(57)【要約】本発明は、第１表面を備える基質上で複数の結合反応を同時に実施するための装置であって、上記表面は結合反応の別個の隔離された場所を含み、上記結合反応は、基質と基質の第１表面へ少なくとも部分的に拘束された少なくとも受容体分子に結合できる1つ以上の標的分子を含む流体サンプルとが接触して発生し、更に該基質を越えるサンプルの拡散流体流動を強化する手段を備え、上記手段は、剪断力場を発生させる手段を含み、上記手段は、上記流路内に流動相互作用法で配置された第２表面を含み、上記第２表面は、該第１表面を越えて実質的に平行モードで移動可能な装置に関する。本発明は更に、流体サンプル中の１つ以上の標的分子を第１表面に少なくとも部分的に拘束された少なくとも１つの受容体分子へ結合させる方法であって、上記標的分子は、剪断力場を発生させる手段により上記第１表面に平行に搬送され、該剪断力場を発生させる手段は、第２表面を含み、該第２表面は、上記第１表面を過ぎてまたは越えて実質的に平行モードで移動する方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
受容体分子を備えた流路内で標的−受容体結合反応を実施するための装置であって、上記結合反応は、１つ以上の標的分子を含む流体サンプルと上記受容体分子とが接触すると発生し、上記装置が、更に：
−上記流路内でのそのような結合反応のための別個かつ隔離された場所（スポット）を備える第１表面および
−上記流路内でのサンプルの拡散流体流動を強化するための手段であって、拡散流体流動を強化するための上記手段が、実質的に上記流路内で流動相互作用方法で配置された第２表面から成り、上記第２表面が第１表面にわたって実質的に平行モードで移動することができる手段を含んでいる装置。
【請求項２】
第２表面が、上記第１表面より大きい、請求項１記載の装置。
【請求項３】
第１表面が、好ましくはその中に固定化される受容体分子の高さとほぼ同一の深さを有する表面凹所を含むことを特徴とする、先行する請求項１〜２のいずれか一項記載の装置。
【請求項４】
第１および第２表面間の間隔が、少なくとも表面の１つから突き出ておりそして好ましくは摩耗を生じさせない低摩擦材料層でコーティングされて並んでいるスペーサ手段によって調節される、請求項１〜３のいずれか一項記載の装置。
【請求項５】
第２表面が、上記表面から伸びて並んでいる突起部を有している、請求項１〜４のいずれか一項記載の装置。
【請求項６】
上記第２表面が、直線的に移動可能な平坦なプレート、直線的に移動可能な可撓性ベルト、回転可能なディスクまたは回転可能なシリンダから選択される、請求項１〜５のいずれか一項記載の装置。
【請求項７】
上記第１および第２表面が対向する表面へ最適に適合するために十分に薄く可撓性である、請求項１〜６のいずれか一項記載の装置。
【請求項８】
上記第１表面が、同一タイプの受容体分子で均質に被覆されている、または相違する受容体分子スポットの一次元または二次元配列で被覆されている、請求項１〜７のいずれか一項記載の装置。
【請求項９】
更に温度制御手段および／または検出手段、および／または上記第２表面を自動的に変位させるための手段を含んでいる、請求項１〜８のいずれか一項記載の装置。
【請求項１０】
上記第１表面が、受容体表面に沿っての通過の前および／または後に、大量のサンプル液、ストリンジェンシー試験液または洗浄液を保持するために有用である少なくとも１つの容器を有しており、ストリンジェンシー試験液または洗浄液の組成をストリンジェンシー試験または洗浄操作の経過中に徐々に変化させることができる、請求項１〜９のいずれか一項記載の装置。
【請求項１１】
上記第１および第２表面の両方が、ディスク形状を有する、請求項１〜１０のいずれか一項記載の装置。
【請求項１２】
上記第１表面が、１列の多孔を含んでいる、請求項１〜１１のいずれか一項記載の装置。
【請求項１３】
上記第２表面が、選択的受容体手段を含んでいる、請求項１〜１２のいずれか一項記載の装置。
【請求項１４】
上記第２表面が、例えば交互の一連の移動−停止シーケンスのような間欠的方法で上記第２表面を変位させることを可能にするプログラムできる自動変位システムによって駆動させられる、請求項１〜１３のいずれか一項記載の装置。
【請求項１５】
流体サンプル内に含まれた１つ以上の標的分子を流路内で第１表面に少なくとも部分的に拘束された少なくとも１つの受容体分子へ結合させる方法であって、上記標的分子が、第２表面によって上記第１表面に対して平行に搬送され、該第２表面が、上記第１表面を過ぎて、またはわたって実質的に平行モードで移動させられる方法。
【請求項１６】
標的分子と受容体分子との接触時間が、十分にとられ、好ましくは０．１ms〜１０分間である、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
上記第２表面が、直線的に移動可能な平坦な表面、直線的に移動可能な可撓性ベルト、回転可能なディスクまたは回転可能なシリンダから選択される、請求項１５〜１６のいずれか一項記載の方法。
【請求項１８】
上記第１表面が、上記第２表面の移動方向とは相違する方向へ並進運動または回転運動に曝される、請求項１５〜１７のいずれか一項記載の方法。
【請求項１９】
上記第２表面を使用して、脱離した標的分子のプラグもしくは単一プラグ内の酵素アッセイ反応の生成物が、検出装置へ向けて搬送される、請求項１５〜１８のいずれか一項記載の方法。
【請求項２０】
ストリンジェンシー試験が、流体組成もしくは温度に突然の変化を適用することによって、または外電場を印加することによって実行される、請求項１５〜１９のいずれか一項記載の方法。
【請求項２１】
基質の第１表面へ少なくとも部分的に拘束された受容体分子へ選択的に結合した標的分子の量を測定するために使用される、請求項１５〜２０のいずれか一項記載の方法。
【請求項２２】
選択的に結合した標的分子の量が、オンチップで測定される、請求項１５〜２１のいずれか一項記載の方法。
【請求項２３】
流体サンプル内に含まれた所定の標的検体の産生量を精製するために使用される、請求項１５〜２２のいずれか一項記載の方法。
【請求項２４】
受容体分子と接触するサンプル量が、好ましくは数ピコリットル〜数百マイクロリットルの範囲内である、請求項１５〜２３のいずれか一項記載の方法。
【請求項２５】
第２表面を使用してストリンジェンシー試験のために脱離促進特性を用いて良好に制御された体積の流体混合物が注入および搬送される、請求項１５〜２４のいずれか一項記載の方法。
【請求項２６】
上記表面間の間隔が、アッセイ操作の経過中に徐々に減少させられる、請求項１５〜２５のいずれか一項記載の方法。
【請求項２７】
上記第２表面が、例えば交互の一連の移動−停止シーケンスのような間欠的方法で移動させられる、請求項１５〜２６のいずれか一項記載の方法。
【請求項２８】
１種以上の相違する標的分子を含有する限定されたサンプルプラグが、上記２つの表面によって形成されたチャネル内に注入され、引き続いて上記サンプルプラグが、拘束された受容体分子スポットの少なくとも１つを越えて搬送され、上記サンプルプラグの軸方向の幅が、好ましくは上記受容体分子スポットの幅の０．５〜１０倍の範囲内であり、そして上記サンプルプラグにはサンプルを含まない液体プラグが先行および後続する、請求項１５〜２７のいずれか一項記載の方法。
【請求項２９】
その間に上記限定されたサンプルプラグが、上記受容体分子スポットと接触している時間を変化させ、そしてサンプルの通過中または通過後にオンスポット検出装置と選択的に結合した流体標的分子の量を測定することによって、結合動力学および結合平衡定数を決定するために使用される、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
上記限定されたサンプルプラグが好ましくは上記受容体分子スポットの幅の０．５〜０．８倍の範囲内の幅を有し、そして上記サンプルプラグが、所定の受容体分子スポットの位置に到達したときに第２表面の移動が停止する、請求項２８または２９のいずれか一項記載の方法。
【請求項３１】
基質表面上でのサンプル中の上記標的分子と上記受容体分子との結合に化学反応ステップが続き、そしてその間に上記サンプルプラグが、上記受容体分子と接触している時間を変化させることによって反応動力学が決定される、請求項２８〜３０のいずれか一項記載の方法。
【請求項３２】
少なくとも１つの検出装置が、好ましくは所定の受容体分子の下流もしくは上流１００〜１，０００μmである所定の間隔で配置され、上記受容体分子での上記サンプルプラグの通過中および通過後の標的検体濃度における差を使用して、結合標的検体の量が決定される、請求項２８〜３１のいずれか一項記載の方法。
【請求項３３】
測定が、一次元もしくは二次元配列フォーマットで実施され、一次元もしくは二次元検出器アレイが使用され、そして全流動流線が、平行流動レーン間の混合を防止するために実質的に平行モードで進む、請求項２８〜３２のいずれか一項記載の方法。
【請求項３４】
補因子を包含する結合もしくは反応事象を調査するため、または競合結合アッセイを実施するために、様々な流体物質が、単一プラグで、すなわち同一速度で搬送される、請求項２８〜３２のいずれか一項記載の方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標的−受容体との結合事象に依存した生物学的および化学的分析システムのための新規な操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製薬産業や農業バイオテクノロジー産業および医療分野（例、臨床診断薬）からのゲノム情報やプロテオミクス情報に対する需要の増加に伴って、最近１０年間に小型化されたスクリーニングシステムもしくは結合アッセイシステムの開発に対する関心が大きく高まってきた。小型のオンチップ分析システムに関するこの傾向は、当初はマイクロエレクトロニクス産業のために開発された強力な微細加工技術を分析化学および生物分析化学の分野に導入することによって始まった。小型化の最も重要な長所は、物質移動距離が減少することに由来する物質移動の動力学の強化、小さな平面上で複数の分析を並行して実施できる可能性、そしてサンプル量および試薬消費量の減少である。その結果として、より高いスループット（そして単位時間当たりのより多くの情報）および全工程にわたるより優れた経済性が達成される。
【０００３】
現在、小型生化学分析システムに対しては、２種の主要な形式が、採用されている。一般にマイクロアレイシステムと呼ばれており、極めて多数の生化学的アッセイおよびスクリーニング方法で使用される９６ウェルマイクロタイタープレートシステムの論理的に進化したステップである１つの形式では、試薬または未知のサンプルが、固定担体プレートの表面に固定化されて、（典型的には）円形スポットのアレイ内に配置された異なるが既知の試薬もしくは受容体分子の大きなセットと接触させられる。一般にマイクロ流体システムと呼ばれる第２の形式では、流体は、分離、混合操作を実施するため、そして規定の場所へサンプルを送達するためにエッチング加工されたマイクロチャネルのマニフォールドを通してポンプで送り込まれるが、すべては、従来型サイズのマイクロエレクトロニクスチップの極めて小さい同一表面上で行われる。
【０００４】
従来は、ＤＮＡもしくはタンパク質のマイクロアレイによるスクリーニングアッセイは、２枚の平行プレート間にサンプルの液滴を分注することによって達成されるが、１枚は、いわゆるプローブもしくは受容体分子スポットの高密度マイクロアレイを載せており、もう１枚は、単純にシステムを密封してサンプル液の蒸発を防止するように機能する。このようなシステムでは、受容体スポットに向けてのサンプル分子の搬送は、しばしば受動的モードで発生する、すなわち搬送は、今もなお全くの分子拡散によって発生しなければならない（図１の拡散性経路３を参照）。その結果、マイクロアレイ・スクリーニングは、まだ相当に速度が遅く、そして通例は、一晩で発生せざるを得ない。
【０００５】
近年の２件の特許開示は、マイクロアレイの拡散の問題を軽減することを提案している。米国特許第６，０１７，６９６号では、ｙ軸方向（すなわち本出願では、図２における矢印４によって示されているように、プローブスポットを載せている表面に対して垂直）における搬送は、プローブスポットを載せている表面へ垂直に電場を適用することによって強化される（米国特許第６，０１７，６９６号）。もう１つのアプローチでは、それを通して濾液流が方向付けられる（すなわち、同様に図２における矢印４によって示されているｙ軸方向に）ナノ多孔性膜が、使用される（米国特許第５，８４３，７６７号）。これら２つのコンセプトの制約は、搬送が、ｙ軸方向にしか促進されないことにある。これは、ハイブリダイゼーション工程中に、所定のスポットに存在する固定化されたプローブもしくは受容体分子が、所定のスポットのすぐ上方に位置する流体体積中に存在する標的分子としか接触しないことを意味する。頻繁に、この限定された体積中に存在する適合する分子の数は、測定可能な信号を発生させるには十分ではない。上記に挙げたどちらの方法においても、隣接スポットを覆う流体体積から生じる適合する分子の追加の供給は、今もなお（緩徐な）拡散工程を介して発生しなければならない（図２に示した拡散経路３にしたがって）。米国特許第６，０１７，６９６号に記載の方法のもう１つの欠点は、追加の厳密な試験ステップを付け加えなければならない程度に、電場が望ましくない非特異的結合を誘発する可能性がある点である。更に、半径方向の物質移動を促進するための電場の使用は、正味電荷がゼロである標的分子には適合しない。またもう１つの欠点は、例えば電極での気泡生成のような多数の特殊な問題にも対処しなければならないことにある。米国特許第５，８４３，７６７号に記載のナノ多孔性フィルター法については、ナノ孔を通る流動を発生させるには、膜の片側の近くで十分に大きな過剰圧を適用する必要があるという事実に追加の欠点を見出すことができる。これは、必然的に密封の問題を引き起こす。更に、孔を通過する流量は、適用可能な過剰圧に比例しているので、本装置を通過する達成可能な流量には、明白な上限がある（ポアズイユの法則を参照）。
【０００６】
例えば薬物スクリーニングにおけるようなその他の用途では、所定のサンプル中に適合する標的分子が、どの位存在するのかという問題に対する回答を見つけることに加えて、結合工程の速度に関する情報（例えば、競合結合現象を調査するために）も必要になる。現在、標的−受容体との結合の動力学を測定するために最も頻回に使用されているシステムは、いわゆるＢＩＡｃｏｒｅ装置（Biacore AB、ウプサラ、スウェーデンによって市販されている）であり、この装置では、サンプルは、既知の受容体分子のスポットを過ぎて流動させられ、結合した量が例えば表面プラズモン共鳴法のような表面検出法によって持続的に監視される。Biacoreシステムには、１つの重要な欠点がある。このシステムは圧力駆動式であるので、相当に大容量のフローキュベットが必要とされる。その結果、受容体分子に到達するために必要な拡散時間は、測定された結合時間の一部である。したがって入手された動力学測定値は、固有の結合工程に排他的に関連しているのではなく、それらは、緩徐な拡散工程によって偏りが生じる。この問題は、実際上において当分野で知られている結合動力学の測定システムすべてに共通している。したがって個々の結合工程自体のより正確な測定値を入手するためには、拡散搬送ステップを実質的に促進できる方法を入手できれば有益であろう。更に、電場の適用に依存しない促進方法は、確実に結合工程自体に影響を及ぼすであろうから、そのような方法を入手できれば好ましいであろう。
【０００７】
マイクロ流体システムのチャネルの表面上に配列された固定化受容体分子のスポットを過ぎる流動を生成することは、例えば小型バイオセンサー製造の分野において知られている。マイクロ流体システムの分野の当業者には知られているように、マイクロ流体システムのチャネルシステム内での流体運動は、一般に圧力ポンプによってではなく電気力場（electrical force field）によって発生する。これは、圧力駆動式マイクロチャネルシステムでは、大きな流動抵抗およびそれに対応して大きな圧力低下に遭遇するためである（例、ポアズイユの法則）。電気駆動流動（ＥＯＦ：電気浸透流とも呼ばれる）は、圧力低下問題が発生しないので、マイクロ流体システムの用途にはるかに適合する。しかし電気駆動流動の問題は、必然的に電子移動作用（軸方向および半径方向の両方に）が付随することにある。これは、例えばキャピラリー電気泳動法のような一部の用途には高度に望ましい作用であるが、規定速度で様々なサンプル分子群を搬送するためには、これらの電子移動作用は、サンプル分子の電荷に依存して望ましくない軸方向拡散を引き起こしたり、望ましくない壁吸収もしくは壁反跳を引き起こしたりすることがある（ＥＯＦでは、壁は常に正味電荷を帯びている）。電気駆動流動のもう１つの欠点は、それらの発生は、チャネルの壁に沿った電気二重層の形成に左右されるので、それらの流量が、チャネルの壁にサンプル分子が吸着することによって容易に乱される（そして再現性が乏しくなる）ことにある。この問題は、例えばタンパク質のような大きな荷電分子の場合には特に深刻である。更にもう１つの欠点は、キャピラリーまたはチャネルが過度に狭くなったときに、反対側のチャネル壁の二重層が、重複し始め、半径方向の電気の誘引および反発作用が、所望の軸方向運動よりも優勢になることにある。これはサブミクロンの細いチャネルの使用を妨害する。最後に、電気駆動流動は、（圧力駆動流動と同様に）流体速度の上限の存在にも制約される。流体速度は、適用された電圧の低下に正比例するので、そしてこの電圧低下に対しては安全性の理由そして過度のジュール熱および気泡形成を回避するために明確な上限（約３０ｋＶ）があるので、流体速度の上限が存在することは明白である。
【０００８】
国際特許出願第９９／６１８９６号では、流動検出用キュベット内に気泡を通過させることで薄い流体層を作製することによって生体分子の結合を強化する装置が開示されている。しかしこれらの気泡の有益な、すなわち非常に短い拡散時間で薄い流体層を作製するという作用は、一時的なものにすぎない。更に、キュベット全体にサンプルを充填する必要があるので、この装置は、今もなお少なくとも気泡サイズの体積の大きさであるサンプル体積を必要とする。気泡が、キュベットを通り過ぎると、サンプルの大部分は、気泡の先頭に向かって動くので、したがって壁に付着した受容体分子には到達することなくキュベットから押し出されるであろう。
【０００９】
本発明の目的は、スクリーニング時間もしくはアッセイ時間の短縮、スクリーニング検出限界の向上、そして結合動力学および平衡のより正確な測定値を生じさせる改良された装置および方法を提供することである。特に、本発明の上記装置および方法は、速度を制限する拡散ステップをほぼ完全に排除する。
【００１０】
本発明では、装置全体が、小型化されており、流体を実質的に平行な２つの固体表面間に保持することによって薄い流体層が持続的に維持される装置および方法を開示する。持続的剪断流動を発生させるために２つの表面のうちの１つを移動させることによって、我々はサンプルの各分子が、滞留時間中に純粋分子拡散が経過するのに十分な短い間隔内で受容体分子を通過することを保証する。
【発明の開示】
【００１１】
本発明の目的は、前記の欠点を克服して優秀な分析速度および検出限界を生じさせ、そしてより正確な結合動力学測定を可能にすることで、現在は、例えば核酸およびタンパク質（ホルモン、ホルモン受容体、抗体、抗原、構造タンパク質、酵素等）のような生体分子の検出および定量、分子の治療作用のスクリーニング、酵素反応アッセイ、貴重な生体分子および治療用分子の産生量の精製、そしてリガンド／受容体との結合親和性および動力学の測定を含むがそれらに限定されない用途に使用されているマイクロアレイシステムおよびバイオセンサーシステムのための新規な一般に適用可能な操作モードを提供することである。
【００１２】
本発明は、受容体分子スポットを厚さ約１００ミクロンのサンプル流体層と直接接触させる代わりに、該スポットを厚さ約０．１ミクロンの薄い流体層と接触させ、そして補給速度を十分に高くできることを前提に、該層へ持続的に約１，０００回補給する方が有益であることを証明する理論的計算（下記の発明を「実施するための最良の形態」で詳細に説明する）によって説明することができる。それらはチャネルの太さもしくはチャネルの長さとは無関係に、移動する表面の速度の半分に等しい流体速度を誘導する移動する表面の引きずり作用に基づいているので、剪断力流動は、サブミクロンの細いチャネルを通る十分に大きな流体速度を生成できる唯一の流動タイプである。
【００１３】
第１態様によると、本発明は受容体分子が用意された流路内で標的−受容体との結合反応を実施するための装置に関するものであり、上記結合反応は１つ以上の標的分子を含む液体サンプルと上記受容体分子とが接触すると発生するが、上記装置は、更に：
−上記流路内でのそのような結合反応のための別個かつ隔離された場所（スポット）を備える第１表面と、および
−上記流路内でのサンプルの拡散流体流動を強化するための手段であって、拡散流体流動を強化するための上記手段が、本質的に上記流路内で流動相互作用方法で配置された第２表面から成り、上記第２表面が、第１表面を越えて実質的に平行モードで移動させられる手段と、を含んでいる。
【００１４】
これらの、１つのこのような結合反応のための別個かつ隔離された場所は、一般にスポットとも定義されている。典型的なスポットサイズは、５０〜２００μmで変動する。
【００１５】
また別の実施態様によると、上記第２表面は、上記第１表面より大きい。
【００１６】
更にまた別の実施態様によると、上記第２表面は、直線的に移動可能な平坦なプレート、直線的に移動可能な可撓性ベルト、回転可能な装置または回転可能なシリンダである。
【００１７】
また別の態様では、本発明は、更にまた流体サンプル中に含まれた１つ以上の標的分子を基質の第１表面に少なくとも部分的につながれた少なくとも１つの受容体分子へ結合させる方法に関するものであり、上記標的分子は、第２表面によって上記第１表面に対して平行に搬送され、該第２表面は、上記第１表面を過ぎて、または越えて実質的に平行モードで移動させられる。
【００１８】
その他のより好ましい実施態様については、下記の「発明を実施するための最良の形態」で詳細に説明する。
【００１９】
本発明の範囲内では、「第１表面」とは、一般に１つ以上の相違する、または同一の受容体分子が用意された表面または基質を意味する。これらの受容体分子は、一般に上記表面に少なくとも部分的に拘束されている。本発明の範囲内では、「第２表面」とは、流路内に用意された方法で可動手段である表面を意味する。上記第２表面の移動は、上記流路内に液体サンプルが存在する場合は該液体サンプル上に剪断力場作用を提供するであろう。
【００２０】
数種の実施態様では、第１および第２表面は、流路の境界を定めている。これらの実施態様におけると同様に、上記第１および第２表面は、互いに独立して移動させることができる。その結果として、これらの実施態様による流路は、それらが、それらの覆い表面に沿って密封されず、単純に２つの独立した表面から成ることを特徴とする。
【００２１】
標的分子は、一般に結合効率を強化するために、これらの受容体分子を越えて進ませられる流体サンプル中に存在する。
【００２２】
本発明による方法および装置は、マイクロチャネルの剪断駆動流動の３つの特殊な特徴の組み合わせに基づいている。第１の特徴は、分析される分子の寸法よりほんの数倍だけ大きい（好ましくは１．５〜５倍大きい）ようにチャネルの太さを選択できることにある。この方法では、標的分子は、便利にも固体表面上に固定化された適合する受容体分子の数分子直径内へ搬送することができるので、拡散のために必要な時間をほぼ完全に排除できる。第２の特徴は、流体速度をわずか０．１μLの大きさの体積を備えるマイクロアレイチャネルを通して１０〜２００μLの大きさのサンプル量を搬送するのに十分な大きさにでき、第１の特徴と組み合わせると、従来型の拡散に基づくＤＮＡおよびタンパク質マイクロアレイと比較して実質的に１０〜２００μLの全サンプル量が、アレイ全体と直接に接触させられるスクリーニング時間が獲得されることにある。第３の特徴は、サブミクロンの太さを備えるチャネル内の軸方向分散の程度が極めて小さいという事実のために、短いサンプルプラグ（すなわち、長さが、１０〜５００μmの大きさである）を高頻度で注入することができ、そして続いて連続するサンプルプラグ間の実質的な混合を発生させることなくマイクロ流体システムチャネルを通して搬送できることにある。この第３の特徴は、第１の特徴と組み合わせると、例えば潜在的治療用分子の真のハイスループット・スクリーニング分析を許容する。軸方向分散の程度が小さいことは、微少な量のサンプルを分析でき、最小限の希釈度で回収できることを意味している。これは、生体分析や精製の用途における高度に望ましい特徴である。剪断駆動流動におけると同様に、流体速度は、搬送されるべき流体物質の性質（電荷、サイズ等）とは無関係であるので、本発明による方法のまた別の長所は、様々な性質の分子を単一プラグで、すなわち同一速度で搬送できることにある。これは、特に補因子を包含する結合もしくは反応事象を調査するために、または競合結合アッセイを実施するために有益である。速度プロフィールが一様である電気駆動流動に比較した場合の追加の長所は、剪断力流動の速度が、チャネル太さに渡って直線的に変動し、結合が発生しなければならない静止した表面ではほぼゼロであることにある。したがって結合は、適用された剪断力の最小の影響下で発生することができる。電気駆動システムでは、電場は、あらゆる場所で同等の強度であるので、結合工程を妨害する大きな可能性がある。
【００２３】
長い直鎖状分子（核酸、変性タンパク質）の選択的結合のためには、剪断力駆動流動の線速度場が、分子の有益な事前方向付けを誘発することは本発明による方法の更にもう１つの長所である。大きな剪断力のために、直鎖状分子は、流動場の方向に沿って伸展させられるので、したがってコイル状にされることが少ない。この方法で、標的−受容体との接触の強化を入手できる。
【００２４】
本発明による方法の更にもう１つの長所は、流体速度を追加の厳密なコントロールパラメータとして使用できることである。適合しない、したがってより緩く結合している分子は、強力な剪断力場の影響下では完全に適合する分子より大幅に分離されるであろう。
【００２５】
本発明による態様の更にもう１つの長所は、持続的流動モードから一連の連続的な流動−停止順序から成る搬送モードへ切り替えることが極めて容易なことである。この可能性は、強力な対流が結合事象を妨害する場合には高度に有益である：（短い）停止期間中には、結合工程が、何らかの対流作用によって妨害されることなく発生でき、流動期間は、所定の受容体分子スポットを被覆する流体層の迅速な補給を発生させるために使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
第１態様では、本発明は、第１表面を備える基質上で複数の結合反応を同時に実施するための装置であって、上記表面が、１つのそのような結合反応の別個かつ隔離された場所を含んでおり、上記結合反応が、基質と基質の上記第１表面へ少なくとも部分的に拘束された少なくとも１つの受容体分子と結合することのできる１つ以上の標的分子を含む流体サンプルとが接触すると発生し、そして該基質を越えるサンプルの拡散流体流動を強化するための手段を備えており、拡散流体流動を強化するための上記手段が、剪断力場を発生させる手段を含むことを特徴とする装置に関するものである。
【００２７】
詳細には、本発明の装置は、サンプル中のリガンドもしくは標的分子間の固体表面上に拘束された相補的受容体分子との特異的結合に基づく診断用分析およびスクリーニングシステムの性能を改良することを可能にし、例えば核酸、タンパク質、抗体、抗原、ホルモン、ホルモン受容体、酵素およびコンビナトリアル・ケミカルライブラリーからの小さな分子を含むがそれらに限定されない生物学的および化学的検体の検出、定量および機能的分析のために使用される。本発明の装置は、更にまた酵素基質転換の反応速度および生成物形成を調査するためにも利用することができる。
【００２８】
本明細書において示した図面を参照すると、描出した分子の一部の形状は、下記で更に詳細に説明する本発明の代表的装置および方法が、特に核酸または抗体にのみ関連することを示唆する可能性があるが、本発明によるすべての方法および装置は、前記の全群の化学的および生物学的検体に関するものであることに注目すべきである。
【００２９】
分子の性質を有する代わりに、受容体手段は、更にまた小結晶、細胞全体またはナノデバイスを選択的に保持することを許容する特定のサイズおよび／または形状を有する微細加工された表面凹所であってもよい。
【００３０】
図１は、従来型の拡散に基づくＤＮＡおよびタンパク質スクリーニング装置における流体搬送機構を示している。これらの装置では、様々な組成を有する未知の標的分子１ａ、１ｂ、１ｃ等は、表面１０で固定化された適合する受容体分子のスポット２ａ、２ｂ、２ｃ等の１つに結合できるようになる前に、ｙ軸およびｘ軸の両方向に拡散しなければならない（すなわち、それらは、蛇行性拡散流路３をたどらなければならない）。図２は、例えば米国特許第５，８４３，７６７号および米国特許第６，１０３，４７９号に記載の先行技術によるＤＮＡスクリーニング装置における流体搬送機構を示している。これらの装置では、搬送は、半径方向４へのみ促進される。迅速な半径方向搬送中、方向４を横断する搬送、すなわちスポットからスポットの搬送もまた拡散流路３をたどる緩徐な分子拡散により発生しなければならない。半径方向搬送のための時間は、スポットからスポットへの横方向の搬送のために必要な時間より数桁短いので、後者は、有意な程度に発生することはできず、そして検出限界が、低いままとなる。
【００３１】
本発明の１つの実施態様によると、上記に説明したような本発明の装置は、剪断力場発生手段が、上記第１表面より好ましくは大きく、そして実質的に平行モードで上記第１表面を過ぎて機械的に移動させることのできる第２表面を含んでいる。
【００３２】
本発明では、剪断駆動流動の概念を使用して、剪断駆動流動では、達成可能な流体速度を犠牲にすることなくチャネルの太さを実質的に低下させることができるという事実を活用することによって、標的−受容体との結合工程が促進される。下記で更に定量的方法で説明するように、両方の事実を組み合わせると、本発明によるスクリーニングアッセイを促進する可能性における重要な要素が生み出される。
【００３３】
図３は、本発明によるＤＮＡおよびタンパク質スクリーニング装置における流体搬送機構の好ましい実施態様を示している。半径方向への搬送は、本明細書においては流体層の厚さを低下させることによって促進されるが、他方、横断方向（すなわち、ｘ軸方向）では対流の、したがって迅速なスポットからスポットへの搬送が組織化されている。本発明による装置では、未知の標的分子１ａ、１ｂ、１ｃ等を含有するサンプルは、剪断力場を使用して、第１表面１０で固定化された適合するプローブ分子スポット２ａ、２ｂ、２ｃ等の一列のスポットを過ぎて極めて薄い層（厚さｄを備える）内に搬送される。この実施態様によるこの剪断力場は、第２表面２０の移動から始まり、いずれかの適切なモータシステム４０によって駆動され、そして実質的に線形プロファイル５を備える流動を誘発する。第２表面２０は、この実施態様では第１表面１０とともに流路の境界を構成する。
【００３４】
剪断駆動力は、例えばクロマトグラフィーのような分離技術における搬送力として知られている。例えば本特許出願人の名前で出願されている欧州特許第９８／０３４８５号では、液体クロマトグラフィー分野における用途のための入口から出口リザーバへの移動相の持続的剪断駆動搬送を確立することを可能にする多数の考えられるチャネルデザインが開示されている。該特許出願では、１つの部品が他の部品より実質的に大きく、そして実質的に平行モードで短い部品を過ぎて移動させられる２種の相違する壁部品から成るマイクロ流体システムチャネルの中で、それに通して、および外で剪断駆動流動を確立できる方法が開示されている。該特許出願は、参照として本明細書に組み入れられる。
【００３５】
図４ａには、基本流体流路が、３つの図で示されているが、サンプル１００の薄層は、移動する壁部品２０から始まる剪断力作用によってマイクロアレイチップ表面１０に沿って方向９９へ搬送される。
【００３６】
また別の実施態様によると、本発明の装置は、更に第１表面が、好ましくはその上に固定化される受容体分子の高さとほぼ同一の深さを有する微細加工された、および／または微細構造化された表面凹所を含むことを特徴とする。これは、流体速度が大きい用途の場合に高剪断場から受容体分子を保護する。
【００３７】
分析すべき標的分子より最小数倍（好ましくは１．５〜５倍）だけ大きいチャネルが使用されるので、拡散に必要な時間は、実質的に低下して、ほぼ完全に排除される。この方法では、半径方向搬送が、促進され、他方では、横方向（すなわち、スポットからスポット）への搬送は、流速がチャネルの太さとは無関係に迅速な対流によって発生する。この方法では、通常は不良な検出限界を生じさせるであろうチャネル体積が小さいという欠点は、スクリーニングチャネルの内側での液層の持続的かつ迅速な補給のために容易に克服することができる。
【００３８】
本発明による装置では、移動する第２表面および静止した第１表面によって形成されるチャネル腔は、好ましくは平坦な長方形の断面を有している、すなわちチャネルは、好ましくは１０ナノメーター〜１０マイクロメーター、そしてより好ましくは５０〜１００ナノメーターの太さを有していなければならないが、それらの幅は、はるかに大きく、好ましくは１００ミクロン〜１０cmでなければならない（縮尺表示ではないが図４ｂを参照）。チャネルの長さは、好ましくは１ミリメートル〜１０cmでなければならない。
【００３９】
図４に示したチャネルシステムでは、サンプル液１００の（方向９９への）流動は、移動する表面２０から始まるひきずり、もしくは剪断力作用によって発生する。本発明では、図３の線形流動プロファイル５から推定できるように、剪断駆動流動における流体速度が、チャネルの長さ、チャネルの太さまたは流体の性質とは無関係に、移動する部品の速度の２分の１に常に等しいという事実を利用している。例えば移動する壁の速度を１０cm/sと想定すると、これはサンプル１００の薄層（例えば厚さ５０nm）を、例えば５cm/sの速度で例えば長さ５cmのマイクロアレイチップ表面１０に沿って搬送できることを意味する。平坦な長方形の断面を備える圧力駆動チャネルであれば、６０，０００barの非実際的に大きい入口圧が必要になるであろう。本発明による装置では、前記の剪断駆動流動の長所は、既知の組成を有する固体表面上に固定化された（潜在的に）相補的な受容体分子の小数分子径内へ分子流体物質を対流により搬送するために活用されている（図３を参照）。
【００４０】
ここで図３および５を参照して、下記の推論を使用するとＤＮＡスクリーニング用途の場合では本発明による剪断駆動スクリーニング法の利得を定量することができる。この推論は、典型的ＤＮＡ拡散値（Chanら、1995）の範囲が、３０ｂｐ  ｓｓＤＮＡに対するＤdiff＝９．１０-11m2/sから１，０００−ｂｐ  ｓｓＤＮＡに対するＤdiff＝５．１０-12m2/sの範囲に及ぶことに注目することで始まる。ここで典型的な径２００μmおよび中間スポット間距離３０〜５０μmを備える円形スポットのタイル状アレイであるＤＮＡチップの典型的レイアウト（図１に示した一次元描写を参照）を考察し、そして所定の距離を経過するために必要な時間τがアインシュタインの拡散方程式：
【００４１】
【数１】
2004536694.tif 000002
【００４２】
から推定できると考えると、Ｄdiff＝１．１０-11m2/sを備えるＤＮＡ鎖が、１つのスポットから別のスポットへ移動するために約１時間かかること、そして典型的なＤＮＡマイクロアレイ（従来型顕微鏡スライドと同一寸法を有する）の７．５cmの全長を移動するのに約２．１０８秒間（２億秒間）かかることを容易に検証できる。この基本的計算は、典型的ＤＮＡチップでは、スポットが、すぐ近傍にある流体だけを「見る」ことを証明している。／に対して方程式（１）の解を出し、そしてτ＝１５時間を挿入することによって、それから所定のスポットが１５時間の一晩の実験中に材料をサンプリングできる半径を計算すると、／＝１mmの大きさのサンプリング距離が見いだされる。これは、所定のスポットが、その左へ１mmおよび右へ１mmに位置するサンプルだけを「見る」ことを意味している。これは、更に、十分な検出限界を達成するためにはＤＮＡマイクロアレイ（１００μmの大きさ、Dugganら、1999）では２０〜１００ミクロンの大きさの相当に厚い流体層を使用しなければならない理由を説明している。
【００４３】
サンプルが、例えば厚さ１００nm（またはＤＮＡ鎖の寸法に依存して他の適合する厚さ）の超薄流体層中に塗り付けられる本発明による剪断駆動法では（図３）、方程式（１）は、半径方向（すなわち、ｙ軸方向、図１および３を参照）拡散速度の１００万倍の増加を予測する。この利得は、極めて大きいが、厚さ１００nmの層は、含有するＤＮＡ標的材料が１，０００分の１であることも理解すべきである。これは、匹敵する検出量を入手するためには、この層が持続的に補給されなければならないことを意味している。これは、剪断駆動流動のコンセプトの独創的な特徴の１つ、すなわちサブミクロンチャネル内でさえ大きな流体速度を発生させる能力が特に有用になる場合である。本発明による方法は、１秒当たり数十cmの大きさの流体速度、およびそれを超える速度さえ確立することを可能にするので、例えば長さ７．５cmのＤＮＡチップを越えて搬送するために必要な時間（純粋に拡散駆動システムでは、１億秒間の大きさである）は、数秒間または数十秒間（分子を受容体分子へ向かって拡散させる、そして結合反応を完了させるために必要とされるスポット滞留時間に依存して）へ容易に減少させることができる。
【００４４】
ここで図５を参照し、長方形の受容体分子スポット２（寸法＝ａ×ｂ）を用いた拡散に基づくアッセイを想定し、そして半径方向拡散（ｙ軸方向）だけを考察すると、スポットは、Ｖａ＝ａ．ｂ．ｈ．の総液量を「見る」ことになる。方程式（１）によると、高さｈを超える全拡散に必要な時間は次のとおりである：
【００４５】
【数２】
2004536694.tif 000003
【００４６】
ここで上記受容体分子スポット２と接触する流体体積５だけが高さｄを有しており、そしてスポットを越えて同一体積Ｖａを搬送するために方向９９における対流作用が使用されている剪断駆動アプローチを考察すると、適切な流体速度が、決定されなければならない。この数値は、その間に所定の流体体積がスポットに沿って移動する時間ｔdwellは、この滞留時間ｔdwell内に分子が厚さｄの層を越えて拡散する時間がかかり、そしてハイブリダイズする時間がかかったようにかからなければならないという事実から計算できる。ハイブリダイゼーションのために必要な時間を拡散時間の所定の一部分または多数として表現すると、再び方程式（１）にしたがって下記を入手できる：
【００４７】
【数３】
2004536694.tif 000004
【００４８】
この必要な滞留時間を用いると、最高に許容できる速度ｖは、次のように計算することができ：
【００４９】
【数４】
2004536694.tif 000005
【００５０】
そしてこの速度を用いると、剪断駆動システム内の体積流量Ｆは、次のように計算することができる：
【００５１】
【数５】
2004536694.tif 000006
【００５２】
ｄ＝０．１μmおよびＤdiff＝１．１０-11m2/sおよびａ＝２００μm（マイクロアレイにおける典型的なスポットサイズ）に対して典型的数値を考察し、そしてα＝１であると想定すると、方程式（４）にしたがって必要な速度は、０．２m/sである。厚さ１００nmおよび例えば長さ５cmのチャネルを考察し、圧力駆動流動および電気駆動流動の限界を考慮に入れると、このような速度は、剪断駆動流動モードでしか達成できないことは明白である。
【００５３】
方程式（３）によって与えられる必要な滞留時間ｔdwellを用いると、総液量Ｖａをハイブリダイズさせるために必要な総時間τSDは、次の式によって与えられる：
【００５４】
【数６】
2004536694.tif 000007
【００５５】
ここでτas対τSDの比率を持ち込み：
【数７】
2004536694.tif 000008
そして、ｔhybr＝ｔdiff（すなわち、α＝１）であると想定すると、方程式（７）は、拡散に基づく高さｈ＝１００nmを有するマイクロアレイから高さｄ＝０．１μmを有する剪断駆動マイクロアレイへ切り替えることによって入手できる利得が、係数５００の大きさであることを証明する。
【００５６】
この利得は、所定のスクリーニング中に、所定の受容体分子スポットが、最初にＮスポットにわたって広がった液体量を「見る」ことを必要とする場合には、いっそう大きくなる。十分に大きいＮを用いると（ほぼＮ≧５）、拡散に基づくアレイにおいて特徴的な拡散距離は、もはや半径方向の高さ（／＝ｈ）に対応しないが、今度は横座標、すなわちｘ軸方向に沿って、／＝Ｎ．ａ．としなければならない。ここでＶａ＝ａ．ｂ．ｈ、およびτas＝（Ｎ．ａ）２／（２．Ｄdiff）を用いて、そして上記と同一の推論に従うと、τas対τSDの比率は、次のようになる：
【００５７】
【数８】
2004536694.tif 000009
【００５８】
Ｎ＝８（２．／＝２mmのサンプリング間隔についての前記の計算を参照）、およびａ＝２００μm、ｈ＝１００μmおよびｄ＝０．１μmを用いると、スクリーニング時間における利得は、今では１６，０００の大きさとなる（ここでもα＝１とする）。前記の計算は、一次元モデルを想定しているので、スポットが列毎でしか取り扱われないことは無視してきたが、拡散に基づくシステムでは、列および段が、同時に取り扱われる。しかし、所定のランを完了した後にアッセイプレートを９０°回転させて、その後アッセイを反復する（図１１参照）ことは、スループットを係数２しか低下させず、まだ拡散駆動スクリーニングシステムに関して改良のための十分な余地が残っている。
【００５９】
前記の推論では、本発明による剪断駆動法では、アレイを約８〜１０スポット列を被覆する体積に対応する体積とのみ接触させればよいが、他方、拡散に基づくアレイでは、１００〜３００スポット列に対応する体積が適用される（そのうち各スポットは、約５〜１０％しか見ない）こともまた明白になった。この事実は、本発明による方法では、伝統的ハイブリダイゼーションアッセイのために現在必要とされる量に比較してサンプル量の１０もしくは２０分の１への減少を予測できることを意味している。別の方法でこの問題に取り組み、そして従来型拡散駆動マイクロアレイで典型的に使用される全体で１０〜２００μLのサンプル量を剪断駆動モードで太さ１００nmのチャネルを通して送ることを考えると、各スポットは大まかには１０〜２０倍多いサンプルを「見る」であろう。したがって、この操作モードでは、現在使用されている拡散駆動システムの検出限界を強度に上回れることは明白である。
【００６０】
必要な流体速度に関して前記の計算を考察すると、本発明による方法では、流体層が、好ましくは１mm/s（緩徐に拡散する長いＤＮＡ鎖の場合）〜約４０cm/s（より迅速に拡散する短いＤＮＡ鎖の場合）の範囲内の速度で搬送できることは明白である。本発明による上記の方法は、更にまた例えばタンパク質または潜在的医薬物質のような他の分子のスクリーニングを促進するためにも適用できることに注目すべきである。
【００６１】
本発明の１つの好ましい実施態様によると、本発明の装置における第１および第２表面間の間隔は、少なくとも１つの表面から突き出ておりそして好ましくは摩耗を生じさせない低摩擦材料層でコーティングされている１列の微細加工されたスペーサによって調節される。
【００６２】
微細加工された１列のスペーサ５０は、移動する第２表面および／または静止した第１表面上に配置され、移動するプレートおよび静止したプレート間の距離をできる限り一定に維持することを可能にする。これらのスペーサは、円筒形、切頭円錐形、半球形、立方体形および方形ブロック形を含むがそれらに限定されないあらゆる所望の形状を有していてよい。１つの実施態様では、微細加工されたチャネルスペーサは、それらの最長寸法をｘ軸方向に沿って向けて、実質的に静止した第１表面の全長に沿って伸びている。この好ましい実施態様では、チャネルスペーサは、移動する壁（第２表面）が、実質的に直線方向へ平行移動させられるときに優先的に、実質的に直線形の形状を有していなければならないが、他方、それらは、移動する壁が回転運動に曝されるときには、優先的に円形に湾曲した形状を有していなければならない。チャネルスペーサは、摩擦学の分野の当業者にはよく知られているあらゆる適切な耐摩耗性材料から製造しても、またはそれで被覆してもよい。チャネルスペーサは、微細加工の分野の当業者にはよく知られている適切な層蒸着法（例、ＣＶＤ）およびエッチング法（例、リフトオフ・エッチング）のいずれかにより製造することができる。ナノメートル単位の小さな高さ公差を有するスペーサ構造を機械加工するための方法の例は、これらの構造の上部に摩耗を生じさせないコーティング層を追加するための方法と一緒に、Tanakaら(1993)およびLi & Menon(1995)の論文において見出すことができる。２つの表面を密接に接触した状態に維持するためには、荷重５１を適用することができる。
【００６３】
本発明の１つの基本的実施態様では、図４ｃに示したように、移動する第２表面を、静止した第１表面を過ぎて直線形の貫流モードで移動させることができる。しかし、十分な量のサンプルを搬送できるようにするためには、無限の（すなわち、持続的に再循環している）流路を提供する移動する表面システムを有することが好ましい。図６は、このような無限流路を提供する移動するベルト（閉鎖型、または非閉鎖型）および回転可能なディスク状装置の概念図面を示している。
【００６４】
更にまた別の実施態様によると、本発明の装置の上記第２表面は、直線的に移動可能な平坦なプレート、直線的に移動可能な可撓性ベルト、回転可能な装置または回転可能なシリンダである。
【００６５】
上記で説明したように、上記移動する第２表面を使用すると基質表面上に拘束された標的分子上よりもむしろそれを過ぎる流動が発生する。
【００６６】
１つのこの好ましい実施態様によると、本発明の装置内の上記第２表面は、直線的に移動可能な平坦な表面、直線的に移動可能な可撓性ベルト、回転可能なディスクまたは回転可能なシリンダである。
【００６７】
移動する第２表面の移動は、好ましくは回転可能なディスク台もしくは線形自動平行移動システムを含むがそれらに限定されないあらゆる適切な電気駆動式移動装置（図面には示していない）を使用して実行することができる。
【００６８】
図７は、単一の移動する表面２０を使用して多数のアレイプレート１０を過ぎるサンプル搬送を組織化できる本発明の装置の多数の考えられるレイアウトの１つを示している。この図面では、移動する表面と静止した表面との間で実質的に一定の間隔を維持するために使用されたチャネルスペーサ５０が、静止したアレイプレート１０を通して部分的に見えるように図示されている。例えば相互の後に数枚の相違するアレイプレートを挿入することによって、移動するベルト装置の場合には類似のマルチアレイシステムを構成することができる。
【００６９】
更にまた別の実施態様によると、本発明の装置の移動する第２表面は、上記第２表面から伸びている１列の微細加工された突起部を有している。上記微細加工された突起部は、流体運動の追加の持続を提供し、および／または半径方向および横方向における追加の混合を誘導するため、そして軸方向における混合を制限するために使用できる。
【００７０】
別の実施態様によると、第１表面は、１列の多孔を含んでいる。
【００７１】
１つの考えられる変形では（図８）、上記突起部は、角棒の形状を有しており、最長寸法１５１は、ｚ軸方向に沿って方向付けられ、当然ながらチャネルスペーサ間に適合するように選択される。流体運動の追加の持続を提供することに加えて（すなわち、平均流体速度は、突起部が欠如している場合より大きくなるであろう）、上記突起部は、方向１５２に沿った所望の追加の半径方向混合も誘導できるであろう。最適の混合パターンを作り出すために、ｘ軸方向における相違する突起部間の間隔は、好ましくはチャネル高さの１〜１０倍に等しくなければならない。更に軸方向における拡散分散が低下することも、また図８に示した実施態様の更にもう１つの長所である。図９には、移動する表面上に配置できるその他の好ましい突起要素が、示されている。これらの実施態様では、突起部１５０の形状および位置は、それらが流動方向の間欠的転換１５３を発生させるように選択される。このような流動方向の転換は、それらがｚ軸方向における追加の流動を誘導するので高度に好ましいが、搬送は、通常、緩徐な分子拡散によって発生しなければならない。代替アプローチでは、そしてそれらの作用を失なうことなく、図９に示した突起部は、更にまた静止した第１表面上に配列することもできる。
【００７２】
図１０は、本発明によるまた別の好ましい実施態様を示しているが、このときいわゆるサンプル保持装置６０は、受容体分子スポット２のアレイを有するプレート構造２０内に取り付けられて、または統合されている。サンプル保持装置は、例えば表面１０および２０によって形成されたスクリーニングチャネルを通して搬送されるのを待っているサンプル１００の部分の蒸発を防止するための手段として機能する。チャネル出口に配置すると、サンプル保持装置は、更にまたスクリーニングチャネルを通る１つの通路を経過した後に引き続いての分析のためにサンプルを収集するための手段として役立つことができる。好ましくは、サンプル保持装置は、周囲大気または加圧もしくは真空チャンバー（図面に示されていない）との閉鎖可能な連結部６１を有していなければならない。本発明において必要とされるサンプル保持装置は、例えば反応性イオンエッチング、ＬＩＧＡおよびウェットエッチングのようなあらゆる標準マイクロマシニング（微細加工）法を用いて製造することができ、そして１つの好ましい実施態様では、サンプルホルダは、受容体分子スポットを有している基質内に直接に機械加工される。また別の好ましい変形では、サンプルホルダは真空チャック、またはいずれかの他の適切な固定装置内に統合され、固定保持フレームへ静止した表面を取り付けるために使用される（本明細書に記載の図面のいずれにも示されていない）。
【００７３】
また別の実施態様によると、本発明の装置の上記第２および／または第１表面は、対向する表面へ最適に適合するために十分に薄く可撓性である。
【００７４】
原則として、移動する壁表面２０は、ガラス、シリコーン、ポリマー等のようないずれかの適切な材料から作られ、そして好ましくは厚さ５０〜１，０００μmであるいずれかの十分に平坦で平滑に研磨された基質から作られてよい。本発明による装置の機能を改良するために、移動する第２表面および／または静止した第１表面の表面、もしくは表面の部分は、例えば疎水性コーティングのような撥水剤層を用いてコーティングすることができる（望ましくない非特異的位置でサンプル分子が、表面へ粘着または結合を防止するために）。このようなコーティングは、例えば３−［（ヘプタフルオロイソプロポキシ）−プロピル］トリクロロシランの疎水性単層であってよい。また別の態様では、相互に過ぎて第２移動する表面および／または静止した第１表面の部分上に例えばテフロン層のような低摩擦、低摩耗コーティング剤を（装置のトライボロジー挙動を改良するために）提供することも好ましい。このようなコーティングが必要とされる部分は、微細加工されたスペーサ５０の上面、そして上記スペーサと接触する対向する表面の部分である。
【００７５】
更にまた別の実施態様によると、本発明の装置の第１表面は、一次元または二次元配列の受容体分子を用いて被覆される。
【００７６】
第１表面は、実質的に円形もしくは四角形の受容体分子の二次元配列で、または、他方よりはるかに長い１つの寸法を有する、そして実質的に幅もしくは長さもしくは第１表面全体に沿って伸びているいずれかの受容体分子スポットの一次元配列で被覆されてよい。
【００７７】
更にまた別の実施態様によると、本発明の装置は、温度制御手段および／または検出手段、および／または上記第２表面を自動的に移動させるための手段を含んでいる。本発明による装置における温度は、例えば静止した表面を有する基質の背面上に統合された微細加工された抵抗回路を使用して、または上記基質を加熱ブロックと単純に接触させることで制御することができる。サブミクロンのチャネルの太さのために、チャネル内の熱伝達が極めて迅速であることは、本発明のまた別の長所である。
【００７８】
本発明による方法の開示したすべての実施態様において、結合したリガンドまたは標的検体の量の検出は、光学的、電気的、音響的または放射能に基づく検出方法を含むマイクロアレイおよびバイオセンサー検出の分野における当業者にはよく知られている検出方法のいずれかによって行うことができる。１つの好ましい実施態様では、検出は、現在は市販で利用できる例えば走査型共焦点レーザーシステムまたはＣＣＤ（電荷結合素子）に基づく検出システムのようないずれかのアレイスキャナを使用して、適切に洗浄および乾燥させた後に、オフチップで行われる。特に結合動力学を測定するために使用するまた別の好ましい実施態様では、検出は、オンチップで行われる。
【００７９】
また別の態様では、本発明は、更にまた基質の第１表面に少なくとも部分的に拘束された少なくとも１つの受容体分子に流体サンプル内に含まれる１つ以上の標的分子を結合させる方法に関するものであり、上記標的分子は、剪断力場によって上記第１表面へ平行に搬送される。
【００８０】
上記剪断力場を使用する長所は、本発明の装置に関連して上記で詳細に考察されている。
【００８１】
１つの実施態様によると、本発明の方法における剪断力場は、上記第１表面より大きく、上記第１表面を過ぎて実質的に平行モードで機械的に移動させられる第２表面から始まる。
【００８２】
更にまた別の実施態様によると、本発明の方法における標的分子と受容体分子との接触時間は十分にとられ、好ましくは０．１ms〜１０分間である。上記接触時間は、第２移動する表面の速度を制御することによって正確に制御することができる。０．１ms〜１０分間の接触時間は、調査される結合反応を完了を可能にしなければならない。
【００８３】
本発明による実施態様の更にまた別の長所は、連続的な一連の流動−停止順序から成る持続的流動モードから搬送モードへ切り替えるのが極めて単純なことにある。これは市販で入手可能な、例えばステッピングモータによって駆動される自動直線的もしくは回転可能な移動システムの１つを使用し、そして移動する壁を移動させるための駆動手段としてのマイクロメータ規模での移動転換を提供することで容易に達成できる。このような移動システムは、一連の交互の移動−停止順序を実行するために容易にプログラミングできること、そして移動の長さおよび速度、ならびに中断の時間を極めて大きな自由度で選択できることはよく知られている。交互の流動−停止順序を実行する能力は、強力な対流が結合事象を妨害する場合には高度に有益である：（短い）停止期間中には、結合工程は、対流作用による妨害を受けずに発生することができ、流動期間は、所定の受容体分子スポットを被覆する迅速な液層の更新を発生させるために使用される。
【００８４】
好ましくは、この交互の流動−停止搬送モードは、迅速な流体移動（好ましくは１cm/sおよび１m/sの速度で、好ましくは２つの連続するスポットの中心間の距離に等しい距離をカバーする）が、あらゆる対流もしくは剪断力作用が欠如している場合に適合する標的分子を受容体分子へハイブリダイズまたは結合させることを可能にするために、十分に長く（例えば１ms〜１ｓ）取られた停止期間と交互になるように組織化されなければならない。この方法では、所定のサンプル液量（所定のスポットの表面にほぼ等しい基底表面、およびチャネル高さに等しい高さを有する）は、段階的方法でスポットからスポットへ移されるので、したがって相当に短い期間内に全ＤＮＡチップ表面を移動し、極めて多数の相違する受容体分子タイプに出会う。受容体分子スポットの視点からは、この移動作用は、スポットの上部の薄い拡散層（厚さが約１００nm）に持続的に新鮮サンプル液が補給されるので有益である。この対流的供給は、従来型ＤＮＡハイブリダイゼーションに典型的なより厚い流体層（厚さ約５０マイクロメーター）内での拡散搬送より数桁迅速に組織化されるので、スクリーニング時間における利得を容易に理解できる。
【００８５】
本発明による結合スクリーニングおよびアッセイを実行するためには、ＤＮＡおよびタンパク質マイクロアレイ・スクリーニングの分野の当業者によく知られているすべての流体組成（塩濃度、ｐＨ等）変動法、すべての温度そして電場変動法を使用することができる。
【００８６】
更にまた別の実施態様によると、本発明の方法では、上記第１表面は、上記第２表面の移動方向とは相違する方向への並進運動または回転運動に曝される。
【００８７】
図９に示した実施態様を除いて、ここまでに提示した実施態様は、例えば方向７０に発生させられる剪断流が、列毎の方法でしか受容体分子スポット２に対応せず、他方では、垂直方向（方向７１）への搬送が、今もなお緩徐な分子核酸工程によって行われなければならないという共通の短所がある（図１１ａ）。この問題を解決するために考えられる１つのアプローチは、アッセイプレート２０の少なくとも２つの側壁に沿って伸びているサンプル保持装置６１内にサンプルを再収集し、アッセイプレート２０を方向７２にしたがって９０°回転させ、そして方向７１でスクリーニング工程を反復することであろう。毛細管作用のために、受容体スポット表面２０の端部１１に収集された液体は、自動的にサンプル保持装置６１の両脚６１ａおよび６１ｂを越えて同等に広がるであろう。
【００８８】
本発明のまた別の好ましい実施態様では、２つの異なる方向７０および７１への対流搬送は、図１２に示したように発生する。方向７０への基本移動は、移動する表面２０によって行われるが、固定化された受容体分子スポット２を有している表面１０は、好ましくは方向７１への往復運動に曝すことができる。このためには、第２モータ装置（図面には示していない）を使用することができる。方向７０および７１の両方に沿って搬送される十分なサンプルを入手できるためには、アッセイプレート１０の少なくとも３つの側壁に沿って伸びているサンプル保持装置６１は、好ましくは図１２に示したように設置されなければならない。
【００８９】
２つ以上の方向への滞留搬送を発生させることを許容する本発明の更にまた別の好ましい実施態様を図１３に示す。この実施態様では、受容体分子スポット２を載せている表面１０は、回転運動７１に曝される。この実施態様では、サンプル保持装置６１は、好ましくはアッセイ表面２０の全周辺に沿って伸びていなければならない。
【００９０】
また別の好ましい実施態様（図１４参照）では、受容体スポットを載せている静止した表面１０および移動する表面２０の両方が、ディスク状の形状を有している。この好ましい実施態様では、サンプル保持装置は、もはや必要ではないが、それは２つのディスク表面間の全チャネル腔が、全サンプルを保持するために使用されるからである。２つのディスク間の相対回転運動（２つの表面のどちらが回転するかは実際的に問題ではない）の発生は、その後、接線方向７０への対流搬送を発生させる。これは、ディスクの全周辺に渡る対流搬送は、純粋拡散搬送より数桁小さい時間規模で発生するので、高度に有益である。
【００９１】
デュアル回転ディスク概念のまた別の変形では、２つのディスク間の間隙は、２つのディスクの一方を方向７２への運動に曝すことによってアッセイ操作中に徐々に低下させられる。好ましくは、操作の終了時に、最小間隙を維持するために１列の微細加工されたスペーサ５０を使用する。この好ましい実施態様では、方向７２における２つの表面１０もしくは２０の一方の運動は、半径方向７１における対流を誘導し、周辺ディスク領域７３を通過する正味の外向きの流体運動を発生させる。これは、これが接線方向および半径方向の両方への対流搬送が確立されることを意味するので、高度に好ましい状態である。好ましくは、２つのディスク表面間の初期の間隔は、５〜１００μmでなければならないが、他方、最終間隔は、好ましくは５０〜１，０００nmでなければならない。
【００９２】
図１４に提示したチャネル間隙が減少するシステムのまた別の変形では、受容体表面を通してエッチングされた１列の多孔または微細加工された穴５１を通して流出を発生させることができる（図１５）。穴は、受容体表面に渡って均質に分布していてよいが、それらは、また例えばディスク中心の近くのような特定領域に集中していてもよい。図１４および１５に提示したチャネル間隙が減少するシステムは、図１０〜１３に提示した実施態様におけるサンプル保持装置を省略することが可能になる：分子拡散性が小さいために、受容体表面上の受容体分子は、受容体表面のすぐ側に隣接する厚さが数分子径しかない流体層１６０内のサンプル分子しか「見ない」。受容体表面からはるかに離れた流体層１６１内に存在する標的分子は、それらが活性ゾーン１６０内に進入できるまでそれらの回転を単純に待っている（方向７２への流体運動によって駆動される）。したがって層１６１は、実際的にはサンプルホルダとして機能する。図１５では、ゾーン１６０および１６１の間の境界は、波線１６２で示す。１つの好ましい実施態様では、回転７０の速度は、層１６０内に存在するサンプル分子が、穴５１を通してシステムから離れる前に静止した受容体ディスク表面１０（図１４ａを参照）の周囲で少なくとも１回搬送される時間を有しているように、方向７２における流体速度より十分に大きい。
【００９３】
更にまた別の実施態様によると、本発明の方法は、流体サンプル内に含まれた所定の標的検体の産生量を精製するために使用できる。上記方法は、基質の表面の大きな部分を同一受容体分子で被覆することによって実現される。結合工程が完了した後、第２移動する表面を使用して結合した標的検体を脱離および収集するために上記受容体分子を過ぎて所定量の脱離する流体サンプルを搬送するために使用できる。
【００９４】
多量の流体体積を搬送する可能性を考察すると、本発明による方法は、抗体、成長因子、プローブＤＮＡ等の産生量を精製するために使用できる。この場合には、好ましくは１０〜１００％の範囲内の受容体スポット表面の大きい部分を、同一タイプの受容体分子で被覆しなければならない。引き続いての厳密な試験後に、選択的に捕捉した分子の「収穫」は、その後チャネルを通して脱離促進溶液を通過させること、温度条件を変化させること、電場を適用すること、もしくはマイクロアレイ・スクリーニングまたはバイオセンサー測定の分野における当業者にはよく知られているいずれかの他の脱離もしくは再生法を適用することによって行うことができる。ここで再び、達成可能なチャネルの太さの減少度を考察すると、受容体分子を過ぎて所定量の脱離液を搬送するために単純に移動する壁を使用することによって、脱離された分子を最小の希釈度で収集できることは本発明による方法の長所の１つであることに注目すべきである。
【００９５】
更にまた別の実施態様によると、本発明による方法では、受容体分子と接触させられるサンプルの量は、好ましくは数ピコリットルから数百マイクロリットルの範囲内である。
【００９６】
上記量は、それを越えて第２表面が搬送される間隔によって正確に制御でき、このとき、注入中には好ましくはサンプル導入点の上流には他の液体は、存在せず、そして進入しなかったサンプルは、吸引して取り除かれるか、拭き取られるか、または洗い流される。
【００９７】
これまでに提示したすべての実施態様は、大量のサンプル体積を処理するために（すなわち、サンプル体積が、典型的にはチャネル体積と同等以上の場合のために）特別に設計されている。しばしばコンビナトリアル化学ライブラリー薬物スクリーニングの場合のように、サンプルが十分に濃縮されている場合は、より少量のサンプル量を処理できることが望ましい。この時点で、本発明による方法のまた別の長所が生じる。図１６に示した注入手順に従い、そしてサブマイクロメータ移動精度さえ備える移動する壁２０の移動９０を制御する可能性を用いると（例えばステッピングモータを備えた自動直線的移動システムを使用して）、制御可能かつ再現性の方法で極めて短いサンプルプラグ１００を注入できることは、明白である。図１６では、１つは、サンプルが充填されていて（注入装置８０）、もう１つは、サンプルを含まない溶液が充填されている（注入装置８１）２種の相違する注入装置を使用して、装置８０を用いて注入されたがチャネル内には進入しなかったサンプルは注入装置８１を用いて希釈することができる。例えば当業者にはよく知られている圧電作動式の微細加工された注入ノズルを使用した場合は、わずかなサンプル量を高速で分注することが可能であり、極めて高い注入頻度を得ることができる。図１６における順序（ａ）を参照すると、サンプルは好ましくはチャネル入口の正面にある表面２１から全液体を除去（例えば、拭き取りまたは吸引によって）した後に添加しなければならないことに注目すべきである。好ましい実施態様では、サンプル注入点の上流に他の液体は存在していないので、したがってサンプルの希釈が、回避される（図１０における状態を参照）。サンプルの注入は、更にまた図１０に提示した装置のような小型サンプル保持装置を通して行うこともできる。本発明による方法において注入量を制御するためにチャネル壁の移動を使用する可能性のもう１つの長所は、不要な希釈を誘発することなく、極めて少量の注入体積（ピコリットルの大きさ）を処理できることにある。
【００９８】
更にまた別の実施態様によると、本発明による方法における第２表面は、脱離促進特性を用いて良好に制御された体積の流体混合物を注入および搬送するために使用できる。これは、例えば厳密な試験、結合した分子の脱離および収集、受容体分子の再生、およびリガンド移動分析のために行うことができる。
【００９９】
サンプル液の注入および搬送に類似する方法では、例えば結合ストリンジェンシー試験を実施する、非特異的に結合した分子を除去する、または受容体分子から結合したリガンドを脱離させる目的で、本発明で開示した実施態様は、更にまたサンプルを含まない脱離促進溶液の明確に定義されたプラグまたは体積を注入および搬送するためにも使用できる。
【０１００】
図１０に示した装置に類似するサンプル保持装置は、チャネルを通しての通過の前および後にストリンジェンシー試験液または洗浄液を保持するためにも使用できる。１つの好ましい実施態様では、サンプル保持装置は、前混合チャンバーとして使用され、このときストリンジェンシー試験溶液の組成は、勾配様ストリンジェンシー試験を実施できるように持続的に変化させることができる。
【０１０１】
更にまた別の実施態様によると、本発明による方法では、１種以上の相違する標的分子を含有する限定されたサンプルプラグが、上記２つの表面によって形成されたチャネル内に注入され、上記サンプルプラグは引き続いて、拘束された受容体分子スポットの少なくとも１つを越えて搬送され、上記サンプルプラグの軸方向幅は、好ましくは上記スポットの幅の０．５〜１０倍の範囲内であり、上記サンプルプラグには、好ましくは１００μmより大きい軸方向幅を有するサンプルを含まない液体プラグが先行および後続する。
【０１０２】
明確に境界が限定されたサンプルプラグを注入できる可能性と、サブミクロンの太さを備えるチャネル内での軸方向拡散度が極めて小さいという事実とを組み合わせると、本発明による好ましい方法の１つでは、サンプルを含まない緩衝液の相当に短いプラグ１１０によってのみ分離された（すなわち、サンプルプラグがわずか１０〜５００μmの長さのサンプルを含まない液体プラグによって分離されているように）相違するサンプル１０１〜１０６の極めて短いプラグ（すなわち、１０〜５００μmの大きさの長さを備える）は、相違するサンプルプラグ間でいずれかの有意な水力学的混合またはキャリーオーバーを生じさせずに、表面１０および２０によって形成されたマイクロアレイチャネルを通して搬送することができる（図１７）。短いサンプルプラグの高頻度搬送を発生させる可能性は、半径方向速度におけるあらゆる相違が、迅速な分子拡散によって直ちに相殺されるので、サブミクロンの太さを備えるチャネル内での軸方向の分散もしくはピーク拡大の程度が極めて小さいという事実から理解することができる。これは、圧力駆動流動については知られているが、剪断駆動流動へ容易に置き換えることのできる事実である。圧力駆動層流円形パイプ流中での軸方向分散についての表現は、Cussler(1984、pp90）に与えられている。
【０１０３】
相違する短いサンプルパルスを連続的に交互に注入し、それらを１列の相違する受容体分子スポットを越えて搬送することで、現在説明している実施態様は、高度に濃縮したサンプルの真のハイスループット・スクリーニングを可能にする。１つの好ましい変形では、アレイプレート全体を監視することのできるアレイフォーマット検出システム（Charge Coupled Device-array、または例えばBrunoら1998に提示されているマイクロレンズレーザー誘起蛍光アレイ）を使用して受容体分子スポットでの結合事象の発生を検出および監視する。図１７では、両方向矢印２００が、そのようなアレイ検出システムのための可能性のある検出点を表している。
【０１０４】
更にまた別の実施態様によると、本発明による方法は、その間に上記限定されたサンプルプラグが上記受容体分子スポットと接触している時間を変化させ、そしてサンプルの通過中または通過後にオンスポット検出装置と選択的に結合した流体標的分子の量を測定することによって、結合動力学および結合平衡定数を決定するために使用できる。
【０１０５】
更にまた別の実施態様によると、本発明による方法における上記限定されたサンプルプラグは、好ましくは上記受容体分子スポットの幅の０．５〜０．８倍の範囲内の幅を有し、そして上記サンプルプラグが、所定の受容体分子スポットの位置に到達したときに、第２表面の移動は、停止する。
【０１０６】
更にまた別の実施態様によると、基質表面上でのサンプル中の上記標的分子と上記受容体分子との結合には化学反応ステップが続き、そしてその間に上記サンプルプラグが、上記受容体分子と接触している時間を変化させることによって、反応動力学が決定される。
【０１０７】
更にまた別の実施態様によると、本発明による方法では、少なくとも１つの検出装置が、好ましくは所定の受容体分子の下流もしくは上流１００〜１，０００μmである所定の間隔で配置され、上記受容体分子での上記サンプルプラグの通過中および通過後の標的検体濃度における差を使用して、結合標的検体の量が、決定される。
【０１０８】
図１８に示した概略図は、サンプル分子１の厳しく範囲を限定したプラグを注入することによって、本発明による方法が、更に標的−受容体との結合事象の内因性動力学を決定するためにどのように使用できるのかを示している。サンプル分子の分子径よりほんの小数倍大きいにすぎない太さを備えたマイクロ流体チャネルを使用する可能性を活用すると、分子は、記録された結合時間が実際の結合工程にしか関連していないように無視できる間隔に渡ってしか拡散しないので、緩徐な拡散工程によって偏らされることがない。１つの好ましい結合動力学測定法は、好ましくは受容体分子スポット２の幅１２０とほぼ同一の幅を有するサンプルプラグの注入に基づいており、そして上記サンプルプラグ１００が上記受容体分子スポット２に向かう剪断駆動流動によって搬送される第１ステップを含んでいる（図１８ａ）。サンプルプラグが上記スポットに到達すると（図１８ｂ）、流動は、所定の前選択された接触時間ｔcont中に停止させられるか、またはスポット長さ１２０および選択された速度ｕとの比率によって決定されるスポット通過時間もしくは滞留時間ｔwellが、当該の接触時間ｔcontと等しいように所定の前選択された速度ｕで継続させることができる。この接触時間は、好ましくは０．５ミリ秒〜数時間の範囲であるが、１ミリ秒〜１０分間が好ましい。１マイクロ秒の大きさの超短接触時間は、例えば流体を０．２m/sの速度で２０μmの軸方向幅を備えるスポットを越えるように通過させることによって達成できる。分子レベルでは、接触時間は、数桁さえも小さい。したがって、本発明による方法は、内因性結合時間の大きさである極めて短い分子−分子接触時間を現実化することを許容することは明白である。これは本発明による方法の極めて魅力的な長所である。市販で入手できるステッピングモータを装備してサブマイクロメータさえの変位精度を提供し、そして１０cm/s以上の大きさの大きな変位速度を許容する高分解能自動変位システムの１つを使用すると、サンプルプラグの位置および変位速度の両方を正確に制御することができる。
【０１０９】
異なる接触時間で異なる実験を実行し、そして接触もしくは滞留時間ｔdwellに対する結合量Ｎをプロットすることによって、全動力学結合曲線を確定することができる。脱離反応の速度を決定するためには、脱離促進特性を備える溶液のプラグを注入して、サンプルプラグの後で所定の距離を搬送することができる。
【０１１０】
本発明の方法による結合動力学測定法の検出限界を増加させるためには、より大量のサンプル体積（すなわち、より長いプラグ長を備える）を注入し、引き続いてそれらを規定速度で受容体分子スポットを過ぎて搬送することも可能である。これらの条件下で結合した総量Ｎtotに滞留時間（ｔdwell＝スポット長／流体速度）対全プラグ接触時間（ｔtotal＝サンプルプラグ長／流体速度）の比率をかけると、上記の短いプラグ実験から入手した量Ｎと同一動力学情報を含有するがより小さな測定誤差を有する量Ｎが入手される。
【０１１１】
更にまた別の実施態様によると、本発明の方法では、上記移動する第２表面を使用して、脱離した標的分子のプラグまたは単一プラグ内の酵素アッセイ反応の生成物が、検出装置へ向けて搬送される。上記検出装置は、例えば脱離した標的分子または酵素反応生成物を定量および同定することができる、受容体分子の下流に配置された質量分析計であってよい。
【０１１２】
更にまた別の実施態様によると、本発明の方法では、ストリンジェンシー試験は、流体組成もしくは温度に突然の変化を適用することによって、または外電場を適用することによって実行される。
【０１１３】
更にまた別の実施態様によると、本発明の方法は、検出手段を使用して、基質の表面上に拘束された受容体分子へ選択的に結合した標的分子の量を測定するために使用できる。選択的に結合した標的分子の量は、上記表面を適切に洗浄および乾燥させた後に、例えば走査型共焦点レーザー顕微鏡、ＣＣＤアレイもしくは走査型ＭＡＬＤＩ／ＭＳ装置を使用して測定できる。
【０１１４】
更にまた別の実施態様によると、選択的に結合した標的分子の量は、オンチップで測定できる。これは、結合した分子と結合していない分子とを区別するために、例えば全反射蛍光法、表面音波分析法、表面プラズモン共鳴法、電気化学的分析法、電気インピーダンス法、導電率法、電流滴定分析またはキャパシタンス分析法を使用して行うことができる。
【０１１５】
現在、受容体分子を取り囲んでいる流体相中に存在する結合していない標的分子によって偏らされることなく、スポット表面に結合した分子の量を持続的に監視することを可能にする多数の方法が、知られている。当業者にはよく知られているように、このような方法には、表面プラズモン共鳴法、表面音波法、全反射蛍光法、電気化学的方法、電位差滴定法、導電率法、電流滴定法およびキャパシタンス法が挙げられるがそれらに限定されない。更にまた別の実施態様によると、結合した分子の量の検出は、サンプルプラグが結合スポットから遠くへ搬送され（図１８ｃ参照）、結合した標的分子の脱離を防止するために正塩および緩衝剤組成物を有するサンプルを含まない溶液によって置換された後に実施される。この方法では、検出方法は、例えば上記に挙げたような表面検出法に限定すべきではなく、例えばレーザー誘起蛍光法（ＬＩＦ）のような、より一般的で安価な検出方法を使用することができる。図１８ｃに示したように、この方法は、別の波長で蛍光電磁場１６０の放出を誘導するために所定の波長のコヒーレント光を備える入射するレーザー光１５０の使用に基づいており、これはその後相違する角度下で収集することができる。更にまた別の実施態様では、結合した分子の量は、所定の受容体分子スポットの下流または上流の所定の（短い）間隔で配置された検出装置を使用して検出される。この実施態様では、標的検体濃度における減少が、結合した量に対する間接的尺度として使用される。１つの好ましい実施態様では、遊離標的分子の量は、単一検出点を使用して受容体分子スポットと接触する前および後の両方で決定することができる。検出装置を受容体分子スポットの下流にある所定の位置に配置すると、上記検出装置を使用して第１搬送相において受容体分子スポットとサンプルが接触する前に、所定のサンプル中に存在している結合していない標的分子の全量を測定することができる。サンプルが検出器を通過して上記受容体分子スポットと接触させられた後は、遊離標的分子濃度の低下を測定することを許容しながら、プラグが同一検出装置を再び通過するように、移動する表面は、第１搬送相における方向と反対の方向に移動させることができる。
【０１１６】
結合した分子が脱離させられ、引き続き検出装置に向かって、またはチャネル端（フラクションを収集する目的で）へ向かって最小限に希釈されたプラグ内で搬送されなければならない実施態様では、平行して分析されている様々なサンプルプラグ間で最小の横混合（すなわち、ｚ軸方向の）が発生するように、剪断駆動流動の速度ラインが平行に推移するのが好ましい。
【０１１７】
特に受容体分子に結合している未知のリガンドの構造および組成を決定するために適している本発明によるまた別の好ましい実施態様では、限定量の軸方向分散を有する液体プラグを搬送する可能性を使用して脱離促進溶液のプラグを所定の受容体分子スポットへ搬送できるが、そこでは結合した標的分子は脱離され、引き続き受容体分子スポットの下流に配置された、例えば質量分析計のような検出装置に向かって単一の濃縮プラグ内へ搬送される。酵素反応アッセイの場合は、本発明による方法は、更にまた反応生成物の引き続いての分析のための質量分析計装置に向かって高度に濃縮されたプラグ内の反応生成物を搬送するために使用できる。更にまた別の実施態様によると、未知の結合したリガンドの特性付けが、受容体スポット表面の適切な洗浄および乾燥後に、マトリックス支援レーザー脱離／イオン化質量分析法（ＭＡＬＤＩ／ＭＳ）により行うことができる。
【０１１８】
更にまた別の実施態様によると、本発明による方法では、測定を一次元または二次元配列フォーマットで実施することができるが、一次元もしくは二次元検出器アレイが使用され、そして全流動流線は、平行流動レーン間の混合を防止するために実質的に平行モードで推移する。
【０１１９】
上記で挙げたオンチップ検出方法のほとんどは、多数のスポットが同時に監視されるアレイフォーマットに適用することもできる。二次元配列のマイクロレンズを使用するアレイ−ＬＩＦ検出は、例えばBrunoら（1998）によって証明されてきた。すべての電気的および圧電的および音響的方法は、現在存在する広範囲の微細加工法を使用して、アレイフォーマットにも容易に適用することができる。近年は、例えば９６ウェルプレートの含量を監視するためにＭＳを使用する多重化質量分析法さえ証明されている（Foretら、1998）。
【０１２０】
更にまた別の実施態様によると、本発明の方法では、補因子を包含する結合または反応事象を調査するため、あるいは競合結合アッセイを実施するために、様々な流体物質を単一プラグで、すなわち同一速度で搬送することができる。
【０１２１】
大きな流体速度を必要とする用途のために適した、また別の実施態様では（図１９を参照）、受容体分子は、高剪断場５からそれらを保護するために浅くエッチングされた凹所内に固定化される。
【０１２２】
更に、ここに提示した全実施態様において、通常は剪断流を発生させることが意図される表面が選択的受容体要素を載せることもできることを述べておかなければならない。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】従来型の拡散に基づくＤＮＡおよびタンパク質スクリーニング装置における拡散搬送の概略図である。
【図２】フロースルー型多孔膜またはエレクトロニクスを使用したハイブリダイゼーションを包含する、半径方向搬送を促進するための先行技術の解決策の概略図である。
【図３】本発明による剪断駆動ＤＮＡおよびタンパク質スクリーニング装置における流動機構の概略図である。
【図４】ここで開示した標的−受容体スクリーニング法に使用した基本的流体搬送チャネルの概略図である：長手方向図（ａ）、断面図（ｂ）および平面図（ｃ）。
【図５】従来型拡散駆動システム（ａ）および本発明による剪断駆動システム（ｂ）におけるプローブスポット上面の流体体積の図である。
【図６】本発明による移動するベルト（ａ）および回転可能なディスク装置の概略図である：側面図（ｂ）および平面図（ｃ）。
【図７】多数の受容体分子表面を過ぎる流動を発生させるために１つの単一移動する表面を使用する、本発明による方法の多数の可能性の１つを示している回転可能なディスク装置の平面図である。
【図８】流体運動の追加の維持を提供するため、および／または追加の混合を誘発するために、１列の微細加工された突起部を有する移動する表面システムの平面図（ａ）および長手方向図（ｂ）である。
【図９】ｚ軸方向における混合を促進するために流動方向の間欠的転換を発生させる微細加工された突起部の列の例である。
【図１０】スクリーニング用アレイ表面と統合されたサンプルリザーバ装置のための位置および概念設計の側面図である。
【図１１】対流搬送が一方向でのみ行われる剪断駆動スクリーニング法の平面図である（ａ）。スポットアレイ表面を９０°回転させた後のサンプルの第２通路の平面図である（ｂ）。
【図１２】対流搬送が２つの相互に垂直な方向で確立される剪断駆動スクリーニング法の平面図である。
【図１３】並進搬送および回転対流搬送の両方が確立される剪断駆動スクリーニング法の平面図である。
【図１４】本発明によるデュアル回転可能なディスク装置の概略図である：受容体表面の平面図（ａ）、および可変性のディスク間隔を備え、そしてサンプル流体の周辺流出を示している組立済み装置の側面図である（ｂ）。
【図１５】可変性のディスク間隔、およびサンプル流体の流出を許容する多孔または微細加工された穴を有する受容体表面を備えるデュアル回転可能なディスク装置の概略図である。
【図１６】本発明による装置において厳密に範囲を限定したサンプルプラグを注入するための方法の概略図である。
【図１７】様々なサンプルプラグのハイスループット搬送の概略図である。
【図１８】選択的受容体分子を含有する結合区間に向けてのサンプル分子の剪断駆動搬送（ａ）、上記サンプル分子を所定の時間ｔcont中に上記選択的受容体分子と接触させるステップ（ｂ）、そして結合していない分子を運び去るステップ（ｃ）を含む、本発明による標的−受容体への結合動力学を測定する方法に包含される様々な順序の概略図である。
【図１９】受容体分子が静止した表面の凹所部分に固定化される、本発明による１つの実施態様の長手方向図である。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年6月6日(2003.6.6)
【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】
受容体分子を備えた流路内で標的−受容体結合反応を実施するための装置であって、上記結合反応は、１つ以上の標的分子を含む流体サンプルと上記受容体分子とが接触すると発生し、上記装置が、更に：
−上記流路内でのそのような結合反応のための別個かつ隔離された場所を備える第１固体表面および
−上記流路内でのサンプルの拡散流体流動を強化するための手段であって、拡散流体流動を強化するための上記手段が、実質的に第２固体表面から成り、上記第２表面が第１表面にわたって実質的に平行及び連続モードで移動することができる手段を含んでいる装置。
【請求項２】
第２表面が、上記第１表面より大きい、請求項１記載の装置。
【請求項３】
第１表面が、好ましくはその中に固定化される受容体分子の高さとほぼ同一の深さを有する表面凹所を含むことを特徴とする、先行する請求項１〜２のいずれか一項記載の装置。
【請求項４】
第１および第２表面間の間隔が、少なくとも表面の１つから突き出ておりそして好ましくは摩耗を生じさせない低摩擦層でコーティングされて並んでいるスペーサ手段によって調節される、請求項１〜３のいずれか一項記載の装置。
【請求項５】
第２表面が、上記表面から伸びて並んでいる突起部を有している、請求項１〜４のいずれか一項記載の装置。
【請求項６】
上記第２表面が、直線的に移動可能な平坦なプレート、直線的に移動可能な可撓性ベルト、回転可能なディスクまたは回転可能なシリンダから選択される、請求項１〜５のいずれか一項記載の装置。
【請求項７】
上記第１および第２表面が対向する表面へ最適に適合するために十分に薄く可撓性である、請求項１〜６のいずれか一項記載の装置。
【請求項８】
上記第１表面が、同一タイプの受容体分子で均質に被覆されている、または相違する受容体分子スポットの一次元または二次元配列で被覆されている、請求項１〜７のいずれか一項記載の装置。
【請求項９】
更に温度制御手段および／または検出手段、および／または上記第２表面を自動的に変位させるための手段を含んでいる、請求項１〜８のいずれか一項記載の装置。
【請求項１０】
上記第１表面が、受容体表面に沿っての通過の前および／または後に、大量のサンプル液、ストリンジェンシー試験液または洗浄液を保持するために有用である少なくとも１つの容器をする、請求項１〜９のいずれか一項記載の装置。
【請求項１１】
上記容器が、ストリンジェンシー試験の組成物を勾配様ストリンジェンシーテストを行うことができるように連続的に変化させることができる前混合チャンバーである、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
上記第１および第２表面の両方が、ディスク形状を有する、請求項１〜１１のいずれか一項記載の装置。
【請求項１３】
上記第１表面が、並んだ多孔を含んでいる、請求項１〜１２のいずれか一項記載の装置。
【請求項１４】
上記第２表面が、選択的受容体手段を含んでいる、請求項１〜１３のいずれか一項記載の装置。
【請求項１５】
上記第２表面が、例えば交互の一連の移動−停止シーケンスのような間欠的方法で上記第２表面を変位させることを可能にするプログラムできる自動変位システムによって駆動させられる、請求項１〜１４のいずれか一項記載の装置。
【請求項１６】
流体サンプル内に含まれた１つ以上の標的分子を流路内で第１固体表面に少なくとも部分的に拘束された少なくとも１つの受容体分子へ結合させる方法であって、上記標的分子が、第２表面によって上記第１表面に対して平行に搬送され、該第２固体表面が、上記第１表面を過ぎて、またはわたって実質的に平行モードで移動させられ、そして標的と受容体分子との間の接触時間が十分に長い、好ましくは０．１ms〜１０分間である方法。
【請求項１７】
上記第２表面が、直線的に移動可能な平坦な表面、直線的に移動可能な可撓性ベルト、回転可能なディスクまたは回転可能なシリンダから選択される、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
上記第１表面が、上記第２表面の移動方向とは相違する方向へ並進運動または回転運動される、請求項１６又は１７記載の方法。
【請求項１９】
上記第２表面を使用して、脱離した標的分子のプラグもしくは単一プラグ内の酵素アッセイ反応の生成物が、検出装置へ向けて搬送される、請求項１６〜１８のいずれか一項記載の方法。
【請求項２０】
ストリンジェンシー試験が、流体組成もしくは温度に突然の変化を適用することによって、または外電場を印加することによって実行される、請求項１６〜１９のいずれか一項記載の方法。
【請求項２１】
基質の第１表面へ少なくとも部分的に拘束された受容体分子へ選択的に結合した標的分子の量を測定するために使用される、請求項１６〜２０のいずれか一項記載の方法。
【請求項２２】
選択的に結合した標的分子の量が、オンチップで測定される、請求項１６〜２１のいずれか一項記載の方法。
【請求項２３】
流体サンプル内に含まれた所定の標的検体の産生量を精製するために使用される、請求項１６〜２２のいずれか一項記載の方法。
【請求項２４】
受容体分子と接触するサンプル量が、好ましくは数ピコリットル〜数百マイクロリットルの範囲内である、請求項１６〜２３のいずれか一項記載の方法。
【請求項２５】
第２表面を使用してストリンジェンシー試験のために脱離促進特性を用いて良好に制御された体積の流体混合物が注入および搬送される、請求項１６〜２４のいずれか一項記載の方法。
【請求項２６】
上記表面間の間隔が、アッセイ操作の経過中に徐々に減少させられる、請求項１６〜２５のいずれか一項記載の方法。
【請求項２７】
上記第２表面が、例えば交互の一連の移動−停止シーケンスのような間欠的方法で移動させられる、請求項１６〜２６のいずれか一項記載の方法。
【請求項２８】
１種以上の相違する標的分子を含有する限定されたサンプルプラグが、上記２つの表面によって形成されたチャネル内に注入され、引き続いて上記サンプルプラグが、拘束された受容体分子スポットの少なくとも１つを越えて搬送され、上記サンプルプラグの軸方向の幅が、好ましくは上記受容体分子スポットの幅の０．５〜１０倍の範囲内であり、そして上記サンプルプラグにはサンプルを含まない液体プラグが先行および後続する、請求項１６〜２７のいずれか一項記載の方法。
【請求項２９】
その間に上記限定されたサンプルプラグが、上記受容体分子スポットと接触している時間を変化させ、そしてサンプルの通過中または通過後にオンスポット検出装置と選択的に結合した流体標的分子の量を測定することによって、結合動力学および結合平衡定数を決定するために使用される、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
上記限定されたサンプルプラグが好ましくは上記受容体分子スポットの幅の０．５〜０．８倍の範囲内の幅を有し、そして上記サンプルプラグが、所定の受容体分子スポットの位置に到達したときに第２表面の移動が停止する、請求項２８または２９のいずれか一項記載の方法。
【請求項３１】
基質表面上でのサンプル中の上記標的分子と上記受容体分子との結合に化学反応ステップが続き、そしてその間に上記サンプルプラグが、上記受容体分子と接触している時間を変化させることによって反応動力学が決定される、請求項２８〜３０のいずれか一項記載の方法。
【請求項３２】
少なくとも１つの検出装置が、好ましくは所定の受容体分子の下流もしくは上流１００〜１，０００μmである所定の間隔で配置され、上記受容体分子での上記サンプルプラグの通過中および通過後の標的検体濃度における差を使用して、結合標的検体の量が決定される、請求項２８〜３１のいずれか一項記載の方法。
【請求項３３】
測定が、一次元もしくは二次元配列フォーマットで実施され、一次元もしくは二次元検出器アレイが使用され、そして全流動流線が、平行流動レーン間の混合を防止するために実質的に平行モードで進む、請求項２８〜３２のいずれか一項記載の方法。
【請求項３４】
補因子を包含する結合もしくは反応事象を調査するため、または競合結合アッセイを実施するために、様々な流体物質が、単一プラグで、すなわち同一速度で搬送される、請求項２８〜３２のいずれか一項記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図３は、本発明によるＤＮＡおよびタンパク質スクリーニング装置における流体搬送機構の好ましい実施態様を示している。半径方向への搬送は、本明細書においては流体層の厚さを低下させることによって促進されるが、他方、横断方向（すなわち、ｘ軸方向）では対流の、したがって迅速なスポットからスポットへの搬送が組織化されている。本発明による装置では、未知の標的分子１ａ、１ｂ、１ｃ等を含有するサンプルは、剪断力場を使用して、第１表面１０で固定化された適合するプローブ分子スポット２ａ、２ｂ、２ｃ等の一列のスポットを過ぎて極めて薄い層（厚さｄを備える）内に搬送される。この実施態様によるこの剪断力場は、第２表面２０の移動から始まり、いずれかの適切なモータシステム４０によって駆動され、そして実質的に線形プロファイル５１１を備える流動を誘発する。第２表面２０は、この実施態様では第１表面１０とともに流路の境界を構成する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
から推定できると考えると、Ｄdiff＝１．１０-11m2/sを備えるＤＮＡ鎖が、１つのスポットから別のスポットへ移動するために約１時間かかること、そして典型的なＤＮＡマイクロアレイ（従来型顕微鏡スライドと同一寸法を有する）の７．５cmの全長を移動するのに約２．１０８秒間（２億秒間）かかることを容易に検証できる。この基本的計算は、典型的ＤＮＡチップでは、スポットが、すぐ近傍にある流体だけを「見る」ことを証明している。／に対して方程式（１）の解を出し、そしてτ＝１５時間を挿入することによって、それから所定のスポットが１５時間の一晩の実験中に材料をサンプリングできる半径を計算すると、／＝１mmの大きさのサンプリング距離が見いだされる。これは、所定のスポットが、その左へ１mmおよび右へ１mmに位置するサンプルだけを「見る」ことを意味している。これは、更に、十分な検出限界を達成するためにはＤＮＡマイクロアレイ（１００μmの大きさ、Duggan D.J.ら、1999 Nature Genentics Supplement 21, 10-14）では２０〜１００ミクロンの大きさの相当に厚い流体層を使用しなければならない理由を説明している。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
微細加工された１列のスペーサ５０は、移動する第２表面および／または静止した第１表面上に配置され、移動するプレートおよび静止したプレート間の距離をできる限り一定に維持することを可能にする。これらのスペーサは、円筒形、切頭円錐形、半球形、立方体形および方形ブロック形を含むがそれらに限定されないあらゆる所望の形状を有していてよい。１つの実施態様では、微細加工されたチャネルスペーサは、それらの最長寸法をｘ軸方向に沿って向けて、実質的に静止した第１表面の全長に沿って伸びている。この好ましい実施態様では、チャネルスペーサは、移動する壁（第２表面）が、実質的に直線方向へ平行移動させられるときに優先的に、実質的に直線形の形状を有していなければならないが、他方、それらは、移動する壁が回転運動に曝されるときには、優先的に円形に湾曲した形状を有していなければならない。チャネルスペーサは、摩擦学の分野の当業者にはよく知られているあらゆる適切な耐摩耗性材料から製造しても、またはそれで被覆してもよい。チャネルスペーサは、微細加工の分野の当業者にはよく知られている適切な層蒸着法（例、ＣＶＤ）およびエッチング法（例、リフトオフ・エッチング）のいずれかにより製造することができる。ナノメートル単位の小さな高さ公差を有するスペーサ構造を機械加工するための方法の例は、これらの構造の上部に摩耗を生じさせないコーティング層を追加するための方法と一緒に、Tanaka. Hら、1993, J. Tribol. 115, 573-576およびLi.Y & Menon.A.K. 1995, J.Tribol. 117, 279-284の論文において見出すことができる。２つの表面を密接に接触した状態に維持するためには、荷重５０１を適用することができる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
図１０は、本発明によるまた別の好ましい実施態様を示しているが、このときいわゆるサンプル保持装置６０は、受容体分子スポット２のアレイを有するプレート構造２０内に取り付けられて、または統合されている。サンプル保持装置は、例えば表面１０および２０によって形成されたスクリーニングチャネルを通して搬送されるのを待っているサンプル１００の部分の蒸発を防止するための手段として機能する。チャネル出口に配置すると、サンプル保持装置は、更にまたスクリーニングチャネルを通る１つの通路を経過した後に引き続いての分析のためにサンプルを収集するための手段として役立つことができる。好ましくは、サンプル保持装置は、周囲大気または加圧もしくは真空チャンバー（図面に示されていない）との閉鎖可能な連結部６１１を有していなければならない。本発明において必要とされるサンプル保持装置は、例えば反応性イオンエッチング、ＬＩＧＡおよびウェットエッチングのようなあらゆる標準マイクロマシニング（微細加工）法を用いて製造することができ、そして１つの好ましい実施態様では、サンプルホルダは、受容体分子スポットを有している基質内に直接に機械加工される。また別の好ましい変形では、サンプルホルダは真空チャック、またはいずれかの他の適切な固定装置内に統合され、固定保持フレームへ静止した表面を取り付けるために使用される（本明細書に記載の図面のいずれにも示されていない）。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
図９に示した実施態様を除いて、ここまでに提示した実施態様は、例えば方向７０に発生させられる剪断流が、列毎の方法でしか受容体分子スポット２に対応せず、他方では、垂直方向（方向７１）への搬送が、今もなお緩徐な分子核酸工程によって行われなければならないという共通の短所がある（図１１ａ）。この問題を解決するために考えられる１つのアプローチは、アッセイプレート２０の少なくとも２つの側壁に沿って伸びているサンプル保持装置６１内にサンプルを再収集し、アッセイプレート２０を方向６２にしたがって９０°回転させ、そして方向７１でスクリーニング工程を反復することであろう。毛細管作用のために、受容体スポット表面２０の端部１１に収集された液体は、自動的にサンプル保持装置６１の両脚６１ａおよび６１ｂを越えて同等に広がるであろう。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
これまでに提示したすべての実施態様は、大量のサンプル体積を処理するために（すなわち、サンプル体積が、典型的にはチャネル体積と同等以上の場合のために）特別に設計されている。しばしばコンビナトリアル化学ライブラリー薬物スクリーニングの場合のように、サンプルが十分に濃縮されている場合は、より少量のサンプル量を処理できることが望ましい。この時点で、本発明による方法のまた別の長所が生じる。図１６に示した注入手順に従い、そしてサブマイクロメータ移動精度さえ備える移動する壁２０の移動９０を制御する可能性を用いると（例えばステッピングモータを備えた自動直線的移動システムを使用して）、制御可能かつ再現性の方法で極めて短いサンプルプラグ１００を注入できることは、明白である。図１６では、１つは、サンプルが充填されていて（注入装置８０）、もう１つは、サンプルを含まない溶液が充填されている（注入装置８１）２種の相違する注入装置を使用して、装置８０を用いて注入されたがチャネル内には進入しなかったサンプルは注入装置８１を用いて希釈することができる。例えば当業者にはよく知られている圧電作動式の微細加工された注入ノズルを使用した場合は、わずかなサンプル量を高速で分注することが可能であり、極めて高い注入頻度を得ることができる。図１６における順序を参照すると、サンプルは好ましくはチャネル入口の正面にある表面２１から全液体を除去（例えば、拭き取りまたは吸引によって）した後に添加しなければならないことに注目すべきである。好ましい実施態様では、サンプル注入点の上流に他の液体は存在していないので、したがってサンプルの希釈が、回避される（図１０における状態を参照）。サンプルの注入は、更にまた図１０に提示した装置のような小型サンプル保持装置を通して行うこともできる。本発明による方法において注入量を制御するためにチャネル壁の移動を使用する可能性のもう１つの長所は、不要な希釈を誘発することなく、極めて少量の注入体積（ピコリットルの大きさ）を処理できることにある。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
明確に境界が限定されたサンプルプラグを注入できる可能性と、サブミクロンの太さを備えるチャネル内での軸方向拡散度が極めて小さいという事実とを組み合わせると、本発明による好ましい方法の１つでは、サンプルを含まない緩衝液の相当に短いプラグ１１０によってのみ分離された（すなわち、サンプルプラグがわずか１０〜５００μmの長さのサンプルを含まない液体プラグによって分離されているように）相違するサンプル１０１〜１０６の極めて短いプラグ（すなわち、１０〜５００μmの大きさの長さを備える）は、相違するサンプルプラグ間でいずれかの有意な水力学的混合またはキャリーオーバーを生じさせずに、表面１０および２０によって形成されたマイクロアレイチャネルを通して搬送することができる（図１７）。短いサンプルプラグの高頻度搬送を発生させる可能性は、半径方向速度におけるあらゆる相違が、迅速な分子拡散によって直ちに相殺されるので、サブミクロンの太さを備えるチャネル内での軸方向の分散もしくはピーク拡大の程度が極めて小さいという事実から理解することができる。これは、圧力駆動流動については知られているが、剪断駆動流動へ容易に置き換えることのできる事実である。圧力駆動層流円形パイプ流中での軸方向分散についての表現は、Cussler, E.L. 1984、Diffusion: mass transfer in fluid systems, Cambridge University press, USA pp90）に与えられている。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
相違する短いサンプルパルスを連続的に交互に注入し、それらを１列の相違する受容体分子スポットを越えて搬送することで、現在説明している実施態様は、高度に濃縮したサンプルの真のハイスループット・スクリーニングを可能にする。１つの好ましい変形では、アレイプレート全体を監視することのできるアレイフォーマット検出システム（Charge Coupled Device-array、または例えばBruno, A.E.ら1998 Micro-optical fluorescence detection for chip-based multiplexed analysis systems, in Micro Total Analysis Systems, Eds. Harrison, D.J. and van den Berg, A., Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, pp281-285に提示されているマイクロレンズレーザー誘起蛍光アレイ）を使用して受容体分子スポットでの結合事象の発生を検出および監視する。図１７では、両方向矢印２００が、そのようなアレイ検出システムのための可能性のある検出点を表している。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
上記で挙げたオンチップ検出方法のほとんどは、多数のスポットが同時に監視されるアレイフォーマットに適用することもできる。二次元配列のマイクロレンズを使用するアレイ−ＬＩＦ検出は、例えばBrunoら（1998）によって証明されてきた。すべての電気的および圧電的および音響的方法は、現在存在する広範囲の微細加工法を使用して、アレイフォーマットにも容易に適用することができる。近年は、例えば９６ウェルプレートの含量を監視するためにＭＳを使用する多重化質量分析法さえ証明されている（Foret, F.ら、Micro devices for Electrospray Mass Spectrometry in Micro Total Analysis Systems 1998 Eds. Harrison, D.J. and van den Berg, A. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, pp38-38）。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004536694.tif 000065
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004536694.tif 000066
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2004536694.tif 000067
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2004536694.tif 000068
【国際調査報告】
2004536694.tif 000069
2004536694.tif 000070
2004536694.tif 000071
2004536694.tif 000072