(57)【要約】化学センサー又は化学化合物の直線的アレイを、その全アレイを蛍光などの光学特性の変化を利用して迅速にアッセイすることを可能にする光ファイバーによって支持する。このファイバーに沿った作用物質の位置は、これらの直線的アレイにおいて、該作用物質の正体を決定する。コンビナトリアルライブラリーをこのファイバー上に構築することができ、並びに、該光ファイバー上でアッセイすることができる。光源、光ファイバー及び検出器を利用して光ファイバー上の作用物質の全アレイを分析するシステム及び方法も記載する。励起と検出との間の時間遅れは、ファイバーに沿ってアッセイされる位置を決定し、それ故、アッセイされる作用物質の正体を決定する。本発明は、医療産業、製薬工業、環境産業、防衛産業及び食品産業における用途を見出すことができる。
2004500574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーに結合された作用物質のアレイであって、各作用物質が、該光ファイバーの予め決めてある位置に結合されている当該アレイ。
【請求項２】
作用物質が、化学化合物である、請求項１に記載のアレイ。
【請求項３】
作用物質が、タンパク質である、請求項１に記載のアレイ。
【請求項４】
作用物質が、ペプチドである、請求項１に記載のアレイ。
【請求項５】
作用物質が、ポリヌクレオチドである、請求項１に記載のアレイ。
【請求項６】
光ファイバーが、反応物領域に分割されている、請求項１に記載のアレイ。
【請求項７】
光ファイバーが、クラッディングを含む、請求項１に記載のアレイ。
【請求項８】
クラッディングが、ゾル−ゲルマトリクスである、請求項７に記載のアレイ。
【請求項９】
クラッディングが、ポリマーである、請求項７に記載のアレイ。
【請求項１０】
光ファイバーを誘導体化してある、請求項１に記載のアレイ。
【請求項１１】
光ファイバーをアミノプロピルシリル化してある、請求項１０に記載のアレイ。
【請求項１２】
光ファイバーをシリル化してある、請求項１０に記載のアレイ。
【請求項１３】
光ファイバーを少なくとも一層のクラッディングで被覆してある、請求項１に記載のアレイ。
【請求項１４】
光ファイバー上の作用物質のアレイを製造する方法であって、下記のステップを含む当該方法：
反応性の官能基を有する光ファイバーを用意し；
作用物質を光ファイバーに結合させる。
【請求項１５】
用意するステップが、下記のステップを含む、請求項１４に記載の方法：
光ファイバーを用意し；そして
該ファイバーを誘導体化して反応性の官能基を与える。
【請求項１６】
光ファイバー上に化学化合物のアレイを製造する方法であって、下記のステップを含む当該方法：
反応性の官能基を有する光ファイバーを用意し；
該ファイバーを領域に分割し；
各領域を、反応性部分を結合し又は官能基を改変するような反応条件にかけ；そして
上記の２ステップを、化学化合物の所望のアレイが得られるまで繰り返す。
【請求項１７】
光ファイバー上の作用物質のアレイを分析する方法であって、下記のステップを含む当該方法：
光ファイバー上に作用物質の直線的アレイを、各作用物質の正体がアレイの開始点からの距離の関数となるように用意し；
アレイ中の作用物質をアッセイして所望の活性を有する化合物を検出し；
光源を用いて作用物質を励起させ；そして
光に対する反応によって特定の作用物質を検出する。
【請求項１８】
アッセイのステップが、蛍光性の種をこのアレイと接触させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
光ファイバー上の作用物質を分析するためのシステムであって、下記を含む当該システム：
光ファイバー上に直線的に配置された作用物質のアレイ；
光子を該アレイに送達するための光源；及び
該アレイからのシグナルを受けるための光検出器。
【請求項２０】
光源が、レーザーである、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
光源が、パルスレーザーダイオードである、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
光源が、ＬＥＤである、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
検出器が、光電子増倍管である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
検出器が、電荷結合素子である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２５】
検出器が、フォトダイオードである、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２６】
検出器が、更に、フィルターを含む、請求項２３、２４又は２５に記載のシステム。
【請求項２７】
検出器が、更に、モノクロメーターを含む、請求項２３、２４又は２５に記載のシステム。
【請求項２８】
光ファイバー上の作用物質のアレイを分析するためのシステムであって、下記を含む当該システム：
光ファイバー上に直線的に配列された作用物質のアレイ；
光ファイバー内に光子を送達するための光源；及び
光ファイバー上の作用物質からのシグナルを受けるための光検出器。
【請求項２９】
光ファイバー上の作用物質のアレイを分析する方法であって、下記のステップを含む当該方法：
第一の光ファイバー上の作用物質の直線的アレイを、各作用物質の正体がこのアレイの開始点からの距離の関数となるように用意し；
第二の光ファイバーを用意し；
このアレイ内の作用物質をアッセイして所望の活性を有する化合物を検出し；
これら２つのファイバーの一方を利用して、光源により作用物質を励起し；そして
これら２つのファイバーの他方を利用して、光との反応により特定の作用物質を検出する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
医務室での体液の成分のアッセイから空港の火薬類の捜査まで、様々な測定において化学センサーが利用されている。センサーのアレイは、多数の異なる種の検出を可能にするので、又は低い選択性の多数のセンサーを用いる高度に忠実な認識の故に非常に有用である。化学センサーの大きなアレイからのデータを分析して、特定の化学化合物又は官能基の存在又は活性を検出することができる。二次元アレイは、現在、医療分野で遺伝性及びウイルス性疾患のスクリーニングにバイオセンサーとして利用されている。これらのアレイの多くは、特定の細胞系統でスイッチが入り又は切れる特異的遺伝子を検出するための公知の遺伝子配列の数千のポリヌクレオチドを小さいチップ上に含んでいる（Ｓａｐｏｌｓｋｙ等、Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ：Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ １４：１８７−１９２，１９９９；Ｌｏｃｋｈａｒｔ Ｎａｔｕｒｅ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ４：１２３５−１２３６，１９９８；Ｆｏｄｏｒ ＦＡＳＥＢ Ｊ．１１：Ａ８７９，１９９７；Ｆｏｄｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２７７：３９３−３９５，１９９７；これらの各々を参考として本明細書中に援用する）。しかしながら、これらのチップは、ますます大きくなってきており、チップの読み出しは、だんだん時間を浪費するコスト高なものとなり、アレイの分析には一層複雑な機器を必要としている。今日でも、チップを読む費用と複雑さは、医務室で妥当に利用できるものを超えている。
【０００２】
今日用いられている多くの化学センサーは、化学化合物の結合に際して、光学特性例えば吸光度又は蛍光の変化を受ける。それ故、光ファイバーは、かかる光学センサーに光を運びそして運び出すのに理想的に適している。各光ファイバーの端にセンサーを有する光ファイバー束が、現在、Ｉｌｌｕｍｉｎａ， Ｉｎｃ．によって開発されている。
【０００３】
コンビナトリアルケミストリー及び薬物の発見
コンビナトリアルケミストリーは、多数の化学化合物を分析しなければならない研究の他の領域である。コンビナトリアルケミストリーの技術は、数千から数百万の化学化合物の合成を可能にし、該化学化合物は、その後、新規な医薬、新規な触媒、新規な化学センサー又は他の所望の特性を有する物質の探索においてスクリーニングすることができる（Ｇｅｙｓｅｎ等、Ｍｏｌｅｃ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．２３：７０９−７１５，１９８６；Ｈｏｕｇｈｔｏｎ等、Ｎａｔｕｒｅ ３５４：８４−８６，１９９１；Ｆｒａｎｋ Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ ４８：９２１７−９２３２，１９９２；Ｂｕｎｉｎ等、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ ９１：４７０８−４７１２，１９９４；Ｔｈｏｍｐｓｏｎ等、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．９６：５５５−６００，１９９６；Ｋｅａｔｉｎｇ等、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．９７：４４９−４７２，１９９７；Ｇｅｎｎａｒｉ等、Ｌｉｅｂｉｇｓ Ａｎｎ．／Ｒｅｃｕｅｉｌ ６３７−６４７，１９９７；Ｒｅｄｄｉｎｇｔｏｎ等、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２８０：１７３５−１７３７，１９９８；これらの各々を参考として本明細書中に援用する）。コンビナトリアルケミストリーの出現前は、潜在的化合物を、典型的には、骨の折れる抽出及び天然物のスクリーニングにより、又は複雑な単一分子合成によって同定した。
【０００４】
化学化合物のコンビナトリアルライブラリーの調製において、数千から数百万の化合物が小規模に合成される。このプロセスは、通常、官能化及び誘導体化のための幾つかの部位を有するコア構造にて開始する。これらの部位の各々を、様々な条件下で公知の試薬と反応させて、多数の生成物を生成する。このライブラリーは、スプリット−プール法及びパラレル合成法を含む様々な方法によって合成することができる。これらの合成ステップは、溶液中で起こりうるし又は一層普通に利用される固相支持体上でも起こりうる（Ｌａｍ等、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．９７：４１１−４４８，１９９７；Ｎｅｆｚｉ等、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．９７：４４９−４７２，１９９７；Ｇｅｎｎａｒｉ等、Ｌｉｅｂｉｇｓ Ａｎｎ．／Ｒｅｃｕｅｉｌ ６３７−６４７，１９９７；Ｇｒａｖｅｒｔ等、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．９７：４８９−５０９，１９９７；Ｔｈｏｍｐｓｏｎ等、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．９６：５５５−６００，１９９６；Ａｃｃｔｓ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．２９，１９９６（コンビナトリアルケミストリーの特集号）；Ｐｉｒｒｕｎｇ等、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．９７：４７３−４８８，１９９７；Ｃｚａｒｎｉｋ Ｃｕｒｒ．Ｏｐｉｎ．Ｃｈｅｍ．Ｂｉｏｌ．１：６０，１９９７；これらの各々を参考として本明細書中に援用する）。その結果生成したライブラリーを、次いで、公知のアッセイを用いてスクリーニングして、所望の活性を有する化合物を同定する。次いで、この同定された化合物の構造を、例えば、固体支持体上の情報を解読することにより（Ｃｚａｒｎｉｋ Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ ９４：１２７３８−１２７３９，１９９７；Ｏｈｌｍｅｙｅｒ等、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ ９０：１０９２２−１０９２６，１９９３；米国特許第５，５６５，３２４号；これらの各々を、参考として本明細書中に援用する）又は空間的に番地付け可能なアレイ中の化合物の位置を測定することにより（Ｆｏｄｏｒ等、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２５１：７６７−７７３，１９９１；米国特許第５，１４３，８５４号；米国特許第５，５４７，８３９号；Ｇｅｙｓｅｎ等、Ｍｏｌｅｃ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．２３：７０９−７１５，１９８６；Ｈｏｕｇｈｔｏｎ等、Ｎａｔｕｒｅ ３５４：８４−８６，１９９１；これらの各々を参考として本明細書中に援用する）決定することができる。同定された化合物を医薬開発におけるリード化合物として利用することができる。しかしながら、完全なライブラリー（数百万の化合物を含んでいる）の合成及び分析は、非常に時間を浪費してコスト高であり、フルスケールライブラリー分析は、まれにしか行われない。
【０００５】
コンビナトリアルライブラリーの完全にパラレルな合成及び該ライブラリーのフルスケール分析を可能にする方法及びシステムは、新規な医薬及び他の様々な特性の化合物の探索において非常に有用であろう。
【０００６】
発明の要約
本発明は、光ファイバー上の作用物質の直線的のアレイを提供する。これらの作用物質は、化学化合物を含むことができ、例えば、コンビナトリアル化学ライブラリーを表すことができる。これらの化合物は、この光ファイバー上で合成することができ且つ／又は分析することができる。好ましくは、これらの化合物の分析に用いられる如何なるアッセイも、光学特性例えば吸光度、化学発光、リン光の変化、光散乱、吸収スペクトルの変化、放射スペクトルの変化などを含む。この光ファイバーは、該ファイバーの表面上の種々の部位における事象の進行／出現を、該ファイバーのコアに供給された光を利用して、光学的にモニターすることを可能にする。該ファイバーコアから漏れる光を利用して、事象の進行度又は出現を検出する。例えば、この光は、該事象の部位で発色団を励起する。次いで、励起パルスとリターンシグナルとの間の時間の遅れを利用して、該ファイバーに沿って検出される事象の位置を計算することができる。次いで、この検出された事象の位置を、その部位での化学化合物の同定において利用することができる。作用物質は、光ファイバーのセットの末端ではなくて長さに沿って分布するので、完全な直線的アレイを、光ファイバーの少数（例えば、１つ）の光学的配列によって分析することができる。
【０００７】
化学センサーも又、光ファイバー支持体に沿って直線的に配置することができる。数百〜数千の化学センサーの直線的アレイを、光ファイバーに沿って配置することができる。これらの化学センサーは、特定の化学化合物又は官能基の存在又は活性をアッセイするためにデザインすることができる。もしこの化学センサーが、化学化合物又は官能基の存在を検出したら、その化学センサーに結合した光学特性例えば蛍光の変化を、上記の光ファイバーを用いて検出することができる。
【０００８】
他の面において、本発明は、光ファイバー上の化合物のアレイを合成するための新規な方法を提供する。これらの化合物は、光ファイバー上で又は光ファイバーのクラッディング上で官能基から合成される。これらの官能基を、一連の反応条件にさらすが、各反応条件のセットは、特定の周期で、支持体に沿って循環する。これらのシリーズの各反応条件は、ファイバーに沿った距離の関数として同定することができる。この直線的光ファイバー支持体に沿った合成のパラレル法は、各々の新たに合成された化合物を、そのファイバーに沿った位置によって同定することを可能にする。
【０００９】
更に別の面において、本発明は、アレイに沿った作用物質の分析方法を提供する。アレイ上の化合物を、任意の所望の活性に基づいてアッセイすることができる。このアッセイでは、化合物がアッセイされる活性を有するかどうかに基づいて化合物の部位で光学特性を変更する。好ましくは、測定する光学特性は、蛍光である。ファイバーに沿った化合物は、非常に狭いレーザーパルスを用いる励起及びその結果の蛍光放射の検出（該放射は、該ファイバーにより捕獲される）によって、時間領域にて区別することができる。かかる光ファイバーに沿った直線的アレイの大きな利点は、励起と放射を各センサー要素に繋ぐのに該ファイバーの一方の端の配列しか必要としないことである。本発明は又、この直線的アレイに沿った作用物質の分析のためのシステムをも提供する。このシステムは、光源、光ファイバー上の作用物質の直線的アレイ及び検出器を含む。
【００１０】
定義
作用物質は、光ファイバーに沿って直線的に配置することのできる任意の物質をいう。この用語作用物質は、制限はしないが、ポリヌクレオチド、ペプチド、タンパク質、有機分子、化学化合物、磁性物質及びナノマテリアルを包含する。好適具体例において、これらの作用物質は、小型分子である。特に好適な具体例において、これらの作用物質は、光ファイバーに沿って合成されたコンビナトリアルライブラリーのメンバーである。
【００１１】
化学センサーは、特定の化学化合物（例えば、トリプトファン、コレステロール、グルコース、尿素、コカイン、エタノール）又は化合物の部類（例えば、タンパク質、糖類、金属、脂質、アミン、芳香族化合物、オピエート、アルコール、ポリヌクレオチド）を検出することのできる物質をいう。この化学センサーは、化学化合物、タンパク質、ペプチド、レセプター、触媒、ポリヌクレオチドなどであってよい。好ましくは、化学センサーにより検出される化合物の存在下で、その化学センサーは、光学特性の変化を受ける。
【００１２】
発色団は、光を吸収し又は屈折する化学化合物をいう。好適具体例において、発色団は、蛍光体であり、ある波長の光子によって励起された際に光子を放出する。他の好適具体例において、発色団は、リン光によって光を放出する。更に別の好適具体例において、発色団は、化学発光によって光を放出する。
【００１３】
事象は、任意の反応又は相互作用をいい；好ましくは、この事象は、その事象の部位での光学特性の変化を生じる。好適具体例において、この事象は、抗体、レセプター、又は他の分子の光ファイバー上の作用物質への結合である。他の好適具体例において、この事象は、光ファイバー上の作用物質の化学構造の変化を生じうる。更に別の具体例において、この事象は、コンビナトリアルライブラリーを造る一連の反応ステップである。
【００１４】
光ファイバーは、光を導く透明な誘電体（通常、ガラス又はプラスチック）のフィラメントをいう。この光ファイバーは、同様の幾何学的形状のコアの周囲にクラッディングを有しても有しなくてもよい。好ましくは、光は、このファイバーのコア内に結合され、コア−クラッディング境界から反射されそしてクラッディング中へ屈折される。好ましくは、このコアの屈折率は、このファイバーにより導かれる光について、クラッディングのそれよりも大きい。好適具体例において、光は、このファイバー中を損失なしで伝達される。
【００１５】
ペプチド又はタンパク質は、本発明によれば、一続きの少なくとも３つのアミノ酸がペプチド結合により一緒に繋がれた化学化合物を意味する。発明のペプチドは、非天然アミノ酸（即ち、自然に存在しないがポリペプチド鎖に組み込むことのできる化合物；例えば、機能的イオンチャンネルに上首尾に組み込まれた非天然アミノ酸の構造を表示しているｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｃｏ．ｃａｌｔｅｃｈ．ｅｄｕ／〜ｄａｄｇｒｐ／Ｕｎｎａｔｓｔｒｕｃｔ．ｇｉｆ参照）及び／又はアミノ酸類似体（当業者に公知）を代わりに用いることはできるが、好ましくは、天然アミノ酸のみを含む。発明のペプチド中の少なくとも１つのアミノ酸を、例えば、化学的存在物例えば炭水化物基、リン酸基、ファルネシル基、イソファルネシル基、脂肪酸基、結合体形成、官能化又は他の改変のためのリンカーなどによって改変することもできる。
【００１６】
ポリヌクレオチド又はオリゴヌクレオチドは、ヌクレオチドのポリマーをいう。このポリマーは、天然のヌクレオシド（即ち、アデノシン、チミジン、グアノシン、シチジン、ウリジン、デオキシアデノシン、デオキシチミジン、デオキシグアノシン及びデオキシシチジン）、ヌクレオシド類似体（例えば、２−アミノアデノシン、２−チオチミジン、イノシン、ピローロ−ピリミジン、３−メチルアデノシン、５−メチルシチジン、Ｃ−５プロピニル−シチジン、Ｃ−５プロピニル−ウリジン、２−アミノアデノシン、Ｃ５−ブロモウリジン、Ｃ５−フルオロウリジン、Ｃ５−イオドウリジン、Ｃ５−プロピニル−ウリジン、Ｃ５−プロピニル−シチジン、Ｃ５−メチルシチジン、２−アミノアデノシン、７−デアザアデノシン、７−デアザグアノシン、８−オキソアデノシン、８−オキソグアノシン、Ｏ（６）−メチルグアニン、及び２−チオシチジン）、化学的に改変した塩基、生物学的に改変した塩基（例えば、メチル化塩基）、インターカレートされた塩基、改変された糖（例えば、２’−ヒドロキシルリボース、２’−フルオロリボース、リボース、２’−デオキシリボース及びヘキソース）、又は改変されたリン酸基（例えば、ホスホロチオエート及び５’−Ｎ−ホスホルアミダイトリンケージ）を含むことができる。
【００１７】
反応物領域は、それに結合した作用物質を有する光ファイバーのセグメントをいう。コンビナトリアルライブラリーの場合には、反応物領域は、ライブラリーのメンバーを造るための化学反応条件の特定のセット及び配列にさらされる。光ファイバーに沿った化学センサーの場合には、反応物領域は、少なくとも一種類の化学センサーを含む。好ましくは、各領域は、一種類の化学センサーを含む。
【００１８】
好適具体例の詳細な説明
光ファイバーは、独特の基材であって、その上に化学センサー、コンビナトリアルライブラリー、又は他の作用物質を直線的に配列させることができ且つ光学特性の変化に基づいてアッセイすることができる基材を提供する。個々の作用物質は、該ファイバーに沿った位置により同定することができ、光の送達と光の変化の検出との間の時間的遅れを利用して、その位置を測定することができ、それ故、化合物の正体を決定することができる。リン光、化学発光、蛍光、光散乱、吸収スペクトルの変化、放射スペクトルの変化などを含む任意の光学特性を測定することができる。光ファイバーに沿った作用物質の光を利用するアッセイは、全アレイの早くて完全な分析を可能にする。
【００１９】
光ファイバー
光ファイバーは、直線的に配置された多くの作用物質を結合するための支持体及びこれらの作用物質を光を利用してアッセイするための手段を提供する。図１は、光ファイバーの光の伝播方向に沿った断面図を示している。このファイバーは、屈折率ｎ１を有するコア領域及びコアの周囲の屈折率ｎ２を有する随意のクラッディングよりなる。このファイバーは又、コア及びクラッディングの機械的保護のためにクラッディングを囲むジャケットをも含むことができる。このファイバーにより伝えられた光は、ファイバーのコアに結合され、コア−クラッディング境界から反射されてクラッディング内へ屈折される。もしｎ２＜ｎ１であれば、全反射条件がα≧αｇ（全反射角）の入射角αにつき存在し、ここに、αｇ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）である。これらの条件下で、光は、コアに閉じ込められ、損失なしで伝播する。全反射条件下であっても、コア内の電磁波光は、「禁じられた」クラッディング領域内への指数関数的強度減衰を示す（エバネセント波）。コア／クラッディング境界の近くに位置する発色団は、この光を吸収することができて電子的に励起される。幾何光学によっては、発色団から放射された光は、コア領域内の無損失伝播が起きるようにコアに結合しえない。しかしながら、コア内の被嚮導光モードのエバネセントテイルは、クラッディング領域から放射された光強度をピックアップしてこの強度を無損失でコア領域を通して伝えることができる。
【００２０】
この発明の特に好適な具体例において、等距離にある等しい長さの反応物領域を、光ファイバーの長さに沿って造る（図２）。一層好ましくは、この光ファイバーは、クラッディングに囲まれたコア及びクラッディングの全円周に及ぶ反応物領域を含む。各反応物領域は、長さｌを有し且つ隣接反応物領域と距離ｄだけ離れている。このｌとｄの選択は、何れの試料特性をモニターするか及び何れの検出方法を選択するかに依存する。
【００２１】
少なくとも一層のクラッディングにより囲まれたコアを含む光ファイバーの場合には、一つの可能性は、光ファイバーのクラッディングを反応物のための又は発色団を結合するためのホストとして利用することである。その利点は、光ファイバーの基本的レイアウトが乱されないことであり、これは、全反射角がファイバーに沿って一定であることを意味する。しかしながら、化学的観点からは、存在するクラッディングは、起こりうる化学を制限しうる。クラッディングは、典型的には、高密度材料であるので、反応物のクラッディング内への拡散も遅い。それ故、一層優れたアプローチは、反応物領域を造る場合には、クラッディングを除去して、それを好ましくは次の特性の少なくとも一つを有する他のホスト材料で置き換えることである：１）多くの化学反応が起きることを可能にし；２）反応物の妥当な迅速な拡散速度を与え；そして３）元のクラッディングと同じ屈折率を有する。もし置換クラッディングの屈折率が元のクラッディングのそれより大きいならば、光度の損失は、以下のケース２で論じるようなものとなる。置換クラッディングは、ゾル−ゲルマトリクス、樹脂、プラスチック、ポリマー、多糖類（例えば、アガロース）などを含む。
【００２２】
コアｎ１、クラッディングｎ２及び置換クラッディングｎｒの屈折率の相対的な大小によって、以下のように、幾つかの場合を区別することができる：
【００２３】
ケース１：ｎ１＞ｎ２＝ｎｒ
この場合には、ファイバーは、光学的に、未改変のファイバーと同様に振る舞い、全反射角αｇは、ファイバーの長さに沿って変化しない。クラッディング中の蛍光体の励起は、エバネセント波によってのみ起きる。エバネセント波の強度は、境界から離れると指数関数的に落ちるので、コア−クラッディング境界に近い蛍光体のみが励起される。これらの蛍光体から放射された光は、屈折により及びエバネセントピックアップによって、ファイバーのコアに入ることができる。エバネセントカップリングによってコアに運ばれた光だけが、ファイバーコアを通って被嚮導波として伝播することができる。この機構の利点は、コアの光の強度の減衰が小さいことである。他方、これは、少数の光子しか蛍光体を励起するのに利用できないことを意味する。又、上記のように、その後放射される光から、エバネセントピックアップによってコアに戻るフラクションしかシグナルとして利用できない。コアの捕集率の僅かな改良が、ファイバーを反応物領域で曲げることによって達成できた（反応がファイバーの一方でのみ起きるならば）。
【００２４】
ケース２：ｎ１＞ｎｒ＞ｎ２
これは、本質的に、ケース１と同等であるが、但し、コアから屈折率ｎｒを有するクラッディングへの全反射角は、今やα’ｇ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎｒ／ｎ２）ｓｉｎαｇにより与えられる。ｎｒ＞ｎ２なので、クラッディングへのカップリングは、被嚮導条件下でファイバーに結合される入射角α（αｇ＞α＞α’ｇ）が今やクラッディング中へ屈折するものであるので、増加する。これは、一層大きい励起のために及びコア−クラッディング境界から更に離れた蛍光体が励起されうるという事実のために、一層大きい蛍光強度へと導く。しかしながら、全体的なコアの光強度は、減少する。又、表面の法線に対して角β＜ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎｒ）で放出された蛍光光子は、コア内を被嚮導モードで伝播する。それは、蛍光体の放射特性に依存する（このシナリオが好ましくても好ましくなくても）。もし反応後に蛍光体が反応物領域にないならば、その光は、ファイバー内に結合することによって回復できない限り、クラッディングに失われる（即ち、蛍光リターンシグナルはない）。これらの要求に合うファイバー形態を図３に示す。
【００２５】
屈折率ｎ３を有するクラッディングの追加の層を、ファイバーに追加することができる。反応物領域に入った光は、次いで、反射及び屈折のための追加の境界に遭遇する。反応物領域に入って且つ蛍光体により吸収されない光は、もしｎ３＝ｎ２であれば、被嚮導モードとしてコアに反射される（容易に確認できる）。このアプローチで残る一つの問題は、反応物領域が追加のクラッディング層によって反応物から遮蔽されることである。この場合には、センサー領域の表面の粗さ及びその厚みが重要である。この場合の他の特徴は、センサー領域からの放射の捕獲が反応物領域／コア界面からの距離と共に指数関数的に減衰しないことである。
【００２６】
ケース３：ｎ１＞ｎ２＞ｎｒ
このケースは、ケース２に似ているが、但し、屈折率ｎ２とｎｒの大小が入れ代わっている。このケースは、反応物のホストとして働く適当な置換クラッディングの屈折率がこの範疇に入ることがありそうなことなので、実際において一層ありそうである。カップリングは、エバネセント波であるだけである。
【００２７】
ケース４：ｎ１＜ｎｒ且つｎｒ＞ｎ２
このケースでは、コアから反応物領域へのカップリングは、現在の入射角についての屈折によるものであり、これは、コアの光強度の多大な損失を意味する。ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎｒ）＜β＜ａｒｃｓｉｎ（ｎ１／ｎｒ）のクラッディング−コア移行についての入射角βで放射された蛍光は、被嚮導モードとしてコア内を伝播する。ケース２で論じたようなクラッディングの追加層は、ｎｒ−ｎ３界面（図３）に放射された光をファイバー内に反射するのに役立ち、コア内のシグナル強度を増強する。
【００２８】
他の好適具体例において、光ファイバーのコアと反応物領域の界面で回折格子（罫線引き又はホログラフィック）を利用して、コア−クラッディング及びクラッディング−コアカップリング効率を増大させる（図４）。コアから置換基クラッディング（ｎｒを有する）への移行について、全反射角αｇでコア表面に入射する光は、下記式に従って、クラッディング内に回折される
βｇ＝ａｒｃｓｉｎｎ２／ｎｒ−ｍ／ｄλｖａｃ
（式中、βｇは、α＝αｇについての回折角であり、ｄは、隣の回折格子ラインとの間隔であり、そしてλｖａｃは、真空中での光の波長である）。内部反射角α’ｇにつき、この表現は、下記の通りである。
β’ｇ＝ａｒｃｓｉｎ１−ｍ／ｄλｖａｃ
１／ｄ＝６００ｍｍ−１；ｎｒ＝１．４５；ｎ１＝１．５；λｖａｃ＝３３８ｎｍを用いれば、ｍ＝１についてβ’ｇ＝５２．８°が、ｍ＝２についてβ’ｇ＝３６．４°が得られる。回折格子なしでは、光は、これらの条件下でクラッディングに入れなかった。これは、回折格子が、カップリング効率を有意に増強することができることを示している。放射光のコアへの移行についての回折格子方程式を用いて、コア内の伝播が被嚮導モードで起きるような放射光の入射角β”（表面法線に対して）の範囲は、下記式により与えられる。
β”＞β”ｇ＝ａｒｃｓｉｎｎ２／ｎｒ−（ｎ１／ｎｒ）（ｍ／ｄ）λｖａｃ
１／ｄ＝６００ｍｍ−１；ｎ２＝１．５；ｎｒ＝１．４５；ｎ１＝１．５；λｖａｃ＝５５０ｎｍを用いれば、次の入射角範囲は、被嚮導コアモードへと導く：β”＞７４．９°（屈折のみ）、β”＞３８．６°（回折、一次ｍ＝１）及びβ”＞１６．４°（回折、二次ｍ＝２）。明らかに、回折格子カップリングは、蛍光の被嚮導コアモードへの回集を有意に増強している。
【００２９】
他の好適具体例においては、１つより多くの光ファイバーを用いる。これらのファイバーは、互いに、片側に沿って接触し、からみ、又は一緒に編むことができる。１つのファイバーを用いて蛍光体を励起させ、他のファイバーを用いて放射された蛍光を検出することができる。励起又は検出用ファイバーは、その表面に作用物質を有することができる。特に好適な具体例において、これらの光ファイバーは、反応物領域でのみ互いに接触する。１つより多くの光ファイバーを用いる本発明のこれらの具体例を以下で詳細に検討する。
【００３０】
光ファイバーへの作用物質の結合
利用可能な任意の手段を用いて、作用物質を光ファイバーに結合することができる。作用物質は、光ファイバーと、直接的又は間接的な共有結合又は非共有結合的相互作用によって結合することができる（もっとも、共有結合が好適ではあるが）。特に好適な具体例において、光ファイバーの表面又は適宜光ファイバーのクラッディング（存在する場合）の表面を誘導体化して、作用物質の結合のための官能基を与える。誘導体化の例は、シリル化、シリル化、ファイバーなどの表面への化学化合物の吸着によるアミノプロピルシリル化である。シリカ表面のシリル化は、当分野では周知であり（Ａｒｋｌｅｓ Ｃｈｅｍｔｅｃｈ ７：７６６−７７８，１９７７；参考として本明細書中に援用する）、更に官能化可能なファイバー領域を与える。これらの作用物質は、随意に、作用物質をファイバーの表面から離してアッセイを一層容易にするリンカーを用いて光ファイバーに結合させることができる。コンビナトリアルライブラリーを含む好適具体例において、Ｓｃｈｗａｂａｃｈｅｒ等（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２１：８６６９−８６７０，１９９９；参考として本明細書中に援用する）により記載された手順による化合物のライブラリーの合成を、表面を誘導体化して結合及びコア化学化合物の更なる官能化のための官能基を与えた光ファイバー上で行う。コンビナトリアル合成に適した表面誘導体化の一例は、アミノプロピルシリル化である。他の技術は、有機表面の化学処理例えばオゾン分解、プラズマエッチング、又は官能化ポリマー若しくは小型分子の吸着を含む。金又は他の物質の付着とその後の例えば官能化チオールの単層の自己アセンブリは、他のアプローチを構成する。
【００３１】
かかるコア／クラッディング界面に活性な基を配置する方法と別に、センサークラッディングフェーズに分布する官能基を配置することができる。かかるフェーズに適した物質には、固相合成用の支持体として有用なすべての物質が含まれる。これらには、ポリスチレン、多糖類、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、シリカゲル、その他が含まれる。
【００３２】
ライブラリーの調製方法
光ファイバーに沿った直線的アレイとしてのコンビナトリアルライブラリーを合成するために用いられる方法は、Ｓｃｈｗａｂａｃｈｅｒ等（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２１（３７）：８６６９−８６７０，１９９９；参考として本明細書中に援用する）により教示された技術に似ている。まとめると、反応性の基を有する光ファイバーを提供し、該ファイバーに沿った様々な反応物領域を、反応条件がファイバーに沿って特定の周期で循環するような反応条件のセットにかける。ファイバーの任意の一区分がかけられた反応条件のセットは、そのファイバーに沿った位置から決定することができる。当業者は認識するであろうが、化合物の一層複雑なライブラリーを生成するために、ファイバーを一組の反応条件より多くにかけることは望ましく、所定の反応条件のセットにつき可能な組み合わせの最大数を与えることも又、望ましい。従って、理想的には、支持体を２以上の反応条件のセットにかける。好適具体例において、その後の各反応条件セットは、他のセットに関して、支持体に沿って特定の周期で循環する。ある好適具体例において、これらの周期は、支持体又は細線を幾何学的テンプレートの周りに巻き、次いで、その幾何学的テンプレートの表面を該細線の方向を横切る領域に分割することにより得られる。他の好適具体例において、ライブラリーは、各ライブラリーメンバーの単一コピーを生成するのに必要とされるよりも長い固体支持体を利用することにより二重の化合物を有することができる。
【００３３】
アレイの分析方法
当業者により認められるであろうが、光ファイバー上の作用物質アレイの分析は、光学特性の変化を含む任意のアッセイを用いて行うことができる。本発明で有用な光学特性の例には、蛍光、リン光、化学発光、光散乱、吸収スペクトルの変化、放射スペクトルの変化などが含まれる。一例として、コンビナトリアルライブラリーを、該ライブラリーのメンバーの特定のタンパク質に結合する能力につきアッセイすることができる。このタンパク質は、蛍光体で標識することができ、光ファイバー上のライブラリーを、その標識したタンパク質の溶液と接触させることができる。次いで、図５に示した基本的実験セットアップを用いて、ライブラリーのすべてのメンバーのそのタンパク質への結合を評価することができよう。このシステムの利点は、このライブラリーのすべてのメンバーが、迅速に、光ファイバーの一つの光学的配列を用いて、そのタンパク質に結合する能力について分析することができるということである。
【００３４】
このライブラリーの化合物の分析に用いるシステムは、光源（例えば、レーザー、ダイオードレーザー、ガスレーザー、色素レーザー、固体レーザー、プラズマチューブレーザー、ＬＥＤ）、光ファイバー及び検出器（例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）、アバランシェフォトダイオード、マルチチャンネルプレート、フォトダイオードアレイ）を含む。光のパルスを光ファイバー中に供給する。蛍光の場合には、ファイバーに沿った反応物領域内の蛍光体を励起させ（ライブラリーの反応又はアッセイ後に存在するならば）、励起された蛍光体から放射された光を該ファイバーを通して伝播させる。この蛍光体からのシグナルは、ファイバーに沿った異なる位置に位置する蛍光体からのシグナルは異なる時間に到着するので、それらを時間領域で検出して分析する。それ故、蛍光体の空間的配置は、時間ドメインでコード化される。蛍光体を用いるこのシステムによって測定することのできる量は、蛍光の強度、寿命及び波長の変化である。
【００３５】
光ファイバー上の長さｄ及びｌ（上記のもの）は、これらの量の何れを測定するか及び実験の時定数に依存する。光パルスが時刻ｔ＝０でファイバーに沿った位置ｘ＝０でファイバーに入るとすると、位置ｘ＝ｘ１の反応領域の「フロント」エンドに位置する蛍光体について、リターンパルスは、そのファイバーを、ｘ＝０で、下記の時刻に励起する
ｔ１＝２ｘｎ１／ｃｖａｃ
（式中、ｃｖａｃは、真空中での光速であり、ｎ１は、ファイバーコアの屈折率である）。このリターンシグナルと、位置ｘ＝ｘ２＝ｘ１＋ｌ＋ｄ（図２参照）の後続の反応物領域の「フロント」エンドに位置する蛍光体からのリターンシグナルの到着の時間差は、下記の通りである。
Δｔ＝ｔ２−ｔ１＝２（ｌ＋ｄ）ｎ１／ｃｖａｃ
一つの反応物区画内のすべての蛍光体は、この特定の区画に特徴的な一つのリターンシグナルに寄与すべきである。順次的励起による一つの反応物区画内の複数の蛍光体からの蛍光トレースの重複を最小にするために、反応物区画の長さｌは、励起用レーザーパルスの空間的な幅Δｓｐより小さくなければならない。
ｌ＜＜Δｓｐ＝ｃｖａｃΔｔｐ／ｎ１
（式中、Δｔｐは、一時的なレーザーパルス長である）。例えば、Δｔｐ＝０．５ｎｓで、ｎ１＝１．５ならば、ｌ＜＜１０ｃｍである。もしこの条件が満たされるならば、反応物領域の空間的広がりは、リターンシグナルの解釈につき、よい近似で無視することができる。ｌ≒０とすると、
Δｔ＝ｔ２−ｔ１＝２ｄｎ１／ｃｖａｃ
である。
【００３６】
反応物領域の最小分離ｄｍｉｎは、オシロスコープの帯域幅及び／又は光電子増倍管の応答時間により決定される。例えば、１ＧＨｚのオシロスコープについては、ｎ１＝１．５につき、ｄｍｉｎ＝１０ｃｍである。
【００３７】
目的が反応に際しての蛍光体の蛍光寿命の変化の検出であるならば、連続する反応物領域の間隔を増大させなければならない。これは、下記のように示すことができる。時定数τの単一の指数関数的な蛍光の減衰を仮定すれば、測定された減衰曲線からτを抽出するためには、ある程度シグナル／ノイズ比に依存して、約５τのシグナルトレースが必要とされる。連続する反応物領域からの蛍光トレースの重複を避けるために、連続する反応物領域の分離は、下記のようでなければならない。
ｄ５τ＝５（τｃｖａｃ／２ｎ１）
【００３８】
τ＝５ｎｓの蛍光寿命を仮定すると、ｄ５τ＝２５０ｃｍとなる。しばしば、蛍光寿命は、特に固体のホストマトリクス中の蛍光体について、５ｎｓ未満である。又、シグナル平均化は、シグナル／ノイズ比を大いに改善することができ、τの信頼できる抽出に必要な時間間隔を減少させる。それ故、ｄ５τ＝２５０ｃｍは、反応物領域の分離に好適である。しかしながら、このシナリオについてさえ、光ファイバー上の一次元コンビナトリアルケミストリー技術をやはり利用することができ、或は、励起及び検出のための光学的遅延ラインを、以下に詳述するように利用することができる。
【００３９】
他の好適具体例においては、ライブラリーの分析において、光ファイバーの外側の蛍光シグナルを検出するか又は光ファイバーの外側の光源を利用して蛍光体を励起させることを含む異なるアプローチを利用する。後者のアプローチは、光子の反応物領域への送達及びその後の励起された蛍光体からの放射光子のコアへの送達に関係する幾つかの問題を軽減する。反応物領域の励起は、光ファイバーを通してであってよく、該ファイバーの側面から放射された蛍光シグナルの検出（即ち、検出は、該ファイバーを通して起こらない）；又は他の好適具体例においては、反応物領域の励起は、該ファイバーの側面を照らすことにより達成され、蛍光シグナルの検出は、該ファイバーを通して行う。
【００４０】
図６〜８は、この方法の利用への様々なアプローチを示している。この光ファイバーを、図６に示したようにシリンダー上に取り付けることができる。該ファイバーを通した励起の後に反応物領域から放射される光も、図７に示すように、検出器をファイバーの側面近くに置くことにより検出することができる。連続的反応領域の蛍光シグナルのタイムセパレーションは、それらの空間的分離により決定される。図５及び上に示した基本的検出機構と比較して、この分離は、２の因子によって軽減される。励起と検出は、図８に示したように逆にすることもできる。反応物領域を、次いで、光源（例えば、レーザー）によって励起することができ、その励起された蛍光体から放射された光を該ファイバーを通して検出することができる。
【００４１】
このシグナルのタイムセパレーションは、主として、ファイバー上の反応物領域の空間的分離により測定される。図７及び８において、このファイバーを、直線で示してあるが、この構成は必須ではない。好ましくは、反応を行う際にこのファイバーをシリンダー上に取り付けてあるので、蛍光体の存在を、ファイバーが取り付けられたままで検出する。図９は、シリンダー上に取り付けられたファイバーの場合の、反応物領域の側面からの放射を検出するための機構を示している。ファイバー上の反応物領域の側面に向けられた検出器ブロックが、図６に示した機構に加えられている。可能な検出器には、光電子増倍管（ＰＭＴ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）（イメージ増倍管を伴うか又は伴わない）及びフォトダイオードアレイが含まれる。
【００４２】
他の好適具体例において、このファイバーは、中空の透明なシリンダーに取り付けられる。一つのロッドをこのシリンダーの軸に平行にこのシリンダー内に挿入するこのロッドの一端をある角度に切って、その端に鏡を取り付ける（図１０）。次いで、このロッド及び鏡を回転させることができ、この鏡に向けられたレーザー光線をシリンダー内部をトレースして反応物領域を励起させることができる（図１１）。次いで、励起した蛍光体からの光子を光ファイバーを通して又は反応物領域の側面の外で検出することができる。
【００４３】
このレーザー光線をシリンダー状レンズにより広げて、シリンダー軸に沿った反応物領域の範囲を励起させることができる。これを、該ロッドをトランスレーターステージに取り付けることにより制御することもできる。鏡の回転頻度は、レーザーのパルスの繰り返しに比例しなければならない。この機構は又、シリンダーの全円周で分離された反応物領域のみが同時に励起されるので、反応物領域の軽減された分離をも与える。ファイバー上の連続した反応物領域は、鏡が回転するにつれて励起される。動く部分を有しない同等の機構は、コイルドファイバーの周りに取り付けられた励起ダイオードレーザー又はダイオードＬＥＤを必要とする。反応物領域の分離を扱うための他の機構は、以下の節で扱う。
【００４４】
上記のように、蛍光寿命の変化を測定するためには、蛍光強度の減衰を、ある時間間隔でモニターしなければならない。２つの連続する反応物領域の蛍光減衰の重複を避けるために、これらの領域は、およそ距離ｄ５τだけ分離していなければならない。長い蛍光寿命については、必要な分離は、極めて大きくなりうるが、これは、大きい化合物のライブラリーのためのファイバーの全長が実在しうることを意味する。τ＝５ｎｓの蛍光寿命及び全部で１０００の反応物部位を仮定すると、全ファイバー長は、２．５ｋｍであることを必要とする。反応物領域をこれらの状況において一層近くに詰め込むことを可能にする幾つかの機構が構想されてきた。
【００４５】
一つより多くの光ファイバーの利用。好適具体例において、これらの反応物領域は、もし励起用と検出用に異なるファイバーを用いるならば、殆ど自由に近接させて間隔をとることができる。図１２に示したように、反応物領域を支持するファイバーを、蛍光体の励起のために利用することができるが、このファイバーを通して蛍光をモニターするのではなく、各反応物領域の蛍光は、別のファイバーによりピックアップして、検出器（例えば、光電子増倍管）へ導く。このファイバー末端へのカップリングは、非常に効率的であるので、シグナル強度は、極めて妥当なものであることが予想される。これらのピックアップ用ファイバーの相対的長さを変えることにより、検出器における蛍光シグナルの到着の間の遅延を、図１２に示したように、蛍光体からシグナルを運ぶファイバーを長くすることにより調節することができる。この機構の利点は、励起用ファイバー上での化学反応を、検出用アセンブリから離して行なうことができることである。検出用ファイバーは、金属ブロックに取り付けることができる。読み出しのために、この励起用ファイバーをこの金属ブロック上に、反応領域及びピックアップ用ファイバーの入口面が一致するように配置する。更なる利点は、蛍光シグナルが、検出器への進路上の他の反応物領域を通過する必要がないことである。これは、シグナル減衰の潜在的な原因を回避する。しかしながら、反応物領域の大きな数Ｎの故に、この検出機構は、極めて複雑且つコスト高であろう。しかしながら、それは、全く容易に多重にすることができる。反応物領域を有するファイバーを、各ピックアップファイバーが一つのセンサー領域からではなくて多数のセンサー領域から光を受けるように、図６に示したように巻くことができる。これは、多数のセンサー領域の蛍光リターンシグナルの時間による区別、そのコイルの円周により決定される分離を可能にする。
【００４６】
一層簡単な検出機構を、２つのファイバーだけを用いて実現することができる（図１３）。反応物領域を支持する励起用ファイバーには、以下の実施例で一層詳細に記載するように、その反応物領域で周期的に検出用ファイバーが接触している。蛍光体により放射された光は、検出用ファイバー内に結合される。このカップリングは、エバネセントピックアップによって起きる。又、図１２に示した前の機構におけるように、２つの蛍光シグナルの間の検出器への到着の時間の遅れを、反応用ファイバーとの連続的接触の間の検出用ファイバーの長さを変えることにより調節することができる。簡単でありながら、この機構は、一層低いシグナル強度を与える。
【００４７】
当然、図１３に示した機構の逆も又可能である（図１４）。反応物領域を含むファイバーは、今や、検出用ファイバーとして用いられる。検出器における連続的シグナル間の必要な時間の遅れは、励起用の光のパルスを遅らせることにより達成される。
【００４８】
シグナルからの情報出力の最大化。前述のように、ファイバー上の反応物領域中の反応の発生及び結果をモニターして、蛍光強度と蛍光寿命の変化を分析することができる。数千の反応物領域を含む１つのファイバーについて、記録されるシグナルは、長い時間基準にわたって続き（τ＝５ｎｓにつき、ｄ５τ＝２５０ｃｍの間隔）、およそｔｔｏｔ≒１７μｓの時間トレースｔｔｏｔを生じる。多くの時間トレースを平均することは、シグナル／ノイズ比を有意に増強することができる。毎秒記録しうるトレース数は、レーザーのパルス反復速度Ｒにより決定される（但し、２つのレーザーパルス間の時間１／Ｒは、ｔｔｏｔより大きいとする）。更なる抑制は、一つの時間トレースの長さｔｔｏｔが数千のデータ点を含むことである。信頼できる蛍光寿命を個々の反応物領域のリターンシグナルから抽出することが可能であるためには、高い時間分解が必要とされる。各トレース又は平均化トレースを記録した後に、高速オシロスコープのデータ蓄積容量及び平均化能力によって、データ点をコンピューターに移して保存しなければならないであろう。この操作に必要な時間が、オシロスコープのむだ時間を決定し、その時間中は更なるデータ点を記録することはできない。
【００４９】
もしデータを励起波長の変化の下で記録すれば、一層良好な情報さえも抽出することができる。その上、すべての波長にわたる総和的蛍光を記録するのではなく、蛍光のあるスペクトル領域のみを記録することが、カットオフフィルター、バンドパスフィルター又はモノクロメーターを利用することによりできる（図１５）。様々な励起及び／又は検出用波長の下で蛍光シグナルを記録することは、個々の反応物領域で起きた化学反応についての一層詳細な情報さえ与えるであろう。
【００５０】
図１５に示した較正は、一つの検出器だけに依存しているが、ある好適な具体例においては、複数の検出器を利用することができる（図１６）。一つの特に好適な具体例においては、蛍光シグナルを回折格子を用いて波長によって分散させる（図１６ａ）。分散された光は、一組の光電子増倍管に向かい、各増倍管は、ある波長の領域を検出する。スイッチボックスは、何れのＰＭＴ出力を高速オシロスコープに送るかを選択することを可能にする。或は、複数の高速オシロスコープを利用することができる。図１６ｂにおいては、分散された蛍光は、イメージ増倍管により増強されてＣＣＤアレイによって検出される。フレームグラッバーは、ＣＣＤに保存されたデータの、付属コンピューターへの迅速な移動を確実にする。高い強度のシグナルについては、ＰＭＴアレイ又はＣＣＤの代わりにフォトダイオードアレイが適している。
【００５１】
数千以上の反応物領域を含むファイバーについて、Ｓｃｈｗａｂａｃｈｅｒ等（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２１（３７）：８６６９−８６７０，１９９９；参考として本明細書中に援用する）により開発されたフーリエ解析計画を用いて、最終生成物の合成における各反応ステップの重要性をはっきりさせる。この解析は、ファイバー上の反応物領域の繰り返しパターンの存在に依存する。これらの繰り返しパターンを得ることは、一次元コンビナトリアルケミストリー計画においては、反応ステップの数Ｓが反応物領域の数Ｎより有意に小さい（Ｓ＜＜Ｎ）ならば簡単である。限られた範囲のデータに対処するためのフーリエ変換赤外分光計のために開発された計画は、原則的に、ここに記載の計画に適用可能である。例えば、改善法は、アポディゼーション機能の利用を含む。
【００５２】
もしセンサー領域のセットの蛍光減衰時間が一定であるか又はほぼ一定であることが知られているならば、この情報を利用して、データを迅速に得ることができ、ダイナミックレンジを増強することができる。検出器をピークで飽和させる蛍光減衰のテイルをうまく納めることにより、デジタル化スケールを遥かに超えたシグナルについての情報を得ることができる。
【００５３】
本発明のこれらの及び他の面は、以下の実施例を考慮することにより一層真価を認められるであろう。これらの実施例は、この発明のある特定の具体例を説明することを意図したものであり、請求の範囲に規定したその範囲を制限することを意図するものではない。
【００５４】
実施例
実施例１ − ２ファイバー機構
前述の２ファイバー機構を用いる実験用セットアップを図１７に示す。２つの光ファイバー（シリンダーの周りに巻いてある検出用ファイバー及び励起用ファイバー）を用意した。両ファイバーは、直径４００μｍのシリカコアのマルチモードであった（３Ｍ／Ｔｈｏｒｌａｂｓ ＦＴ−４００−ＵＭＴ）。ＴＥＣＳクラッディングをファイバーに沿ったある領域でアセトンを用いて除去した。巻いた検出用ファイバーを、３．２６ｍ毎に約１ｃｍの長さにわたって緩衝材及びクラッディングを剥ぎ取った。隣接領域間の３．２６ｍの分離は、露出したコア領域がシリンダーの軸に平行に一列に並べるように選択した。やはり緩衝材及びクラッディングを除去した励起用ファイバーを、検出用ファイバーのすべての露出コアと直接接触させた。全部で６個のファイバー−ファイバー接続を造った。
【００５５】
蛍光体の溶液をファイバー−ファイバー接触に置いた。これらの領域を以下のように被覆した：
・領域１をパラフィンワックスで被覆した。パラフィンは、およそＣ１８〜Ｃ３６に及ぶ炭素主鎖を有する飽和炭化水素の混合物である。その上、パラフィンは、ポリ芳香族炭化水素の存在によって、青色のスペクトル領域で蛍光を示す。このパラフィンの光学的性質を、この実験において利用した。パラフィンは又、除去したクラッディングよりも大きい屈折率をも有し、これは、このファイバーのコアにおける光のある入射角がこのパラフィン内に屈折により結合することを意味する。上でも詳述したこのケースは、パラフィンホスト内で放射された蛍光から検出用ファイバー内への再カップリングの効率を試験する。
・領域２は、２％アガロース水溶液中のフルオレセインで被覆した。アガロースの屈折率は、除去したＴＥＣＳクラッディングより有意に小さい。この場合には、励起用ファイバーからアガロースへのカップリング及びアガロースから検出用ファイバーへのカップリングは、純粋にエバネセントである。
・領域３は、２％アガロース水溶液中のローダミン６Ｇにパラフィンワックスを加えたもので被覆した。この組合せは、種々の波長で放射する蛍光体が現在の実験構成を用いて如何に首尾よく区別されうるかを試験する手段を与えた。
・領域４は、２％アガロース水溶液中のフルオレセインで被覆した。領域４は、領域２と同じである。
・領域５は、如何なる被覆もしなかった。
・領域６は、２％アガロース水溶液中のフルオレセインで被覆した。領域６は、領域２及び４と同じである。
【００５６】
窒素レーザーからのレーザーパルス（波長λ＝３３７．１ｎｍ；パルス幅Δｔ＝０．６ｎｓ；パルスエネルギーＥ≒１ｍＪ）を、ファイバーの開口数０．３９に合ったレンズを用いて励起用ファイバー内に結合した。ファイバー内に入る前に、レーザーパルスの小さなフラクションが、光検出器に送られて高速オシロスコープのためのトリガリングシグナルを与えた。このレーザーパルスは、励起用ファイバー中を伝播して、引き続くファイバー−ファイバー接触に到着する。隣接する領域の励起の間の時分割は、およそ１５０ｐｓであった。次いで、各領域の被覆材／溶液中に含まれる蛍光体を励起させた。その放射を検出用ファイバーにて捕獲した。検出用ファイバーに沿った領域は、３．２６ｍだけ離れているので、検出用ファイバーの末端の光電子増倍管に到着する蛍光シグナルは、約１６ｎｓだけ分離されていた。種々の蛍光体の放射を区別するために、これらのシグナルパルスを、様々なフィルター（バンドパス又はロングパス）を通過させた。
【００５７】
光電子増倍管（Ｂｕｒｌｅ／ＲＣＡ １Ｐ２８、立ち上がり時間０．７８ｎｓ）からの出力シグナルを、プリアンプ（Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＳＲＳ４４５、３００ＭＨｚのバンド）を通して、３００ＭＨｚデジタル化オシロスコープ（Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ ＨＰ５４５０５Ｂ）に供給した。このオシロスコープをコンピューターに接続した。
【００５８】
図１８は、５つの異なるフィルターセッティングについての実験結果を示している。すべての曲線は、単一の過渡現象を表している（即ち、これらの記録された蛍光シグナルは、単一の励起用レーザーパルスによるものである）。１つのパルスについて、シグナル／ノイズ比は、顕著であり、そのシグナル／ノイズ比は、多くのレーザーパルスからの多数のシグナルトレースを平均化することにより劇的に改善されうる。高いシグナル／ノイズ比は、ファイバーに沿ったセンサーの大きなアレイが実際極めて便利なものであることを示している。
【００５９】
図１８の一番下のトレースは、光電子増倍管の前にフィルターを用いなかった場合のシグナルを示している。それ故、光電子増倍管は、そのスペクトル応答曲線内のすべての波長（２００〜６６０ｎｍ）を検出した。実際、５つの被覆された領域の各々に対応する５つのピークが検出された。被覆してない領域５は、予想されたように、何のシグナルも生成しなかった。青色スペクトル領域の光だけを光電子増倍管に到達させるバンドパスフィルターの挿入は、最初のピークを不変のまま残した（２６０〜３８０ｎｍのバンドパスについてのものと３００〜４８０ｎｍのバンドパスについてのものの２つの場合を与えてある）。これは、このバンドパスのスペクトル領域にあるパラフィン蛍光によるものであるので、予想された。他のピークは、２つのバンドパスフィルターの特異的伝達曲線により、弱められた。領域３ではパラフィンの寄与だけが残ったが、領域６のフルオレセインピークは消失した。領域２のローダミン６Ｇシグナルは、バンドパスフィルター３００〜４８０ｎｍを用いた場合に出現し始めた。このピークは、４４５ｎｍより長いすべての波長を伝達するロングパスフィルターにつき強く出現した。このフィルターは、パラフィン蛍光及び領域３のリターンシグナルに対するパラフィンの寄与を効果的に抑制した。このロングパスフィルターを用いた場合には、領域６からの蛍光放射を再び明確に見ることができた。最後に、５８０ｎｍより長い波長を伝達するロングパスフィルターを用いることは、何のシグナルも生成しなかった。用いたすべての蛍光体の放射波長が、このフィルターによってブロックされた。
【００６０】
シグナル処理は、図１８に示したデータの獲得において利用しなかった。シグナル調整技術の利用は、既に高いシグナル／ノイズ比を劇的に増強して一層高い検出感度を与えるであろう。又、単にカラーフィルターを利用するだけで、同じ領域（例えば、領域３）内の種々の蛍光体を容易に区別することができる。放射光をモノクロメーターを通すことも又、種々の放射種の識別力を高めるに違いない。
【００６１】
他の具体例
前述は、この発明のある非制限的な好適具体例の記載である。当業者は、この記載に対する様々な変更及び改変が、特許請求の範囲に規定した本発明の精神又は範囲から離れることなくなされうるということを認めるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
光の伝播方向に沿った光ファイバーの断面図である。
【図２】
光ファイバー上の反応物領域の分布を示す図である。長さｌの薄く影を付けた領域は、反応物を含み；これらの領域は、距離ｄだけ離れている。元々のクラッディングの屈折率は、ｎ２であるが、ｎｒは、反応物のホストとして作用する置換したクラッディングの屈折率である。
【図３】
屈折率ｎ３のクラッディングの追加の層を有する光ファイバーを示す図である。
【図４】
ファイバー−クラッディング界面で回折格子を用いる、コア−クラッディング及びクラッディング−コアカップリングの増強を示す図である。
【図５】
光ファイバー上の作用物質の直線的アレイの分析のための基本的セットアップを示す図である。高速オシロスコープに接続された光電子増倍管（ＰＭＴ）は、ファイバーを通してのパルスレーザー励起後にファイバー内に放射された蛍光を記録する。
【図６】
シリンダー上に取り付けた光ファイバーの分析のためのシステムを示す図である。黒線は、反応物領域を表している。
【図７】
直線的ファイバーの反応物領域により放射された蛍光の「側方」検出を示す図である。
【図８】
ファイバー上の反応物領域の「側方」励起を示す図である。蛍光はファイバーにより捉えられてＰＭＴへ導かれる。
【図９】
シリンダー上のファイバーの場合における、反応物領域の側面からの蛍光放射の検出の概要を示す図である。ファイバー上の反応物領域の側面に向けて検出器ブロックを追加した。可能な検出器には、光電子増倍管、イメージ増倍管を伴う又は伴わない電荷結合素子（ＣＣＤ）、及びフォトダイオードアレイが含まれる。
【図１０】
回転するロッド上に４５度で取り付けた鏡を示す図である。該鏡は、その面に向けられたレーザー光の空間内での回転を引き起こす。
【図１１】
シリンダーの内側に据え付けた回転する鏡を示す図である。レーザー光線は、シリンダー状レンズにより広げられて、ある範囲の反応物領域を励起する。
【図１２】
Ｎ＋１ファイバーの概要を示す図である。１つの励起用のファイバーが、複数の反応物領域を支持もして、Ｎ個の反応物領域の各々に検出用ファイバーが付いている。これらの捕捉用ファイバーは、異なる長さを有しており、異なる反応物領域からの蛍光シグナルの検出器（ＰＭＴ）への到着を遅延させる。
【図１３】
２ファイバーの概要を示す図である。１つの励起用のファイバーが、複数の反応物領域を含み、１つの検出用ファイバーが、該反応物領域と周期的に接触する。
【図１４】
他の２ファイバーの概要を示す図である。１つの検出用ファイバーが、複数の反応物領域を含み、１つの励起用ファイバーが、該反応物領域と周期的に接触する。
【図１５】
光ファイバー上の作用物質の直線的アレイの分析のための改変されたシステムを示す図である。色素レーザーは、可変励起波長を与えるが、モノクロメーターが、特定の波長領域の蛍光のみを検出器（ＰＭＴ）に到達させる。記録することを望むスペクトル範囲によって、モノクロメーターは、バンドパスフィルター又はカットオフフィルターを変えることができる。
【図１６ａ】
図１５に示したものと類似するが改変された検出機構を有するシステムを示す図である。蛍光は、波長により回折格子（所望であれば、ブレーズド回折格子）によって散乱される。
【図１６ｂ】
図１５に示したものと類似するが改変された検出機構を有するシステムを示す図である。蛍光は、波長により回折格子（所望であれば、ブレーズド回折格子）によって散乱される。
【図１７】
２つのファイバー機構を用いる実験用セットアップを示す図である。
【図１８】
光ファイバーから検出された蛍光シグナルを示す図である。５つのカーブの各カーブは、異なるフィルターを用いて得られた。
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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