平及び垂直位置及び／または偏位に基づいて、試料に固有の分子力、及び、それから導き出すことが可能な組織分布を測定することが可能である。
【０００６】
通例、プローブの移動は、解像度が約０．１ｎｍで、数ｐＮ（ピコ・ニュートン）の範囲の力の測定を可能にする光学測定器によって検出される。
【０００７】
生体試料の表面組織分布を測定するため、試料の表面と力顕微鏡検査法のプローブは、それらの間に働く力を所定の値（公称で約５０〜１００ｐＮ）とすることができるように、互いに対置させることが可能である。従って、プローブと試料が、互いに対してそのように配置されるので、試料表面の縦横移動（ラスター）走査が可能になる。このようにして、試料及び／またはプローブは、それらの間に働く力が意図的に所定の値内に保たれるように、垂直方向にも移動させることが可能である。試料とプローブの互いに対する移動は、圧電セラミック装置を用いて促すことが可能である。
【０００８】
走査力顕微鏡検査の利点の１つは、関連生理的温度（すなわち４℃及び６０℃）に保たれた緩衝溶液内の生体試料を検査することができるという点に見出すことができる。
【０００９】
図１には、走査力顕微鏡の原理が簡単に例示されている。生体試料ＢＰの表面分析のため、プローブＳが用いられる。プローブＳは、バネＣから吊るされたプローブ先端Ｓｐとみることが可能である。プローブＳと生体試料ＢＰを互いに対して移動させる（例えば、経路Ｗに沿って）場合、それぞれの表面組織分布に応じて、プローブＳと試料ＳＢは、バネＣの変位が一定になるように、垂直指定方向に互いに対して相互に変位させられる。
【００１０】
しかしながら、現時点において、走査型プローブ顕微鏡検査は、時間のかかる、個人的注意集約型のタスクである。実際、十分な根拠のある分析には、測定数をかなり増加させることが必要になる。このため、走査型プローブ顕微鏡検査の現在における応用は、例えば、実施される１日当たりの測定数が少ないため、全く満足のいくものではない。また、測定データの分析、評価、その後の利用可能性が制限されるので、かなり不利になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、それによって、既知の走査型プローブ顕微鏡検査応用例の、とりわけ、個人的注意や時間の要件に関する欠点が除外され、生体試料のしっかりとした根拠のある検査に必要な測定値が得られるようになる、装置と方法を利用可能にすることにある。さらに、本発明の目的は、ラスター走査型プローブ顕微鏡検査法によって得られるデータを、テクノロジの現状内で実施される方法を質的に凌駕する、改良された方法で利用できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的の実現やその実施のため、本発明は、ラスター走査型プローブ顕微鏡検査のための装置と、独立クレイム１、３２に従って走査型プローブ顕微鏡測定を実行するための方法を必要とする。有利な実施態様が、従属クレイム、後続の説明において明らかになり、付属の図面において示される。
【００１３】
本発明の装置は、走査型プローブ顕微鏡検査に役立つものであり、走査型顕微鏡測定器を含む。前記測定器には、前記走査型プローブ顕微鏡測定のための測定プローブ、及び、作動時に走査型プローブを操作するためのプローブ・キャリヤが含まれている。さらに、制御装置及び／または評価装置も設けられる。
【００１４】
制御装置は、システムに組み込まれる、すなわち、本発明の装置の組み込み部品であり、ラスター指向走査型プローブ顕微鏡検査装置に結合される。制御装置は、所定の制御パラメータに従って、走査型プローブ顕微鏡分析を自動実行するための測定装置を調節使用とする。
【００１５】
同様に、評価装置は、システムに組み込まれ、走査型プローブ顕微鏡検査装置に結合される。この装置は、本発明の装置の一体化部分も形成し、所定の評価パラメータに従って、走査型プローブ顕微鏡検査法を用いて得られた測定値を自動的に評価するように設計されている。
【００１６】
本発明の装置の場合、走査型プローブ顕微鏡検査法を用いて生体試料の検査を自動的に実施するため、及び／または、その評価を実行して、記録するための物理的構成が整備される。さらに、本発明の装置は、測定値を検査用プローブに合わせたものにし、用いられるシステムに準拠した用語で表現させる能力を備える。この構成から生じる利点の１つは、まる一日中、個人が介入しなくても、こうした測定値を取得して、分析できるという点である。
【００１７】
制御装置及び／または評価装置は、測定装置及び／または評価装置の表示値を認識して、測定値の入力パラメータまたはパラメータ集合を定量するためのデータを得るように設計されているのが好都合である。この特徴は、制御または評価パラメータに関する測定及び／または評価装置の測定値から得られるデータのバックアップ・ソースとして機能することも可能である。
【００１８】
パラメータまたはパラメータ集合の識別は、対話式「サーチアルゴリズム」、すなわち、サーチされる指定の表現を識別することを特徴とするアルゴリズムを用いて実施することが可能である。さらに、少なくともこの特徴に関して、制御装置と評価装置を相互接続しなければならない可能性がある。実施態様の１つでは、評価装置は、実験の過程において力分光分析データの分析を行う。かなりの数のデータ入力を入手することで、後続の実験のパラメータが含まれ、実験が進めらる。こうして、例えば、その変化が実際に測定される測定力の変化を（付随するエネルギと結合定数と共に）より精密に求めることができるように、実験パラメータを変化させることが可能である。こうして、例えば、研究要員が、関心を引く分子相互作用領域を自動的に検査することが可能になる。
【００１９】
本発明による装置のこの実施態様によれば、下記においてより完全に解説されるように、測定値と試料を分類することができ、１つのプローブによる測定値を互いに比較することも可能になり、最適化測定方法の開発及び／または即時適用も可能になり、さらに、現在用いられている測定方法を最適化することもできるようになる可能性が生じる。
【００２０】
この装置には、ラスター化走査型顕微鏡測定装置による測定値の評価から生じ、評価装置から得られるデータを記憶するためのデータ記憶用メモリが含まれるのが望ましい。この実施態様によれば、例えば、ラスター化走査型プローブ顕微鏡検査によって検査された試料の測定値を含む情報を用いて、データ・バンクを構築することが可能になる。その利点は、前記データ記憶用メモリの場合、現在の一連の測定中またはその後、参照のためにデータを検索できるということである。データ記憶用メモリは、完了した測定結果の検索に用いることも可能であり、これにより、メモリに現在入力中のデータとの比較が可能になる。
【００２１】
データ検索メモリは、指定された制御パラメータ、及び／または、所定の評価パラメータ、及び／または、現在の測定値に関する測定方法のそれぞれの条件を収集して、現在対応する評価装置によるデータに対する明確な情報リンケージを実現できるように設計されているのが好都合である。
【００２２】
ある有利な実施態様の場合、プローブは、弾性素子、すなわち、バネ等を備えている。その弾性素子は、その作用構造として、自由な回転アームまたはカンチレバー延長部を用いることが可能である。このタイプの構成の場合、さらに、プローブに作用する測定装置の力を計算できるように対策を施すことも可能である。
【００２３】
そのように弾性素子が設けられた、本発明の実施態様を引き続き進展させる場合、今度は、測定装置がプローブと試料との間における交互作用を受け、それに基づいて、光学測定システム（例えば、レーザ・ビーム偏向システム、すなわち、「ビーム・バウンシング」）を使用することによって、及び／または、圧電効果によって、及び／または、ラスター動作の交互運動から生じる磁気効果を用いることによって、プローブに作用する力を測定できるように対策を施すことが可能である。
【００２４】
本発明の装置は、光場及び／または電場及び／または磁場を生じさせる装置を備えることも可能である。これらの場は、静的場または動的場とすることが可能であり、その相互作用の状況において、静的効果と動的効果の間を行きつ戻りつする作用をもくろむことができる。
【００２５】
有利となるように設けられる弾性素子は、長さが１〜４００マイクロメートルの範囲内のバネとすることが可能であり、これは、弾性またはカンチレバー延長部と組み合わせられるか、または、それ自体が弾性またはカンチレバー延長部である。
【００２６】
さらに、制御装置が弾性素子を調節することによって、測定プローブを所定の振動振幅に合わせて調整できるような対策も施された。例えば、０．１〜２０００ナノメートルの範囲の振幅を選択することが可能である。
【００２７】
さらに、本発明の装置には、測定装置及び／または制御装置に割り当てることが可能な力発生装置を含むことが可能である。
【００２８】
こうした構成の場合、制御装置が、プローブの有効クオリティ因子（Ｑ因子）の変更を実施できるように、力発生装置を自動的に調節することが可能であり、これにより、対応する力を弾性素子に向けることができるようになるという可能性がある。
【００２９】
前記力発生装置の使用は、プローブが所定の振動状態にされる場合、とりわけ有利に働くことになる。測定プローブの振動変化を測定する場合、共振の変位及び／または振幅の変化及び／または位相シフトの形態をとるこうした変化を検出するように評価装置を調整することが可能である。
【００３０】
もう１つの実施態様の場合、測定装置は、その占有空間の並進または回転のための全ての軸に沿ってプローブを位置決めすることを目的とした、プローブ位置決め装置を備えている。この構成の場合、制御装置が、所定のプローブ位置決めパラメータを達成するため、位置決め装置の調節によって、プローブの自動位置決め及び／または移動を行うことができるような対策が施された。
【００３１】
プローブ位置決め装置を用いる場合、下記を含むプローブ位置決めパラメータを利用するように提案されている。
−  試料キャリヤに配置された試料をラスター化走査するための測定プローブの移動、従って、こうした移動には、水平変位、及び／または、０．１ナノメートル〜数ミリメートルの範囲内の、できれば、０．１ナノメートル〜５００マイクロメートルの範囲内の変位が含まれる、
−  垂直方向における測定プローブの移動、従って、規定には、０．０１ナノメートル〜５０マイクロメートルの範囲内の可能性のある変位が含まれる、
−  垂直方向における測定プローブの移動、この場合、測定プローブと試料の所定の最短離隔距離に対して関心が寄せられ、離隔距離の調節を行う可能性があり、例えば、ＰＩＤ及び／または位相・論理調節器が前記移動の制御に用いられる、
−  測定プローブと試料キャリヤに配置された試料との接触の最長持続時間、
−  測定プローブと前記プローブの試料キャリヤに配置された試料との接触の最大反復頻度、
−  前記測定プローブの試料キャリヤに配置された試料に対する測定プローブの移動に関する最高及び／または最低測定プローブ速度、
−  前記測定プローブと前記測定プローブの試料キャリヤに配置された試料との最長及び／または最短離隔距離、
−  一定に保たれ、測定プローブと前記測定プローブの試料キャリヤに配置された試料との間に作用し、一例として、０．１〜３０００ｐＮの範囲内の可能性がある、所定の力、
−  前記プローブの試料キャリヤ上にある試料に対して働く、測定プローブの最大及び／または最小張力
−  前記プローブの試料キャリヤ上にある試料に対して働く、測定プローブの最大及び／または最小圧縮力、
−  前記プローブの試料キャリヤに作用する最大及び／または最小張力、
−  前記プローブの試料キャリヤに対する測定プローブの圧縮力に関する最大及び／または最小圧縮力変化、
−  試料キャリヤ上にある試料に対して働く、測定プローブの最大及び／または最小剪断力、及び／または、
−  前記測定プローブの試料キャリヤに配置された試料に対して測定プローブによって加えられる剪断力に関する最大または最小剪断力変化率。
【００３２】
もう１つの実施態様の場合、プローブの位置、及び／または、プローブの移動（好ましくはその偏差も）、及び／または、規則的に、すなわち、数十または数百ｋＨｚの頻度で繰り返されるやり方で規則的にプローブに作用する力も測定することが可能な、第１の検出装置が設けられる。この構成の場合、制御装置は、所定の検出パラメータに従って、第１の検出装置を自動的に調節するように調整されるのが好都合である。
【００３３】
第１の検出装置に、プローブの位置及び／または移動状態を測定する位置センサが含まれるのが好都合である。説明に都合の良いように、この目的のため、ＬＶＤＴセンサ、伸縮測定ストリップ、光センサ、干渉センサ、容量センサを利用することが可能である。プローブの振れの測定には、光ビーム方向転換検出器がとりわけ有利である。
【００３４】
さらに、第１の検出装置に基づいて、１つ以上の閉調節回路によるプローブ及び／または試料の位置制御及び／または運動制御に関して即座に提出されるデータを利用できるのが有利である。このため、少なくともこの検討されている第１の検出装置と制御装置を接続するように、対策が施される。
【００３５】
制御装置が、下記を含む所定の検出器パラメータに従って、第１の検出装置を制御できるようにする対策も施される。
−  捕捉すべき単一の、複数の、及び／または、全てのサイズに関する事前設定検出率、及び／または、
−  その範囲内で、第１の検出装置が位置、運動、及び／または、力の測定を実施できる、十分なインスタンス限界。
【００３６】
評価装置は、第１の検出装置によって測定された値を評価する能力を備えているのが好ましい。これは、分析方法によって、または、統計的方法で実施可能である。
【００３７】
評価装置は、第１の検出装置によって得られた値を分類できるように設計することが可能である。これが実施されると、上述のように求められた、評価装置から得られるデータである分類値が、例えば、測定方法の特殊パラメータ集合を識別するため、測定プロセスに戻され、好ましい。
【００３８】
もう１つの実施態様によれば、測定装置には、試料キャリヤの位置決めが正確に実行されるようにするため、試料キャリヤ位置決め素子が含まれている。こうして、制御装置は、試料キャリヤ位置決め素子によって加えられる調節によって、試料キャリヤを自動的に位置決めできるように調整することが可能である。この調節または制御は、試料キャリヤが所定位置にあるか、または、移動している間に、事前設定された試料キャリヤ位置決めパラメータに従って実施されることになる。
【００３９】
好ましくは、試料キャリヤ位置決めパラメータが下記要件を満たすことである。
１）水平移動を行えるようにする、プローブを用いた試料キャリヤに固定された試料のラスター化点への試料キャリヤの配置、及び／または、０．１〜５００マイクロメートルの範囲内の精度による配置、
２）測定プローブによる試料キャリヤに配置された試料との接触持続時間の最大時間期間、
３）プローブによる試料キャリヤに配置された試料との最大接触回数、
４）測定プローブに対する試料キャリヤの移動に関する最高及び／または最低試料キャリヤ速度、
５）試料キャリヤに配置された試料とプローブとの間の最長及び／または最短離隔距離、
６）例えば、０．１〜３０００ｐＮの範囲の値に存在する定数として維持されるべき、試料キャリヤに配置された試料と測定プローブとの間に作用する、所定の力、
７）測定プローブによって試料キャリヤに配置された試料に加えられる最大及び／または最小張力、
８）測定プローブによって試料キャリヤに配置された試料に加えられる最大及び／または最小圧縮力、
９）測定プローブによって試料キャリヤに配置された試料に作用する張力に関する最大及び／または最小張力変化率、
１０）測定プローブによって試料キャリヤに配置された試料に作用する圧縮力に関する最大及び／または最小変化率、
１１）プローブによって試料キャリヤに配置された試料に作用する張力の最大または最小変化率、及び、最後に、
１２）プローブによって試料キャリヤに配置された試料に作用する剪断力の最大及び／または最小変化率。
【００４０】
試料キャリヤ位置決め素子は、例えば、ボイス・コイル駆動装置とすることが可能な、圧電アクチュエータ及び／または線形能動的駆動装置とすることができるので好都合である。
【００４１】
試料キャリヤ位置決め素子の上述の実施態様は、試料キャリヤの極めて正確な位置決め及び／または移動を実現するように設計されている。試料キャリヤ位置決め素子は、試料キャリヤの「大まかな」位置決め及び／または移動が可能になるように設計することも可能である。これは、とりわけ、１００ｎｍ〜３０ｃｍの範囲内に当てはまる。前述のような、「大まかな」位置決めを行う試料キャリヤ位置決め素子の利点は、あらかじめ決められた位置決め及びより大きい移動を素早く実施することができるという点に見出される。従って、その後、正確な位置決めと移動を施すことが可能になる。
【００４２】
試料キャリヤ位置決め素子には、例えば、閉調節回路を用いて、試料キャリヤ位置決め素子の制御に関する情報を入手できるようにすることが可能な、位置及び／または移動検出センサを組み込むことができるのが望ましい。こうした動作中、上述の位置センサ及び／または追加センサを用いることが可能である。
【００４３】
望ましくは、測定システムに、液体が注入され、その液体によって、試料キャリヤに配置される試料が浸漬される試料チャンバを含めることである。こうして、「浸漬」に関する限り、少なくとも試料の検査を受ける領域が流体に浸漬される、例えば、試料のある特定表面がそのように湿潤させられることになると理解すべきである。こうして、制御装置は、そのように用いられる流体の所定のパラメータに関する個々の特性をモニタするか、あるいは、それらに合わせて調整することが可能になる。
【００４４】
流体パラメータとして、下記の名を挙げることができる。
−  所定の温度、
−  所定の温度曲線、
−  所定のｐＨ値、
−  所定のｐＨ値曲線、
−  所定の電解質含有率、
−  所定の電解質含有率曲線、
−  所定の流量、
−  所定の流量変化、
−  流量の所定の体積レベル、及び／または、
−  所定の数の生体及び／または化学マーカまたは特性。
【００４５】
流体パラメータのような所定の数の生体及び／または化学特性を用いることによって、蛍光マーカ及び／または放射性マーカとして利用するために、そのうちのいくつかを選択できる。化学的または生物学的やり方で機能し、検査すべき試料の選択特性を示すことが可能なマーカを用いるのが好都合である。
【００４６】
もう１つの実施態様の場合、添加される流体（例えば、緩衝液または試薬のような単一または複数の流体）が得られるようにすることが可能な供給装置が設けられている。この特徴に関して、制御装置は、前記供給装置を自動的に監視し、必要があれば、制御を加えて、選択された補助流体の所定の副作用に関して、できれば、試料チャンバ内における継続状態として、望ましい組成物でさえ生じさせることができるようにするやり方で設計することが可能である。例として、試薬は、最終混合物において、ｐＨ値等のような流体パラメータを達成することができるように、互いに自動的に化合させることが可能である。
【００４７】
供給装置は、測定の進行中、試料が配置される試料キャリヤの領域に、流体を流入させるのが好都合である。さらに、この構成によって、供給装置も制御装置による自動制御を受けることができるようにするのが、やはり、好ましいやり方である。
【００４８】
供給装置には、その能動的作用物として、例えば、単一または多チャネル・ポンプを含むことが可能である。
【００４９】
試料チャンバ内の流体をモニタするため、及び／または、ある特定の流体の現在の副次的な効果を促進するため、第２の検出装置を設ける。この場合、第２の検出装置によって記録される流体レベルに対応するように、第１の供給装置を自動的に制御することが可能である。
【００５０】
好ましくは、分析システムに、温度エンクロージャを取り入れることである。これには、少なくとも、プローブと試料キャリヤの両方が収容される。さらに、温度エンクロージャが、例えば、得られるものなら、力発生装置、プローブ位置決め装置、試料支持装置位置決め素子、試料チャンバ、第１の供給装置、及び／または、後述の第２の供給装置といった、測定装置の追加部品となるように対策が施される。第２の供給装置の場合、制御装置による温度エンクロージャの制御は、上に示す前述の方法に従って実施されるのが好都合である。
【００５１】
この構成の場合、さらに、所定の温度が維持されるように、及び／または、少なくとも所定の温度変化曲線をたどることになるように、制御装置が温度エンクロージャを調節できるようにする対策を施すのが好都合である。例えば、温度エンクロージャの制御は、所望の温度曲線と一致させることができるように、一定に維持される温度の持続時間を他の持続時間に切り替えることができるように実施される。
【００５２】
とりわけ、ラスター顕微鏡測定装置は、力分離曲線の記録に好都合な、力顕微鏡測定装置であるという事実が優先される。これから、個々の分子の相互作用的活性及び結合力に関する情報を得ることができる。
【００５３】
測定装置に、上記以外に、光検出装置、できれば、（明又は暗視野のＤＩＣ及び／又は位相差のような）蛍光及び／または透過光伝導顕微鏡検査テクノロジに基づくこうした装置を含めると、さらに有利になる。
【００５４】
以上の目的は、ラスター・プローブ顕微鏡測定を実行するための本発明の方法によって実現することも可能である。本発明の方法、並びに、その望ましい例が、方法について指定された請求項において定義されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
下記の説明では、望ましい実施形態は、付属の図面のための説明モデルとして利用される。
【００５６】
図２に示すように、実施形態１には、その構成に、ラスター力顕微鏡測定または力顕微鏡測定用の測定プローブ４と、分析を実施するために、生体試料８を配置することが可能な試料キャリヤ６を含む、いくらか原子間力顕微鏡測定装置（ＡＦＭ）として示された、ラスター・プローブ顕微鏡測定装置２が含まれている。
【００５７】
測定プローブ４は、そのプローブ４に弾性特性を付与するのに役立つ、カンチレバー延長部として設計されている。その自由端、すなわち、カンチレバーの先端に、プローブ（不図示）を一体化部品として組み込むことが可能である。図２の提示には、主として、プローブが示されている。いずれにせよ、このプローブは、測定装置２内において用いられる「プローブ４」として示されている。
【００５８】
すなわち、測定装置２は、２、４、６、または、８個のプローブを備えることが可能である。プローブ４の数は、１００以上に及ぶことさえ可能である。この多数のプローブ４を組み込んで、測定装置内で用いられるようにするため、いわゆる「カンチレバー・チップ」（図３参照）の利用に頼ることが可能である。
【００５９】
図３には、そのタイプの構造内に８つのバネ状ユニット４1〜４8を示す、１組のカンチレバー・チップの電子顕微鏡写真が示されている。ナノテクノロジ導入を実施する枠組み内において、１００以上のカンチレバーで支持されるこうしたチップの可能性がある。
【００６０】
分析される試料を考慮し、実施される目下の分析に関して考慮すると、プローブを所定の振幅の振動に設定することが必要になる。このため、測定装置には、測定プローブ４及び弾性ユニットに相互作用する力発生装置が含まれる。この力発生装置は例示されていない。しかし、力発生装置は、分析に適した所望のクオリティ因子（今後は「Ｑ因子」）を得ることができるように、測定プローブを移動させることが可能である。
【００６１】
さらに、測定装置は、試料８に対してプローブ４を位置決めする目的を果たす、試料位置決め装置１８（詳細には示されていない）を備えている。分析される試料８の特性や分析自体に関して、試料位置決め装置１８を用いることにより、プローブは、試料８に対して対応する適正位置を想定し、さらに、その所望の経路を辿ることができる。
【００６２】
測定装置２のアセンブリに含まれるか、さもなければ、それに割り当てられる第１の検出装置１２を用いることによって、試料８の位置と移動経路を決定することができる。第１の検出装置１２は、光学ベースの検出器として製作され、レーザ・ビーム放射体とすることが可能な放射源１４を含んでおり、さらに、それとプローブ４との相互作用の後、前記放射源１４からの光を集める第１の受光器１６も含んでいる。放射源１４は、プローブ４、とりわけ、その自由端を含めた領域を標的としており、一方、相互作用、すなわち、この場合、光源１４からの光の反射は、第２の受光器１６によって集められる。これらの集められた反射光線は、次に、測定プローブ４の位置決め及び移動を決定するため、評価装置４２に伝導される。
【００６３】
測定装置２は、さらに、その測定装置２に組み込まれて、測定装置２に利用可能になる、従って、その部品になるようにすることが可能な、試料キャリヤ位置決め素子１０を備えている。試料キャリヤ６及び試料キャリヤ位置決め装置１８は、独立した、個別部品として指定することも可能である。
【００６４】
ここに提示されている試料キャリヤ位置決め装置１８は、試料キャリヤ６、それと同時に、その相対空間においてそれに重ね合わせられる測定プローブ４の移動と位置決めを実施させる、圧電素子によって作動する。
【００６５】
試料チャンバ２０には、測定プローブ４と試料８が封入されるか、または、少なくとも、試料８の分析領域が密封されるが、例えば、この領域は、試料の上面とすることが可能である。試料チャンバ２０は、後述する注入管と吐出し管なしで、流体密封式に密閉されており、このため、その周辺環境に対して封鎖空間をなしている。試料チャンバ２０を完全に流入流体の受け入れ専用とすることもできるし、あるいは、図２に示すように、測定プローブ４と試料８、または、より正確には、その分析される領域を流体に浸漬させるように設計された、流体チャンバ２２を設けることも可能である。
【００６６】
第２の検出装置２４を用いることによって、試料チャンバ２０内の流体レベルを測定することが可能である。第２の検出装置２４は、そのアセンブリの中に光源２６（例えば、これはレーザ・ビーム放射体である）と受光器２８を含む光学測定器として指定される。レーザ源２６からの光は、それと試料チャンバ２０内の流体との相互作用の後、受光器２８によって集められる。受光したレーザ光によって表示が始動される、試料チャンバ２０内の流体レベルに関する表示値を得ることが可能になる。
【００６７】
試料チャンバ２０は、試料チャンバ２０に流体を注入することが可能な供給管３０に接続されている。吐出し管３２を用いることによって、試料チャンバ２０からの流体は、試料チャンバ２０からの出口を得る。
【００６８】
供給管３０の流入側は、注入管３０の単一、複合、混合、配合流体を試料チャンバ２０に注入できるようにする供給装置３４に接続されている。このため、供給装置３４には、１つ以上のポンプまたはマルチチャンバ・ポンプと、流体混合物の混合装置や配合装置（不図示）が含まれている。流体供給管３６1〜３６nを用いることによって、供給装置３４は、その適合するリザーバ（不図示）からさまざまな流体を得ることができる。図２の全体図である実施形態１の場合、供給装置３４によって、例えば、緩衝液や試薬材料のような、望ましい、従って、試料８の分析によって承認された流体及び／または必要な流体が注入される。
【００６９】
測定装置２と、この実施形態（供給管３６1〜３６n及び供給管３６1〜３６nの部分に接続された流体源のない）の付加的な上述の部品とが、温度制御エンクロージャ３８に収容されている。この温度エンクロージャ３８は、少なくとも温度に関する限り、周囲環境条件に対する温度指向クロージャを備えている。
【００７０】
実施形態４０は、温度エンクロージャ内に収容された部品自体や、温度エンクロージャの状態を検出する部品の制御に役立つ。図２には、制御装置４０と供給装置３４の間に必要な相互接続と、試料キャリヤ位置決め素子１８の接続を表わす線路接続４４、４６が提示されている。
【００７１】
評価装置４２には、主として、温度チャンバ３８内に密封されるように設計されている限りにおいて、そのように密閉された全ての部品が含まれている。さらに、評価装置は、測定から得られる実際の動作状態、すなわち、実際の結果を伝送して、評価するため、温度エンクロージャ３８からデータ、測定信号等を得る。上記動作を可能にする接続を表わした図２には、供給装置３４、試料キャリヤ位置決め素子１８、第２の検出装置２４と評価装置４２との間の接続線路４８、５０、５２が示されている。
【００７２】
さらに、１と表示された実施形態には、制御装置４０と評価装置４２に接続されたデータ記憶用メモリ５４が含まれている。データ記憶用メモリ５４は、評価装置から得られたデータ、測定信号等の記憶に役立つ。これらのデータは、制御装置４０による実施形態１の調節に利用することが可能なパラメータと共に評価装置４２から入手可能である。これらの及びその他のデータは、後述の情報に従って、そのように記憶される。
【００７３】
すなわち、データ記憶装置５４は、データ・バンクとして用いることもできるように設計されており、既に評価済みのデータや、実施形態１に関連した外部データのために設けられている。
【００７４】
ラスター・プローブ顕微鏡測定を実行する場合、制御装置は、真の力分光実験だけではなく、温度、試料８の活性ｐＨ値、試料８の相互作用電解質のような実験条件を調節すると共に、医薬品、生化学添加剤、化学添加剤の供給も調節する。さらに、制御装置は、制御装置４０の所定の動作時点をモニタし、進行中の測定に関する所定の持続期間または作用パラメータの再度のチェックも行い、さらに、副次的条件を監視し、最後に、その測定を対象とした規格が保たれるように測定を制御する。
【００７５】
評価装置４２は、試料８に関する検査中にプローブ４によって得られた力スペクトルを分析して、この力スペクトルを解釈する。この動作に関して、例えば、プリセット値を達成すると、その時実施中の測定を終了させ、新しい規格で新たな測定（例えば、周囲条件の変化）を開始させることもできる。同時発生的反応効果を測定するため、制御装置４０と評価装置４２から得られるデータによって、対話式測定サイクルを実施することも可能であり、これによって、指定の対話式操作を促進することが可能になる。
【００７６】
測定中、プローブ４は、試料８に対して縦横に移動する関係にあり、従って、プローブ４と試料８の間に相互作用が生じる場合、試料８の表面に位置する（生体）分子を検出することができる。測定プローブ４と試料８のタイプの明確な論述に関して、プローブ４と試料との間の規定の接触持続時間及び／または接触頻度が必要になる。これらのパラメータは、進行中の手順を監視して、必要があれば、補正も行う制御装置４０によって用いられ、調整される。こうして、とりわけ、完全自動測定を実行する場合には、試料８を最適状態に整えておくことが有利になる。この調整に関するより詳細な方法については、下記説明に含まれることになる。
【００７７】
測定の進行中、制御装置４０は、例えば、プローブ４と試料８との間の最大／最小張力及び圧縮力、さらに、プローブ４と試料８の間の相対運動を実施する速度、同様に、測定数（解像度）、及び、プローブ４と試料８との最長／最短離隔距離といった、複数の関連する実験条件を調節する。
【００７８】
これが済むと、それによって、単一の、いくつかの、または、全ての実験条件を一定に保ち、及び／または、体系的に及び／または無秩序に変更できるようになって、測定を続行することが可能になる。従って、例えば、プローブ４の移動速度を除く全ての実験条件が一定に保たれる測定の実行が可能になる。
【００７９】
単一試料が所定の回数（例えば、千回）の測定を受けるとすぐ、収集データをデータ・セットに送ることが可能である。変更された実験条件によって、追加データ・セットを作成し、その後、比較を実施する。これによって、分子相互作用に対するそれらの影響に関して、さまざまな生体及び／または医薬関連実験条件を分析することが可能になる。
【００８０】
生体試料の分析に影響する可能性のある所定の値には、熱変質がある。
【００８１】
実験条件下にある間、熱ドリフトを最小限に抑えることができるようにするため、温度エンクロージャ３８が設けられている。これは、例えば、試料８と相互作用する緩衝液から生じる変化である。さらに、試料８自体の温度を制御できるようにするために、加熱または冷却素子（例えば、ペルチェ素子）を用いることができる。こうした加熱／冷却素子は、例えば、試料キャリヤ６の下に配置することが可能である。
【００８２】
二分子相互作用力は、概して、測定の生理学的周囲条件の管理に大きく左右される。このため、測定の進行中、これらをモニタして、然るべく制御を施すべきである。こうして、測定中、一般に、試料８に固有の特性を活性化する所望の周囲条件が維持される。従って、例えば、測定の進行中、試料チャンバ２０内の緩衝液の液位が、第２の検出装置２４を用いて、所定の間隔でモニタされ、制御されるか、または、継続的に監視され、必要があれば、所望の液位を正確に保持するか、または、その液位にきちんと到達できるように、供給装置３４を操作できるような対策が施される。こうして、測定の進行中、蒸発による緩衝液位の低下の測定を補正することが可能である。こうして、さらに、用いられる電解質または試料８と相互作用する可能性のある他の材料に関するｐＨ変動や変化をモニタ監視下に置き、必要があれば、制御することが可能になる。試料チャンバ２０内の緩衝液を故意に制御することによって、蒸発減や塩析の発生を回避することが可能である。
【００８３】
試料チャンバ２０内にある緩衝液の制御において、測定精度に影響する可能性のある流体運動、すなわち、例えば、乱流または渦流が生じるという可能性がある。例えば、試料チャンバ２０内における流体運動は、測定プローブ４に振動共振を励起する可能性がある。これを阻止するため、こうした外乱が検出及び／または予測される場合、制御装置４０が既に実施されている手順を中断することになる影響に対して対策が講じられる。
【００８４】
測定を実施することが可能な速度は、重要な役割を果たす。いずれにせよ、迅速に実行される測定手順は、問題を生じやすい。高度な質を実現し、同時に、短時間で測定を実施するため、本発明によれば、測定プローブ４を通常速度より速く移動させることができ、さらに、迅速に所望の位置につけるようにすることが可能になる。これが行われると、測定の進行中、異なるポイント及び／または同じポイントで測定される際に、プローブ４の移動及び／または位置決めに異なる速度を用いることが可能になる。この変動速度及び／または位置決めの制御によって、力スペクトル（すなわち、力間隔曲線）の場合、分子相互作用に関する詳細な自動報告を入手することが可能になる。さらに、こうして、力スペクトルを得た解像度が増すので、測定が最適化される。プローブ４の検出能力内にある最小の力でさえ最小限に抑えることができるので、この状況を実現することが可能になる。最小の検出可能力は、数ある条件の中でも、測定プローブ４の弾性特性に左右される。可能性のある最小の検出可能力を獲得するため、最高度のバネ関連特性を示し、高共振周波数を示す、こうしたプローブを利用するのが望ましい。
【００８５】
プローブ４の牽引速度を増す場合に、もう１つの可能性が存在する。高速度の移動によって、特殊な流体力学的乱流を誘発する可能性があり、これによって、さらに、測定プローブ４の望ましくない変位が生じることになる。結果として、選択された高速動作の場合、望ましくないノイズ反応が測定データに導入される可能性があり、そのため、プローブと試料８との間における前記より小さい力の感度が低下することになる。この欠点は、弾性の最小の広がりに沿って可能性のある最短の長さを有するプローブを用いることによって、回避することが可能である。こうしたプローブは、従来のプローブに比較すると、明らかに優れた流体力学的特性を示し、明らかに牽引速度を増すことが可能である。いずれにせよ、こうしたプローブは、その選択された経路から、従来のプローブより少ない程度に振れる。このため、本発明の場合、検出装置１２は、特殊な光学的特徴を備えた、可能性のある最大の光学アセンブリとして指定することが可能である。
【００８６】
静的測定と共に、ラスタ・プローブ顕微鏡測定を実施するため、測定作業中、プローブ４は、低振幅、すなわち、０．１〜１０ｎｍの振動に設定される。ｐｕｆｆｅｒ含有溶液に浸漬された測定プローブ４に起因する可能性のある、低いＱ（Ｑ因子）の管理において、動的ラスター・プローブ顕微鏡測定に関連した問題が見つかる可能性がある。通常、分子相互作用は、おそらく、可能性のある最大値の共振変位によって捕捉することが可能であり、これらは、プローブによって測定することが可能である。プローブの共振特性は、Ｑ因子に比例し、従って、Ｑ因子の低下は、広範な共振最大値の拡散をもたらす可能性がある。このため、Ｑ因子の低下した環境下において、力の検出感度が低下する可能性がある。さらに、（例えば）プローブを包囲する流体の流体力学的乱流によって、あるいは、プローブ自体の弾性作用（例えば、ダンピング手段）によって誘発されるこうした特性が、分析における散逸相互作用の一因となることがある。従って、実施形態１（図２参照）の場合、正フィードバック・ループを用いて、プローブ４に外力を加えるやり方で、Ｑ因子を増大させる対策が施された。従って、少なくとも３回、多くの場合、それ以上、Ｑ因子を改善することが可能になり、その結果、力に対する感度が数ｐＮの範囲内になる。
【００８７】
測定結果から自動分析を達成するため、測定の進行中、評価装置４２を用いて、個々の力曲線が作成されるように、対策が施される。統計分析の達成に関する限り、その手順は次のようになる。
【００８８】
まず第１に、互いに比較することができるように、とりわけ、力曲線の補正が行われる。これは、例えば、ゼロ・ライン（基準値または横座標）に沿った共通単位の分離を設定することによって、及び／または、所定の曲線を然るべく伸張または圧縮して、整合させることによって実施可能である。
【００８９】
その後、蛋白質に関して、フォールディング及び／または変性について可能性のある配分度の個々のプロセスに必要な力への確定的な見解を得ることができるようにするため、測定手順全体を統計学的に分析できるようにすることが可能である。
【００９０】
さらに、力曲線を分類し、実際にまたは推定で重ねあわせて検分し、特性について判定できるようにすることが可能である。力曲線の分類については、例えば、個々の力曲線の長さを確かめることが可能であり、それによって明らかになる最大力の数と位置を求めることが可能である。力曲線の長さは、予想相互作用の進行方向を明らかにする。力の最大値の数と位置を求めることによって、相互作用の進展に関する全体的及び／または個別結果に関して説明することが可能になる。力曲線の分類によって、さまざまな相互作用プロセスに関して、データ、とりわけ、グラフで示されたデータを得ることが可能になる。
【００９１】
分類された力スペクトル・クラスの概要を用いて、個々の曲線のノイズが低減される。その結果、力曲線によって例証となるように示される実際の相互作用の進展が、観測者に明らかになる。さらに、相互作用の進展に関して可能性のある変動について説明することが可能になるが、この説明は、既に決定済みの力曲線からの標準偏差に基づくものである。
【００９２】
下記条件が存在する場合、同じ実験条件下にある試料に対して同じ実験条件で実施される相互作用の進展の比較が可能になる。
ａ）力曲線の分類、
ｂ）共通クラスの力曲線の決定、
ｃ）互いに関連するか、または、互いに同様の相互作用の進展、及び、
ｄ）後続の統計分析。
【００９３】
こうして、実施形態１に関して、点突然変異において互いに分化する同じ受容体の突然変異体は、その相互作用スペクトルを用いて識別され、互いに比較することが可能である。また、蛋白質の局所相互作用に突然変異を導入する効果や、所定の１つまたは複数の蛋白質と他の分子との相互作用に関する説明を行うことも可能である。
【００９４】
データ記憶用メモリ５４を用いることによって、例えば、異なる実験条件下にある各種試料の典型的な相互作用の進展を特性解明するため、力スペクトルに関するデータ・バンクを構築することが可能になる。データ記憶用メモリ５４のデータ・バンクにアクセスするため、さまざまなサーチ方式を用いるように対策が講じられている。例えば、構造的に関連する蛋白質を突き止めることができ、それらの変性の概要の特性を比較できるようにするため、変性蛋白質の構造データを利用することが可能である。異なる変性スペクトルを比較するため、評価装置４２を用いて、前記データ・メモリ・バンク内のデータ、例えば、互いに重ねあわせる、従って、比較する、その異なる力スペクトルを順次評価することが可能である。これによって、実験条件に関する限り、相互作用の進展の依存性に関する説明が可能になる。さらに、記憶データが、それらの相互作用の進展が、かなりのもので、同様か、または、同じ特性を備えることを示しているか否かに関して、異なる試料の相互作用の進展を判断することが可能である。
【００９５】
さらに、力、生理的依存性、相互作用スペクトル、及び、実験条件の存在に関連して、データ・バンクにアクセスできるように、対策が施された。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】ラスター力顕微鏡（ＡＦＭ）の原理の概略図である。
【図２】ラスター・プローブ顕微鏡検査用の本発明による装置の実施形態１の概略図である。
【図３】本発明による装置に用いることを意図したプローブの配置図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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