JP2006138853A - 分子相互作用の測定を容易にするための装置及び方法 - Google Patents

分子相互作用の測定を容易にするための装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】生体分子間の複数の相互作用測定を同時に行う手段を提供する。
【解決手段】生体分子の相互作用の測定を容易にする方法は、相互作用種用流体ルータ(300)を基板(305)に取り付けるステップを含む。相互作用種のサンプルに対応する複数の反応領域を有する被膜されたセンサ表面(307)を生成するために、１組の相互作用種のサンプルが、相互作用種用流体ルータ(300)によって送出される。次に、相互作用種用流体ルータ(300)が基板から除去される。次に、複数サンプル用流体ルータ(310)が基板(305)に接続される。次に、複数サンプル用流体ルータ(310)によって、１組の流体サンプルが複数の反応領域(308)に送られる。次に、結果として生じた生体分子の相互作用に対応する光信号が収集される。その後、この光信号を処理して生体分子の相互作用の特性を解明する。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般に、分子相互作用の測定に関するものである。とりわけ、本発明は、複数の相互作用種への複数の流体試料の適用を容易にするための技法に関するものである。
分子相互作用（例えば、生体分子間の相互作用）は、さまざまなシステムを用いて測定することが可能である。例えば、適合する相互作用環境内に２つ以上の種（例えば、化学種）を寄せ集めることが可能である。個々の種の相互作用または相互作用の欠如によって、種またはシステムのある特性が変化する場合がある。この場合、この変化を測定して、典型的な相互作用信号を生じさせることが可能である。光学系を利用して、相互作用分子種を検出する場合が多い。光学系は、一般に、光ビームを発生する光源、及びフロー・テンプレート（flow template）のような試料分析サイトに光ビームを向ける光学素子を含む、いくつかの共通コンポーネントを共用する。フロー・テンプレートは、相互作用種を有しており、相互作用種の上に流体試料を送るように構成されている。光ビームがフロー・テンプレートと相互作用すると、偏向した光ビームが生じる。偏向した光ビームの特性を利用して、流体試料と相互作用種との間に生じる生体分子相互作用の特性を解明することが可能である。検出器によって、偏向した光ビームが捕捉される。捕捉された光信号は、一般に、検出器によって対応する電気信号に変換され、この電気信号は、信号処理プロセッサによって処理され、周知の技法を利用して、生体分子相互作用が識別される。
流体試料と相互作用種との間に生じる生体分子及び分子の相互作用は、表面プラズモン共鳴を利用して特性解明されることがある。表面プラズモン共鳴は、金のような自由電子金属への入射光が電子と結合し、放散されるときに生じる。反射光は、光が自由電子金属に結合する角度または波長において最小となる。自由電子金属の反対側において、局所的屈折率の変化によって、金属に結合する光の角度または波長が変化する。従って、表面プラズモン共鳴センサによって、金属表面の局所的屈折率の変化が検出される。金で処理されたガラス基体でチャネルを形成して、フロー・テンプレートを形成する。相互作用種が金属表面において固定化されると、反射光の最小部がそれに応じてシフトする。この場合、生体分子または分子相互作用装置として用いるため、信号を再びゼロにすることが可能である。
流体試料中の分子が金のセンサ表面に結合すると、濃度、従って表面における屈折率が変化し、表面プラズモン共鳴応答が検出される。相互作用の過程において時間に対する応答のグラフを作成することによって、相互作用の進捗状況の定量的測度が得られる。このグラフは、センサグラム（sensorgram）と呼ばれる場合もある。
こうしたシステムでは、光は試料によって吸収されない。代わりに、光エネルギが、金膜における表面プラズモン共鳴によって放散される。従って、相互作用プロセスの検出に用いられる光は、決して試料に入射しない。
表面プラズモン共鳴には、信号を発生するために、検出部分（detection moiety）で被験試料に標識付けする必要がないという利点がある。この「標識不要」検出によって、試料の化学的に変化させないようにすることが可能になり、従って、試料はその構造上の配座（または立体構造）を保持することになる。これによって、検出標識に依存するシステムにおいて見受けられる、標識の付着による化学作用及び均一な標識付けの人為的影響の問題も回避される。「標識不要」検出の他の例には、回折格子結合表面プラズモン共鳴（grating-coupled surface plasmon resonance）、反射率干渉分光法（reflectometric interference spectroscopy）、結合平面導波路技法（coupled planar waveguide technique）、及びさまざまな他のアプローチが含まれる。
これらのシステムに関連した欠点の１つは、同時に実施可能な相互作用の測定の数が限定されてしまう点である。例えば、いくつかの市販のシステムでは、計測器は、２〜４の相互作用の測定を並列して行うことができる。一般に、これらの測定の１つは、バックグラウンド除去法に利用され、測定数が１〜３に制限される。しかし、検知ゾーン数が制限されると、システムは、結合の高分解能測定を行い、正確な動力学的データを得ることが可能になる。
先行技術のシステムに関するもう１つの問題は、流体処理システムに、一度には一つの試料しか注入できないという点である。このため、処理量（スループット）が厳しく制限される。蛋白質の相互作用を理解することへの関心が高まるにつれて、並列試料処理及び複数の相互作用測定の必要性が増している。
フロー・テンプレート上における相互作用種の形成に関連した制約もある。アプローチの１つは、検出ゾーン上に相互作用種試料を注入することである。次に、結合化学作用を利用して、分子を固定化する。このアプローチの利点は、検出システムを利用して、相互作用種の表面負荷（水面負荷：surface loading。または、表面における存在量）をリアル・タイムでモニタすることが可能になることである。これによって、ユーザは、相互作用実験中に、試剤がどれだけ存在したかを決定することができる。さらに、このアプローチによれば、より良好な相関のため、実験間における負荷（または存在量）の比較が可能になる。しかし、このプロセスには、いくつかのステップが必要であり、実際の生体分子相互作用の測定のために表面を調製するのには、かなりの計器時間（instrument time）を費やすことになる。
これらの制約に対処するために、プリンタを使用して、基体上に相互作用ゾーンを形成することが可能である。あいにく、このアプローチには、高価なプリンタと、プリンタを使用しサポートし保守するためのコストのかかる関連するインフラストラクチャ（設備など）を購入することが必要になる。さらに、相互作用種の付着がオフラインで実施されるので、表面に搭載されている相互作用種の量を正確に測定することができない。反応ゾーン（または、反応領域。以下同じ）のスポット間で十分に相対的な相互作用の測定値が得られるようにするために、このシステムは、有用なデータを提供することが可能である。しかし、動力学的データのような絶対的測定値については、このシステムで正確な情報を提供するのは困難である。いくつかの市販の装置では、（回折）格子結合を利用したアプローチや電荷結合素子を用いた検出器は、低分子量（例えば、１０００ダルトン未満）の種を測定するのに十分な分解能または感度を有しない。さらに、このシステムのフロー・セル設計では、センサ表面全域にわたって試料を効率よく掃き出さないので問題がある。これらの装置は、小さい流体チャネルからセンサ表面への拡張ゾーンと、さらに、流体出口へのファンネル（漏斗）を有している。この結果、フロー・テンプレートに、有用な動力学的データの収集を妨げる乱流（例えば、渦）が生じることになる。このタイプの先行技術によるシステムのさらにもう１つの重大な制約は、それらのシステムが、一度には１つの試料だけを分析するように設計されているという点である。
上記に鑑みて、本発明の目的は、生体分子相互作用の測定を改良した技術を提供することにある。とりわけ、本発明の目的は、生体分子相互作用の測定を容易にするための改良されたフロー・テンプレートを提供することにある。
本発明には、生体分子相互作用の測定を容易にするための方法が含まれる。態様の１つでは、相互作用種用流体ルータが、基体に取り付けられる。１組の相互作用種試料が、相互作用種用流体ルータを介して送られ、相互作用種試料に対応する複数の反応ゾーンを有する被覆（または被膜）されたセンサ表面が生成される。次に、相互作用種用流体ルータが基体から除去される。次に、複数試料用流体ルータが基体に接続される。次いで、１組の流体試料が、複数試料用流体ルータを介して複数の反応ゾーンに送られる。次に、結果として生じた生体分子相互作用に対応する光信号が収集される。その後、光信号を処理して、生体分子相互作用の特性解明が行われる。
実施態様の１つとして、本発明には、１組の相互作用種試料をセンサ表面全域に送り、相互作用種試料に対応する複数の反応ゾーンを有する被覆されたセンサ表面が得られるようにすることによって、生体分子相互作用測定を容易にする方法も含まれる。１組の流体試料が、複数の反応ゾーンに送られて、１組の光信号が発生する。２次元センサにおいて、光信号が収集される。光信号を処理して、生体分子相互作用を特定する。
本発明には、流体システム・キットも含まれている。キットには、１組の相互作用種試料をセンサ表面（またはその表面全体）に送って、相互作用種試料に対応する複数の反応ゾーンを有する被覆されたセンサ表面が得られるようにするための相互作用種用流体ルータが含まれる。キットには、１組の流体試料を複数の反応ゾーンに送るように構成された複数試料用流体ルータが含まれている。キットと共に、相互作用種用流体ルータ及び複数試料用流体ルータを順次利用して、生体分子相互作用の測定を容易にするための１組の命令も含まれている。
本発明には、複数の反応ゾーンを有する基体も含まれている。複数試料用流体ルータによって、１組の流体試料が基体の複数の反応ゾーンに同時に送り込まれる。
先行技術による装置とは異なり、本発明のフロー・テンプレート（例えば、複数試料用流体ルータ）は、複数の反応ゾーンによる複数の流体試料の並列分析を含む大規模な並列処理を支援する。１つの局面において、本発明は、乱流（例えば、渦及び他の流れの歪み）を最小限に抑えることによって、正確な動力学的測定結果の保存も容易にする。もう１つの局面において、本発明は、表面に固定化された相互作用種の量をリアル・タイムでモニタできるようにする。好都合なことに、複数の反応ゾーンを同時に形成して、相互作用表面の調製（または処理）に費やされる時間を短縮することが可能である。最後に、さらにもう１つの局面においては、プリンタのような高価なチップ作製（調製）装置がなくてもこのテクノロジを実施することができるので、本発明によれば、コストも節約されることになる。
本発明については、添付の図面を参照してなされる下記の詳細な説明からいっそう深い理解が得られるであろう。図面中、同じ参照番号は、いくつかの図面を通じて対応する部分を表わしている。
図１には、本発明の実施態様の１つに従って構成された生体分子相互作用測定システム１００が例示されている。システム１００には、少なくとも１つの流体ルータ１０２が含まれている。後述するように、さまざまな流体ルータを使用して、本発明のさまざまな処理を実施することが可能である。流体ルータ１０２は、透明基体（または透明基板）１０６（例えば、ガラス）上に配置された薄膜（例えば、金薄膜）１０４に結合する。本発明の実施態様の１つでは、流体ルータ１０２は、直接プリズムに結合する。本発明の１つの局面では、流体伝達装置１０８によって、流体が、マイクロ流体チャネルにおいて流体を移動させるための既知のポンピング技法または他の技法を用いて（例えば、電気浸透力または界面動電力（電気運動力）を使用して）、流体ルータ１０２に送られ、及び、流体ルータ１０２から送られてくる。実施態様の１つでは、流体伝達装置１０８は、後述するように、本発明に従って利用される各種流体を貯蔵する複数チャンバ流体貯蔵部（例えば、複数のチャンバからなる流体容器）１１０に接続されている。本発明のいくつかの態様では、複数チャンバ流体貯蔵部は、業界標準のマイクロタイタープレート（例えば、９６ウェルプレート（96-well plate）のような）を含むか、またはそれに結合することが可能である。
システム１００によって生じる生体分子相互作用は、１つ以上の光学装置１１２に向けられる光源１１４を用いて処理される。本発明のこの実施態様では、単一プリズム１１２が光学装置として用いられる。薄膜からの反射光が、２次元センサ１１６によって集光される。センサ１１６は、生体分子相互作用サイトの位置に対応する検出領域を有している。集められた光信号は、標準的な技法を用いて生体分子相互作用信号処理プロセッサ１１８によって処理される。一例として、生体分子相互作用信号処理プロセッサ１１８は、光信号を処理するために、標準的なソフトウェアを用いて構成された汎用コンピュータとすることが可能である。
図１のシステム１００の動作については、図２を参照することでより深い理解が得られる。図２には、本発明の実施態様の１つに関連した処理操作が例示されている。第１の処理操作は、基体に相互作用種用流体ルータを取り付けることである（２００）。その名が示すように、相互作用種用流体ルータは、基体（例えば、金薄膜を有する透明基体）上に相互作用種を送るように構成された流体ルータである。図３Ａには、こうした基体３０５が示されている。この図には、１組のポート３０２を画定する相互作用種ポート・アレイ３０１とインターフェース（結合）する相互作用種用流体ルータ３００も例示されている。ポート３０２は、相互作用種チャネル・アレイ３０３に形成された１組のチャネル３０４と位置合わせされている。相互作用種ポート・アレイ３０１と相互作用種チャネル・アレイ３０３は、互いにサンドイッチ状に挟まれて、４つの独立したチャネルを有するルーティング機構を形成している。ポート・アレイ３０１及びチャネル・アレイ３０３は、単一の一体化装置として、あるいは、互いに対して取り付けられる個別のコンポーネントとして形成することが可能である。
次に、相互作用種試料をルータを介して送り、複数の反応ゾーンを有する被覆されたセンサ表面を生成する（２０２）。例えば、流体伝達装置１０８を用いて、４つの別個の相互作用種を、複数チャンバ流体貯蔵部１１０からポート・アレイ３０１の左側にある４つのポートに送り込み、アレイ３０３の４つのチャネルを横切って、ポート・アレイ３０１の右側にある４つのポートから出て行くようにすることができる。
基体３０５には、相互作用種用流体ルータ３００が取り付けられているので、送り込まれた相互作用種は、センサ表面を上記した方向に横断する。相互作用試剤は、センサ表面全体にわたって固定化され、計器によって、各チャネルにおける固定化量を測定することができる。これによって、動力学的データを明らかにするのに必要な固定化データがユーザに提供される。この処理によって、複数の反応ゾーンを有する被覆されたセンサ表面が生成される。反応ゾーンには、蛋白質、核酸、ペプチド、小分子等を含めることが可能である。例えば、第１の反応ゾーンには第１の抗体を含め、第２の反応ゾーンには第２の抗体を含め、第３の反応ゾーンには、第１の抗体、第２の抗体、及び第３の抗体の混合物を含めることが可能である。
図３Ａには、基体３０６が複数の反応ゾーン３０８を有する被覆（または被膜）されたセンサ表面３０７として構成される、本発明の態様の１つが例示されている。この実施態様の場合、各反応ゾーン３０８は、それぞれの相互作用種に対応しており、それぞれの反応ゾーンは、それらのそれぞれの相互作用種に対してさらされる。反応ゾーン３０８の位置は、流体ルータ３００のチャネル３０４の位置に対応する。
当業者には明らかなように、本発明によれば、基体上に複数の反応ゾーンを形成するために比較的容易で安価な方法が得られるので、反応ゾーンを形成するために高価なプリンタを必要としなくなる。
図２に戻ると、実施態様の１つでは、次に、相互作用種用流体ルータが基体から除去される（２０４）。次に、複数試料用流体ルータが基体に接続される（２０６）。図３Ａには、１組の流体ポート３１２を含む流体ポート・アレイ３１１に結合された（または、アレイ３１１とインターフェースする）複数試料用流体ルータ３１０が例示されている。この例の場合、複数試料用流体ルータ３１０には、流体チャネル３１４を画定する流体チャネル・アレイ３１３も含まれている。流体ポート・アレイ３１１及び流体チャネル・アレイ３１３は、単一の一体化装置として、あるいは、互いに対して取り付けられる別個のコンポーネントとして形成することが可能である。
複数試料用流体ルータ３１０は、既に調製（または処理）済みの基体３０６に取り付けられる。流体チャネル３１４が複数の反応ゾーン３０８に対して直交配向をなす点に注目されたい。
図２に示した次の処理は、流体ルータ３１０を介して、流体試料を複数の反応ゾーンに送ることである（２０８）。この結果、１組の反応サイトが得られるので、プリンタを利用する必要がなくなる。図３Ａには、複数の反応サイト３１７を有する基体３１６が例示されている。実施態様の１つでは、各反応サイト３１７は、相互作用種チャネル・アレイ３０３からのチャネル３０４と流体チャネル・アレイ３１３のチャネル３１４の交差位置に対応する。もう１つの実施態様では、本発明によって、複数の反応サイト（例えば、この例では４個）に対する複数の流体試料（例えば、この例では８個）の同時適用が容易になり、複数の流体試料の並列処理が可能になる。
反応サイトにおける情報（例えば、生体分子相互作用）を、任意の数の技法を用いて処理することができる。例えば、図１の構成を使用して、２次元センサで光信号を収集することが可能である（図２の処理２１０）。次に、光信号を処理して、生体分子相互作用を特定する（図２の処理２１２）。任意の数の既知の信号処理技法を使用することが可能である。
このように、図２には、本発明の一実施態様に関連した処理操作が例示されており、一方、図３Ａには、これらの処理を実施するために使用可能な各種装置（または各種デバイス）が例示されている。図３Ａのコンポーネントは、市販のキットと組み合わせることができる。キットには、図２に概説したものと整合性のある１組の命令３２０を含む指示シート３１８を含めることができる。
図２の処理を、任意の数の相互作用種用流体ルータ３００及び複数試料用流体ルータ３１０に従って利用することが可能である。例えば、図３Ｂは図３Ａとほぼ一致するが、図３Ｂでは、相互作用種用流体ルータ３００は、８つの独立したチャネル３０４’を考慮した複合構成を有しており、その結果、基体３０６’上に８つの独立した反応ゾーン３０８’が形成される。この例では、図３Ａで用いられるタイプの複数試料用流体ルータ３１０’が用いられる場合、複数の反応サイト３１７’を形成することが可能である。しかし、この例では、反応サイトは、基体３０６’に８つの個別の流体を適用することによって得られることになる。従って、８つの個別の流体が８つの独立した反応ゾーンに適用され、本発明に関連した多重化及び拡張性の利点が実証される。
当業者には明らかなように、図２の処理を、任意の数の流体ルータ構成と共に使用することが可能である。例えば、図３Ａ及び図３Ｂの実施態様は、流入及び流出流体経路用の垂直ポート（縦方向ポート）を使用している。本発明の実施態様に応じて、水平ポートを使用することも可能である。図４には、水平ポート４０２を有する複数試料用流体ルータ４００が例示されている。この構成によれば、８つの独立した反応ゾーンに対して４つの個別の流体試料を使用することが可能になる（例えば、図３Ｂの基体３０６’が使用される場合）。
本発明の技法を使用して、任意の複雑さの反応ゾーンを生成することが可能である。同様に、本発明の技法を使用して、基体の全ての反応ゾーンに異種の流体試料（不同性流体試料）を適用することが可能である。一例として、異種の流体試料は、異なる分子、異なる濃度、異なるｐＨレベル、及びその組み合わせを有する場合がある。
図５には、Ｍ個の相互作用ゾーンを有する基体５００の斜視図が例示されているが、ここで、Ｍは基体の縦方向における反応ゾーンの数である。こうした構成によって、Ｍ個の異なる相互作用ゾーンにＭ個までの異なる試料を同時に適用することが可能になる。いくつかの態様では、各反応ゾーン毎に異なる濃度の分子（例えば、生体分子）を含む流体試料を適用することが可能である（例えば、用量反応曲線を得るために）。
図６は、図５のシステムの一部における断面図である。図６には、透明なベース５０２上に形成された薄膜５０４を含む基体５００が例示されている。反応ゾーン５０６は、薄膜５０４上に形成されている。基体５００の上には、複数試料用流体ルータが配置されている。各反応ゾーン５０６は、流入経路５１６及び流出経路５１８を形成する１組の同軸管５１２及び５１４によって囲まれている。
この構成の場合、流体流は、内側同軸管５１４を通って送り込まれ、反応ゾーン５０６の表面上に流出する。次に、外側同軸管５１２によって、流体流が効率よく表面から送り出される。流体の排出を促進するため、流体伝達装置１０８において減圧を使用することが可能である。あるいはまた、重力を利用したさまざまな構成を使用することも可能である。この実施態様によれば、完全に異なる反応ゾーンを完全に異なる流体試料にさらすことができるので、高度な処理能力が得られるという点に注目されたい。
図７には、垂直管構成のもう１つの実施態様が示されている。同軸管によって流体のバックアップを行う代わりに、センサ表面に新しい流体テンプレート７００が取り付けられる。このテンプレート７００には、相互作用ゾーンのための共通排出を可能にする水平ドレイン・ネットワーク７０４以外に、管による送出のためのウェル７０２が形成されている。リング７０６は、（ページ（用紙）の面に対して垂直な）垂直送出管のシールの働きをする。チャネル７０４は、送出される流体を相互作用ゾーンから共通排出管へと効率よく掃き出す働きをする。漸減するチャネル径７０８が、相互作用ゾーンからの流体を加速し、ゾーン間のクロストークを制限する働きもする。
本発明及びそのさまざまな実施態様によって、複数の検知表面を容易に調製（または処理）し、複数の試料に関する複数の相互作用を同時に測定し、動力学的測定に関する正確なデータを得ることが可能になる。本発明によれば、試料と流動する緩衝剤との混合が最小限に抑えられ、検知領域を通る試料の分布（または形状）及び輸送の忠実度が保たれる。センサ表面は、計測器において調製されているので、ユーザは、相互作用種がどれだけ固定化されたかを容易に決定することができ、より良好な測定制御が可能になる。このため、センサ表面を形成するためのプリンタのような追加の器具類も不要になる。さらに、複数の相互作用流路を同時に調製（または準備）して、調製に費やされる時間を短縮し、計測器の処理能力を高めることも可能である。この多重化方式では、実施態様の１つにおいて、並行流体流及び流路の回転が利用される。もう１つの実施態様では、システムは、個々の相互作用種に対して個々の試料を測定できるようにし、可能な最高度の試料処理能力を提供する。
本発明は、生体分子の相互作用の測定を容易にする方法を含む。その方法には、相互作用種用流体ルータ(300)を基板(305)に取り付けるステップが含まれる。相互作用種のサンプルに対応する複数の反応領域を有する被膜されたセンサ表面(307)を生成するために、１組の相互作用種のサンプルが、相互作用種用流体ルータ(300)によって送出される。次に、相互作用種用流体ルータ(300)が基板から除去される。次に、複数サンプル用流体ルータ(310)が基板(305)に接続される。次に、複数サンプル用流体ルータ(310)によって、１組の流体サンプルが複数の反応領域(308)に送られる。次に、結果として生じた生体分子の相互作用に対応する光信号が収集される。その後、この光信号を処理して生体分子の相互作用の特性を解明する。
説明の便宜上、上記説明では、本発明の完全な理解が得られるように特定の用語を用いた。しかし、当業者には明らかなように、本発明を実施するのに、特定の詳細は不要である。従って、本発明の特定の実施態様に関する以上の説明は、例示及び説明を目的として提示されたものである。それらは、本発明を網羅したものであることを意図したものではなく、また、本発明を、開示した形態そのものに限定することを意図したものでもない。上記教示に鑑みて、多くの修正及び変更が可能であることは明白である。実施態様は、本発明の原理及びその実際の適用を最も明確に説明するために選択され、説明されたものであり、それによって、当業者であれば、特定の企図する用途に適合するさまざまな変更を施して、本発明及び各種実施態様を最も有効に利用することができる。特許請求の範囲及びその等価物によって、本発明の範囲が画定されることが意図されている。
本発明の実施態様の１つに従って構成された生体分子の相互作用測定システムを例示した図である。 本発明の実施態様の１つに関連した処理操作を例示した図である。 図２の処理に従う、本発明のコンポーネントの使用法を例示した図である。 図２の処理に従う、本発明の代替コンポーネントの使用法を例示した図である。 図１〜図３Ｂに示した実施態様の垂直方向の流れ入力及び流れ出力と対照的に、水平方向の流れ入力及び流れ出力を利用する本発明の実施態様の１つを例示した図である。これは、試料毎に測定される相互作用の数を増加させるために、垂直方向の流れ入力が水平方向の流れ接続と一体化可能であることを例示している。 本発明の実施態様の１つに従って利用される同軸管構成の斜視図である。 本発明の実施態様の１つにおいて利用される同軸管構成の側面図である。 相互作用ゾーンのための水平方向共通ドレインを備えた、垂直管流体送出システムの平面図である。
符号の説明
１００ 生体分子相互作用測定システム
１０２ 流体ルータ
１０４ 薄膜
１０６ 透明基体
１０８ 流体伝達装置
１１０ 複数チャンバ流体貯蔵部
１１２ 光学装置
１１４ 光源
１１６ ２次元センサ
１１８ 生体分子相互作用の信号処理プロセッサ
３００ 相互作用種用流体ルータ
３０５ 基体（基板）
３０７ センサ表面
３１０ 複数試料用流体ルータ

Claims (14)

  1. 基体と流体連絡する相互作用種用流体ルータを設けるステップと、
    前記相互作用種用流体ルータによって１組の相互作用種の試料を送り、前記相互作用種の試料に対応する複数の反応ゾーンを有する被覆されたセンサ表面を生成するステップ
    を含む、方法。
  2. さらに、
    前記基体から前記相互作用種用流体ルータを除去するステップと、
    前記基体に複数試料用流体ルータを接続するステップと、
    前記複数試料用流体ルータによって前記複数の反応ゾーンに複数の流体試料を送るステップ
    を含む、請求項１に記載の方法。
  3. １組の相互作用種の試料を送る前記ステップに、前記相互作用種用流体ルータによって１組の異種の相互作用種の試料を送って、前記異種の相互作用種の試料に対応する複数の異種の反応ゾーンを有する被覆されたセンサ表面を生成するステップが含まれる、請求項２に記載の方法。
  4. 前記接続するステップに、前記相互作用種用流体ルータの配向に対して直交する配向をなすように、前記複数試料用流体ルータを接続するステップが含まれる、請求項２に記載の方法。
  5. 複数の流体試料を送る前記ステップに、単一のソースから前記複数の反応ゾーンに複数の流体試料を送るステップが含まれる、請求項２に記載の方法。
  6. 複数の流体試料を送る前記ステップに、複数のソースから前記複数の反応ゾーンに複数の流体試料を送るステップが含まれる、請求項２に記載の方法。
  7. 複数の反応ゾーンを有する基体と、
    前記基体の前記複数の反応ゾーンに複数の流体試料を送るための複数試料用流体ルータ
    を備える、生体分子相互作用測定用流体システム。
  8. 前記複数の反応ゾーンによって、複数の異種の流体試料と相互作用するための単一の相互作用種が画定される、請求項７に記載の流体システム。
  9. 前記複数の反応ゾーンに、単一の流体試料と相互作用するための複数の相互作用種が含まれる、請求項７に記載の流体システム。
  10. 前記複数の反応ゾーンに、複数の異種の流体試料と相互作用するための複数の相互作用種が含まれる、請求項７に記載の流体システム。
  11. 前記複数試料用流体ルータに、垂直ポートを備えた流体ポート・アレイが含まれる、請求項７に記載の流体システム。
  12. 前記複数試料用流体ルータに、水平ポートを備えた流体ポート・アレイが含まれる、請求項７に記載の流体システム。
  13. 前記複数試料用流体ルータに、水平ポート及び垂直ポートを備えた流体ポート・アレイが含まれる、請求項７に記載の流体システム。
  14. 前記複数試料用流体ルータに、前記複数の反応ゾーンに対応する１組の流体輸送管が含まれ、各流体輸送管に、入口流路及び出口流路を画定する同軸管が含まれる、請求項７に記載の流体システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE9700384D0 (sv) * 1997-02-04 1997-02-04 Biacore Ab Analytical method and apparatus
US6192168B1 (en) * 1999-04-09 2001-02-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Reflectively coated optical waveguide and fluidics cell integration
CN1137999C (zh) * 2000-07-04 2004-02-11 清华大学 集成式微阵列装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011257266A (ja) * 2010-06-09 2011-12-22 Konica Minolta Holdings Inc 光学センサおよび光学センサに用いられるチップ構造体

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