"a移動可能な光結合器、bコア層および第1のクラッド層を含む導波路であって、前記移動可能な光結合器のための少なくとも1つのアダプター部位が少なくとも前記第1のクラッド層中に形成されている導波路、ならびに、c光検出器、を含む1分子検出システム。前記検出システムが光源をさらに含む請求項1記載の検出システム。前記移動可能な光結合器が、前記少なくとも1つのアダプター部位に標的分子を局在化させることができる請求項1記載の検出システム。前記移動可能な光結合器のための前記少なくとも1つのアダプター部位がナノウェルである請求項1記載の検出システム。前記移動可能な光結合器がナノスケール粒子である請求項1記載の検出システム。前記ナノスケール粒子が、前記コア層に沿って伝播する光波の波長の約1/10から2倍までの長さを有する請求項5記載の検出システム。前記少なくとも1つのアダプター部位が、前記第1のクラッド層の全層まで延伸している請求項1記載の検出システム。前記少なくとも1つのアダプター部位が、前記第1のクラッド層の全層および前記コア層の厚みの一部まで延伸している請求項1記載の検出システム。前記少なくとも1つのアダプター部位が、前記第1のクラッド層の全層および前記コア層の全層まで延伸している請求項1記載の検出システム。前記コア層が、少なくとも1つの、SiXTi1XO2、TiO2、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、Al2O3、ZrO2、ZnS、SiNX、AlNX、TiNX、PC、PMMAまたはSU8から選択される材料で作製される請求項1記載の検出システム。前記移動可能な光結合器が、酸化物、ポリマー、金属、硫化物、セレン化物または窒化物から選択される材料で作製される請求項1記載の検出システム。前記移動可能な光結合器が酸化物で作製される請求項11記載の検出システム。前記酸化物が、SiO2、TiO2、Ta2O5またはFe3O4から選択される請求項12記載の検出システム。前記移動可能な光結合器がポリマーで作製される請求項11記載の検出システム。前記移動可能な光結合器がポリスチレンで作製される請求項14記載の検出システム。前記移動可能な光結合器が、コア材料およびシェル材料を含むコアシェル構造を有している請求項1記載の検出システム。前記コア材料およびシェル材料が異なり、そして、それぞれ独立に酸化物、ポリマー、金属、硫化物、セレン化物または窒化物から選択される請求項16記載の検出システム。前記移動可能な光結合器が、前記アダプター部位内の前記コア層に隣接するその表面の少なくとも一部に標的分子を担持できる請求項1記載の検出システム。前記移動可能な光結合器が、前記光結合器が特定の向きで前記アダプター部位に位置できるような特性を備える請求項18記載の検出システム。前記移動可能な光結合器が磁性粒子である請求項19記載の検出システム。前記移動可能な光結合器の表面の1つまたはそれ以上の領域が修飾される請求項18記載の検出システム。前記移動可能な光結合器の表面の1つの領域が修飾される請求項21記載の検出システム。前記移動可能な光結合器の表面の修飾された領域が、前記移動可能な光結合器の表面の約10から90である請求項22記載の検出システム。前記移動可能な光結合器の表面の2つの領域が修飾される請求項21記載の検出システム。前記修飾が化学修飾を含む請求項21記載の検出システム。前記化学修飾が、疎水基または親水基から選択される官能基を用いた修飾である請求項25記載の検出システム。前記親水基が荷電基である請求項26記載の検出システム。前記化学修飾がリガンド配位基を用いた修飾である請求項25記載の検出システム。前記化学修飾がポリマーを用いたコーティングである請求項25記載の検出システム。前記化学修飾が磁性材料を用いた修飾である請求項25記載の検出システム。前記移動可能な光結合器が、前記アダプター部位に対する親和性を有する表面修飾の領域を含む請求項21記載の検出システム。前記移動可能な光結合器が、前記アダプター部位に反発するrepelled表面修飾の領域を含む請求項21記載の検出システム。前記移動可能な光結合器がオリゴヌクレオチドで修飾される請求項21記載の検出システム。1分子対象物を検出する方法であって、a光源からの入射光を導波路に導入し、これにより前記導波路中に励起光を形成させる工程、b移動可能な光結合器上に1分子対象物を局在化させる工程、cb記載の前記移動可能な光結合器を、前記導波路の少なくとも第1のクラッド層中に形成される移動可能な光結合器のためのアダプター部位に局在化させる工程、およびd前記移動可能な光結合器上に局在化された前記1分子対象物を前記励起光によって励起し、前記1分子対象物に光検出器により検出される光を放射させる工程、を含む方法。1分子対象物を検出する方法であって、ai移動可能な光結合器、iiコア層および第1のクラッド層を含む導波路であって、前記移動可能な光結合器のための少なくとも1つのアダプター部位が少なくとも前記第1のクラッド層中に形成されている導波路、ならびにiii光検出器、を含む検出装置を提供する工程、b1分子対象物を結合させることのできる少なくとも1つの結合部位を提供する工程、c前記少なくとも1つの結合部位を前記移動可能な光結合器上に個々に局在化させる工程、d前記移動可能な光結合器上に局在化された前記少なくとも1つの結合部位に、1分子対象物分子を提供する工程、e前記少なくとも1つの結合部位および1分子対象物がその上に局在化されている前記移動可能な光結合器を、前記アダプター部位に局在化させる工程、f光源からの入射光を前記導波路に導入し、これにより前記導波路中に励起光を形成する工程、h前記移動可能な光結合器上に局在化された前記少なくとも1つの結合部位に結合した前記1分子対象物分子を前記励起光により励起して、前記1分子対象物に光検出器により検出される光を放射させる工程、を含む方法。核酸をシークエンシングする方法であって、ai移動可能な光結合器、iiコア層および第1のクラッド層を含む導波路であって、前記移動可能な光結合器のための少なくとも1つのアダプター部位が少なくとも前記第1のクラッド層中に形成されている導波路、ならびにiii光検出器、を含む検出装置を提供する工程、b少なくとも1つの核酸分子を提供する工程、c前記移動可能な光結合器上に前記少なくとも1つの核酸分子を個々に局在化させる工程、d前記少なくとも1つの核酸分子がその上に局在化されている前記移動可能な光結合器を前記アダプター部位に局在化させる工程、e前記少なくとも1つの核酸分子の合成による1分子シークエンシングを行う工程であって、合成による前記1分子核酸のシークエンシングが、前記核酸中の少なくとも1つの塩基のアイデンティティに相関する放射光を産生する工程、f前記検出器を用いて前記放射光を検出することにより、出力信号を得る工程、ならびにg前記出力信号を処理して、前記核酸に含まれる少なくとも1つの塩基のアイデンティティを決定する工程、を含む方法。したがって、1分子対象物singlemoleculeobjectsの検出のための改良されたシステムおよび方法が必要とされている。例えば1分子対象物などの対象物を検出するためのシステムが提供され、ここで前記検出システムは、移動可能な光結合器、光検出器、ならびに、コア層、第1のクラッド層、および少なくとも第1のクラッド層中に形成される移動可能な光結合器のための少なくとも1つのアダプター部位を含む導波路を含む。いくつかの実施形態において、検出システムは光源を含む。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は、導波路の少なくとも第1のクラッド層中に形成される少なくとも1つのアダプター部位に対象物を局在化させることができる。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器のためのアダプター部位はナノウェルnanowellである。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器はナノスケール粒子nanoscaleparticleである。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器はナノスケール球体nanoscalesphereである。さらに、1分子対象物を検出する方法であって、a光源からの入射光を導波路に導入することにより、導波路中に励起光を形成する工程、b移動可能な光結合器上に1分子対象物を局在化させる工程、cbの移動可能な光結合器を、導波路の少なくとも第1のクラッド層中に形成される移動可能な光結合器のためのアダプター部位に局在化させる工程、およびd移動可能な光結合器上に局在化された1分子対象物を励起光により励起することによって、1分子対象物に光検出器により検出され得る光を放射させる工程、を含む方法が提供される。1分子対象物を検出する方法であって、ai移動可能な光結合器、iiコア層および第1のクラッド層を含む導波路であって、移動可能な光結合器のための少なくとも1つのアダプター部位が少なくとも第1のクラッド層中に形成されている導波路、およびiii光検出器、を含む検出装置を提供する工程、b1分子対象物を結合させることのできる少なくとも1つの結合部位bindingmoietyを提供する工程、c少なくとも1つの結合部位を移動可能な光結合器の表面上に個々に局在化させる工程、d移動可能な結合器上に局在化された1つの結合部位に、1分子対象物試料を提供する工程、e少なくとも1つの結合部位および1分子対象物がその上に局在化されている移動可能な光結合器を、アダプター部位に局在化させる工程、f光源からの入射光を導波路に導入し、それにより導波路中に励起光を形成する工程、ならびにg移動可能な光結合器上に局在化された少なくとも1つの結合部位に結合した1分子対象物を励起光により励起して、1分子対象物に光検出器により検出され得る光を放射させる工程、を含む方法が提供される。核酸をシークエンシングする方法であって、ai移動可能な光結合器、iiコア層および第1のクラッド層を含む導波路であって、移動可能な光結合器のための少なくとも1つのアダプター部位が少なくとも第1のクラッド層中に形成されている導波路、およびiii光検出器、を含む検出装置を提供する工程、b少なくとも1つの核酸分子を提供する工程、c移動可能な光結合器上に少なくとも1つの核酸分子を個々に局在化させる工程、d少なくとも1つの核酸分子がその上に局在化されている移動可能な光結合器をアダプター部位に局在化させる工程、e少なくとも1つの核酸分子の合成による1分子シークエンシングsinglemoleculesequencingbysynthesisを行う工程であって、合成による1分子核酸のシークエンシングが、核酸中の少なくとも1つの塩基のアイデンティティに相関する放射光emittedlightを産生する工程、f検出器を用いて放射光を検出することにより、出力信号を得る工程、ならびにg出力信号を処理して、核酸に含まれる少なくとも1つの塩基のアイデンティティを決定する工程、を含む方法が提供される。さらなる目的および長所は、一部は以下の説明中に記載され、そして、一部は当該説明から明らかであるかまたは、実施形態の実施によって知ることができるであろう。本発明の目的および長所は、添付の特許請求の範囲中で特に示された要素および組み合わせによって実現および達成されるであろう。ここで請求するように、上記の概要および下記の詳細な説明はいずれも、例示的な、かつ説明を目的としたものにすぎず、実施形態を限定するものではないと理解されるべきである。本明細書に組み込まれ、かつその一部を成す添付の図面は、本発明のいくつかの実施形態を図解し、そして、本記載と共に、本発明の原理を解説する役目を果たす。本発明によれば、1分子対象物の検出に用いられる改良されたシステムおよび方法が提供される。実施形態は、たとえば1分子対象物などの対象物を検出するための検出システム、および前記検出システムを用いる方法を含む。前記検出システムは、対象物から放射される弱い光を検出することができる。光学システムは、1分子検出を実現するために、複雑な環境下で目的の分子を選択的に励起することのできるものでなければならず、かつバックグラウンドノイズによる干渉を回避できると共に、その1分子から放射される弱い光を検出できなければならない。そして、1実施形態において、1分子検出を実現するために、システムは、少なくとも次の2つの基準、すなわち、1限定された励起空間confinedexcitationspaceおよび限定された観測空間confinedobservationspaceの両方を有していること、ならびに2限定された励起空間および限定された観測空間が完全にまたは部分的に重なっており、かつその重なり合う領域が、検出可能な信号対ノイズ比SNRを実現するべく目的の1分子から放射される光がバックグラウンドよりも確実に高くなるよう十分に小さくなければならないこと、という基準を有している必要があろう。例えば、重なり合う領域の体積は、多くの場合、およそフェムトリットルfemtoliter、またはフェムトリットルよりも小さくなければならない。より具体的には、重なり合う領域の体積は、多くの場合、アトリットルattoliterからゼプトリットルzeptoliterの範囲になければならない。また、励起光が検出器に到達しないようにすることも重要であろう。実施形態は、導波路中に形成される移動可能な光結合器のためのアダプター部位へ1分子試料を運ぶために移動可能な光結合器を用いることによって、1分子試料を検出システムにロードするという困難を克服している。1分子検出に適する限定空間は、移動可能な光結合器がアダプター部位に結合した後に形成されてもよい。移動可能な光結合器およびアダプター部位は、同一のアダプター部位に第2の結合器が結合しないように設計されてもよい。1実施形態において、1分子試料、例えば酵素は、結合器が導波路に導入される前に結合器にロードされてもよく、また1実施形態においては、各結合器がただ一つの試料分子を担持しているか確認するためにロードされた結合器loadedcouplersの全てまたは一部がプレスクリーニングされてもよい。試料分子は光結合器に結合されたままであるため、検出後に結合器を除去および廃棄することによって、装置は再利用されてもよい。試料分子は結合器により担持されているので、試料分子をその表面に直接結合させるために導波路の表面を修飾する必要がなく、よって装置の製造が簡便化される。たとえば1分子対象物などの対象物を検出するためのシステムが提供され、前記検出システムは、移動可能な光結合器、光検出器、ならびに、コア層、第1のクラッド層、および少なくとも第1のクラッド層中に形成される移動可能な光結合器のための少なくとも1つのアダプター部位を含む導波路、を含む。いくつかの実施形態において、前記検出システムは光源を含む。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は、導波路の少なくとも第1のクラッド層中に形成される少なくとも1つのアダプター部位に対象物を局在化させることができ、これによって限定された励起空間と限定された観測可能空間とが重なり合う空間、すなわち移動可能な光結合器のアダプター部位への結合により形成される1分子検出に適した限定空間内に、検出される対象物が局在化される。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器のためのアダプター部位はナノウェルnanowellである。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器はナノスケール粒子nanoscaleparticleである。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器はナノスケール球体nanoscalesphereである。本明細書において、用語限定された励起空間confinedexcitationspace、励起空間excitationspaceおよび励起ゾーンexcitationzoneはいずれも、蛍光団fluorophoreまたは他の発光対象物lightemittingobjectがそこに入ると励起され、発光するであろう空間を表す。本明細書において、用語観測可能空間observablespaceおよび限定された観測可能空間confinedobservablespaceは、その空間内に位置している蛍光団または他の発光対象物から放射される光が検出器により検出され得る空間を表す。本明細書において、1分子検出に適する限定空間confinedspacesuitableforsinglemoleculedetectionは、励起空間と観測可能空間とが重なり合う空間を表すために用いられる。1分子発光対象物がその重なり合う空間内に局在化されると、対象物が検出器によって検出され得る。本明細書において、移動可能な光結合器movablelightcouplerとは、例えば光強度場の分布lightintensityfielddistributionの形状、光の進行方向、および光の波長などを含む励起光の挙動を変えることのできる移動可能な物体を指す。アダプター部位adaptersiteとは、本明細書においては、移動可能な光結合器を収容できる空間を指す。移動可能な光結合器およびアダプター部位に関して用いられる用語結合するdockingは、移動可能な光結合器がアダプター部位に適合して、これにより1分子検出に適した限定空間の形成を容易にすることを指す。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は励起光に不透明であり、そのため1分子検出に適した限定空間が、移動可能な光結合器が導波路からの励起光がバルク空間bulkspaceに広がるのを妨げることによって形成される。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は励起光を反射することのできる表面を有しており、そのため1分子検出に適した限定空間が、移動可能な光結合器が励起光を導波路に戻る方向へ反射する領域内に形成される。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は励起光に透明または部分的に透明であり、そして、導波路の少なくとも第1のクラッド層中に形成されるアダプター部位への移動可能な光結合器の留置placementは、導波路のコア層に沿って伝播し、そして移動可能な光結合器に導かれる光波から、移動可能な光結合器の表面の周りに励起ゾーンを形成させるが、ここで、1分子検出に適した限定空間は、移動可能な光結合器とアダプター部位との間の空間内に形成される。いくつかの実施形態においては、移動可能な光結合器の屈折率は、光結合の度合いlevelを強めるよう選択される。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は励起光に透明または部分的に透明であり、導波路の少なくとも第1のクラッド層中に形成されるアダプター部位への移動可能な光結合器の留置は、導波路のコア層に沿って伝播し、そして移動可能な光結合器に導かれる光波から、移動可能な光結合器の表面の周りに励起ゾーンを形成させ、これによって移動可能な光結合器の表面の周りに1分子検出に適した限定空間が作り出される。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は、導波路からの第1の励起光を吸収し、そしてその後第2の励起光を放射することができる。1分子対象物を検出する方法であって、a光源からの入射光を導波路に導入し、これにより導波路中に励起光を形成する工程、b移動可能な光結合器の表面上に1分子対象物を局在化する工程、cbの移動可能な光結合器を、導波路の少なくとも第1のクラッド層中に形成される移動可能な光結合器のためのアダプター部位に局在化する工程、およびd移動可能な光結合器上に局在化された1分子対象物を励起光により励起し、1分子対象物に光検出器により検出され得る光を放射させる工程、を含む方法が提供される。いくつかの実施形態において、導波路の少なくとも第1のクラッド層中に形成される移動可能な光結合器のためのアダプター部位への移動可能な光結合器の局在化により、1分子検出に適した限定空間が形成される。いくつかの実施形態において、1分子対象物を検出する方法は、移動可能な光結合器をアダプター部位に特定の向きspecificorientationで局在化させることを含む。いくつかの実施形態において、前記方法は、磁場によって、移動可能な光結合器をアダプター部位に特定の向きで局在化させることを含む。さらなる実施形態においては、アダプター部位への電位の印加により、光結合器がアダプター部位に特定の向きで局在化される。いくつかの実施形態において、光結合器の表面と引き付け合うおよび/または反発する光結合器のアダプター部位への1つまたはそれ以上の表面修飾の導入により、光結合器がアダプター部位に特定の向きで局在化される。1分子対象物を検出する方法であって、ai移動可能な光結合器、iiコア層および第1のクラッド層を含む導波路であって、移動可能な光結合器のための少なくとも1つのアダプター部位が少なくとも第1のクラッド層中に形成されている導波路、およびiii光検出器、を含む検出装置を提供する工程、b1分子対象物を結合させることのできる少なくとも1つの結合部位bindingmoietyを提供する工程、c移動可能な光結合器の表面上に少なくとも1つの結合部位を個々に局在化させる工程、d移動可能な結合器上に局在化された1つの結合部位に1分子対象物試料を提供する工程、e少なくとも1つの結合部位および1分子対象物がその上に局在化されている移動可能な光結合器をアダプター部位に局在化させる工程、f光源からの入射光を導波路に導入し、導波路中で励起光を形成する工程、ならびにg移動可能な光結合器上に局在化された少なくとも1つの結合部位に結合した1分子対象物を励起光により励起し、1分子対象物に光検出器により検出され得る光を放射させる工程、を含む方法が提供される。いくつかの実施形態において、少なくとも1つの結合部位および1分子対象物がその上に局在化されている移動可能な光結合器のアダプター部位への局在化により、1分子検出に適した限定空間が作製され、ここで、検出される1分子対象物は前記限定空間内に局在化されている。核酸をシークエンシングする方法であって、ai移動可能な光結合器、iiコア層および第1のクラッド層を含む導波路であって、移動可能な光結合器のための少なくとも1つのアダプター部位が少なくとも第1のクラッド層中に形成されている導波路、およびiii光検出器、を含む検出装置を提供する工程、b少なくとも1つの核酸分子を提供する工程、c移動可能な光結合器上に少なくとも1つの核酸分子を個々に局在化させる工程、d少なくとも1つの核酸がその上に局在化されている移動可能な光結合器をアダプター部位に局在化させる工程、e少なくとも1つの核酸分子の合成による1分子シークエンシングsinglemoleculesequencingbysynthesisを行う工程であって、合成による1分子核酸のシークエンシングが、核酸中の少なくとも1つの塩基のアイデンティティに相関する放射光emittedlightを生じさせ、f検出器を用いて放射光を検出することにより、出力信号を得る工程、ならびにg出力信号を処理して、核酸に含まれる少なくとも1つの塩基のアイデンティティを決定する工程、を含む方法が提供される。検出システムは、核酸ハイブリダイゼーションもしくは例えば全ゲノムシークエンシングwholegenomesequencingなどのためのシークエンシング、転写プロファイリングtranscriptionalprofiling、比較転写プロファイリングcomparativetranscriptionalprofilingまたは遺伝子同定geneidentificationを含む生体分子検出のためのシステムの一部として、または、その方法および処理過程において用いられ得る。生体分子検出はまた、例えばタンパク質/タンパク質、抗体/抗原、受容体/リガンドおよび核酸/タンパク質などの結合相互作用bindinginteractionsの検出ならびに/または測定を含んでもよい。これらの適用は、分析的または診断的な処理過程および方法に有用である。以下、図面を参照にして実施形態が詳細に説明される。同じまたは類似する部分に言及するために、可能な限り図面全体を通して同じ参照番号が用いられるであろう。1.検出システム本明細書に記載される検出システムは、たとえば1分子対象物などの対象物を検出することができる。対象物は、たとえば蛍光色素分子、リン光色素分子、量子ドットまたは発光ナノ粒子などの発光源sourceofluminescenceであってもよい。また対象物は光散乱粒子であってもよい。さらに、対象物は、発光能を備えない標的分子であってもよいが、光を放射することのできる標識物labelingobject例えば、蛍光色素分子、リン光色素分子、または量子ドットに付着され得る。ある標識物は特定の標的分子に付着し得る。このため、標的分子は標識物を介して同定され得る。2つ以上の標識物が、1つの標的分子に付着されてもよい。対象物は、発光能を備えず、かつ順番に光を放射することのできる複数の標識物例えば、第1の波長の光が、少なくとも第1の励起された蛍光分子excitedfluorescentmoleculeから放射され、そして、第2の蛍光分子により少なくとも部分的に吸収され、ここで第2の蛍光分子が第2の光、すなわち第2の波長の光を放射するFRETに付着される標的分子であってよい。1.1検出システムの概要本検出システムは、移動可能な光結合器、検出器および導波路を含んでいてもよく、ここで前記導波路は移動可能な光結合器のためのアダプター部位を含む。本検出システムは少なくとも1つの光源をさらに含んでいてもよく、前記光源は光を放射することができ、前記光は次いで、対象物を励起するための励起光として少なくとも部分的に導波路の中に導かれてもよい。光源は例えば、He-NeレーザーおよびレーザーダイオードLDなどのレーザー、発光ダイオードLED、有機発光ダイオードOLED、量子ドット発光ダイオードQLED、ファイバーライトfiberlight、またはアーク放電蛍光ランプarcdischargefluorescentlampであってもよい。本検出システムは光源結合器lightsourcecouplerを含んでいてもよい。光源結合器は、少なくとも1つの光源から放射される光の少なくとも一部を導波路の中に導き得る。光源結合器は例えば、プリズム結合器、回折格子結合器、横注入型結合器sideinjectioncoupler、垂直注入型結合器verticalinjectioncoupler、または同方向結合器codirectionalcouplerであってもよい。導波路はチャネル導波路または平面導波路であってもよい。導波路はコア層および少なくとも1つのクラッド層を含んでいてもよい。例えば、導波路がチャネル導波路である場合、それはコア層とコア層を取り囲むクラッド層とを含んでいてもよい。別の例として、導波路が平面導波路である場合、それはコア層と、コア層上に配置される1つのクラッド層またはコア層を挟む2つのクラッド層とを含んでいてもよい。コア層は、少なくとも1つのクラッド層よりも高い屈折率を有し得る。励起光は導波路のコア層中を伝播してもよい。本検出システムへの使用に適した例示的な導波路およびその特徴は、2010年3月9日に出願された米国特許出願第12/720,352号明細書、2010年6月11日に出願された米国特許出願第12/801,503号明細書、および2010年7月29日に出願された米国特許出願第12/805,411号明細書に記載されており、それらの全体がそれぞれ参照として本明細書に組み込まれる。本検出システムは、移動可能な光結合器のための少なくとも1つのアダプター部位を含む導波路を含んでもよい。アダプター部位は、導波路の少なくとも1つのクラッド層内に少なくとも形成され得る。アダプター部位は、上部開口部および底部表面を含むナノウェルnanowellであってもよく、ここで前記上部開口部が底部表面と比較して大きくてもよい。ナノウェルは、少なくとも1つのクラッド層の厚みの一部、少なくとも1つのクラッド層の全層、少なくとも1つのクラッド層の全層およびコア層の厚みの一部、または少なくとも1つのクラッド層の全層およびコア層の全層まで伸びていてもよい。有効な励起ゾーンの下方の境界はナノウェルの底部であり得る。有効な励起ゾーンの上方の境界は、ナノウェルアダプター部位内において、コア層の長手方向に垂直な方向以下、垂直方向というに励起光が到達できる距離によって定義され得る。検出システムの実施形態は、導波路の少なくとも1つのアダプター部位に1分子対象物を局在化させることのできる移動可能な光結合器を含む。移動可能な光結合器はナノスケール粒子であってもよい。移動可能な光結合器はナノスケール球体または非球状nonspheroidalナノスケール粒子であってもよい。移動可能な光結合器が導波路中のアダプター部位に結合すると、1分子検出に適した限定された励起空間有効な励起空間が形成され、そして、検出される対象物がその限定空間内に局在化され得る。移動可能な光結合器がアダプター部位に結合した場合、同じアダプター部位に第2の移動可能な光結合器が結合することを防ぐことができる。移動可能な光結合器は、例えば結合を容易にする表面特性または磁気特性などを含む、それによって光結合器がアダプター部位に引き寄せられ得る少なくとも1つの特性を含み得る。いくつかの実施形態において、光結合器は、それによって光結合器が少なくとも1つのアダプター部位に特定の向きspecificorientationで局在化され得る少なくとも1つの性質を含む。それによって光結合器が少なくとも1つのアダプター部位に特定の向きで局在化され得るような好適な特性としては、非対称な表面特性asymmetricsurfacepropertiesが挙げられ得る。いくつかの実施形態において、光結合器は、アダプター部位内における導波路のコア層の表面近傍の限定空間内に1分子対象物を局在化させることができ、ここで対象物は、導波路のコア層に沿って伝播する光波により誘導される光場からアダプター部位内に形成される有効な励起ゾーン内に局在化される。導波路のコア層は、導波路の少なくとも第1のクラッド層よりも高い屈折率を有していてもよい。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は、周囲の溶液の屈折率または導波路の少なくとも第1のクラッド層の材料の屈折率と実質的に同様の屈折率を有する材料から作製される。さらなる実施形態において、移動可能な光結合器は、導波路の少なくとも第1のクラッド層の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料から作製される。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は、導波路のコア層の屈折率と実質的に同様のまたは等しい屈折率を有する材料から作製される。いくつかの実施形態において、光結合器は、コア層に沿って伝播する光波により誘起されるエバネッセント光場evanescentlightfieldを連結することができ、それによって有効な励起ゾーンが光結合器の表面の周りに形成される。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は不透明であり、そして、励起光をその表面にとどめるconfineことができ、それによって、1分子検出に適した限定空間が、移動可能な光結合器が導波路からの励起光がバルク空間に広がるのを妨げることにより形成される。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は光を反射するものである。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は励起光を反射するものである。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は、導波路から放射される励起光を吸収し、そしてその後、自らが検出される分子を励起することのできる光を放射することができる。本検出システムの導波路の構成要素には、複数のアダプター部位が含まれていてもよい。よって、前記システムは多数の対象物をモニターするために用いることもできる。本検出システムは、対象物から放射される光を検出する光検出器を含んでもよい。光検出器は、そこへ入射する光を少なくとも部分的に吸収し、そして、その光に対応して出力信号を発生させることができる光学センサーを含んでいてもよい。光学センサーは、例えばp-nフォトダイオード、p-i-nフォトダイオード、多重接合フォトダイオードmultijunctionphotodiode、アバランシェフォトダイオードavalanchephotodiode,APD、フォトトランジスタ、量子井戸赤外線検出器quantumwellinfraredphotodetectorQWIP、光伝導型光学センサーphotoconductivetypeopticalsensor、光起電力型光学センサーphotovoltaictypeopticalsensor、ASIC上薄膜thinfilmonASICTFA、金属-半導体-金属MSM光検出器、電荷結合素子CCD、CMOSセンサー、またはこれらの組み合わせであってよい。いくつかの実施形態において、光検出器は、光検出器の動作を制御するための制御回路を含む。制御回路は、信号増幅器の回路、A/Dコンバータ、積分器、コンパレータ、論理回路、読み出し回路、メモリ、マイクロプロセッサ、クロック、および/またはアドレスを含んでいてもよい。光検出器は、対象物から放射される光が到達できる位置に配置され得る。例えば、光検出器は、コア層の、アダプター部位に対して反対側に配置され得る。すなわち、アダプター部位がコア層の垂直方向における一側面に配置される場合、光検出器はコア層の垂直方向における他方の側面に配置され得る。本検出システムは、コア層と検出器との間に少なくとも1つのフィルターをさらに含んでいてもよい。例示的な検出システムの概略図が図1に示されている。本検出システムは、移動可能な光結合器100、ならびに、平面導波路110、検出器102および移動可能な光結合器のためのアダプター部位104を含む一体化された構成要素integratedcomponentを含んでいてもよく、これによって移動可能な光結合器100および周囲の試料溶液120がアダプター部位に接近しやすくaccessibleなる。導波路110はコア層112、上方クラッド層114および下方クラッド層116を含んでもよい。平面導波路110は基板図示せず上に形成され得る。光検出器102は基板上または基板内に形成され得る。光源130は光135を放射することができ、その光は光源結合器140によって平面導波路110中に少なくとも部分的に導かれ得る。平面導波路110中に導かれた光は平面導波路110のコア層に沿って伝播し、励起光145として機能する。例示的な検出システムの概略図が図2の各パネルに示されている。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器100は、コア層112の材料の屈折率に比べ、周囲の試料溶液120の屈折率または導波路の少なくとも第1のクラッド層114の屈折率により近い屈折率を有する材料で作製される。かかる実施形態では、光源図示せずから導波路のコア層に沿って伝播する光波は、アダプター部位内のコア層の表面近傍にエバネッセント光場を誘起することができ、これによりアダプター部位の底面の限定空間中に有効な励起ゾーン150が形成される左側のパネル。さらなる実施形態において、移動可能な光結合器は、導波路の少なくとも第1のクラッド層の屈折率よりも大きい、および/または、導波路のコア層の屈折率と実質的に同様のもしくは等しい屈折率を有する材料から作製される。かかる実施形態では、光結合器は、光源図示せずから導波路のコア層に沿って伝播する光波によりアダプター部位内のコア層の表面近傍に誘起されたエバネッセント光場を連結させることができ、これにより、移動可能な光結合器と導波路のコア層との間の限定空間内および光結合器の表面の周りに有効な励起ゾーン160が形成される右側のパネル。1.2検出システムの構成要素1.2.1導波路図1に示されるように、いくつかの実施形態において、平面導波路110は、コア層112、上方クラッド層114および下方クラッド層116を含み得る。コア層112は、たとえば酸化シリコン-チタンsilicontitaniumoxideSixTi1xO2、ここで0<x<1、酸化チタンtitaniumoxide、酸化タンタルtantalumoxide、酸化ニオブniobiumoxide、酸化ハフニウムhafniumoxide、酸化アルミニウムaluminumoxide、酸化ジルコニウムzirconiumoxide、窒化シリコンsiliconnitride、窒化アルミニウムaluminumnitride、窒化チタンtitaniumnitride、ポリカーボネートPC、PMMA、またはSu8などのn2の屈折率を有する材料を含んでいてもよい。上方および下方クラッド層114および116はそれぞれ、n3およびn4の屈折率を有する材料を含んでいてもよい。上方および下方クラッド層114および116の材料は同じでもよく、また異なっていてもよい。上方クラッド層114または下方クラッド層116に適した材料には、例えば酸化シリコンsiliconoxide、フッ化マグネシウムmagnesiumfluoride、フッ化カルシウムcalciumfluoride、酸化アルミニウムaluminumoxide、Su8、PMMAまたはポリカーボネートが含まれ得る。コア層112の屈折率n2は上方および下方クラッド層114および116の屈折率n3およびn4より高くてもよい。1分子の検出のためには、励起光が検出器に到達しないことが必要であろう。平面導波路においては、コア層の表面が所望のとおりに平坦にならないかもしれない。コア層の粗い表面は、励起光の一部を散乱するかもしれない。約0.3nmの表面粗度を有するコア層の場合、励起光の約0.01が散乱されて、ノイズを生じる可能性があることが推定されている。コア内を伝播する励起光の表面散乱に起因するノイズを低減するために、検出器に到達する散乱励起光の量を減らすべく導波路と検出器との間に励起光フィルターが加えられてもよい。いくつかの実施形態において、フィルターは多層干渉フィルターmultilayerinterferencefilterである。いくつかの実施形態において、フィルターは、励起光を吸収できる材料からなる層である。いくつかの実施形態において、2010年6月11日に出願された米国特許出願第12/801,503号明細書、および2010年7月29日に出願された米国特許出願第12/805,411号明細書に記載されているごとく、信号対ノイズS/N比を上げるよう、散乱励起光を吸収するおよび/または検出システム外部からの環境光ambientlightをブロックするべく、検出システム中に保護層複数の保護層が含まれていてもよい。保護層は上方クラッド層の上に形成されてもよく、および/または、下方保護層が下方クラッド層の下に形成されてもよい。いくつかの実施形態において、保護層は、金属または合金などの不透明な材料から作製される。いくつかの実施形態では、アダプター部位の下方の位置の下方保護層内にピンホールが形成されてもよい。アダプター部位内の有効な励起ゾーンにおいて対象物から放射される光は、ピンホールを通過し、そして、下方保護層の下方の光検出器によって検出され得る。1.2.2アダプター部位図1および図2に例示されるように、少なくとも1つの移動可能な光結合器のアダプター部位104は、導波路の少なくとも上方クラッド層114中に形成され得る。アダプター部位はナノウェルであってもよい。ナノウェルの上部開口部は、ナノウェルの底部より大きくてもよい。ナノウェルの形状に限定はない。例えば、ナノウェルの水平断面図は、円形、楕円形、長方形、正方形またはひし形であってもよい。ナノウェルアダプター部位の底部のサイズにもまた限定はない。例えば、ナノウェルの底部のサイズは、励起光のおよその波長よりも小さいものであってもよい。いくつかの実施形態において、ナノウェルの底部のサイズは、励起光の波長の約2分の1、約4分の1、または約8分の1よりも小さい。本明細書において、サイズは、ナノウェルの水平断面図が円形、楕円形または長方形である場合、直径、長軸の長さまたは長辺の長さを表し得る。ナノウェルの水平断面図が正方形またはひし形である場合は、サイズは辺の長さを表し得る。1実施形態において、ナノウェルの上部開口部の長さすなわち、直径、長軸の長さまたは長辺の長さは、約1から約10μmであってもよく、そして、ナノウェルの底部の直径は約10から約500nmであってもよく、ナノウェルの底部に垂直な方向に対するナノウェルの側壁の角度は、約60度よりも小さくてもよい。かかる構成は、ただ1つの移動可能な光結合器だけが、ナノウェルの底部に近い領域に入ることが可能であるようにするであろう。図1および図2に例示されるように、励起光の一部はアダプター部位104に入り、そして、アダプター部位104の空間的限定spatialconfinementと共に、アダプター部位の少なくとも一部に有効な励起ゾーン150を形成することができる。図1における参照番号150は有効な励起ゾーンの上方のおおよその境界を示していると理解されるべきである。対象物が有効な励起ゾーン150に入ると、励起光によって励起され、そして、光検出器102により検出され得る光を放射することができる。有効な励起ゾーン150の外側では、対象物は励起光によって励起されることができず、または、その放射した光は光検出器に到達できない。図1中の点線は有効な励起ゾーンの上方の境界の形状を限定するものではないことが理解されるべきである。例えば、有効な励起ゾーンの上方の境界は、曲線状であってもよい。例えばナノウェルの位置および/または導波路中に伸びるナノウェルの深さなどの異なる条件に応じて、異なる有効な励起ゾーンが形成され得る。加えて、有効な励起ゾーンにおける電磁場は、以下により詳細に記載されるように、例えばエバネッセント場、エバネッセントおよび進行travelling場の混合、または進行場であってもよい。図3は、ナノウェルアダプター部位の異なるデザインを有する実施形態を例として概略的に示している。いくつかの実施形態において、ナノウェルアダプター部位は、上方クラッド層の厚みの一部まで伸びていてもよいパネルA。いくつかの実施形態において、ナノウェルアダプター部位は、上方クラッド層の全層まで伸びていてもよいパネルB。パネルAまたはBに示されるナノウェルの場合、励起光がコア層中を伝播するときに、ナノウェル中に進行光場travellinglightfieldの成分は存在しないかもしれないが、コア層中を進行する光の一部がナノウェル中にわずかに浸透するかもしれない。ナノウェル中に浸透する光は垂直方向に指数関数的に減衰し、エバネッセント場を形成する。このエバネッセント場は、ナノウェルの空間的限定と共に、コア層近傍のナノウェルの少なくとも一部に有効な励起ゾーンを形成することができる。いくつかの実施形態において、ナノウェルは、上方クラッド層の全層およびコア層の厚みの一部まで伸びていてもよい図3のパネルC。かかる実施形態では、進行場の成分がナノウェル中に現れ、そしてエバネッセント場と共に、ナノウェル中に有効な励起ゾーンを形成することができる。いくつかの実施形態において、ナノウェルは、上方クラッド層の全層およびコア層の全層まで伸びていてもよい図3のパネルD。かかる実施形態では、ナノウェル中に励起ゾーンを形成する電磁場の大部分が進行場であり得る。図3のパネルBに示されたナノウェルを含む平面導波路の場合、ナノウェルの下端部bottomendがコア層の上方表面上に位置しているため、有効な励起ゾーンの体積は、エバネッセント場の有効領域と等しくなり得、かつ以下の式を用いて近似的に計算することができる。ここで、Dはナノウェルの底部の直径であり、そして、hはナノウェル中のエバネッセント場の浸透の深さである。例えば、Dおよびhがそれぞれ、100nmおよび100nmである場合、有効な励起ゾーンの算出体積は、約1×1018リットル1アトリットルである。いくつかの実施形態では、複数のアダプター部位が導波路中に形成されてもよい。いくつかの実施形態において、複数のアダプター部位の各々について、アダプター部位の有効な励起ゾーン中の対象物から放射される光を検出するために、光検出器が形成され得る。いくつかの実施形態においては、複数のアダプター部位の有効な励起ゾーン中の対象物から放射される光を検出するために、1つの光検出器が用いられてもよい。1.2.3移動可能な光結合器実施形態は、導波路の少なくとも第1のクラッド層中に形成されるアダプター部位に1分子対象物を局在化させることのできるであろう移動可能な光結合器を含む。移動可能な光結合器はその表面上に、検出される1分子対象物を結合することのできる少なくとも1つの結合部位bindingmoietyを局在化させることができる。結合部位は、対象物を結合することのできる単一分子または分子複合体例えば、受容体、抗体、酵素、もしくは、酵素を含む反応複合体などの多量体であってもよい。検出される1分子対象物は、アダプター部位に位置している移動可能な光結合器の表面上に局在化された結合部位に結合することができ、これにより、結合部位および光結合器を介して、有効な信号励起および観測のための限定空間内に対象物が局在化される。表面に局在化したsurfacelocalized結合部位への1分子対象物の結合が検出される場合に、任意の時点で検出される対象物の数が結合部位に同時に結合できる対象物の数より大きくならないよう、移動可能な光結合器はその表面上に1つの結合部位のみを局在化してもよい。よって、結合部位が一度にただ1つの対象物と結合する場合、本検出システムは、移動可能な光結合器の表面上に局在化された結合部位に結合している1つの対象物を検出し得る。本明細書において、移動可能な光結合器の表面上に局在化される対象物としては、移動可能な光結合器の表面上に非特異的に吸収される対象物、および、1つまたはそれ以上の共有結合または非共有的な相互作用を介して移動可能な光結合器の表面に連結される対象物が挙げられる。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器はナノスケール粒子である。いくつかの実施形態において、光結合器はナノスケール球体である。ナノスケール球体は約40nmから1000nmまたは励起光の波長の約1/10から2倍の直径を有していてもよい。ナノスケール球体のサイズは光検出器のサイズに応じて決められ得る。例えば、ナノスケール球体のサイズは、1つの光検出器がただ1つの球体から放射される光だけを検出できるように選択されてもよい。いくつかの実施形態において、ナノスケール球体のサイズおよびアダプター部位の形状は、ナノ球体がアダプター部位の底部表面から約10nmから200nmのあいだの距離で、アダプター部位に位置され得るように選択される。さらなる実施形態において、光結合器は非球状nonspheroidalナノスケール粒子である。いくつかの実施形態において、ナノスケール粒子は棒状barlike粒子である。移動可能な光結合器粒子の長さとは、光結合器の最も幅の広い位置における光結合器の一端部から向かいの端部oppositeendまでの距離のことを指す。例えば、球状の光結合器の長さはその直径に相当し、そして棒状粒子の長さは棒の最遠端部farends間の距離である。移動可能な光結合器は、均質固体homogenoussolid、コロイドcolloidalもしくは多孔質固体poroussolid、またはポリマー骨格を有する材料からなる固体であってもよい。いくつかの実施形態において、多機能の移動可能な光結合器は、例えば、金Au、銀Ag、銅Cu、白金Pt、ニッケルNi、クロムCrまたは金属合金を含む1つまたはそれ以上の金属材料を含む。いくつかの実施形態において、光結合器は、例えばTiO2、Ta2O5、Nb2O5、SiO2、HfO2、Al2O3、ZrO2、ZnO、V2O5、CeO2、CdO、Fe2O3、Fe3O4、Cu2O、CuO、In2O3、La2O3、MoO3またはWO3を含む1つまたはそれ以上の酸化物材料を含む。さらなる実施形態において、光結合器は、例えばCdS、ZnS、PbS、Au2SまたはAg2Sを含む1つまたはそれ以上の硫化物材料を含む。いくつかの実施形態において、光結合器は、例えばCdSe、ZnSeまたはPbSeを含む1つまたはそれ以上のセレン化物材料を含む。いくつかの実施形態において、光結合器は、例えばSi3N4、TiN、BNおよびGaNを含む1つまたはそれ以上の窒化物材料を含む。さらなる実施形態において、光結合器は、例えばポリスチレンpolystyrene、ポリエチレンイミンpolyethyleneimine、ポリホスファゼンpolyphosphazene、ポリラクチドpolylactide、ポリラクチド-co-グリコリドpolylactidecoglycolide、ポリカプロラクトンpolycaprolactone、ポリ酸無水物polyanhydride、ポリマレイン酸polymaleicacidおよびその誘導体、ポリアルキルシアノアクリレートpolyalkylcyanoacrylate、ポリ酸無水物オキシブチレートpolyanhydrideoxybutyrate、ポリカーボネートpolycarbonate、ポリオルトエステルpolyorthoester、ポリエチレングリコールpolyethyleneglycol、ポリ-L-リジンpolyLlysine、ポリグリコリドpolyglycolide、ポリメチルメタクリレートpolymethylmethacrylate、ポリビニルピロリドンpolyvinylpyrrolidone、またはこれらのコポリマーを含む1つまたはそれ以上のポリマー材料を含む。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器はコアシェルナノ構造coreshellnanostructureを有する。コア材料は、例えば金Au、銀Ag、銅Cu、白金Pt、ニッケルNi、クロムCrまたは金属合金を含む1つまたはそれ以上の金属材料を含んでもよい。いくつかの実施形態において、コア材料は、例えばTiO2、Ta2O5、Nb2O5、SiO2、HfO2、Al2O3、ZrO2、ZnO、V2O5、CeO2、CdO、Fe2O3、Fe3O4、Cu2O、CuO、In2O3、La2O3、MoO3またはWO3を含む1つまたはそれ以上の酸化物材料を含む。いくつかの実施形態において、コア材料は、例えばCdS、ZnS、PbS、Au2SまたはAg2Sを含む1つまたはそれ以上の硫化物材料を含む。さらなる実施形態において、コア材料は、例えばCdSe、ZnSeまたはPbSeを含む1つまたはそれ以上のセレン化物材料を含む。いくつかの実施形態において、コア材料は、例えばSiNまたはGaNを含む1つまたはそれ以上の窒化物材料を含む。さらなる実施形態において、コア材料は、例えばポリスチレンpolystyrene、ポリエチレンイミンpolyethyleneimine、ポリホスファゼンpolyphosphazene、ポリラクチドpolylactide、ポリラクチド-co-グリコリドpolylactidecoglycolide、ポリカプロラクトンpolycaprolactone、ポリ酸無水物polyanhydride、ポリマレイン酸polymaleicacidおよびその誘導体、ポリアルキルシアノアクリレートpolyalkylcyanoacrylate、ポリ酸無水物オキシブチレートpolyanhydrideoxybutyrate、ポリカーボネートpolycarbonate、ポリオルトエステルpolyorthoester、ポリエチレングリコールpolyethyleneglycol、ポリ-L-リジンpolyLlysine、ポリグリコリドpolyglycolide、ポリメチルメタクリレートpolymethylmethacrylate、ポリビニルピロリドンpolyvinylpyrrolidone、またはこれらのコポリマーを含む1つまたはそれ以上のポリマー材料を含む。コアシェルナノ構造の光結合器のシェルは、例えば金Au、銀Ag、銅Cu、白金Pt、ニッケルNi、クロムCrまたは金属合金を含む1つまたはそれ以上の金属材料を含んでもよい。いくつかの実施形態において、シェル材料は、例えばTiO2、Ta2O5、Nb2O5、SiO2、HfO2、Al2O3、ZrO2、ZnO、V2O5、CeO2、CdO、Fe2O3、Fe3O4、Cu2O、CuO、In2O3、La2O3、MoO3またはWO3を含む1つまたはそれ以上の酸化物材料を含む。いくつかの実施形態において、シェル材料は、例えばCdS、ZnS、PbS、Au2SまたはAg2Sを含む1つまたはそれ以上の硫化物材料を含む。さらなる実施形態において、シェル材料は、例えばCdSe、ZnSeまたはPbSeを含む1つまたはそれ以上のセレン化物材料を含む。いくつかの実施形態において、シェル材料は、例えばSiNまたはGaNを含む1つまたはそれ以上の窒化物材料を含む。さらなる実施形態において、シェル材料は、例えばポリスチレンpolystyrene、ポリエチレンイミンpolyethyleneimine、ポリホスファゼンpolyphosphazene、ポリラクチドpolylactide、ポリラクチド-co-グリコリドpolylactidecoglycolide、ポリカプロラクトンpolycaprolactone、ポリ酸無水物polyanhydride、ポリマレイン酸polymaleicacidおよびその誘導体、ポリアルキルシアノアクリレートpolyalkylcyanoacrylate、ポリ酸無水物オキシブチレートpolyanhydrideoxybutyrate、ポリカーボネートpolycarbonate、ポリオルトエステルpolyorthoester、ポリエチレングリコールpolyethyleneglycol、ポリ-L-リジンpolyLlysine、ポリグリコリドpolyglycolide、ポリメチルメタクリレートpolymethylmethacrylate、ポリビニルピロリドンpolyvinylpyrrolidone、またはこれらのコポリマーを含む1つまたはそれ以上のポリマー材料を含む。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は、導波路のコア層の材料の屈折率に比べ、導波路の第1のクラッド層の材料の屈折率により近い屈折率を有する材料から作製される。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は、導波路のコア層の材料の屈折率に比べ、周囲の試料溶液の屈折率により近い屈折率を有する材料から作製される。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器は、導波路の第1のクラッド層の屈折率と導波路のコア層の屈折率の中間の屈折率を有する材料から作製される。さらなる実施形態において、光結合器は、導波路のコア層の屈折率と実質的に同様な屈折率を有する材料から作製される。いくつかの実施形態において、光結合器は、コア層の屈折率に等しい屈折率を有する材料から作製される。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器はSiO2からなり、屈折率は1.487である。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器はポリスチレンからなり、屈折率は1.59である。さらなる実施形態において、光結合器はTiO2からなり、屈折率は2.0である。いくつかの実施形態において、光結合器はFe3O4からなり、屈折率は2.4である。別のさらなる実施形態において、光結合器はTa2O5からなり、屈折率は2.26である。いくつかの実施形態において、光結合器はコアシェル構造を有し、ここでシェル材料は金Auであり、屈折率は1.28である。いくつかの実施形態において、シェル材料は銀Agであり、屈折率は0.135である。さらなる実施形態において、シェル材料は白金Ptであり、屈折率は1.9である。いくつかの実施形態において、シェル材料はアルミニウムAlであり、屈折率は0.714である。別のさらなる実施形態において、シェル材料はコバルトCoであり、屈折率は1.86である。いくつかの実施形態において、シェル材料はニッケルNiであり、屈折率は1.66である。いくつかの実施形態において、導波路内のアダプター部位に位置しているときに光結合器が導波路からの光に連結することができるように、移動可能な光結合器は、適切なサイズおよび導波路のコア層の材料の屈折率に十分に類似した屈折率を有する。かかる実施形態において、誘起されたinduced光場は、移動可能な光結合器の表面の周りに形成され、これによって光結合器の周りに有効な励起ゾーンが形成され、ここで、光結合器の表面から特定の距離内で分子が励起され蛍光光を放射することができる。移動可能な光結合器の表面の周りに誘起される励起光場の強度は、周囲の環境における光導波路の電場を調節すること、光結合器として適切な特性例えば、材料の組成、形状およびサイズを選択すること、ならびに、アダプター部位の形状を設定することconfiguringによって制御され得る。移動可能な光結合器が球体である実施形態では、光結合器の表面における励起光場の強度は、以下の式により計算できる。ここで、Pは球体表面における励起光場の光強度opticalpowerであり、は次の式によって決定され、γは次の式によって決定され、Imax/Iiは次の式によって決定され、θは次の方程式によって決定される。そしてここで、Rは球体の曲率半径であり、αringは球体のモードパワー減衰係数modepowerdecaycoefficientであり、Nringは球体の平衡屈折率equilibriumrefractiveindexであり、κはパワー結合係数powercouplingcoefficientであり、そしてk0=2π/λ0であるここで、λ0は自由空間波長である。光エネルギーが完全に球状光結合器内に移動する共鳴状態においては、Nringk02πR=2mπであり、ここでmは整数であり、κ=1-exp-2πR1αringでありここで、R1は外側の曲げ半径である、かつP=1である。本明細書において用語臨界結合は、この共鳴状態を示すために用いられる。いくつかの実施形態において、光結合器の光学特性は、光結合器が特定の範囲内で特定の分子に取り囲まれる場合に変化する。いくつかの実施形態では、光結合器が特定の範囲内で特定の分子に取り囲まれるときに変化する光学特性は、屈折率、光吸収能、結合器により吸収される光の波長、または、光結合器を通って伝播する光の方向である。いくつかの実施形態では、移動可能な光結合器の表面の1つまたはそれ以上の領域が修飾される。例えば、ナノスケール球体光結合器の表面全体が修飾されてもよい。表面修飾は、コアシェル構造を有する光結合器のシェル材料とは区別されるものであって、すなわち、表面修飾を含むコアシェル光結合器とは、シェル材料の表面外側の修飾を有するということである。さらなる例において、ナノスケール球体光結合器の一方の半球の表面は修飾されてもよいが、残りの半球は修飾されない。光結合器の表面は、その表面全体またはその表面の少なくとも一部が、化学的修飾技術により1つまたはそれ以上の不均一物質heterogeneousmaterialsでコートされてもよい。表面修飾は、移動可能な光結合器をアダプター部位に局在化させるために用いられてもよい。非対称表面修飾asymmetricsurfacemodification、例えばある1つの表面のみの修飾、または向かい合う表面oppositesurfacesへの異なる修飾は、移動可能な光結合器を特定の向きでアダプター部位に局在化させるために用いられてもよい。表面修飾はまた、光結合器の表面の特定領域に1分子対象物を局在化させるために用いられてもよく、これによりかかる領域が導波路のコア層の方を向くような位置に合わせられ、その結果対象物および対象物が関与するあらゆる反応が、移動可能な光結合器と導波路のコア層近傍のアダプター部位の表面との間の限定空間内に局在化される。一方の半球がオリゴヌクレオチドプライマーで修飾されているナノスケール球体光結合器粒子を含む例示的な検出システムの略図が図4に示されている。ナノスケール球体光結合器100は、DNA合成反応複合体200の複製DNA鎖replicatingDNAstrand中に組み込まれた配列にハイブリダイズすることのできるオリゴヌクレオチドプライマーで、その表面の半分が修飾されている。光結合器のオリゴヌクレオチド修飾された表面が導波路のコア層の方を向いた状態でのアダプター部位104への光結合器100の配置positioningによって、ナノウェルアダプター部位104の底部における限定空間170内に反応複合体200が局在化される。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器の表面の1つまたはそれ以上の領域の修飾は化学修飾である。いくつかの実施形態において、化学修飾は、光結合器の表面への官能基の共有結合である。共有結合される官能基は疎水基または親水基であってもよい。適切な疎水基としては例えば、-CxH2xCH3、-C6H6、エポキシ基、-SiCxHx12N-オクチルシランなどの式H3-SiCxHx12を有する化合物から誘導される、-O-SiCxHx12トリメトキシオクチルシランなどの式R3-O-SiCxHx12を有する化合物から誘導されるなどが挙げられる。いくつかの実施形態において、光結合器は、金属材料からなる均質固体粒子homogenoussolidparticle、または金属シェル材料を含むコアシェル粒子であり、そして疎水基は、硫黄sulfur、アミンamine、カルボキシルcarboxylまたはリン酸phosphate結合linkageを介して金属材料と共有結合される。いくつかの実施形態において、光結合器は、金属酸化物もしくはSiO2材料からなる均質固体粒子、または、金属酸化物もしくはSiO2シェル材料を含むコアシェル粒子であり、そして疎水基Rは、-Si-R基として金属酸化物またはSiO2材料の酸素原子と共有結合される。いくつかの実施形態において、共有結合される官能基は、例えば-NH2、-OH、-CO2H、-OSO3Hを含む親水基である。例えば、いくつかの実施形態において、光結合器は金属酸化物もしくはSiO2材料からなる均質固体粒子、または、金属酸化物もしくはSiO2シェル材料を含むコアシェル粒子であり、そして-OH基は、金属酸化物またはSiO2材料と共有結合される。適切な親水基としてはさらに、例えば-NH3などの正荷電基positivelychargedgroups、または、-CO2もしくは-OSO3などの負荷電基negativelychargedgroupsを含む荷電基chargedgroupsが挙げられる。いくつかの実施形態において、共有結合される官能基は磁性官能基magneticfunctionalgroupである。適した磁性基としては、例えば-Fe3O4、-Fe2O3、-FePt、-FeNi、-FeCo、-Mg、-Co、-Niなどが挙げられる。いくつかの実施形態において、共有結合される官能基は蛍光性官能基である。適切な蛍光性基としては、例えば-FITC、-ローダミン6G-Rh6G、-Cy3および-Cy5などの分子色素moleculardyes、ならびに-CdSe、-ZnS、-PbS、-PbSeなどのナノ粒子/量子ドットが挙げられる。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器の表面は、ビオチン、ストレプトアビジン、アビジンなどで共有結合的に修飾される。さらなる実施形態において、化学修飾は非共有的修飾noncovalentmodificationである。非共有的修飾は、ポリマー材料を用いたコーティングであってよい。いくつかの実施形態において、例えば光結合器は、金属材料からなる均質固体粒子、または、金属シェル材料を含むコアシェル粒子であり、そして、光結合器の表面はポリエチレングリコールPEGなどの親水性ポリマーでコートされる。いくつかの実施形態では、移動可能な光結合器の表面のある1つの領域だけが修飾され、光結合器の残りの表面は修飾されない。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器の表面の修飾される領域は、移動可能な光結合器の表面の約10から90である。かかる実施形態を説明するために用いられる移動可能な光結合器の表面の約10から90は、移動可能な光結合器の表面の修飾される領域が光結合器の表面のわずかに10より少ない状態からわずかに90より多い状態までの範囲であってよいことを示すよう意図されている。さらなる実施形態において、光結合器の表面の修飾される領域は、光結合器の表面の10未満である。別のさらなる実施形態では、光結合器の表面の修飾される領域は、光結合器の表面の90より大きい。いくつかの実施形態では、修飾表面1および修飾表面2を示す図5Aに図式化されているように、移動可能な光結合器の表面の2つの領域が修飾される。いくつかの実施形態において、光結合器は、正反対の特性opposingpropertiesを有する官能基またはコーティングを用いた表面修飾の2つの領域を含む。例えば、光結合器の一方の表面は疎水性表面特性を有するように修飾され、一方、反対側の表面は親水性表面特性を有するように修飾されてもよい。さらなる実施形態において、光結合器の一方の表面は正荷電基を用いて修飾され、一方、反対側の表面は負荷電基を用いて修飾される。いくつかの実施形態では、光結合器の一方の表面はDNAを引き付けかつ保持するよう修飾される、例えば、表面は正荷電官能基positivelychargedfunctionalgroupを用いて修飾されるか、または標的DNA分子中の配列にハイブリダイズすることのできるオリゴヌクレオチドを用いて修飾され、一方、光結合器の他方の表面はDNAを引き付けない。さらなる実施形態において、移動可能な光結合器は、異なるタイプの特性を有する官能基またはコーティングを用いた表面修飾の2つの領域を含む。例えば、いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器の表面の一つの領域は磁性官能基を用いて修飾され、一方、移動可能な光結合器の反対側の表面は蛍光性官能基を用いて修飾される。いくつかの実施形態において、導波路の少なくとも第1のクラッド層中に形成されたアダプター部位の表面は、1つまたはそれ以上の表面修飾を含む。図5Bに図式化されるように、導波路は第1のクラッド層および第2のクラッド層を含んでいてもよく、ここで第1の下方のクラッド層およびアダプター部位の底部のコア層図示せずの表面は、移動可能な光結合器100上の表面修飾1を引き付ける、および/または、移動可能な光結合器100上の表面修飾2と反発するrepels表面修飾3を含み、そしてここで、第2の上方のクラッド層は、移動可能な光結合器100上の表面修飾2と親和性があるcompatiblewith表面修飾4を含む。図6に図式化されるように、導波路は、表面修飾3アダプター部位の底部のコア層の表面とともにおよび4の両方を含む第1のクラッド層を含んでいてもよく、ここで、表面修飾3は、移動可能な光結合器100上の表面修飾1を引き付ける、および/または、移動可能な光結合器100上の表面修飾2と反発し、そして、表面修飾4は移動可能な光結合器100の表面修飾2と親和性がある。例えば、図5および6に図式化される、表面修飾1および3は本質的に親水性であってもよく、一方、表面修飾2および4は本質的に疎水性である。いくつかの実施形態において、アダプター部位104の表面3は親水性であり、シリコン、シリカ、金属または金属酸化物から選択される要素を含み、そして表面4は疎水性である。しかしながら、アダプター部位104の表面が親水特性を有する材料で作られている場合は、それを疎水性となるよう修飾してもよい。例えば、アダプター部位104の表面が親水性を有するシリケートsilicateまたは金属で作られている場合、例えばR1x-SiO-R24xここでR1は例えばアルキル鎖-CH2n-CH3などの疎水基であり、そしてR2はCnH2n1であり、かつ、ここでxおよびnは整数であって、1≦x≦3であるなどを用いて、または、例えば-COOH、-PO3H2、-SHもしくは-NH2から選択される官能基を有するポリマーなどを用いて、疎水性になるよう修飾されてもよい。別の例として、アダプター部位104の表面が親水特性を有する金属酸化物で作られている場合、例えばR1x-SiO-R24xここでR1は例えばアルキル鎖-CH2n-CH3などの疎水基であり、そしてR2は-CnH2n1であり、かつ、ここでxおよびnは整数であって、1≦x≦3であるなどを用いて、または、例えば-COOH、-PO3H2、-SHもしくは-NH2から選択される官能基を有するポリマーなどを用いて、疎水性になるよう修飾されてよい。アダプター部位104の上部表面を疎水性とする一方、アダプター部位104の底部表面は親水性に保つことにより、1つの疎水性表面および1つの親水性表面を含む移動可能な光結合器下記の光結合器の表面修飾についての記載を参照は、その親水性表面が上を向くまたはアダプター部位の側壁表面の方を向くのではなく、アダプター部位の底部近傍の有効な励起ゾーン内に親水性表面が位置しているという特定の向きで、アダプター部位に位置することができる。よって、移動可能な光結合器の表面の1つの領域例えば、この例では親水性表面に局在化された分子、または光結合器の表面に局在化された分子と相互作用する試料溶液120からの分子が、アダプター部位の底部近傍の限定空間内の有効な励起ゾーンに入る励起光により、効率的に励起され得る。図5および図6に図式化された実施形態をさらに参照し、いくつかの実施形態において、表面修飾1および3は反対の電荷を有する基を用いた表面修飾、すなわち表面1は正に帯電し、そして表面3は負に帯電している、またはその逆である。いくつかの実施形態において、移動可能な光結合器の表面の少なくとも1領域がオリゴヌクレオチドで修飾される。オリゴヌクレオチドを用いた表面修飾を含む移動可能な光結合器を含む例示的な検出システムの概略図が図4に示されている。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドは、核酸合成反応に用いられるシークエンシングプライマーsequencingprimerの配列に相補的である。さらなる実施形態において、オリゴヌクレオチドはランダム配列randomsequencesを有する。オリゴヌクレオチドは、10から100ヌクレオチド長であってよい。例えば、オリゴヌクレオチドは、10から20、20から30、30から40、50から60、60から80または80から100ヌクレオチド長であってもよい。なお、これらヌクレオチド長の範囲はおおよそのapproximateものであり、そして、ヌクレオチド長の特定の範囲には、おおよそこの範囲内であるヌクレオチドの数が含まれること、例えば、10から100ヌクレオチド長のオリゴヌクレオチドには、約10から100ヌクレオチド長のオリゴヌクレオチドが含まれるということが理解されるべきである。オリゴヌクレオチドの長さは10ヌクレオチド未満でもよい。オリゴヌクレオチドは、例えば、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、または30より多いヌクレオチド長であってよい。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドの長さはシークエンシングプライマーの長さに対応する。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドはシークエンシングプライマーよりもその長さが短い。オリゴヌクレオチドは、移動可能な光結合器に直接結合されてよく、また、オリゴヌクレオチドが移動可能な光結合器に結合され得る部位moiety、例えばビオチン基に結合されてよく、ここでこのビオチン基は、移動可能な光結合器の表面に連結されたストレプトアビジンまたはアビジンに結合し得る。表面修飾の領域は、当該分野で公知の製造工程を用いて移動可能な光結合器に導入されてもよい。例えば、光結合器の1部分を、光結合器表面の残りの部分が修飾される間、一時的にマスキングするtemporarilymaskingことによって、表面修飾の領域が導入されてもよい。例えば、ナノスケール球体光結合器の一方の半球は、他方の半球が表面修飾に付されている間、マスクされていてよい。いくつかの実施形態では、1つまたはそれ以上の光結合器を基板例えば、ガラスまたはシリコン基板上に配列しaligning、基板上に配列された結合器の表面上に不均一材料heterogenousmaterialを堆積し、次いでリフトオフ法liftoffmethodを用いて修飾された光結合器を基板から取り除くという工程によって、光結合器が不均一材料で部分的にコートされる。光結合器の基板上への配列は、スピンコーティングspincoating、ディップコーティングdipcoating、埋め込みembedding、ナノインプリンティングnanoimprinting、ナノインク印刷nanoinkprinting、ナノ粒子自己集合技術nanoparticleselfassemblytechnology例えば、化学的リソグラフィーにより予めパターン化された基板上でのナノ粒子の自己集合の使用または類似の方法により実施され得る。光結合器上への不均一材料の堆積は、スパッタ堆積sputterdeposition、マグネトロンスパッタ堆積magnetronsputterdeposition、蒸着evaporation、原子層堆積atomiclayerdeposition、化学気相堆積chemicalvapordeposition、物理気相堆積physicalvapordepositionPVD、電子ビーム例えば、電子銃egun堆積electronbeamdeposition、プラズマ堆積plasmadeposition、レーザフラッシュ蒸着laserflashevaporation例えば、蒸着金属堆積evaporatedmetaldepositionなどの方法によって実施され得る。リフトオフ法は、超音波攪拌ultrasonicagitation、化学的処理chemicaltreatment例えば、アセトンによる処理、磁気リフトオフmagneticliftoff、または剃刀の刃razorbladeを用いた堆積層の物理的剥離であってもよい。非対称の表面修飾を有する移動可能な光結合器粒子の製造に適した例示的な製造工程は、ParkHらのMultifunctionalnanoparticlesforphotothermallycontrolleddrugdeliveryandmagneticresonanceimagingenhancementSMALL4192196、題名をMultifunctionalnanoparticlespartiallydepositedwithgoldfilmとする国際公開第2008/002101号明細書、AnkerJNらのMagneticallyModulatedOpticalNanoprobesandSystemsJOURNALOFMAGNETISMANDMAGNETICMATERIALS293655662、PerroAらのDesignandsynthesisofJanusmicroandnanoparticlesJOURNALOFMATERIALSCHEMISTRY1537453760、McNaughtonBHらのFabricationofuniformhalfshellmagneticnanoparticlesandmicrosphereswithapplicationsasmagneticallymodulatedopticalnanoprobesarXivcondmat0506418v1June16200516、およびWuLYら、BioinspirednanocoralswithdecoupledcellulartargetingandsensingfunctionalitySMALL6503507に記載されており、それらの全体がそれぞれ参照として本明細書に組み込まれる。1.2.4移動可能な光結合器のアダプター部位への定方向局在化Directedlocalizationいくつかの実施形態において、1分子対象物のための表面局在化surfacelocalized結合部位すなわち、1分子対象物を結合することのできる一つの分子または分子複合体を有する移動可能な光結合器粒子は、光結合器のデザインに応じて、電場、磁場を利用して、または、親水性表面特性もしくはその他の化学的特性を利用して、導波路中に形成されるアダプター部位に局在化される。図7に図式化されるように、磁性材料を含む、および/または、その表面上が磁性官能基を用いて修飾されている光結合器は、アダプター部位への磁場の印加によって、アダプター部位に局在化され得る。例えば、マイクロ加工コイルmicrofabricatedcoilsがアダプター部位の下に設置されてもよい。電流がマイクロ加工コイルを通って流れるときに、コイルは、試料溶液中に存在する光結合器をアダプター部位中へと向かわせ、そして、光結合器をアダプター部位の底部にトラップする磁場を発生させることができる。磁性ナノ粒子をトラップするために適した方法がRamadanQら、CustomizedtrappingofmagneticparticlesMICROFLUIDNANOFLUID65362に記載されており、その全体が参照として本明細書に組み込まれる。荷電官能基chargedfunctionalgroupsを用いて修飾されている光結合器は、アダプター部位を横切る電位の印加によって、アダプター部位に局在化され得る。例えば、マイクロ加工電極microfabricatedelectrodesが、電極として機能するように導電材料の層でコートされたスライドガラスの形式で、アダプター部位の底部に設置されてよい。電極への電流、例えば直流の印加によって、修飾された光結合器をアダプター部位内へと向かわせる電気泳動粒子取り込みelectrophoreticparticleentrapmentシステムとして機能するアダプター部位全体に電場が生じる。ナノ粒子を特定の検出部位に向かわせるために適した電気泳動技術は、HanJら、Highperformanceelectrophoresissystemforsitespecificentrapmentofnanoparticlesinananoarray、PROCSPIE757475740LおよびVelevODら、ParticlelocalizedACandDCmanipulationandelectrokinetics、ANNUREPPROGCHEMSECTC、105213246に記載されており、それらの全体がそれぞれ参照として本明細書に組み込まれる。1.2.5システムのその他の光学要素いくつかの実施形態において、図4に示されるように、光学フィルター118がコア層112と検出器102との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態において、フィルターは下方クラッド層図4には図示せずと光検出器102との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態において、光学フィルターは下方保護層図示せずと光検出器102との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、下方保護層自体が光学フィルターとして機能してもよい。光学フィルターは、一定の範囲内の波長を有する光は通過させるが、一定の範囲外の波長を有する光は少なくとも部分的にブロックすることができる。したがって、光学フィルター118を適切に選択することにより、対象物から放射される光は通過できる一方で、励起光により生じるノイズは減少し、その結果S/N比が改善する。移動可能な光結合器および検出されることとなる対象物は試料溶液120中に含まれていてもよく、アダプター部位104は前記試料溶液で満たされていてもよい。いくつかの実施形態において、マイクロ流体チャネルmicrofluidicchannel図示せずが、試料溶液をアダプター部位内へ導くために用いられてもよい。マイクロ流体チャネルは、フローサイトメトリーのようなflowcytometrylike検出を実現するべく、標的対象物がアダプター部位を一度に1つずつ通過するように設計されてもよい。いくつかの実施形態において、試料溶液を収容するため、および/または、環境光をブロックするために、カバー図示せずが検出システムの上に形成されてもよい。検出システムの構造を概略的に示す上述の図のうち一部は、簡潔にするため、いくつかの構成要素が図示されていない。例えば、図2の各パネルは、検出システムの移動可能な光結合器100、導波路110およびアダプター部位104の構成要素だけを示している。検出システムの他の構成要素は示されていない。これらの図に示されている検出システムは本明細書で開示されるその他の構成要素もまた含んでよいことが理解されるべきである。例えば、図2の各パネルに示される検出システムは、光検出器、カバー、保護層複数の保護層、光源、および/または光学フィルターをまた含んでもよい。2.検出の方法および応用別の局面において、本開示は、本明細書に開示される検出システムを用いて1分子対象物などの対象物を検出する方法に関する。本明細書において、用語1分子対象物は、1分子からなる対象物、および、例えば1つの多重体ポリペプチド複合体multimericpolypeptidecomplexまたは二本鎖DNAの1のセグメントなどの非共有的に結合されたnoncovalentlylinked多数の分子からなる1つの対象物を含む。対象物を含む試料溶液で検出システムの導波路中に形成されたアダプター部位が満たされてよい。光源によって放射された入射光は、少なくとも一部が光結合器によって導波路内に導かれ、導波路のコア層内を伝播することができる。導波路内に導かれた光は、励起光として機能することができ、そして少なくとも部分的には導波路内に形成されたアダプター部位に局在化される移動可能な光結合器に連結することができる。対象物は、アダプター部位の底部の、および/または、アダプター部位に局在化された光結合器の表面の周りの有効な励起ゾーンに入ると、励起光によって励起され、そして、光検出器により検出される光を放射することができる。さらに、1分子対象物を検出する方法であって、a光源からの入射光を導波路に導入し、導波路中に励起光を形成させる工程、b移動可能な光結合器上に1分子対象物を局在化させる工程、cbの移動可能な光結合器を、導波路の少なくとも第1のクラッド層中に形成される移動可能な光結合器のためのアダプター部位に局在化させる工程、およびd移動可能な光結合器上に局在化された1分子対象物を励起光によって励起し、1分子対象物に光検出器により検出される光を放射させる工程、を含む方法が提供される。いくつかの実施形態において、導波路の少なくとも第1のクラッド層中に形成される移動可能な光結合器のためのアダプター部位への移動可能な光結合器の局在化により、1分子検出に適した限定空間が形成される。さらに、1分子対象物を検出する方法であって、ai移動可能な光結合器、iiコア層および第1のクラッド層を含む導波路であって、移動可能な光結合器のための少なくとも1つのアダプター部位が少なくとも第1のクラッド層中に形成されている導波路、およびiii光検出器、を含む検出装置を提供する工程、b1分子対象物を結合させることのできる少なくとも1つの結合部位bindingmoietyを提供する工程、c少なくとも1つの結合部位を移動可能な光結合器の表面上に個々に局在化させる工程、d移動可能な結合器上に局在化された1つの結合部位に1分子対象物試料を提供する工程、e少なくとも1つの結合部位および1分子対象物がその上に局在化されている移動可能な光結合器をアダプター部位に局在化させる工程、f光源からの入射光を導波路に導入し、それによって導波路中に励起光を形成する工程、ならびにg移動可能な光結合器上に局在化された少なくとも1つの結合部位に結合した1分子対象物を励起光により励起して、1分子対象物に光検出器により検出され得る光を放射させる工程、を含む方法が提供される。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの結合部位および1分子対象物がその上に局在化されている移動可能な光結合器のアダプター部位への局在化により、単位分子検出に適する限定空間が作り出され、ここで、検出される1分子対象物は限定空間内に局在化される。いくつかの実施形態において、1分子対象物を検出する方法は、標的分子および/または分子複合体、例えば、受容体リガンドおよび受容体複合体、抗原および抗体、または、遊離ヌクレオチドトリフォスフェートfreenucleotidetriphosphatesおよび核酸合成反応複合体nucleicacidsynthesizingreactioncomplexesの相互作用を検出する方法に関する。いくつかの実施形態において、前記方法は、標識分子labeledmoleculeの検出を含む。いくつかの実施形態において、標識は蛍光標識である。いくつかの実施形態において、標識は蛍光分子である。さらなる実施形態において、標識は蛍光タンパク質である。ある実施形態では、標識は量子ドットである。いくつかの実施形態において、標識はFRETのドナー/アクセプター対の構成要素memberである。本検出システム、およびこれを用いる方法は、例えば核酸検出、DNAシークエンシング、バイオマーカー同定biomarkeridentification、またはフローサイトメトリーに適用され得る。本検出システムは弱い強度の光信号lowintensitylightsignalを検出および処理することができ、これは1分子検出を可能とする。さらに、核酸をシークエンシングする方法であって、ai移動可能な光結合器、iiコア層および第1のクラッド層を含む導波路であって、移動可能な光結合器のための少なくとも1つのアダプター部位が少なくとも第1のクラッド層中に形成されている導波路、およびiii光検出器、を含む検出装置を提供する工程、b少なくとも1つの核酸分子を提供する工程、c少なくとも1つの核酸分子を移動可能な光結合器上に個々に局在化させる工程、d少なくとも1つの核酸がその上に局在化されている移動可能な光結合器をアダプター部位に局在化させる工程、e少なくとも1つの核酸分子の合成による1分子のシークエンシングsinglemoleculesequencingbysynthesisを行う工程であって、合成による1分子核酸のシークエンシングが、核酸中の少なくとも1つの塩基のアイデンティティに相関する放射光emittedlightを産生する工程、f検出器を用いて放射光を検出することにより、出力信号を得る工程、ならびにg出力信号を処理して、核酸に含まれる少なくとも1つの塩基のアイデンティティを決定する工程、を含む方法が提供される。いくつかの実施形態において、上記方法は、例えば、試薬reagentsまたは標的対象物と標識との間、および、官能基と表面、例えば移動可能な光結合器の表面またはアダプター部位の表面との間に、共有結合covalentattachmentを形成することを含む。例えば、オリゴヌクレオチドで修飾された移動可能な光結合器粒子を製造するために、ストレプトアビジンがビオチン化されたオリゴヌクレオチドと結合するために光結合器の表面に連結されてもよい。いくつかの実施形態において、例えばポリペプチドまたはポリペプチド複合体などの1分子対象物の結合部位が光結合器の表面に連結され得る。当該分野においては、例えば試薬の表面または標識などへの共有結合を形成するための多くの方法が公知である。非共有結合noncovalentattachmentの方法もまた用いられ得る。結合の形成を促すために多数の異なる化学修飾剤が用いられ得る。化学修飾剤として、N-ヒドロキシスクシンイミドNHS基Nhydroxysuccinimidegroups、アミン類amines、アルデヒド類aldehydes、エポキシド類epoxides、カルボキシル基carboxylgroups、ヒドロキシル基hydroxylgroups、ヒドラジド類hydrazides、疎水基hydrophobicgroups、膜membranes、マレイミド類maleimides、ビオチンbiotin、ストレプトアビジンstreptavidin、チオール基thiolgroups、ニッケルキレート類nickelchelates、光反応性基photoreactivegroups、ホウ素基borongroups、チオエステル類thioesters、システイン類cysteines、ジスルフィド基disulfidegroups、アルキルおよびアシルハライド基alkylandacylhalidegroups、グルタチオン類glutathiones、マルトース類maltoses、アジド類azides、フォスフェート類phosphatesおよびホスフィン類phosphinesが挙げられる。これらは、例えば標準的な方法を用いて容易に製造され得るMICROARRAYBIOCHIPTECHNOLOGIESMarkSchenaEditorMarch2000BiotechniquesBooks。いくつかの実施形態において、結合は、適切な修飾剤の組み合わせ例えば、求電子性の修飾剤および求核性の修飾剤を用いることにより、2つの構成要素entitiesの間に形成され、ここで、各構成要素は少なくとも1つの修飾剤を含む。いくつかの実施形態において、構成要素の1つに存在している化学修飾剤と、例えばアミンまたはスルフヒドリルなどの他方の構成要素の天然由来部位naturallyoccurringmoietyを利用することにより、2つの構成要素間に結合が形成される。いくつかの実施形態では、アミン類aminesに反応する修飾剤が用いられる。この反応の利点は、反応が速く、かつ毒性の副産物の製造を回避できることである。このような修飾剤の例としては、NHS-エステル類NHSesters、アルデヒド類aldehydes、エポキシド類epoxides、アシルハライド類acylhalides、およびチオエステル類thioestersが挙げられる。大部分のタンパク質、ペプチド、糖ペプチドglycopeptidesなどは遊離アミン基freeaminegroupsを有しており、それらはかかる修飾剤と反応して共有結合でそれらを前記修飾剤に連結することができる。内部または末端アミン基internalorterminalaminegroupsを有する核酸プローブはまた、合成されてもよく、そして例えば、IDTまたはOperonから市販されている。したがって、生体分子が同じような化学的性質chemistriesを利用して、例えば共有結合的にまたは非共有結合的に標識、表面、またはその他の試薬に結合され得る。その他多くの多官能基性架橋剤multifunctionalcrosslinkingagentsが、ある種の修飾剤の化学反応性を別のものに変えるために用いられ得る。これらの基groupsは二官能性bifunctional、三官能性trifunctional、四官能性tetrafunctionalなどであってもよい。これらはまた同種官能性homofunctionalまたは異種官能性heterofunctionalであってもよい。二官能性架橋剤の例はX-Y-Zであり、ここでXおよびZは2つの反応基であり、かつYは結合リンカーconnectinglinkerである。さらに、XおよびZが例えばNHS-エステルなどの同じ基である場合、得られる架橋剤、NHS-Y-NHSは同種二官能性架橋剤homobifunctionalcrosslinkerであり、それぞれがアミンを含む2つの構成要素を連結することができる。XがNHS-エステルであり、かつZがマレイミド基である場合、得られる架橋剤、NHS-Y-マレイミドは異種二官能性架橋剤heterobifunctionalcrosslinkerであり、アミンを含む構成要素をチオ基thiogroupを含む構成要素に連結することができる。多数の異なる官能基を有する架橋剤が、広く利用可能である。かかる官能基の例としては、NHS-エステル類NHSesters、チオ-エステル類thioesters、アルキルハライド類alkylhalides、アシルハライド類acylhalides例えばヨードアセトアミドiodoacetamide、チオール類thiols、アミン類amines、システイン類cysteines、ヒスチジン類histidines、ジスルフィド類disulfides、マレイミドmaleimide、cisジオール類cisdiols、ボロン酸boronicacid、ヒドロキサム酸hydroxamicacid、アジド類azides、ヒドラジン類hydrazines、ホスフィン類phosphines、光反応性基photoreactivegroups例えばアントラキノンanthraquinone、ベンゾフェノンbenzophenone、アクリルアミドacrylamide例えばアクリダイトacrydite、親和性基affinitygroups例えばビオチンbiotin、ストレプトアビジンstreptavidin、マルトースmaltose、マルトース結合タンパク質maltosebindingprotein、グルタチオンglutathione、グルタチオン-S-トランスフェラーゼglutathioneStransferase、アルデヒド類aldehydes、ケトン類ketones、カルボン酸類carboxylicacids、フォスフェート類phosphates、疎水性基hydrophobicgroups例えばフェニルphenyl、コレステロールcholesterolなどが挙げられる。その他の修飾剤としての別の方法alternatives例えば光架橋および熱架橋などが、当業者には公知である。商業的に利用できる技術としては、例えばMosiacTechnologiesマサチューセッツ州ウォルサム、EXIQONデンマーク、ヴェドバエク、SchleicherandSchuellニューハンプシャー州キーン、Surmodicsミネソタ州セントポール、XENOPOREニュージャージー州ホーソーン、Pamgeneオランダ、Eppendorfドイツ、Prolinxワシントン州ボセル、SpectralGenomicsテキサス州ヒューストン、およびCOMBIMATRIXワシントン州ボセルの技術が挙げられる。2.1検出システムと共に用いる標識本明細書に記載される方法におけるいくつかの実施形態において、1つまたはそれ以上の標識が、標的1分子対象物複数の対象物すなわち、例えばヌクレオチドなどの検出される物質複数の物質、ヌクレオチド類似体を含む、プライマー、抗体などのプローブ、または対象物複数の対象物もしくは他の試薬複数の試薬と相互に作用するその他の試薬複数のプローブに結合される。1分子対象物に、または対象物の量もしくは存在とシグナルとの相関において有用であり得るプローブに、任意の標識が用いられ得る。例えば、低分子、蛍光タンパク質および量子ドットを含む、多種多様な蛍光分子が利用可能である。有用な蛍光分子蛍光団fluorophoresとしては、限定はされないが、1,5IAEDANS、1,8-ANS、4-メチルウンベリフェロン、5-カルボキシ-2,7-ジクロロフルオレセイン、5-カルボキシフルオレセイン5-FAM、5-カルボキシナフトフルオレセイン、5-カルボキシテトラメチルローダミン5-TAMRA、5-FAM5-カルボキシフルオレセイン、5-HATヒドロキシトリプタミン、5-ヒドロキシトリプタミンHAT、5-ROXカルボキシ-X-ローダミン、5-TAMRA5-カルボキシテトラメチルローダミン、6-カルボキシローダミン6G、6-CR6G、6-JOE、7-アミノ-4-メチルクマリン7Amino4methylcoumarin、7-アミノアクチノマイシンD7-AAD、7-ヒドロキシ-4-メチルクマリン、9-アミノ-6-クロロ-2-メトキシアクリジン、ABQ、酸性フクシンAcidFuchsin、ACMA9-アミノ-6-クロロ-2-メトキシアクリジン、アクリジンオレンジ、アクリジンレッド、アクリジンイエロー、アクリフラビン、アクリフラビンフォイルゲンAcriflavinFeulgenSITSA、AFPs-AutoFluorescentProtein-QuantumBiotechnologies、テキサスレッド、テキサスレッド-XコンジュゲートTexasRedXconjugate、チアジカルボシアニンDiSC3、チアジンレッドR、チアゾールオレンジ、チオフラビン5、チオフラビンS、チオフラビンTCN、チオライトThiolyte、チオゾールオレンジ、チノポールCBSカルコフロールホワイトCalcofluorWhite、TMR、TO-PRO-1、TO-PRO-3、TO-PRO-5、TOTO-1、TOTO-3、トリカラーPE-Cy5、TRITCテトラメチルローダミンイソチオシアネート、トゥルーブルー、トゥルーレッド、ウルトラライトUltralite、ウラニンB、ユービテックスSFCUvitexSFC、WW781、X-ローダミン、XRITC、キシレンオレンジ、Y66F、Y66H、Y66W、YO-PRO-1、YO-PRO-3、YOYO-1、YOYO-3などのインターカレート色素interchelatingdyes、サイバーグリーンSybrGreen、チアゾールオレンジ、AlexaFluor350、AlexaFluor405、430、488、500、514、532、546、555、568、594、610、633、635、647、660、680、700および750などの広いスペクトルをカバーすると共に一般的な励起源commonexcitationsourcesの主出力波長principaloutputwavelengthsに適合するAlexaFluor色素シリーズのメンバーMolecularProbes/Invitrogen、Cy3、Cy3B、Cy3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7などの同じく広いスペクトルをカバーするCyDye蛍光団fluorophoreシリーズのメンバーGEHealthcare、Oyster-500、-550、-556、645、650、656などのOysterdye蛍光団fluorophoresのメンバーDenovoBiolabels、例えばDY-415、-495、-505、-547、-548、-549、-550、-554、-555、-556、-560、-590、-610、-615、-630、-631、-632、-633、-634、-635、-636、-647、-648、-649、-650、-651、-652、-675、-676、-677、-680、681、-682、-700、-701、-730、-731、-732、-734、-750、-751、-752、-776、-780、-781、-782、-831、-480XL、-481XL、-485XL、-510XL、-520XL、-521XLなどの、418nmDY-415から844nmDY-831までの範囲に吸収極大をもつDY-LabelsシリーズのメンバーDyomics、ATTO390、425、465、488、495、520、532、550、565、590、594、610、611X、620、633、635、637、647、647N、655、680、700、725、740などの蛍光標識のATTOシリーズのメンバーATTO-TECGmbH、CALFluorGold540、CALFluorOrange560、Quasar570、CALFluorRed590、CALFluorRed610、CALFluorRed635、Quasar670などの色素のCALFluorシリーズもしくはQuasarシリーズのメンバーBiosearchTechnologies、EviTagsシリーズの量子ドットEvidentTechnologiesもしくは例えばQdot525、Qdot565、Qdot585、Qdot605、Qdot655、Qdot705、Qdot800などのQdotシリーズの量子ドットInvitrogenなどの量子ドット、蛍光色素fluorescein、ローダミンrhodamine、および/またはフィコエリトリンphycoerythrin、またはこれらの組み合わせが挙げられる。例えば米国出願公開第2008/0081769号明細書を参照されたい。アダプター部位に局在化される移動可能な光結合器上に局在化された標的核酸の1分子核酸シークエンシングを含む実施形態において、新生DNA鎖nascentDNAstrandに取り込まれたヌクレオチドは、取り込まれるincomingヌクレオチドに直接結合された蛍光団、例えばdNTPのベータまたはガンマフォスフェートに結合されており、そして、伸長鎖growingstrand中へのdNTPの取り込み後に開裂される蛍光団などの励起および検出によって検出され得る。いくつかの実施形態では、新生鎖に取り込まれたヌクレオチドは、蛍光共鳴エネルギー移動FRETベースの検出を用いて検出される。例えば、いくつかの実施形態において、米国特許出願第2010/0035268号明細書に記載されるようなFRETベースの方法が用いられ得る。かかる実施形態では、蛍光ドナーfluorescencedonorとして機能し得る量子ドットがシークエンシングプライマーsequencingprimerに結合されていてもよく、そして、伸長鎖を合成するために用いられるdNTPsが蛍光アクセプター基をそれらの末端ガンマフォスフェート基に有する。標的核酸に相補的な活性部位における伸長ヌクレオチド鎖への蛍光団で標識されたヌクレオチドポリリン酸fluorophorelabelednucleotidepolyphosphatesの取り込みは、励起された量子ドット蛍光ドナーからの蛍光共鳴エネルギー移動に続くdNTP結合蛍光アクセプターからの発光を検出することによって、リアルタイムで検出される。取り込まれたそれぞれのヌクレオチドのアイデンティティはその蛍光標識によって決定され、その後、蛍光標識は、伸長鎖への取り込み後にヌクレオチドから開裂される。2.2核酸の検出本検出システムは、分子検出、例えば核酸シークエンシングなどの方法または処理工程に用いられてもよい。このシステム、およびそれを用いる方法または処理工程は、例えば分析および診断的な適用に有用である。本検出システムは、多種多様なシークエンシングの様式modalitiesと共に用いられてもよく、そして、1分子をシークエンシングするために適しているであろう。さらに、本検出システムは、現存のバイオチップデバイスに比べて設計、アセンブリ、および製造が簡便化されている。2.2.1検出される分子検出に適した核酸としては、例えばDNA、RNA、またはPNAペプチド核酸などの任意の核酸が挙げられ、そして、天然naturallyoccurringまたは人工artificialの配列を含む、既知および未知両方の任意の配列を含んでいてよい。核酸は、天然由来naturallyderived、組み替えで製造されたものrecombinantlyproduced、または化学的に合成されたものであってもよい。核酸は、天然のヌクレオチド、自然界には存在しないヌクレオチド類似体、または修飾ヌクレオチドを含んでいてもよい。検出される核酸の長さは、実際の適用に準じて異なり得る。いくつかの実施形態において、核酸は、少なくとも10、20、50、100、200、500、1000、2000、5000、10000、20000塩基、またはそれ以上の塩基を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、核酸は、10から20、10から50、10から100、50から100、50から500、50から1000、50から5000、500から2000、500から5000、または1000から5000の塩基であってもよい。核酸は、検出のための一本鎖であってもよい。一本鎖の核酸鋳型は、例えば加熱またはアルカリもしくはその他の化学的処理などを含む当該分野で公知の手段によって二本鎖分子から得られ得る。一本鎖の核酸鋳型はまた、例えば化学的合成またはinvitro合成などによって製造されてもよい。いくつかの実施形態において、検出される核酸は環状である。いくつかの実施形態において、本方法は、プライマーの結合部位として用いられ得る既知の配列を有するインサートinsertを含む環状核酸分子circularnucleicacidmoleculeを提供することを含む。環状核酸分子は、一本鎖または二本鎖の状態で提供されてもよく、そして、通常は少なくとも1つの共有結合で閉じられた鎖covalentlyclosedstrandを含むであろう。二本鎖の環状分子は、ニックの入った鎖nickedstrandまたは第2の共有結合で閉じられた鎖を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、環状核酸分子は、その配列の一部が公知であり、そして、それ故に核酸インサートとして機能し得る場合例えば、環状分子に含まれる遺伝子の配列中の保存されたモチーフが既知であるかもしれず、または高ストリンジェントな条件下で他の公知の配列である核酸にハイブリダイズすることのできるその能力に基づいてある配列を含むことがわかるかもしれない、そのソースsourceから環状の形態で単離されることによって提供される。いくつかの実施形態において、核酸インサートの配列は、配列情報knowledgeofthesequenceがストリンジェントなハイブリダイゼーションの特性から得られるといった場合のように、不正確にしか知られていない。いくつかの実施形態において、核酸インサートの配列は、環状核酸分子が公知の骨格配列backbonesequenceを有する、または、公知の配列を含むように設計されている場合のように、正確に知られている。いくつかの実施形態において、環状核酸分子は、直鎖状核酸試料を核酸インサートと共に環状分子中へ組み込むためのinvitro反応または複数の反応を行うことによって提供される。いくつかの実施形態において、invitroの反応または複数の反応には、リガーゼによるライゲーション、ならびに/または、リコンビナーゼおよびトポイソメラーゼを含む種々の酵素により触媒され得るようなその他の鎖結合反応strandjoiningreactionsを含み得る。図8に例示されるように、DNAリガーゼまたはRNAリガーゼが、円を形成するために、アダプター分子またはリンカーを用いてまたは無しで、直鎖状鋳型の両端を酵素的に結合させるenzymaticallyjoinために用いられ得る。Tessierら、ANALBIOCHEM15817178に記載されるように、例えば、T4RNAリガーゼは一本鎖DNAまたはRNAを連結する。また、CIRCLIGASEEpicentre、ウィスコンシン州マディソンがまた、一本鎖核酸のライゲーションを触媒するために用いられてもよい。あるいは、E.coliまたはT4DNAリガーゼなどの二本鎖リガーゼが、環状化反応circularizationreactionを行うために用いられてもよい。いくつかの実施形態において、環状核酸分子を提供することは、相補領域を含む少なくとも1つのプライマー核酸インサートとして機能し得る公知の配列の5’フラップflapsを有するランダムプライマーを含み得るから伸長することによって核酸鋳型を複製すること、および、リガーゼまたはリコンビナーゼにより触媒され得るような増幅された核酸を環状化することを含み、増幅された核酸は、いくつかの実施形態では、環状化に先立ち、例えば制限restrictionまたはリン酸化反応phosphorylationなどによってその末端が処理されてよい。いくつかの実施形態において、環状核酸分子は、化学的な環状化chemicalcircularizationを行うことによって提供される。化学的な手法では、イミダゾールimidazoleおよび二価金属、ZnCl2とともにN-シアノイミダゾールNcyanoimidazole、1-3-ジメチルアミノプロピル-3エチルカルボジイミド塩酸塩13ethylcarbodiimideHCl、ならびにその他のカルボジイミド類carbodiimidesおよびカルボニルジイミダゾール類carbonyldiimidazolesに加えてBrCNなどの公知のカップリング剤を用いる。直鎖状鋳型lineartemplateの末端はまた、5’-フォスフェートおよび3’-ヒドロキシル3hydroxyl、または、5’-ヒドロキシルおよび3’-フォスフェートを縮合することによって連結されてもよい。いくつかの実施形態において、環状核酸分子は、前記分子が環状であるので末端に存在しないということを除いて、末端連結プライマーendlinkprimer後述すると見なされ得るインサート配列を含む。2.2.1.1末端連結プライマーEndLinkPrimerいくつかの実施形態において、直鎖状核酸は、核酸の5’末端、3’末端、または5’末端および3’末端の両方に連結される1つまたはそれ以上の末端連結プライマーをさらに含んでいてもよい。特定の実施形態では、末端連結プライマーは核酸の3’末端に固定affixedされてもよい。末端連結プライマーは、1つまたはそれ以上の検出プライマーdetectingprimers、例えばシークエンシングプライマーsequencingprimerなどのための相補配列を提供するために用いられ得る。末端連結プライマーは、通常100ヌクレオチド未満からなる短い核酸分子である。いくつかの実施形態において、末端連結プライマーは、少なくとも5、10、15、20、25、30、50、75、90ヌクレオチド長、またはそれ以上であってもよい。ある実施形態では、末端連結プライマーは、8から25、10から20、10から30、または10から50のヌクレオチド長であってよい。いくつかの実施形態において、末端連結プライマーは分岐していないunbranchedが、他の実施形態では分岐していてもよい。末端連結プライマーは、核酸を検出するために用いられる1つまたはそれ以上のプライマー、例えばシークエンシングプライマーの相補体complementとして機能し得る。いくつかの実施形態において、プライマーは、ハイブリダイゼーションによって核酸を検出するために用いられてもよく、例えば、プライマーは検出可能な標識、例えば蛍光標識などを含み得る。いくつかの実施形態において、末端連結プライマーの5’末端は、シークエンシングプライマーに相補的な配列を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、シークエンシングプライマーに相補的である末端連結プライマーの配列はシークエンシングプライマーの3’末端が、シークエンシングされる核酸中の第1のヌクレオチドに直接隣接するように配向されてもよい。いくつかの実施形態において、末端連結プライマーは、リガーゼ、例えばDNAリガーゼなどによって検出される核酸の末端に加えられてもよい。いくつかの実施形態において、末端連結プライマーおよび検出される核酸は、ライゲーション前はどちらも一本鎖であってもよい。他の実施形態では、両方が二本鎖であってもよい。さらに他の実施形態では、一方が一本鎖で、他方が二本鎖であってもよい。ライゲーションは当該分野において広く公知である。例えば、ポロニーシークエンシング法polonysequencingmethodにおいて、ShendureらSCIENCE309172817322005は、ニューイングランドバイオラボNEBのQuickLigationキットを用いてT30末端連結プライマー32bpを試料DNA断片にライゲートした。ここで、ライゲーション反応溶液は、DNA0.26ピコモルpmole、T30末端連結プライマー0.8ピコモル、T4DNAリガーゼ4.0μLを1×QuickLigationBuffer中に含む。混合した後、その反応溶液を室温で約10分間培養してから、氷上に置いた。試料を65°Cで10分間加熱することによってライゲーション反応を停止させた。他の実施形態において、末端連結プライマーは、シークエンシングされる核酸上で合成されてもよい。例えば、末端連結プライマーは、例えばターミナルトランスフェラーゼterminaltransferaseなどにより加えられるホモポリマーであってよい。例えば、HarrisらSCIENCE3201061092008は、ウィルスゲノムの1分子シークエンシングにおいてポリ-TシークエンシングプライマーpolyTsequencingprimerの相補体として機能するポリ-A尾部polyAtailをDNA鋳型に加えた。2.2.1.2シークエンシングプライマーsequencingPrimerシークエンシングプライマーは、検出されることとなる核酸の断片または結合されたassociated末端連結プライマーに相補的な一本鎖オリゴヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、シークエンシングプライマーは少なくとも8、10、15、20、25、30、35、40、45、50またはそれ以上のヌクレオチド長であってもよい。特定の実施形態において、シークエンシングプライマーは、8から25、10から20、10から30、または10から50のヌクレオチド長であってもよい。シークエンシングプライマーは、天然のヌクレオチド、天然界に存在しないヌクレオチド類似体、または修飾ヌクレオチドを含む任意のタイプのヌクレオチドで構成されてもよい。いくつかの実施形態において、シークエンシングプライマーは、修飾ヌクレオチド、例えばロックド核酸lockednucleicacidsLNAs、ポリ核酸中に強化された塩基のスタッキング相互作用basestackinginteractionsを提供する修飾リボヌクレオチドを含んでいてもよい。LNAsの有用性の実例として、LevinらNucleicAcidRESEARCH341422006は、LNAを含んだプライマーの特異性が改善され、そして、対応する非ロックドunlockedプライマーに比べより強力な結合を示すことを明らかにした。プライマー中の異なる位置で3つのLNAヌクレオチドを含むキャップ中MCP1プライマー5’-cttaaattttcttgaat-3’の3つの変異体variants、すなわちMCP1-LNA-3’5’-cttaaattttCtTgaAt-3’、MCP1-LNA-5’5’-CtTaAattttcttgaat-3’およびMCP1-LNA-even5’-ctTaaatTttctTgaat-3’が作製された。全てのLAN置換LNAsubstitutedプライマーはTmが上昇し、MCP1-LNA-5’プライマーは特に増強されたシークエンシング精度を示したPhredQ30counts。したがって、特定の実施形態において、シークエンシングプライマーは、少なくとも1つのロックドヌクレオチドを、その5領域内に、すなわちシークエンシングプライマーの5末端の半分、3分の1、または4分の1内に含んでいてもよい。シークエンシングプライマーおよび一本鎖の標的核酸すなわち、少なくとも1つの末端連結プライマーを含む、シークエンシングされる核酸は、核酸重合酵素nucleicacidpolymerizingenzyme、dNTPs、および、核酸の重合に適したバッファー成分と混ぜ合わされる前または後に、ハイブリダイズされてもよく、その後移動可能な光結合器に取り込まれてもよい。シークエンシングプライマーおよび試料の核酸は、例えば5×SSCまたは5×SSPE、0.1Tween20または0.1SDS、および0.1BSAバッファーなどの塩含有溶液中で試料核酸をモル過剰のシークエンシングプライマーと混合することによりハイブリダイズされ得る。混合物は少なくとも5分間65°Cで加熱され、プライマー/鋳型のアニーリングを可能とするために、ゆっくりと室温まで冷却され得る。残余のプライマーは、例えば、分子ふるいなどの適切な手段により除去され得る。いくつかの実施形態において、標的核酸は、核酸合成反応複合体nucleicacidsynthesizingreactioncomplexの構成要素componentとして移動可能な光結合器上に局在化され、ここで、ポリメラーゼまたは標的核酸の表面への固定化を必要とすることなく、合成反応が導波路のアダプター部位における限定空間内に局在化され得る。移動可能な光結合器の表面上に局在化される核酸-合成反応複合体を製造するために、記載したように作製された環状のcircularized標的核酸が、シークエンシングプライマー、核酸重合酵素、dNTPs、および、核酸の合成に適切なバッファー成分と混ぜ合わされてもよい。ポリメラーゼは環状鋳型の回りにおいて複数のサイクル作用し、鋳型鎖の複数のコピーを含む伸長新生鎖growingnascentstrandを作製する。図9に概略的に示されているように、重合複合体は、その後、その表面上がオリゴヌクレオチドを用いて修飾されている移動可能な光結合器に結合され得る。よって、かかる実施形態では、標的鎖鋳型およびポリメラーゼのいずれも、それ自体は表面上に固定化されない。オリゴヌクレオチドはシークエンシングプライマーの配列にハイブリダイズする配列を含んでいてよく、その複数コピーが伸長新生鎖中に組み込まれ得る。図10に概略的に示されているように、これら組み込まれた配列は、光結合器の表面に結合されたオリゴヌクレオチドに結合することができる。図11に概略的に示されているように、いくつかの実施形態においては、オリゴヌクレオチドは様々な位置で伸長新生鎖にハイブリダイズすることのできるランダム配列を含む。図9に示されるように、いくつかの実施形態においては、移動可能な光結合器は、その表面全体にわたってオリゴヌクレオチドを用いて修飾されていてもよい。図10および図11に示されるように、さらなる実施形態では、移動可能な光結合器は、その表面上の一部のみがオリゴヌクレオチドを用いて修飾されている。図12に示されるように、いくつかの実施形態において、組み込まれたビオチン化ウラシル塩基biotinylateduracilbasesを有する鎖を含む二本鎖の標的配列は、一本鎖標的核酸の両末端にハイブリダイズすることのできる連結プライマーlinkingprimerを用いて環状の一本鎖標的鎖を作製することにより、そして、核酸ポリメラーゼおよびビオチン化dUTPが加えられたdNTP混合物を用いて第2の鎖を重合することによって、作製される。図13Aに示されるように、二本鎖標的は変性され、そして、ストレプトアビジン修飾された光結合器粒子に結合されてもよく、これにより、結びつくビオチン化鎖に基づき、変性標的鎖が光結合器に取り込まれる。ポリメラーゼ、dNTPs、シークエンシングプライマー、および、核酸の合成に適切なバッファー成分の添加により、核酸合成反応複合体が形成され、ここで、図13Bおよび13Cに示されるように、前記複合体は、ポリメラーゼまたは標的核酸の固定化なしに、移動可能な光結合器の表面に取り込まれる。ポリメラーゼ、dNTPsおよびバッファー成分は、鋳型が取り込まれた光結合器のアダプター部位への局在化の前または後に添加されてもよい。末端連結プライマーおよびシークエンシングプライマーの両者を含むプライマーは、配列の視覚的検査visualinspectionまたはコンピュータを用いたcomputerassistedプライマー設計を含む適切な手段により設計されてもよい。DNAStarDNAStar社、ウィスコンシン州マディソン、OLIGO4.0NationalBiosciences社、VectorNTIInvitrogen社、PrimerPremier5Premierbiosoft社、およびPrimer3WhiteheadInstituteforBiomedicalResearch,マサチューセッツ州ケンブリッジを含む多数のソフトウェアパッケージが、プライマー設計を補助するために利用可能である。プライマーは、例えば、シークエンシングされる分子、特異性、長さ、所望の融解温度、二次構造、プライマーダイマーprimerdimers、GC含量、バッファー溶液のpHおよびイオン強度、ならびに、使用される酵素すなわち、ポリメラーゼまたはリガーゼなどを考慮に入れて設計され得る。例えば、JosephSambrookおよびDavidRussell、MolecularCloningALaboratoryManualColdSpringHarborLaboratoryPress3rdeditionに概説されているような当該分野において公知の手段により核酸を検出およびシークエンシングするために用いられ得る。シークエンシングの様式は、当該分野で公知の1分子シークエンシング法から選ばれ得る。いくつかの実施形態において、シークエンシング法はDNAポリメラーゼまたはDNAリガーゼの特異性に依存し、そして、例えば塩基伸長シークエンシング1塩基段階的伸長singlebasestepwiseextensionsおよび合成による多塩基シークエンシング例えば、末端標識されたヌクレオチドを用いたシークエンシングを含むを含んでもよい。1分子のシークエンシングの様式のために、本検出システムは1分子を再シークエンシングresequenceできるという利点を提示することができる。例えば、シークエンシングされる鋳型核酸分子がシークエンシングプライマーと共に環状の形式で提供され得る。再シークエンシングは、鋳型核酸分子中のヌクレオチドの数よりも多いシークエンス読み取りsequencereadが得られるような複数のシークエンシングサイクルを実行することによって達成され得る。よって、シークエンシング読み取りは、鋳型核酸分子中の少なくとも1つの位置における塩基を重複して同定しているredundantlyidentifies情報を含む。いくつかの実施形態において、シークエンシング読み取りは、鋳型核酸分子中の塩基の少なくとも25、50、75、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99または100を重複して同定する情報を含む。いくつかの実施形態において、シークエンシング読み取りは、鋳型核酸分子中の塩基の少なくとも25、50、75、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99または100を3倍、4倍、5倍、7倍、または10倍もしくは10倍より大きい重複度redundancyで同定する情報を含む。同じの分子を再シークエンシングすることにより、シークエンシングエラーは、シークエンシング読み取りの数のべき乗で減少することが期待される。例えば、1回の読み取りの、一塩基当たりのエラー率が103である場合、2回の読み取りの後、これは1032、すなわち106に下がる。このことは、シークエンシングに用いられる修飾ヌクレオチドが、それらの標識または保護基を失い、例えば、擬似の欠失spuriousdeletionsをもたらし得るため、1分子のシークエンシングに特に利点がある。酵素およびヌクレオチド上の蛍光団標識の生存率viabilityは、核酸合成反応が進むにつれて徐々に失われ得る。シークエンス読み取りの速度が低下すると、シークエンス読み取りのために、反応混合物が検出システムから洗い流されwashedout、新たな溶液に取り替えられ得る。いくつかの実施形態では、反応混合物は、洗い流され、そして、取り替えられるよりも、新たな試薬によって補充される。一般に、1分子シークエンシングにおいては、シークエンシングされる少なくとも1つの核酸分子がプライマーに接触する。プライマーは、例えば少なくとも1つの酵素を触媒とする重合またはライゲーション反応を行うことによって修飾される。この少なくとも1つの反応は、核酸中の少なくとも1つの塩基のアイデンティティと相関する光の発光を生じさせる。光の放射を導くleadingtoとは、少なくとも1つの反応が、核酸中の少なくとも1つの塩基のアイデンティティと相関する発光がおこる少なくとも1つの条件をもたらすことを意味すると理解され、これは、励起光excitatorylightとの相互作用、化学または生物発光システムなどを介して起こり得るものであり得る。少なくとも1つの条件は、例えば、少なくとも1つの反応の生成物中への蛍光団の組み込み、またはピロリン酸pyrophosphateの遊離であり得る。よって、光は外部励起の有無にかかわらず生じ得る。例えば、1分子シークエンシングは、例えば蛍光標識などの共有結合された検出可能な標識、およびいかなる第2の伸長をも防ぐ保護基を含む可逆的なターミネーター塩基類似体reversibleterminatorbaseanalogsを用いて実行でき、ここで、前記類似体はプライマーに添加された後に励起および検出され、そして、標識および保護基は付加後に除去されて、次の伸長を可能とする。あるいは、ピロリン酸依存的pyrophosphatedependent様式で光を放射する化学発光または生物発光検出システムを提供することによって、ピロリン酸などの伸長工程における生成物が外部励起なしに検出され得る。これらおよびその他の様式は、以下により詳細に論じられる。放射される光は、核酸中の少なくとも1つの塩基のアイデンティティに相関がある。いくつかの実施形態では、その相関関係は時間的なtemporalであり得る;例えば異なる時間において異なる塩基類似体が重合反応に用いられるために提供される場合のように、例えば光の放射の時間が少なくとも1つの塩基のアイデンティティを示す。いくつかの実施形態において、相関はスペクトル的spectralであり得る;例えば、異なる蛍光団を含む異なる塩基類似体が重合反応に用いられるために提供される場合のように、放射された光のスペクトルが少なくとも1つの塩基のアイデンティティを示す。いくつかの実施形態において、1分子核酸シークエンシングは複数のシークエンシングサイクルを含む。シークエンシングサイクルとは、第1の塩基が同定された後に核酸中の少なくとも第2の塩基を同定するために繰り返されるであろう、少なくとも1つの塩基のアイデンティティに相関する光の放射を導く事象eventsのことを意味するものと理解される。よって、1分子核酸シークエンシングを含む方法において、1分子核酸シークエンシングは、核酸中の少なくとも一定数の塩基のアイデンティティと共同でcollectively相関のある少なくとも一定数の光の放射を導く少なくとも一定数のシークエンシングサイクルを含んでいてもよく、そして、前記方法は、核酸中の少なくとも一定数の塩基を同定することを含む。いくつかの実施形態において、一定数とは、例えば2、3、4、5、10、20、50、100、200または500であってもよい。シークエンシング方法は、核酸中の1つまたはそれ以上の塩基のアイデンティティを決定することを含み得る。1分子核酸シークエンシングを行うことが、少なくとも第1の光学センサーおよび第2の光学センサーを含む少なくとも1つの光検出器を用いて検出される光の放射を導き、そして、前記少なくとも2つの光学センサーからの出力シグナルが処理されるいくつかの実施形態では、核酸中の少なくとも1つの塩基のアイデンティティは、少なくとも1つの処理結果を、少なくとも1つの既知のタイプに対応する少なくとも1つの既知の結果と比較することによって、決定され得る。例えば、処理の結果は、反応が起こった時を示すことができる;放射された光が核酸中の少なくとも1つの塩基のアイデンティティと時間的に相関がある場合、前記の時は、核酸中の少なくとも1つの塩基を同定するために用いられ得る。別の例では、処理の結果は、蛍光団が反応の生成物中に組み込まれたという判定determinationであり得る;放射された光が核酸中の少なくとも1つの塩基のアイデンティティとスペクトル的に相関がある場合、前記判定は、核酸中の少なくとも1つの塩基を同定するために用いられ得る。2.2.2.1塩基伸長シークエンシング段階的伸長StepwiseExtensionいくつかの実施形態において、検出システムは、塩基伸長シークエンシング中に発生された光を検出するために用いられてもよい。いくつかの実施形態において、塩基伸長シークエンシングは、シークエンシングされる一本鎖核酸、シークエンシングされる核酸の3’末端に連結されたassociatedwith末端連結プライマー、およびそれにアニールされたシークエンシングプライマーを含む一部二本鎖partialduplexの試料核酸を提供することにより開始する。いくつかの実施形態では、その後ポリメラーゼおよび修飾ヌクレオチドが適切なバッファー中で光検出システムに適用されてもよい。いくつかの実施形態において、ヌクレオチドは共有結合している検出可能な標識、例えば、蛍光標識、および、いかなる二次的な伸長をも防ぐための保護基を含んでいてもよい。したがって、シークエンシングプライマーの3’末端への1つのヌクレオチドの付加の後、シークエンシングは停止する。塩基伸長シークエンシング反応の1実施形態の第1工程において、蛍光保護基を有するヌクレオチドが、DNAポリメラーゼにより、シークエンシングプライマーの3’末端に付加され得る。いくつかの実施形態において、蛍光標識は、保護基として機能し得る。別の実施形態では、それらは別個の部位moietiesであってもよい。1つのヌクレオチドがシークエンシングプライマーの3’末端に組み込まれることができ、そして、対応する光検出器によってその標識により同定される。蛍光標識および保護基はその後、例えば、化学的溶解または酵素溶解などにより除去され、塩基伸長のさらなるサイクルが可能となる。ある実施形態では、標識および保護基は、同時にまたは順次、そして任意の順序で除去され得る。付加される塩基の順序を編集するcompilingことによって、試料核酸の配列が、1度に1塩基ずつ、3’から5’方向に推定され得る。一般的に、段階的伸長中に付加されるヌクレオチドを認識するための方法は2つある。第1の場合では、4種のヌクレオチドは全て、同じ検出可能な標識を有しているが、一度に1つずつ所定の順で付加される。伸長されたヌクレオチドのアイデンティティは、伸長反応中にヌクレオチドが付加される順番により決定され得る。伸長中に組み入れられるintegrated塩基を認識する第2のモードでは、4種の異なるヌクレオチドが同時に付加され、そして、それぞれが異なる検出可能な標識に連結されている。異なる実施形態において、標識の励起もしくは発光スペクトルおよび/または強度が異なっていてもよい。伸長において付加されるヌクレオチドのアイデンティティは、検出された標識の強度および/または波長すなわち、励起または発光スペクトルにより決定され得る。2.2.2.2合成によるシークエンシング:多段階伸長MultistepExtensionいくつかの実施形態において、合成によるシークエンシングは、例えば、保護基を用いずに、多数の連続した伸長とともに進行してもよい。これらの実施形態では、重合反応が、ヌクレオシド三リン酸加水分解後のピロリン酸の遊離、すなわちベータおよびガンマリン酸複合体の遊離を検出することにより観測され得る。この複合体は、上述したように、例えば複合体上の蛍光部位により直接的に、または、例えばピロリン酸を化学もしくは生物発光検出システムに連結させることによって間接的に、検出され得る。いくつかの実施形態において、試料核酸は、末端リン酸標識terminalphosphatelabeledヌクレオチドを用いることにより本質的に連続してシークエンシングされ得る。末端リン酸標識ヌクレオチドおよびそれらの使用方法の例示的な実施形態は、例えば、米国特許第7,361,466号明細書および2007年6月21日に公開された米国特許出願公開第2007/0141598号明細書に記載されている。簡単には、ヌクレオチドが検出システムに適用され、そして、重合反応中に加水分解された時に、標識されたピロリン酸が対応する光検出器により検出され得る。いくつかの実施形態において、4種すべてのヌクレオチドは異なる標識を含み、そして、同時に添加され得る。いくつかの実施形態においては、ヌクレオチドは区別できないindistinguishable、例えば同一の標識を含み、そして順次所定の順で添加され得る。順次的、循環的cyclicalな、区別できない標識を有するヌクレオチドの付加でもまた、例えばホモポリマー配列において複数の連続した重合工程を可能とする。2.2.3さらなる応用本検出装置は、何百万もの核酸のセグメントを同時に検出することができる。各セグメントが、例えば、1000塩基長である場合、1つの装置は、何十億以上もの塩基配列を一度に得ることができる。以下で論じられることは、本明細書において提供されるシステムおよび方法のさらなる応用である。2.2.3.1全ゲノムシークエンシング本検出システムは、例えば、ウィルス、バクテリア、菌類、真核生物、または例えば哺乳動物、例えばヒトなどの脊椎動物の全ゲノムまたは部分ゲノムシークエンシングを行うために用いられ得る。シークエンシングのために、ゲノムDNAは、少なくとも20、50、100、200、300、500、800、1200、1500ヌクレオチド長、またはそれより長いフラグメントにせん断され得る。いくつかの実施形態において、せん断されたゲノムDNAは、20~50、20~100、20~500、20~1000、500~1200、または500~1500ヌクレオチド長であってよい。いくつかの実施形態において、シークエンシングされる核酸は、連結された末端連結プライマーと共に、一本鎖とされ、シークエンシングプライマーとアニールされ、そして、シークエンシングのために、上述のように、本検出システムに適用され得る。2.2.3.2遺伝子発現プロファイリング別の実施形態において、本検出システムは、遺伝子発現プロファイリングのためにcDNAをシークエンスするために用いられ得る。例えば、mRNAレベルが、特定のシークエンスが装置上で検出される相対頻度を測定することにより定量化され得る。本明細書において記載されるように、数百万個のcDNA分子が装置上で並行してシークエンシングされ得る。1つの細胞が平均して350000個のmRNA分子を含むとすると、細胞あたりたった1コピー存在する転写産物ですら、100万のシークエンシング反応中に、およそ3回シークエンシングされると期待される。したがって、本検出システムは、1つのコピー数感度singlecopynumbersensitivityを有する1分子シークエンシングとして適切である。他の実施形態において、本検出システムは、遺伝子発現プロファイリングのために直接的にRNAをシークエンシングするために用いられ得るすなわち、直接RNAシークエンシングdirectRNAsequencing、例えば、Ozsolakら、NATURE461814818を参照されたい。cDNA合成は、当該分野において広く公知であり、そして通常、任意的なmRNAの濃縮を伴う全RNA抽出を含む。cDNAは、例えば、第一鎖合成のための逆転写、残存RNAを除去するためのRNAse処理、第一鎖のランダムヘキサマープライミング、およびDNAポリメラーゼによる第二鎖合成などを含む工程によりmRNAから製造される。結果として得られるcDNAは、本明細書において記載されるシステム上でのシークエンシングに適している。DNAおよびRNA両者の単離および調製の方法は、当該分野においてよく知られている。例えば、JosephSambrookおよびDavidRussell、MOLECULARCLONINGALABORATORYMANUALColdSpringHarborLaboratoryPress3rdeditionを参照されたい。2.2.3.3さらなる検出法aFRETいくつかの実施形態において、分子は、蛍光共鳴エネルギー移動FRET、フェルスターFoerster共鳴エネルギー移動としても知られるにより、本検出システム上で検出され得る。当該分野で知られているように、FRETは、励起されたドナー分子がエネルギーを無放射的にnonradiativelyアクセプター分子へ移動する際に起こり、エネルギー、通常、光を放射する。FRETは、例えば、検出されている分子の有効励起および発光波長の間のより良好なスペクトル分離を提供することなどによって、背景光を低減するために有用であり得る。FRETはしばしば、ドナーおよびアクセプター分子の間の距離の6乗でその効率が減少することから、近接する分子の相互作用を検出するために用いられる。例えば、ZhangらNatureMaterials482631は、FRETにより核酸のハイブリダイゼーションを検出した。ここでは、ビオチン化核酸標的がアビジンコートされた量子ドットのドナーに共役され、その後Cy5で共役されたDNAプローブを励起した。いくつかの実施形態において、試料溶液中で遊離の標識された分子と、この遊離分子に結合し、そして、移動可能な光結合器の表面上に局在化されている標識された分子または分子複合体とが、FRETによる検出のためのドナー/アクセプターまたはその逆のペアを形成し得る。本検出システムを用いる核酸シークエンシングのいくつかの実施形態において、蛍光標識されたヌクレオチドは、ポリメラーゼまたはリガーゼに付着したドナー発色団のためのアクセプター発色団として機能し得る。したがって、これらの実施形態では、ポリメラーゼまたはリガーゼ上に位置するドナー発色団は、標的核酸上に重合されているまたはこれにライゲートされているヌクレオチド上のアクセプター発色団を励起することができる。ポリメラーゼに近接していないヌクレオチドは、FRET効率の急速な低下のために励起され得ない。いくつかの実施形態において、ドナー分子は、例えば量子ドットなどの例えば別の蛍光団であってもよい。量子ドット、例えば半導体量子ドットは、当該分野において公知であり、例えば国際公開第03/003015号明細書に記載されている。量子ドットを、例えば生体分子に連結させる手段は、例えばMednitzら、NatureMaterials4235462005、ならびに2006年3月30日および2008年4月17日にそれぞれ公開された米国特許出願公開第2006/0068506号明細書および第2008/0087843号明細書に概説されているように、当該分野において公知である。いくつかの実施形態では、量子ドットは、DNAポリメラーゼ分子に共役されていてもよい。酵素をリンカー部位に共役するために、すでに上述したように、蛍光団を例えばDNAポリメラーゼまたはリガーゼなどに共役させるときに、蛍光団を共役させることの酵素の一次、二次および三次構造への影響を軽減することにより酵素機能が保たれるように注意を払わなければならないということを、当業者は間違いなく理解するであろう。b多光子励起MultiPhotonExcitationいくつかの実施形態では、発色団は、2つまたはそれ以上の光子により励起され得る。例えば、いくつかの実施形態において、FRETにおけるドナーまたはアクセプター発色団の励起は、2つまたはそれ以上の光子によるものであってよい。2光子および多光子励起は、例えば、米国特許第6,344,653号明細書および第5,034,613号明細書にさらに記載されている。c時間分解検出TimeResolvedDetectionいくつかの実施形態において、検出システムの励起光源および光検出器は、特有の位相シフトをもつように調節され得る。当該分野で公知の方法を用いて、例えば、2008年2月14日に公開された米国特許出願公開第2008/0037008号明細書に開示されているように、本検出システム上で検出されている分子から放射される光は、励起光源からの干渉なしに、対応する光検出器で測定され得る。dその他の蛍光検出システムおよび方法いくつかの実施形態において、方法は、生細胞または固定細胞であり得る生体細胞中の少なくとも1つの対象物により発せられる光の検出に関する。いくつかの実施形態において、少なくとも1つの対象物は、少なくとも1つの量子ドットを含む少なくとも1つの対象物、少なくとも1つの蛍光タンパク質を含む少なくとも1つの対象物、および、少なくとも1つの蛍光性の小さな化学的部位fluorescentsmallchemicalmoietyを含む少なくとも1つの対象物から選択される。いくつかの実施形態において、少なくとも1つの対象物は、蛍光標識され、そして、少なくとも1つのオリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、オリゴ糖、多糖、または脂質を含む。いくつかの実施形態において、少なくとも1つの対象物は、量子ドット、蛍光タンパク質および蛍光性の小さな化学的部位から選択され得る、一定の、そして、限定された数の蛍光団、例えば最大で20、10、5または2つの蛍光団を含む。いくつかの実施形態において、前記少なくとも1つの対象物は、量子ドット、蛍光タンパク質および蛍光性の小さな化学的部位から選択される1つの蛍光団のみを含む。蛍光性の小さな化学的部位の多くの例は、上述されている。いくつかの実施形態において、蛍光性の小さな化学的部位は、300から800nmの間の発光ピーク、および/または、少なくとも0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8もしくは0.9の量子収率吸収されたピークの吸収波長の光子に対する放射された光子の割合をもつ。3.実施例3.1実施例1-その表面上に核酸合成反応複合体が局在化されたナノ球体光結合器の製造図8に図式化された処理工程を用いて一本鎖環状DNA鋳型を構築する。標的二本鎖核酸フラグメントのプールを変性させ、そして、自己相補的selfcomplementaryアダプター核酸分子と結合させる。アダプター核酸分子は、標的核酸フラグメントのそれぞれの一本の鎖の末端に相補的である突出配列overhangingsequencesを含む。アダプター分子は一本鎖標的鎖にアニールすることができ、そして、アダプター分子を標的核酸フラグメントのそれぞれに連結させるためにライゲーション酵素ligatingenzymeを加える。次いで、このライゲーションの生成物を変性させ、そして、各標的鎖の末端に連結された両方のアダプター分子配列に相補的な結合核酸分子linkingnucleicacidmoleculeと結合させる。次いで、ライゲーション酵素を用いて各標的鎖を環状化する。環状化された標的鎖およびハイブリダイズされた結合核酸分子をDNAポリメラーゼ、dNTPs、および、適切なバッファー成分と混ぜ合わせて、核酸合成反応複合体を形成させ、ここで、結合核酸分子はシークエンシングプライマーとして機能する。次いで、標的鎖を連続的様式で複製し、ここで、ポリメラーゼは環状鋳型の回りで繰り返し作用し、鋳型の連続的な複製において鋳型から新生鎖を移動させるdisplacing。これにより、標的配列の相補体の多数のコピーを含むDNAの新生鎖が製造され、ここで、これらコピーの各々は、シークエンシングプライマーの配列を有するセグメントによって隔てられる。ナノ球体粒子の表面をストレプトアビジンを用いて化学修飾する。シークエンシングプライマー結合核酸分子の配列に相補的な配列を含むビオチン化オリゴヌクレオチドプライマーを、ストレプトアビジン修飾のナノ球体と結合させ、これによりビオチン化プライマーをナノ球体に連結させる。オリゴヌクレオチドコートされたナノ球体を、前の段落で記載したDNAポリメラーゼ、環状鋳型鎖および複製鎖replicatedstrandを含む反応複合体と結合させる。複製鎖に取り込まれたシークエンシングプライマーの配列が、ナノ球体の表面上に固定化されたオリゴヌクレオチドにハイブリダイズし、これによって図9に図示されるように反応複合体をナノ球体の表面に固定anchoringさせる。3.2実施例2-特定のプライマーを用いた、一方の半球上に核酸合成反応複合体が局在化されたナノ球体光結合器の製造ナノ球体粒子は一方の半球上をストレプトアビジンで修飾される。シークエンシングプライマー例えば、図8に示されるような結合核酸分子の配列に相補的な配列をそれぞれ含むビオチン化オリゴヌクレオチドプライマーを、ストレプトアビジン修飾のナノ球体と結合させ、これによりビオチン化プライマーをストレプトアビジンコートされたナノ球体の半球に連結させる。オリゴヌクレオチドでコートされたナノ球体を、実施例1で記載したようなDNAポリメラーゼ、環状鋳型鎖および複製鎖を含む反応複合体と結合させる。複製鎖に取り込まれたシークエンシングプライマーの配列が、ナノ球体の一方の半球上に固定された相補的オリゴヌクレオチドにハイブリダイズし、これによって図10に図示されるように反応複合体をナノ球体の表面に固定させる。3.3実施例3-ランダム配列プライマーを用いた、一方の半球上に核酸合成反応複合体が局在化されたナノ球体光結合器の製造ナノ球体粒子は一方の半球上をストレプトアビジンで修飾される。ランダムヌクレオチド配列をそれぞれ含むビオチン化オリゴヌクレオチドプライマーを、ストレプトアビジン修飾のナノ球体と結合させ、これによりビオチン化プライマーをストレプトアビジンコートされたナノ球体の半球に連結させる。オリゴヌクレオチドでコートされたナノ球体を、実施例1で記載したようなDNAポリメラーゼ、環状鋳型鎖および複製鎖を含む反応複合体と結合させる。新生複製鎖nascentreplicatedstrandが、ナノ球体の一方の半球上に固定されたオリゴヌクレオチドにハイブリダイズし、これによって図11に図示されるように反応複合体をナノ球体の表面に固定させる。3.4実施例4-ビオチン化された二本鎖鋳型による、一方の半球上に核酸合成反応複合体が局在化されたナノ球体光結合器の製造図12に図式化された処理工程を用いて二本鎖環状DNA鋳型を構築する。標的二本鎖核酸フラグメントのプールを変性させる、そして、自己相補的アダプター核酸分子と結合させる。アダプター核酸分子は、標的核酸フラグメントのそれぞれの一本の鎖の末端に相補的である突出配列overhangingsequencesを含む。アダプター分子は各一本鎖標的鎖にアニールすることができ、そして、アダプター分子を各標的核酸フラグメントに連結させるためにライゲーション酵素ligatingenzymeを加える。次いで、このライゲーションの生成物を変性させ、そして、各標的鎖の末端に連結された両方のアダプター分子配列に相補的な結合核酸分子linkingnucleicacidmoleculeと結合させる。次いで、ライゲーション酵素を用いて各標的鎖を環状化する。アニールされたDNA分子に、核酸ポリメラーゼおよびビオチンdUTPで補充されたdNTP混合物を加える。ハイブリダイズされた結合核酸分子はシークエンシングプライマーとして機能し、そして、ビオチン化ウラシル塩基biotinylateduracilbasesを含む第2の鎖を、鎖置換活性stranddisplacingactivityをもたないポリメラーゼを用いて合成する。ポリメラーゼが第2の鎖の合成を完了するとき、その合成混合物に含まれるライゲーション酵素は、閉じた環状の二本鎖DNAを形成する。閉じた環状の二本鎖DNAを変性させ、そして、一方の半球がストレプトアビジンで修飾されたナノスケール粒子と混合する。図13Aに図示されるように、DNAとストレプトアビジン修飾の粒子は、ナノ球体粒子あたりに付着する1つの鋳型に適したおおよそのモル比で結合される。ビオチン化されていない鎖は、ナノ球体の表面上に局在化されたビオチン化鎖と結びつくことによって、ナノ球体の表面上に局在化する。DNAポリメラーゼ、標的鎖に相補的なシークエンシングプライマー、蛍光標識されたdNTPs、および、適切なバッファー成分をナノ球体と混ぜ合わせ、そして、鋳型と結合させて、DNA合成反応複合体をナノ球体の表面上に形成させる図13B。ポリメラーゼは鋳型の周りで作用し、新生合成鎖nascentsynthesizedstrandを形成する図13C。3.5実施例5-表面局在化核酸合成複合体surfacelocalizednucleicacidsynthesizingcomplexを有する磁性ナノ球体の導波路のアダプター部位への局在化ナノ球体粒子を磁性官能基magneticfunctionalgroupsを用いて均一に表面修飾する。核酸合成反応複合体を、実施例1に記載したように、ナノ球体の磁気的に修飾された表面上に局在化させる。アダプター部位の下に配置されるマイクロ加工コイルmicrofabricatedcoilsを用いて、表面局在化反応複合体を有するナノ球体を、導波路中に形成されたアダプター部位に局在化させる。マイクロ加工コイルに電流を通すことにより、表面局在化反応複合体を有するナノ球体をアダプター部位にトラップする磁場が生じる。こうして、反応複合体を、導波路中のアダプター部位の光結合器の表面上に局在化させ、そして、導波路のコア層の表面近傍の限定空間内に局在化し得る。3.6実施例6-表面局在化核酸合成複合体を有する非対称的asymmetrically磁性ナノ球体の導波路のアダプター部位への局在化ナノ球体粒子の表面の一部を磁性官能基で修飾する。核酸合成反応複合体を、実施例2から4のいずれかにおいて記載したように、ナノ球体の磁気的に修飾された表面上に局在化させ、ここで、磁性官能基で修飾されているナノ球体の同じ表面がまた、ストレプトアビジンを用いて修飾される。アダプター部位の下に配置されるマイクロ加工コイルを用いて、表面局在化反応複合体を有するナノ球体を、導波路中に形成されたアダプター部位に局在化させる。マイクロ加工コイルに電流を通すことにより、反応複合体が取り込まれた磁気的に修飾された表面を導波路のコア層に向かわせて、反応複合体が取り込まれたナノ球体をアダプター部位にトラップする磁場が生じる。こうして、反応複合体を、導波路のコア層の表面近傍の限定空間内のアダプター部位に局在化させる。3.7実施例7-表面局在化核酸合成複合体surfacelocalizednucleicacidsynthesizingcomplexを有する導電材料で修飾されたナノ球体の導波路のアダプター部位への局在化ナノ球体粒子を導電材料、すなわち荷電基を含む材料で均一に表面修飾する。核酸合成反応複合体を、実施例1で記載したように、ナノ球体の導電材料で修飾された表面上に局在化させる。アダプター部位でマイクロ加工電極microfabricatedelectrodeを用いることにより、表面局在化反応複合体を有するナノ球体を、導波路中に形成されたアダプター部位に局在化させる。マイクロ加工電極は、アダプター部位の下に配置されるスライドガラスを含み、ここで、前記スライドガラスは導電材料、例えばインジウムスズ酸化物の層でコートされており、電極の導電面として機能する。同じように導電材料でコートされ、そして、反応複合体がロードされたナノ球体を含む試料溶液の上に位置するスライドガラスは、相殺電極counteractingelectrodeとして機能する。マイクロ加工電極に電流を印加して、表面局在化反応複合体を有するナノ球体をアダプター部位にトラップする電極間の電位差を生じさせる。こうして、反応複合体を、導波路中のアダプター部位における光結合器の表面上に局在化させ、そして、導波路のコア層の表面近傍の限定空間内に局在化させ得る。3.8実施例8-導電材料で非対称的に修飾され、かつ表面局在化核酸合成複合体を有するナノ球体の導波路のアダプター部位への局在化ナノ球体粒子の表面の一部を導電材料で修飾する。核酸合成反応複合体を、実施例2から4のいずれかにおいて記載したように、ナノ球体の導電材料で修飾された表面上に局在化させ、ここで、導電材料で修飾されているナノ球体の同じ表面がまた、ストレプトアビジンを用いて修飾されている。アダプター部位でマイクロ加工電極を用いることにより、表面局在化反応複合体を有するナノ球体を、導波路中に形成されたアダプター部位に局在化させる。マイクロ加工電極は、アダプター部位の下に位置するスライドガラスを含み、ここで、スライドガラスは導電材料、例えばインジウムスズ酸化物の層でコートされており、電極の導電面として機能する。同じように導電材料でコートされており、そして、反応複合体がロードされたナノ球体を含む試料溶液の上に位置するスライドガラスは、相殺電極counteractingelectrodeとして機能する。マイクロ加工電極に電流を印加して、導電材料および反応複合体を用いて修飾されたナノ球体の表面を導波路のコア層の方に向かわせて、表面局在化反応複合体を有するナノ球体をアダプター部位にトラップする電極間の電位差を生じさせる。こうして、反応複合体を、導波路のコア層の表面近傍の限定空間内のアダプター部位に局在化させる。3.9実施例9-表面局在化核酸合成複合体surfacelocalizednucleicacidsynthesizingcomplexを有する親水基で修飾されたナノ球体の導波路のアダプター部位への局在化ナノ球体粒子の一方の半球を親水性官能基で、その他方の半球を疎水基で修飾する。核酸合成反応複合体を、実施例2から4のいずれかにおいて記載したように、ナノ球体の親水性表面上に局在化させ、ここで、親水基を用いて修飾されるナノ球体の同じ表面がまた、ストレプトアビジンを用いて修飾される。図6に示されるように、表面局在化反応複合体を有するナノ球体を、その反応部位に親水性表面修飾を有し、かつその反応部位外に疎水性表面修飾を有するアダプター部位に局在化させるここで、表面1および3は親水性であり、表面2および4は疎水性である。反応部位に位置する局在化反応複合体を有するナノ球体の親水性表面が導波路のコア層の方を向いている状態で、ナノ球体がアダプター部位に配向されるorients。こうして、反応複合体を、導波路のコア層の表面近傍の限定空間内のアダプター部位に局在化させる。3.10実施例10-移動可能な光結合器上に局在化された核酸合成反応複合体のシークエンシングナノ球体粒子上に局在化された核酸合成反応複合体を、実施例5から9のいずれかにおいて記載したように、導波路中に形成されたアダプター部位に局在化させる。試料溶液は、dATP、dCTP、dGTPおよびdTTPの各々に固有の蛍光団を用いてそれらのベータまたはガンマフォスフェートを標識したdNTPsを含む。試料溶液に、DNAポリメラーゼおよび適切なバッファー成分などの追加のシークエンシング試薬を補充してもよい。DNA複製フォークとナノ球体の表面との間の距離は、数十から数百ナノメーターの範囲である。合成反応の各工程において、標識されたdNTPsの4種のうち1種が、反応複合体の活性部位と連結し、ここで、標的核酸の対応する塩基と塩基対が形成される。蛍光標識は、アダプター部位の底部に形成されるエバネッセント光場により、および/または、ナノ球体の表面から放射されるエバネッセント光場により、励起される。蛍光団で標識されたヌクレオチドポリリン酸nucleotidepolyphosphateの活性部位における伸長ヌクレオチド鎖への組み込みを、dNTPに結合した蛍光団の発光を検出することによってリアルタイムで検出する。組み込まれたそれぞれのヌクレオチドのアイデンティティをその蛍光標識によって決定し、ここで、蛍光標識は、伸長鎖への組み込み後に、ヌクレオチドから開裂される。標的核酸の配列は、重合反応中に検出された蛍光発光シグナルの配列を核酸配列に変換することによって得られる。3.11実施例11-ナノ球体への光の光学的結合opticalcouplingにより直径350nmのナノ球体光結合器の表面周囲に生じる励起光場のシミュレーションアダプター部位を含むシングルモード導波路およびナノ球体光結合器を通る励起光伝播のシミュレーションは、ナノ球体がシングルモード導波路からの光を連結させ得ることを実証する。移動可能な光結合器のアダプター部位を含むシングルモード導波路と、ナノ球体光結合器とを含むシミュレートされた検出システムの略図が、図14に示されている。このシミュレートされたシステムにおいて、ナノ球体の光結合器Ta2O5および導波路のコア層Ta2O5はいずれも屈折率が2.26である。シングルモード導波路のコア層の厚さは100nmであり、そして、下方クラッド層の厚さは500nmである。導波路のクラッド層はSiO2からなり、屈折率は1.487である。移動可能な光結合器のナノ球体の直径は350nmであり、アダプター部位に位置している。アダプター部位は逆円錐形のinvertedconeshapedナノウェルであり、前記ナノウェルの開口角openingangleつまり、錐体の1側面から正反対の側面の間の角度は112.6°である。ナノウェルの円形の底部の直径は100nmであり、そして、ナノウェルは水で満たされており、その屈折率は1.33である。かかる構成において、光結合器およびコア層はいずれも、単一横電場transverseelectricTEモードおよび単一横磁場transversemagneticTMモードを有する光波を伝播させることができる。入射光の波長は473nmである。システムにおける定常電場および磁場分布をソースフリーsourcefreeのマクスウェルの方程式を用いて計算する参考までに、KatrinSchmittおよびChristianHoffmann、HighRefractiveIndexwaveguidePlatformsforChemicalandBiosensinginOpticalGuidedwaveChemicalandBiosensorsISpringerSeriesonChemicalSensorsandBiosensors721を参照。この構成において、TEモードおよびTMモードの場はいずれも、図15TEモードの場および図16TMモードの場に示されるように、導波路のコア層およびナノ球体の表面の領域に沿って伝播する。図17に示されるように、定常電場のように、定常磁場の一部はコア層からナノ球体の表面の領域へ伝わる。さらなるシミュレーションでは、アダプター部位が導波路のコア層中に延伸している。ナノウェルがコア層中に延伸していない、コア層中へ部分的に延伸している、および完全にコア層中に延伸しているシステムの光場が、それぞれ図18A、B、およびCにトポロジー的にtopologically示されている。図18A、B、およびCの左側の画像aと付してあるは、導波路内の光場の強度等高線intensitycontoursを表している。図18A、B、およびCの右側の画像bを付してあるは、ナノ球体がアダプター部位に位置しているときの検出システム内の光場の強度等高線を表している。ナノ球体が存在しない場合、エネルギーは、3種類の厚さで導波路の周囲を伝播する。しかしながら、ナノ球体がアダプター部位に位置しているとき、ナノ球体の表面に光場が誘起されることとなる。この誘起された光場の強度は、アダプター部位が導波路のコア層中に延伸する距離が大きくなるにしたがって、増大する。3.12実施例12-ナノ球体への光の光学的結合により直径100nmのナノ球体光結合器の表面周囲に生じる励起光場のシミュレーション実施例11で記載したのと同様のシミュレーションにおいて、ナノ球体のTa2O5光結合器の直径は100nmである。シングルモード導波路のTa2O5コア層の厚さは100nmである。導波路のクラッド層はSiO2からなる。下方クラッド層の厚さは500ナノメートルである。アダプター部位は円錐形のナノウェルであり、そして、その円錐ナノウェルの開口角つまり、錐体の1側面から正反対の側面の間の角度は112.6°である。ナノウェルの円形の底部の直径は100nmであり、そして、ナノウェルは水で満たされている屈折率は1.33。この構成に基づいてシミュレートした検出システムの概略図が図19に示されている。入射波は波長473nmのTE-偏光光場TEpolarizedopticalfieldである。シミュレートした定常電場分布の等高線マップを表している図20a、右側の画像に示されるように、電場の大部分は導波路のコア層のすぐ近傍に残存している。検出システムの光エネルギーは図20bに示されており、該図は、ナノ球体の下側表面上に誘起された光場を示している右側に高倍率で示されている。さらなるシミュレーションでは、図19に図示したシステムを用いるが、導波路のコア層の厚さは、100nmではなく50nmである。入射波は波長473nmのTE-偏光光場TEpolarizedopticalfieldである。シミュレートされた定常電場分布が図21に示されている。ナノ球体の下側表面上に誘起された光場が、図21の下方の画像に示されている。さらなるシミュレーションでは、図19に図示したシステムを用いるが、導波路のコア層の厚さは、100nmではなく150nmである。入射波は波長473nmのTE-偏光光場TEpolarizedopticalfieldである。シミュレートされた定常電場分布が図22に示されている。ナノ球体の下側表面上に誘起された光場が、図22の下方の画像に示されている。図20、21および22に示されるように、これらの構成において、定常電場および光エネルギーの一部は、導波路のコア層からナノ球体の表面の下側領域に移動する。"