(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的物質（４１；４１、４２）の可溶性候補物質に対する生物学的応答を測定する方法であって、
・可溶性候補物質を、分散チャネル（１１）を流れるバッファー液（２）の層流に導入して、バッファー液（２）中で初期濃度プロファイル（３１）を有する候補物質溶質（３）を形成する工程と、
・分散チャネル（１１）を流れるバッファー液（２）の層流によって、バッファー液（２）中の候補物質溶質（３）の初期濃度プロファイル（３１）を分散させて、バッファー液（２）中の候補物質溶質（３）の分散濃度プロファイル（３２）を形成する工程と、
・分散濃度プロファイル（３２）を有する候補物質溶質（３）を含むバッファー液（２）の層流を検出チャネル（１２）に案内して、検出チャネル（１２）中で、バッファー液（２）中の候補物質溶質（３）の対称な最終濃度プロファイル（３３）を形成する工程と、
・標的物質を、バッファー液（２）で複合濃度プロファイルが得られるようなかたちで検出チャネル（１２）（４１；４１、４２）に導入し、ここで、複合濃度プロファイルが、一定の標的物質濃度プロファイルが、候補物質溶質（３）の対称な最終濃度プロファイル（３３）に重なったものからなる工程と、
・バッファー液中に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を検出チャネル（１２）で保持する工程と、
・検出チャネル（１２）に保持されたバッファー液に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を光学的にスキャンして、標的物質（４１；４１、４２）の可溶性候補物質に対する生物学的応答を表す光学シグナルを、複合濃度プロファイルの候補物質溶質（３）の各濃度で検出する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
バッファー液（２）に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を検出チャネル（１２）内に保持する工程が、バッファー液（２）の分散チャネル（１１）へのさらなる導入と、標的物質の検出チャネルへのさらなる導入を停止することによって実施されるものである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
分散濃度プロファイル（３２）を有する候補物質溶質（３）を含むバッファー液（２）の層流を、検出チャネル（１２）に一定の流速で導入し、
標的物質（４１；４１，４２）を検出チャネル（１２）に一定の流速で導入して、バッファー液（２）中の一定の標的物質（４１；４１，４２）濃度プロファイルにバッファー液（２）中の候補物質溶質（３）の対称な最終濃度プロファイルが重なった複合濃度プロファイルを得る請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
バッファー液（２）中に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を検出チャネル（１２）中に保持する工程が、検出チャネル（１２）中に複合濃度プロファイル（３３）の半分のみを保持することを含む請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
複合濃度プロファイル（３３）の半分のみで、バッファー液（２）中の候補物質溶質（３）の濃度範囲として、１０の５乗以上を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
検出チャネル（１２）で、バッファー液（２）中に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を光学的に走査する工程を、検出チャネル（１２）の方を、動かぬよう配置した光学検出ユニット（６）に対して相対的に移動することによって実施する請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
バッファー液（２）中に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を検出チャネル（１２）で光学的に走査する工程を、検出チャネル（１２）を、検出チャネル（１２）と光学検出ユニット（６）の相対的位置と同じ範囲で反復移動させ、各種の生物学的応答を表す各シグナルを処理して、標的物質の可溶性候補物質に対する生物学的応答を表す平均シグナルまたはシグナルの経時変化を形成することによって実施する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
検出チャネルで、バッファー液中に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を光学的に走査する工程を、光学検出ユニット（６）の検出感度を、可溶性候補物質に対する標的物質（４１；４１、４２）の生物学的応答を代表する光学的反応、および／または可溶性候補物質の濃度を代表する光学シグナルに合わせて調整することにより、各種の検出感度で実施する請求項６または７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
検出チャネル（１２）に導入する標的物質が、２種以上の成分（４１、４２）からなる複合標的物質であり、各成分が検出チャネル（１２）に別々に導入されるものである請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
候補物質溶質（３）を形成する可溶性候補物質と標的物質（４１；４１、４２）のいずれか片方または両方が蛍光マーカーを構成し、この蛍光マーカーが光学的に検出可能な蛍光シグナルを発しうるものである請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
標的物質（４１；４１、４２）の可溶性候補物質に対する生物学的応答を測定するシステムが、
・分散チャネル（１１）であって、
バッファー液（２）を分散チャネル（１１）に導入するための第一分散チャネル入り口（１１１）と、
可溶性候補物質を分散チャネル（１１）を流れるバッファー液（２）に導入して、バッファー液（２）中で候補物質溶質（３）を形成するための、第一分散チャネル入り口（１１１）の下流に配置された第二分散チャネル入り口（１１２）と、
候補物質溶質（３）を含むバッファー液（２）を分散チャネル（１１）から出すための第一および第二分散チャネル入り口（１１１、１１２）の下流に配置された分散チャネル出口（１１３）と、を備える分散チャネル（１１）と、
・分散チャネル（１１）を流れるバッファー液の層流を発生するポンプ（１）と、
・可溶性候補物質を分散チャネル（１１）を通してバッファー液の層流に導入して、バッファー液（２）中で候補物質溶質（３）を形成し、バッファー液（２）中で、初期濃度プロファイルを有し、その後バッファー液（２）の層流によって分散チャネル（１１）を通して分散される候補物質溶質（３）の分散濃度プロファイルを形成する候補物質インジェクター（７）と、
・検出チャネル（１２）であって、
分散チャネル（１１）から分散チャネル出口（１１３）を通って出る候補物質溶質（３）の分散濃度プロファイルを有するバッファー液（２）の層流が、第一検出チャネル入り口（１２１）を通して検出チャネル（１２）に案内され、検出チャネル（１２）中のバッファー液で候補物質溶質（３）の対称な最終濃度プロファイルが形成されるように、分散チャネル出口（１１３）と連通するかたちで配置された第一検出チャネル入り口（１２１）と、
標的物質（４１；４１、４２）を検出チャネル（１２）に導入するための１以上のさらなる検出チャネル入り口（１２２、１２３）と、を備える検出チャネル（１２）と、
・バッファー液（２）中で、候補物質溶質（３）の対称な最終濃度プロファイルに、一定の標的物質濃度プロファイルが重なってなる複合濃度プロファイルを得られるように、１つ以上のさらなる検出チャネル入り口（１２２、１２３）を通して標的物質を検出チャネル（１２）に導入するための少なくとも１つの標的物質インジェクター（８、９）と、
・検出チャネル（１２）中に、バッファー液（２）中に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を保持する手段と、
・検出チャネル（１２）中のバッファー液（２）に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を光学的にスキャンして、複合濃度プロファイルの候補物質溶質（３）の各種濃度で、標的物質の可溶性候補物質に対する生物学的応答を代表する光学シグナルを検出できるよう配置された光学検出ユニット（６）と、
を備え、
分散チャネル出口（１１３）と第一検出チャネル入り口（１２１）が、これらのチャネルの連結部分および検出チャネル（１２）内で層流が保たれるように互いに連結されていることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
分散チャネル出口（１１３）の分散チャネル（１１）の内壁（１３）と、第一検出チャネル入り口（１２１）の検出チャネル（１２）の内壁（１４）が同じ形状および寸法であって、分散チャネル（１１）と検出チャネル（１２）の接続部で、連続したチャネル内壁形状となっている請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
分散チャネル出口（１１３）の分散チャネル（１１）の内壁（１３）と、検出チャネル入り口（１２１）の検出チャネル（１２）の内壁（１４）とが、共通の連続内壁（１３、１４）を形成するよう、一体に形成されている請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標的物質の可溶性候補物質に対する生物学的応答を測定する方法、ならびに各独立請求項に記載された対応するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
標的物質を利用した創薬は、リード構造が現れるまで、合理的なドラッグデザイン、化学合成、バイオアッセイ、データ解析を繰り返し実行することによって行われるのが通常である。新たに合成された薬剤候補の問題の標的物質に対する効力、選択性、有効性を判定するためのバイオアッセイは、このワークフローの根幹に関わる部分である。
【０００３】
こうしたバイオアッセイの具体例としては希釈アッセイがある。希釈アッセイは、原則として、各濃度の候補物質溶質を用意して、標的物質の生物学的応答を、候補物質溶質の各濃度と関連づけようとするものである。  
【０００４】
ＷＯ２０１１／０４２５０９には、溶剤（バッファー液）中で、複数の濃度が異なる溶質（候補物質溶質）の微小液滴を生成する方法が開示されている。微小液滴は、定常濃度の標的物質も含有している。微小液滴は、可溶性候補物質を、微小流体チャネルを流れる溶剤の層流に導入して、溶剤中で、候補物質溶質を形成することによって生成する。溶剤への導入直後には、溶質は、パルス形状の初期濃度プロファイルを有する。バッファー液の層流によって、溶剤中の溶質のパルス形状の初期濃度プロファイルが、テイラー−エイリス分散でガウス形状の分散濃度プロファイルへと変化する。
【０００５】
なお、本出願で使用する「ガウス形状の分散濃度プロファイル」という用語は、理論上はガウス形状となるものの、実践上は、分散濃度プロファイルの実際の形状が理想的なガウス形状の分散濃度プロファイルから、特にプロファイルの正確な対称性に関してややはずれていることもあるような濃度分散のプロファイルのことをいう。したがって、こうしたガウス形状のプロファイルが対称なプロファイルとして記載され、実際の分散濃度プロファイルが正確なガウス形状のプロファイルからわずかにずれている場合には、実際の分散濃度プロファイルの形状も、正確に対称な形状からはずれている可能性がある。  
【０００６】
ＷＯ２０１１／０４２５０９に記載された方法に戻ると、標的物質を、溶質がガウス形状の分散濃度プロファイルとなっている溶剤に導入すると、溶剤の連続流が分断されて複数の別々の微小液滴となる。これらの微小液滴は、溶質がガウス形状の分散濃度プロファイルとなっている溶剤の連続流と、定常濃度の標的物質とを、モジュールにフォーカスした特定の流体力学的な流れの中で、油相とともに組み合わせ、個々の微小液滴が異なる溶質平均濃度を有するようにすることによって生成する。溶質の濃度の刻み幅は、隣接する微小液滴の平均濃度の差によって与えられ、この刻み幅は、液滴の製造速度に左右される。すなわち、液滴製造速度が下がると、平均濃度の刻み幅が上がる。  
【０００７】
標的物質と溶質とを、溶剤中で微小液滴として提供する上述の方法には、いくつかの欠点がある。微小液滴であるため、濃度プロファイルが、別々の平均濃度（個々の微小液滴の平均濃度）に分断されてしまう。そのため、異なる平均濃度（濃度の刻み幅）の数が、濃度プロファイルを分断する微小液滴の数に限定され、異なる濃度としての「解像度」（刻み幅）が限定されてしまう。また、微小液滴の生成に油を使用するため、親油性の候補物質や標的物質が、油に拡散しやすい傾向があるという理由で使用できなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の一つの目的は、標的物質の可溶性候補に対する生物学的応答を測定する方法であって、従来技術について公知の欠点を克服または少なくとも大幅に低減した方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、標的物質の可溶性候補物質に対する生物学的応答を測定する方法であって、
・可溶性候補物質を、分散チャネルを流れるバッファー液の層流に導入して、バッファー液中で初期濃度プロファイルを有する候補物質溶質を形成する工程と、
・分散チャネルを流れるバッファー液の層流によって、バッファー液中の候補物質溶質の初期濃度プロファイルを分散させて、バッファー液中の候補物質溶質の分散濃度プロファイルを形成する工程と、
・分散濃度プロファイルを有する候補物質溶質を含むバッファー液の層流を検出チャネルに案内して、検出チャネル中で、バッファー液中の候補物質溶質の対称な最終濃度プロファイルを形成する工程と、
・標的物質を、バッファー液で複合濃度プロファイルが得られるようなかたちで検出チャネルに導入し、ここで、複合濃度プロファイルが、一定の標的物質濃度プロファイルが、候補物質溶質の対称な最終濃度プロファイルに重なったものからなる工程と、
・バッファー液中に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を検出チャネルで保持する工程と、
・検出チャネルに保持されたバッファー液に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を光学的にスキャンして、標的物質の可溶性候補物質に対する生物学的応答を表す光学シグナルを、複合濃度プロファイルの候補物質溶質の各濃度で検出する工程と、
を含むことを特徴とする方法を提案するものである。
【００１０】
したがって、本発明の方法は、複合濃度プロファイルの半分以上を、検出チャネル内で動かぬ連続プロファイルとして保持して、原則としてプロファイルに沿って無制限の数の検出位置を光学スキャニング用に選択できる（光学スキャナーの解像度のみによって制限される）ようにすることを提案するものである。動かぬ連続プロファイルとすることによって、複合濃度プロファイルを所定時間内（その所定時間内であれば（分子）拡散過程を無視できるため、複合濃度プロファイルが安定しているような時間）に光学的にスキャンすることが可能となる。候補要素の複合濃度プロファイルは、バッファー液のみ（油層なし）によって生成するものであるため、親油性の候補物質や標的物質も、アッセイに使用できる。
【００１１】
本明細書に記載するアッセイは、可溶性候補物質の効力、選択性または有効性が問題の標的物質によって決まるような既知の各種希釈アッセイに基本的に利用可能である。本発明の意味での「可溶性候補物質に対する標的物質の生物学的応答」は、希釈アッセイを使用することによって用量−応答曲線を作成するのに適した任意の生物学的応答、生化学的応答、薬学的応答等を含む。下記のアッセイ例の説明表は、可溶性候補物質に対する標的物質の生物学的応答によって分類してある。
【００１２】
【表１】
0006403074.tif 000002
【００１３】
【表２】
0006403074.tif 000003
【００１４】
【表３】
0006403074.tif 000004
【００１５】
例を挙げると、標的物質は、タンパク質（可溶性タンパク質、膜タンパク質）、たとえば、酵素（たとえば、キナーゼ、プロテアーゼ、ペプチダーゼ）、輸送タンパク質（たとえば、イオンチャネル、アルブミン）、Ｇタンパク質結合受容体（たとえば、ヒスタミン受容体、セロトニン受容体）、転写因子などからなるグループに属するものとすることができる。
【００１６】
可溶性候補物質は、問題の標的物質が応答する可能性のある物質として理解することができる。たとえば、可溶性候補物質は、それ自体バッファー液に可溶な活性成分とすることも、また、すでに溶剤（たとえば活性成分を含む溶液）に溶解した活性成分（たとえば製剤学的活性物質）とすることもでき、この活性成分を含む溶液はバッファー液に可溶である。「可溶性」という用語は、当該可溶性候補物質が具体的なアッセイで使用されるそれぞれのバッファー液に溶解する能力のことをいう。「バッファー液」という用語は、測定する生物学的反応に関して通常は不活性であるような任意の適当な既知の液体のことをいう。本出願で使用する「標的物質」という用語は、以下で記載するように、単一物質ならびに「複合標的物質」を含むものと理解されたい。
【００１７】
バッファー液は、任意の適当な手段で検出チャネル内に保持し、バッファー液の層流を停止させて、検出チャネル内でのテイラー−エイリス分散を伴う分散作用を停止させることができる。光学スキャンを実施するのに必要な時間については、他の（分子）拡散過程は無視することができ検出チャネル内に動かぬように保持されたバッファー液に含まれる対称な複合濃度プロファイルは、安定であるとみなすことができる。
【００１８】
分散チャネルと検出チャネルは、双方とも、内径２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、さらに好ましくは、１００μｍ未満のマイクロ流体チャネルとすることができる。分散チャネルと検出チャネルは、双方とも、バッファー液の層流が内部を通過できるようにし、そのためには適切なレイノルズ数が必要である。バッファー液の層流によって、候補物質溶質の初期濃度プロファイルが、テイラー−エイリス分散ゆえに変化する（上記記載参照）。テイラー−エイリス分散によって、候補物質溶質の濃度プロファイルは、ガウス形状の濃度プロファイルに変化する。  
【００１９】
本発明の方法の一観点では、バッファー液に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を、検出チャネル内に保持する工程が、バッファー液の分散チャネルへのさらなる導入と、標的物質の検出チャネルへのさらなる導入を停止することによって実施されるものである。実際の例では、バッファー液のさらなる供給は、バッファー液供給ポンプのスイッチをオフとして、バッファー液の層流を停止することによって停止できる。こうしたポンプはタイマーを設定して、所定時間経過後に自動的にスイッチがオフとなるようにしておいてもよい。この所定時間は、分散濃度プロファイルを有する候補物質溶質を含むバッファー液の層流が検出チャネルに入った時点で開始し、複合濃度プロファイルの半分以上が完全に検出チャネルに入った時点までである。同様のことが、標的物質の検出チャネルへの導入を停止する場合についてもいえ、この場合、標的物質の層流を検出チャネルに導入する標的物質供給ポンプのスイッチをオフにする。  
【００２０】
本発明の方法のさらに別の観点では、分散濃度プロファイルを有する候補物質溶質を含むバッファー液の層流を、検出チャネルに一定の流速で導入する。標的物質を検出チャネルに一定の流速で導入して、バッファー液中の一定の標的物質濃度プロファイルが、候補物質溶質の対称な最終濃度プロファイルに重なった複合濃度プロファイルを得る。これは、バッファー液中の候補物質溶質の最終濃度プロファイルに、一定の標的物質濃度プロファイルが、極めて均一に重なることを可能とする実践的なアプローチである。実践という見地からすると、標的物質の一定流速での導入が、バッファー液中の候補物質溶質の最終分散濃度プロファイルが検出チャネルに到達するより前の時点ですでに開始しており、バッファー液中の候補溶質の最終分散濃度プロファイルが検出チャネルに到達した時点で、標的物質の層流が確立されるようになっているということである。こうすることで、この標的物質の層流が候補物質溶質の最終分散濃度プロファイルにスムースに重なって、検出チャネル中で複合濃度プロファイルが形成される。  
【００２１】
本発明の方法のさらに別の観点では、バッファー液中に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を、検出チャネルを保持する工程は、検出チャネル中に、複合濃度プロファイルの半分のみを保持することを含むものである。また、一般的に、複合濃度プロファイル全体または複合濃度プロファイルの半分を超える量を検出チャネルに保持してスキャンできるものの、検出チャネルには複合濃度プロファイルの半分を保持すれば十分である。濃度の重要な部分はすべて複合濃度プロファイルの半分に含まれているからである。つまり、光学的スキャンが必要なのは、複合濃度プロファイル全体でなく、複合濃度プロファイルの半分のみであり、そのため、検出チャネルの長さを短縮することができ、検出チャネルで複合濃度プロファイルを（所定の解像度で）スキャンする時間も短縮することができる。このことは、特に、創薬の初期段階では実施が必要なアッセイが極めて多数に上ることや、アッセイをできる限り自動化せねばならぬことからしても重要である可能性がある。
【００２２】
本発明の方法のさらに別の観点では、この複合濃度プロファイル（３３）の半分のみで、バッファー液中の候補物質溶質の濃度範囲として、１０の５乗以上（好ましくは１０の５〜６乗）を含む。１０の５乗は、たとえば、バッファー液中の候補物質溶質の１〜１００，０００ｎＭ［ナノモル］の範囲をカバーし、１０の６乗は、１〜１，０００，０００ｎＭの範囲の濃度をカバーする。この範囲は、対称な複合濃度プロファイルの半分のみに含まれる任意の有意な生物学的応答の検出（存在する場合）うえで、十分であることがわかっている。
【００２３】
本発明の方法のさらに別の観点では、検出チャネルで、バッファー液中に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を光学的に走査する工程を、検出チャネルの方を、動かぬよう配置した光学検出ユニットに対して相対的に移動することによって実施する。一般に、複合濃度プロファイルの半分以上をスキャンして、可溶性候補物質中の標的物質の生物学的応答をあらわすシグナルを得るうえで必要なのは、検出チャネルのバッファー液中に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上と、光学検出ユニットとの相対的な移動のみである。しかし、高解像度の光学システムは、通常、どのような変化に対しても感受性が極めて高いので、光学検出ユニットの方は動かぬよう配置し、検出チャネル（たとえば検出チャネルを含むチップ）の方を光学検出ユニットに対して移動させるようにするのが好ましい。
【００２４】
本発明の方法のさらに別の観点では、バッファー液中に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を検出チャネルで光学的に走査する工程を、検出チャネルを、検出チャネルと光学検出ユニットの相対的位置と同じ範囲で反復移動させ、各種の生物学的応答を表す各シグナルを処理して、標的物質の可溶性候補物質に対する生物学的応答を表す平均シグナルまたはシグナルの経時変化を形成することによって実施する。複合濃度プロファイルの各濃度について複数の個別のシグナルを得、得られたシグナルの平均を計算することで、生物学的応答をさらによく表すシグナルが得られる。  
【００２５】
本発明の方法のさらに別の観点では、バッファー液に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を検出チャネル中で光学的にスキャンする工程は、光学検出ユニットの検出感度を、標的物質の可溶性候補に対する生物学的応答を表す光学シグナルおよび／または可溶性候補物質の濃度を表す光学シグナルに対して調整することによって、各種の検出感度で実施することができる。  
【００２６】
原則として、それぞれの特徴的な光学シグナルの読み取りにあたっては、光学検出ユニットとして、任意の光学読み取り装置を用いることができる。たとえば、光学検出ユニットは、ＣＣＤカメラとすることができるが、ＣＣＤカメラは、通常、スキャンする濃度の範囲が候補物質溶質の濃度の１０の５〜６の範囲であるのに対し、候補物質溶質の濃度の１０の２〜３乗に対応する光強度に対する感度を持つ。したがって、ＣＣＤカメラは、検出感度が可変なものとして、同じＣＣＤカメラを使って、標的物質の生物学的応答を表すシグナルが生じる可能性のある複合濃度プロファイルの全範囲にわたってスキャンできるようにすることが有利である。  
【００２７】
本発明の方法のさらに別の観点では、検出チャネルに導入する標的物質が、２種以上の成分からなる複合標的物質であり、各成分が検出チャネルに別々に導入されるものである。たとえば、候補物質が、酵素の変換活性を阻害する効力について調べるための物質である場合には、複合標的物質は酵素のみを含むものではなく、酵素によって変換される成分（阻害成分は含まず）も含むものとする。したがって、複合標的物質は、２成分を含むわけである。この場合、生物学的応答は、複合標的物質の一方の成分（変換酵素）が複合標的物質のもう一方の成分を変換する活性ということになる。複合標的物質の両成分は、検出チャネル中で複合濃度プロファイルを生成するよう、検出チャネルに別々に導入することができる。この態様は、たとえば、候補物質が酵素の変換活性を抑制する効力を測定するための半最大抑制濃度（ＩＣ５０）を測定する際に使用できる。  
【００２８】
本発明の方法のさらに別の観点では、候補物質溶質を形成する可溶性候補物質と標的物質のいずれか片方または両方が蛍光マーカーを構成し、この蛍光マーカーが光学的に検出可能な蛍光シグナルを発しうるものである。候補物質に蛍光マーカーを結合させる場合（たとえば、それ以外の方法では、濃度勾配を容易には検出できない場合）、蛍光マーカーによって発せられる光学的に検出可能な蛍光シグナルによって、検出チャネル中で、候補物質溶質の実際の濃度が、バッファー液中の複合濃度プロファイルの半分以上にわたって検出できるので、検出チャネル中で、バッファー液中の複合濃度プロファイルの半分以上にわたって各濃度の位置を決定することができる。したがって、較正（別の実験でのｅｘ  ｓｉｔｕ、または同じ実験でのｉｎ  ｓｉｔｕ）を実施することができる。標的物質が蛍光マーカーを構成している場合、蛍光マーカーによって発せられるシグナル強度を、標的物質の可溶性候補に対する生物学的応答を表す光学シグナルとして、較正を行った後に用いることができる。たとえば、酵素によって変換される成分が蛍光マーカーを構成する場合、成分の酵素による変換によって基質からの蛍光が低減する可能性がある。候補物質溶質と標的物質の両方が蛍光マーカーを構成している場合には、候補物質溶質のマーカーによって発せられる蛍光と標的物質のマーカーによって発せられる蛍光とを区別できるように、候補物質溶質のマーカーによって発せられる蛍光と、標的物質のマーカーによって発せられる蛍光とが異なった波長を有していなければならないことは自明である。  
【００２９】
本発明の別の観点は、標的物質の可溶性候補物質に対する生物学的応答を測定するシステムに関するものである。このシステムは、
・分散チャネルであって、
バッファー液を分散チャネルに導入するための第一分散チャネル入り口と、
可溶性候補物質を分散チャネルを流れるバッファー液に導入して、バッファー液中で候補物質溶質を形成するための、第一分散チャネル入り口の下流に配置された第二分散チャネル入り口と、
候補物質溶質を含むバッファー液を分散チャネルから出すための第一および第二分散チャネル入り口の下流に配置された分散チャネル出口と、を備える分散チャネルと、
・分散チャネルを流れるバッファー液の層流を発生するポンプと、
・可溶性候補物質を分散チャネルを通してバッファー液の層流に導入して、バッファー液中で候補物質溶質を形成し、バッファー液中で、初期濃度プロファイルを有し、その後バッファー液の層流によって分散チャネルを通して分散される候補物質溶質の分散濃度プロファイルを形成する候補物質インジェクターと、
・検出チャネルであって、
分散チャネルから分散チャネル出口を通って出る候補物質溶質の分散濃度プロファイルを有するバッファー液の層流が、第一検出チャネル入り口を通して検出チャネルに案内され、検出チャネル中のバッファー液で候補物質溶質の対称な最終濃度プロファイルが形成されるように、分散チャネル出口と連通するかたちで配置された第一検出チャネル入り口と、
標的物質を検出チャネルに導入するための１以上のさらなる検出チャネル入り口と、を備える検出チャネルと、
・バッファー液中で、候補物質溶質の対称な最終濃度プロファイルに、一定の標的物質濃度プロファイルが重なってなる複合濃度プロファイルを得られるように、１つ以上のさらなる検出チャネル入り口を通して標的物質を検出チャネルに導入するための少なくとも１つの標的物質インジェクターと、
・検出チャネル中に、バッファー液中に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を保持する手段と、
・検出チャネル中のバッファー液に含まれる複合濃度プロファイルの半分以上を光学的にスキャンして、複合濃度プロファイルの候補物質溶質の各種濃度で、標的物質の可溶性候補物質に対する生物学的応答を代表する光学シグナルを検出できるよう配置された光学検出ユニットと、
を備え、
分散チャネル出口と第一検出チャネル入り口が、これらのチャネルの連結部分および検出チャネル内で層流が保たれるように互いに連結されていることを特徴とする。
【００３０】
本発明のシステムのさらに別の観点では、分散チャネル出口の分散チャネルの内壁と、第１検出チャネル入り口の検出チャネルの内壁が同じ形状および寸法であって、分散チャネルと検出チャネルの接続部で、連続したチャネル内壁形状となっている。  
【００３１】
本発明のシステムのさらに別の観点では、分散チャネル出口の分散チャネルの内壁と、検出チャネル入り口の検出チャネルの内壁とが、共通の連続内壁を形成するよう、一体に形成されている。
【００３２】
本発明のさらなる有利な観点は、以下の本発明の記載と添付図面から明らかとなるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の方法を実施する過程で一体に形成された分散チャネルと検出チャネルの断面図である。
【図２】本発明のシステムの一態様を示す斜視図であり、検出チャネルが、光学検出ユニットに対して可動なチップ上に配置されている。
【図３】図２のＩＩＩの詳細を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、一体に形成された分散チャネル１１と検出チャネル１２を示す。分散チャネル１１は、第一分散チャネル入り口１１１と、第二分散チャネル入り口１１２と、分散チャネル出口１１３とを有する。第二分散チャネル入り口１１２は、第一分散チャネル入り口１１１の下流側に、分散チャネル出口１１３は、第一および第二分散チャネル入り口１１１および１１２の下流側に配置されている。検出チャネル１２は、分散チャネル出口１１３を兼ねる検出チャネル入り口１２１と、さらに検出チャネル入り口１２２および１２３を有している。
【００３５】
使用時には、バッファー液２を、ポンプ１（図２参照）を利用して、第一分散チャネル入り口１１１から分散チャネル１１に導入するが、ここで、分散チャネル１１を流れるバッファー液２の層流の放物線上速度プロファイルを矢印で示す。候補物質インジェクター７を第二分散チャネル入り口１１２に配置して、可溶性候補物質を、分散チャネル１１を流れるバッファー液２の層流に導入する。図示した態様では、可溶性候補物質は変換酵素の活性を阻害しうる可溶性候補物質である。可溶性候補物質は、バッファー液の層流に導入されると、直後に、バッファー液２中で溶解し、バッファー液２中で候補物質溶質３を形成する。ここで、バッファー液２は、第二分散チャネル入り口の上側に図示した矩形プロファイル３１に概略を示した初期濃度プロファイルを有している（実際の初期濃度プロファイルは、図示したようなほどはっきりした矩形ではない）。
【００３６】
上述したように、初期濃度プロファイル３１は、その後分散チャネル１１を流下中にバッファー液２の層流によって生じるテイラー−エイリス（Ｔａｙｌｏｒ−Ａｒｉｓ）分散によって分散され、初期濃度プロファイル３１は、分散チャネル１１の出口１１３の上側に図示したガウスカーブ３２に示す分散濃度プロファイルに変化する。分散濃度プロファイル３２を含むバッファー液２は、次に、検出チャネル１２の入り口1２１を通って検出チャネル１２へと案内される。なお、図示の態様では、分散チャネル１１と検出チャネル１２は一体に形成され、分散チャネル出口１１３での分散チャネル１１の内壁１３と、検出チャネル入り口１２１での検出チャネル１２の内壁１４が同径、同形状となっており、分散チャネル１１と検出チャネル１２の接続部分で内壁が連続するようになっているので、検出チャネル１２の入り口２１は分散チャネル１１の出口１１３と同一である。そのため、バッファー液２が、分散チャネル１１から検出チャネル１２に移動する際にも層流が保持され、検出チャネル１２中で分散濃度プロファイル３２がさらに分散されて、検出チャネル１２の上側に図示したガウスカーブ３３で表される対称な最終濃度プロファイルが形成される。
【００３７】
検出チャネル１２は、分散チャネル１１の検出チャネル１２との接続部に配置された２つの検出チャネル入り口１２２および１２３も有している。この２つのさらなる検出チャネル入り口１２２および１２３に、２種の標的物質成分４１および４２を別々に、２つの検出チャネル入り口１２２および１２３から、標的物質インジェクター８および９を利用して導入する（図２参照）。実際に使用する場合には、バッファー液２の流れと、２種の標的物質成分４１および４２（たとえば２種の別々の液状標的物質の溶液）からなる複合標的物質の流れを、連続的に供給しておいてから、可溶性候補物質を分散チャネル１１に導入する。そうすることで、２種の成分４１および４２からなる複合標的物質の検出チャネル１２中での濃度を一定とすることができる。複合標的物質のこの一定のプロファイルが、検出チャネル１２中で、候補物質溶質３の対称な最終濃度プロファイル３３の上に重なることによって、一定の標的物質濃度プロファイルが、候補物質溶質の対称な最終濃度プロファイル３３に重なった複合濃度プロファイルが形成される。
【００３８】
さきにも論じたように、成分４１および４２からなる複合標的物質を導入すると、複合標的物質を用いた特定の生物学的アッセイを行うことができる。こうした複合標的物質は、たとえば、酵素４１と酵素によって変換する成分４２からなるものとすることができる。生物学的応答としての酵素活性は、成分４２の変換率を検出することによって決定できる。候補物質が酵素４１の変換活性を阻害する酵素阻害物質である場合には、酵素活性の低減が生物学的応答となるはずである。
【００３９】
候補物質溶質３の対称な最終濃度プロファイル３３に、一定の標的物質濃度プロファイルが重なった複合濃度プロファイルの半分以上が検出チャネル１２に入ってしまえば、検出チャネル内に保持されたといえる。すでに説明したように、複合濃度プロファイルは対称なので、複合濃度プロファイルの半分で十分である。もちろん、検出チャネル１２中に、複合濃度プロファイルの全量を保持することも可能である。複合濃度プロファイルの半分以上を含むバッファー液２を検出チャネル中に保持するには、バッファー液１２や標的物質成分４１および４２がそれ以上検出チャネル１２に供給されないようにすればよい。層流を停止させることで、テイラー−エイリス分散がそれ以上生じなくなり、一方、検出チャネル内に保持された複合濃度プロファイルの半分以上をスキャンする光学的スキャンの工程を実施するのに必要な時間の間は、他の（分子）分散過程は無視してよい。生物学的応答は、この例では、成分４２からなる蛍光マーカーから発せられる蛍光シグナルを光学的に検出することによって検出することができる。成分４２が酵素によって変換されると、検出される蛍光シグナルの強度が低下する（クエンチング効果に基づくアッセイの場合、上昇が検出されることもある）。検出蛍光シグナルのこの低減は、酵素活性ゆえの結果である。したがって、候補物質が、成分４２を変換する酵素を阻害する酵素阻害物質である場合、成分４２について検出された蛍光シグナルは、まったく低減しないか、より少ない割合低減するかのどちらかである。したがって、この例では、生物学的応答を示す光学検出シグナルは、成分４２についての蛍光マーカーの蛍光強度の変化である。
【００４０】
強度低減の減少は、検出チャネル１２内に保持された複合濃度プロファイルの半分以上について測定すればよい。複合濃度プロファイルの半分以上が、複合濃度プロファイルの半分以上を連続「希釈」したものなので（バッファー液中の候補物質溶質３について、理想的にはゼロ濃度と初期濃度との間の全濃度範囲にわたる（ただし少なくとも１０の約５乗〜６乗の範囲の）各種濃度で希釈を行ったもの）、希釈アッセイを行うことで、複合濃度プロファイルに含まれる候補物質溶質３の事実上すべての濃度での生物学的応答を測定することができる。
【００４１】
蛍光は、チャネルに沿って、光学検出ユニットとしてのＣＣＤカメラ６で検出できる（図２参照）。ＣＣＤカメラは、検出チャネル１２の各検出位置でＣＣＤカメラ６に対する蛍光強度を検出できる。
【００４２】
本発明のシステムの一態様を図２に示す。このシステムは、たとえば、図１に関して説明した方法を実施する際に使用することができる。本発明のシステムのこの態様では、分散チャネル１１と検出チャネル１２の一部がチップ５上に形成されている。チップ５は、光学検出ユニットであるＣＣＤカメラ６に対して検出チャネル１２の各部の位置を変更できるよう、可動なかたちで配置されている。分散チャネル１１の一部分のみをチップ５上に配置する一方、分散チャネル１１は毛管部分１１４も有しており、分散チャネルの長さが十分長いので、初期濃度プロファイル３１をテイラー−エイリス分散によって十分に分散される。ポンプ１を分散チャネル入り口１１１に配置することで、分散チャネル１１にバッファー液が導入され、分散チャネル１１内で層流を生じさせることができる。第一分散チャネル入り口１１１の下流には第二分散チャネル入り口１１２が配置され、候補物質インジェクター７を利用して、可溶性候補物質がバッファー液に導入される。すでに説明したようにして、ポンプ１を利用して毛管部分１１４と分散チャネル１１のチップ上の部分を通して層流を生じさせ、テイラー−エイリス分散によって、矩形の曲線３１で表される候補物質溶質の初期プロファイルを、ガウス曲線３２で表される分散プロファイルに分散させる（図１参照）。チップ５には、分散チャネル出口１１３と、さらに別の検出チャネル入り口１２２および１２３が配置されている。すなわち、別の２つの検出チャネル入り口１２２および１２３が、第一分散チャネル出口１１３を兼ねた検出チャネル入り口１２１と合体している（図３参照）。検出チャネル１２は、チップ５上のジグザグ状部分１２４からなる。検出チャネル１２の最後の部分には、検出チャネル１２からバッファー液を排出するために検出チャネル出口１２５が配置されている。
【００４３】
以上では、本発明のいくつかの態様について図面を参照しつつ説明してきたが、本発明の基礎となる一般的教示内容から逸脱することなく、説明した態様に各種の改変や変更を加えうるものである。したがって、本発明は、記載した態様に限定されるものと解されるべきではなく、特許請求の範囲に定義した範囲を保護範囲とすべきものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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