単一分子検出走査分析器およびその使用方法
本発明は、単一分子または分子錯体のいずれかに関する、単一分子分析器を含む分析器および分析器システム、試料を分析するために分析器および分析器システムを用いる方法を包含する。単一分子は、単一分子の有無を検出するために、試料を通って移動させられる電磁放射線を使用する。本明細書において提供される単一分子分析器は、分析器が、試料間のキャリーオーバーがゼロの状態で単一分子を検出するので、診断に有用である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一分子分析器であって、
（ａ）試料を含む試料容器に電磁放射線を与えるための電磁放射線源；
（ｂ）電磁放射線源からの電磁放射線を、試料中のインタロゲーション・スペースに向けるためのシステム；
（ｃ）インタロゲーション・スペースを試料の少なくとも一部を通って移動させ、それによって可動インタロゲーション・スペースを形成するための移動システム；および
（ｄ）分子が存在する場合に、インタロゲーション・スペースにおける単一分子から放射される電磁放射線を検出するための検出器であって、検出器が操作可能であるようにインタロゲーション・スペースに接続される検出器
を含む、単一分子分析器。
【請求項２】
移動システムが、直線状経路および非直線状経路の一つ又はそれより多くにおいてインタロゲーション・スペースを移動させ得る、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項３】
非直線状経路が、実質的に円状の経路を含む請求項２に記載の単一分子分析器。
【請求項４】
非直線状経路が螺旋状経路を含む、請求項２に記載の単一分子分析器。
【請求項５】
非直線状経路がラスターパターンを含む、請求項２に記載の単一分子分析器。
【請求項６】
表面において少なくとも一つの試料を収容し且つ閉じこめるための表面を有する容器を更に含む、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項７】
試料容器がプレートである、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項８】
プレートがマイクロタイタープレートである、請求項７に記載のプレート。
【請求項９】
インタロゲーション・スペースの体積が約１５μｍ３〜約１１０００μｍ３である、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項１０】
インタロゲーション・スペースの体積が約２００μｍ３〜約３０００μｍ３である、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項１１】
インタロゲーション・スペースの体積が約５００μｍ３〜約６００μｍ３である、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項１２】
分子が容器表面に結合される、請求項６に記載の単一分子分析器。
【請求項１３】
非共有結合によって分子が容器表面に結合される、請求項１２に記載の単一分子分析器。
【請求項１４】
非共有結合が、分子と、容器表面に共有結合または非共有結合する一つ又はそれより多くの抗体との間に形成される、請求項１３に記載の単一分子分析器。
【請求項１５】
顕微鏡対物レンズを更に含み、顕微鏡対物レンズの被写界深度および顕微鏡対物レンズに結像される開口部の直径が共にインタロゲーション・スペースを規定する、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項１６】
顕微鏡対物レンズを更に含み、顕微鏡対物レンズの被写界深度および電磁放射ビームの横方向範囲が共にインタロゲーション・スペースを規定する、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項１７】
移動システムが、インタロゲーション・スペースを試料の一部を通って１回より多い回数、移動させるように構成および配置される、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項１８】
移動システムが、１回目および２回目に試料の同じ部分を通って、件の分子が存在する場合、１回目にインタロゲーション・スペースが試料の当該部分を通って移動する際に検出される件の分子が、１回目に試料の当該部分がインタロゲーション・スペースによってインタロゲートされた後に試料の当該部分から実質的に拡散することを可能とし、更に、次の件の分子が存在する場合、２回目に試料の当該部分がインタロゲーション・スペースによってインタロゲートされる際に、次の件の分子が試料の当該部分の中に実質的に拡散することを可能とする十分に遅い速度で移動するように構成および配置される、請求項１７に記載の単一分子分析器。
【請求項１９】
移動システムが、インタロゲーション・スペースを実質的に円状のパターンで移動させるように構成および配置され、システムは、約１００〜約１０００ＲＰＭの速度でインタロゲーション・スペースを移動させることができる、請求項１８に記載の分析器。
【請求項２０】
移動システムが、１回目の通過において検出された分子が前記部分から拡散し得、かつ他の分子が前記部分の中に拡散し得るように十分な時間が経過した後に、検出スポットが試料の前記部分に戻るように、インタロゲーション・スペースを移動させるように構成および配置される、請求項１７に記載の単一分子分析器。
【請求項２１】
分析器が、第１試料中の特定の種類の単一分子の有無を連続して検出し、第２試料中の当該種類の単一分子の有無を検出するように適合させられ且つ構成され、第１試料と第２試料との間でキャリーオーバーが存在しない、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項２２】
（ａ）５５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長の光に対して実質的に透明である材料からなり、かつ一つ又はそれより多くの部分を含む基部であって、当該部分が、当該部分の第２の側に配置される高開口数のレンズによって当該部分の第１の側において像が形成され得るような厚さであり、像のどの部分も基部内に形成されない基部；および
（ｂ）少なくとも一つの流体試料を表面に収容し且つ閉じこめるように適合させられ且つ構成される表面
を含むマイクロタイタープレート。
【請求項２３】
基部が６００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長の光に対して透明である、請求項２２に記載のマイクロタイタープレート。
【請求項２４】
基部が６３０ｎｍ〜７４０ｎｍの波長の光に対して透明である、請求項２２に記載のマイクロタイタープレート。
【請求項２５】
基部が６３０ｎｍ〜６４０ｎｍの波長の光に対して透明である、請求項２２に記載のマイクロタイタープレート。
【請求項２６】
表面がマイクロウェルを有する、請求項２２に記載のマイクロタイタープレート。
【請求項２７】
プレートが、ポリスチレンより小さい蛍光を放射する材料を含む、請求項２２に記載のマイクロタイタープレート。
【請求項２８】
試料中の単一分子の有無を検出する方法であって、
（ａ）電磁放射線源からの電磁放射線を試料中のインタロゲーション・スペースに向ける工程；
（ｂ）試料の第１位置に設けられるインタロゲーション・スペースにおける第１の単一分子の有無を検出する工程；
（ｃ）インタロゲーション・スペースを、試料を通って試料の次の位置に移動させる工程；
（ｄ）試料の次の位置において次の単一分子の有無を検出する工程；および
（ｅ）試料の一つより多くの位置において単一分子の有無を検出するのに必要なだけ、工程（ｃ）および（ｄ）を繰り返す工程
を含む方法。
【請求項２９】
インタロゲーション・スペースの体積が約１５μｍ３〜約１１０００μｍ３である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
インタロゲーション・スペースの体積が約２００μｍ３〜約３０００μｍ３である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
インタロゲーション・スペースの体積が約５００μｍ３〜約６００μｍ３である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
インタロゲーション・スペースが、非直線状経路で移動させられる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
非直線状経路が実質的に円状の経路を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
非直線状経路が螺旋状経路を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
試料が、試料中に配置されたインタロゲーション・スペースに向けられる電磁放射線に対して実質的に静止したままである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
インタロゲーション・スペースが、１回より多い回数、試料の第１部分を通って移動させられる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３７】
インタロゲーション・スペースが、次の回において、試料の第１位置を通って、件の分子が存在する場合、１回目にインタロゲーション・スペースが試料の当該位置を通って移動させられる際に検出される件の分子が、１回目に試料の当該位置がインタロゲーション・スペースによってインタロゲートされた後に、試料の当該位置から実質的に拡散することを可能とし、更に、次の件の分子が存在する場合、２回目に試料の当該位置がインタロゲーション・スペースによってインタロゲートされる際に、次の件の分子が試料の当該位置の中に実質的に拡散することを可能とする十分に遅い速度で移動する、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
インタロゲーション・スペースが、１回目の通過において検出された分子が前記部分から拡散し得、別の分子が前記部分の中に拡散し得るように十分な時間が経過した後に、検出スポットが試料の第１位置に戻るように移動させられる、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
試料中の特定の種類の単一分子の有無を連続して検出し、次に、第２試料中の同じ種類の単一分子の有無を検出する工程であって、第１試料と第２試料との間でキャリーオーバーが存在しない工程を更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項４０】
第１試料および第２試料が、使い捨てでない装置内に収容され且つ閉じこめられる、請求項３９に記載の方法。
【請求項１】
単一分子分析器であって、
（ａ）試料を含む試料容器に電磁放射線を与えるための電磁放射線源；
（ｂ）電磁放射線源からの電磁放射線を、試料中のインタロゲーション・スペースに向けるためのシステム；
（ｃ）インタロゲーション・スペースを試料の少なくとも一部を通って移動させ、それによって可動インタロゲーション・スペースを形成するための移動システム；および
（ｄ）分子が存在する場合に、インタロゲーション・スペースにおける単一分子から放射される電磁放射線を検出するための検出器であって、検出器が操作可能であるようにインタロゲーション・スペースに接続される検出器
を含む、単一分子分析器。
【請求項２】
移動システムが、直線状経路および非直線状経路の一つ又はそれより多くにおいてインタロゲーション・スペースを移動させ得る、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項３】
非直線状経路が、実質的に円状の経路を含む請求項２に記載の単一分子分析器。
【請求項４】
非直線状経路が螺旋状経路を含む、請求項２に記載の単一分子分析器。
【請求項５】
非直線状経路がラスターパターンを含む、請求項２に記載の単一分子分析器。
【請求項６】
表面において少なくとも一つの試料を収容し且つ閉じこめるための表面を有する容器を更に含む、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項７】
試料容器がプレートである、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項８】
プレートがマイクロタイタープレートである、請求項７に記載のプレート。
【請求項９】
インタロゲーション・スペースの体積が約１５μｍ３〜約１１０００μｍ３である、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項１０】
インタロゲーション・スペースの体積が約２００μｍ３〜約３０００μｍ３である、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項１１】
インタロゲーション・スペースの体積が約５００μｍ３〜約６００μｍ３である、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項１２】
分子が容器表面に結合される、請求項６に記載の単一分子分析器。
【請求項１３】
非共有結合によって分子が容器表面に結合される、請求項１２に記載の単一分子分析器。
【請求項１４】
非共有結合が、分子と、容器表面に共有結合または非共有結合する一つ又はそれより多くの抗体との間に形成される、請求項１３に記載の単一分子分析器。
【請求項１５】
顕微鏡対物レンズを更に含み、顕微鏡対物レンズの被写界深度および顕微鏡対物レンズに結像される開口部の直径が共にインタロゲーション・スペースを規定する、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項１６】
顕微鏡対物レンズを更に含み、顕微鏡対物レンズの被写界深度および電磁放射ビームの横方向範囲が共にインタロゲーション・スペースを規定する、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項１７】
移動システムが、インタロゲーション・スペースを試料の一部を通って１回より多い回数、移動させるように構成および配置される、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項１８】
移動システムが、１回目および２回目に試料の同じ部分を通って、件の分子が存在する場合、１回目にインタロゲーション・スペースが試料の当該部分を通って移動する際に検出される件の分子が、１回目に試料の当該部分がインタロゲーション・スペースによってインタロゲートされた後に試料の当該部分から実質的に拡散することを可能とし、更に、次の件の分子が存在する場合、２回目に試料の当該部分がインタロゲーション・スペースによってインタロゲートされる際に、次の件の分子が試料の当該部分の中に実質的に拡散することを可能とする十分に遅い速度で移動するように構成および配置される、請求項１７に記載の単一分子分析器。
【請求項１９】
移動システムが、インタロゲーション・スペースを実質的に円状のパターンで移動させるように構成および配置され、システムは、約１００〜約１０００ＲＰＭの速度でインタロゲーション・スペースを移動させることができる、請求項１８に記載の分析器。
【請求項２０】
移動システムが、１回目の通過において検出された分子が前記部分から拡散し得、かつ他の分子が前記部分の中に拡散し得るように十分な時間が経過した後に、検出スポットが試料の前記部分に戻るように、インタロゲーション・スペースを移動させるように構成および配置される、請求項１７に記載の単一分子分析器。
【請求項２１】
分析器が、第１試料中の特定の種類の単一分子の有無を連続して検出し、第２試料中の当該種類の単一分子の有無を検出するように適合させられ且つ構成され、第１試料と第２試料との間でキャリーオーバーが存在しない、請求項１に記載の単一分子分析器。
【請求項２２】
（ａ）５５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長の光に対して実質的に透明である材料からなり、かつ一つ又はそれより多くの部分を含む基部であって、当該部分が、当該部分の第２の側に配置される高開口数のレンズによって当該部分の第１の側において像が形成され得るような厚さであり、像のどの部分も基部内に形成されない基部；および
（ｂ）少なくとも一つの流体試料を表面に収容し且つ閉じこめるように適合させられ且つ構成される表面
を含むマイクロタイタープレート。
【請求項２３】
基部が６００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長の光に対して透明である、請求項２２に記載のマイクロタイタープレート。
【請求項２４】
基部が６３０ｎｍ〜７４０ｎｍの波長の光に対して透明である、請求項２２に記載のマイクロタイタープレート。
【請求項２５】
基部が６３０ｎｍ〜６４０ｎｍの波長の光に対して透明である、請求項２２に記載のマイクロタイタープレート。
【請求項２６】
表面がマイクロウェルを有する、請求項２２に記載のマイクロタイタープレート。
【請求項２７】
プレートが、ポリスチレンより小さい蛍光を放射する材料を含む、請求項２２に記載のマイクロタイタープレート。
【請求項２８】
試料中の単一分子の有無を検出する方法であって、
（ａ）電磁放射線源からの電磁放射線を試料中のインタロゲーション・スペースに向ける工程；
（ｂ）試料の第１位置に設けられるインタロゲーション・スペースにおける第１の単一分子の有無を検出する工程；
（ｃ）インタロゲーション・スペースを、試料を通って試料の次の位置に移動させる工程；
（ｄ）試料の次の位置において次の単一分子の有無を検出する工程；および
（ｅ）試料の一つより多くの位置において単一分子の有無を検出するのに必要なだけ、工程（ｃ）および（ｄ）を繰り返す工程
を含む方法。
【請求項２９】
インタロゲーション・スペースの体積が約１５μｍ３〜約１１０００μｍ３である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
インタロゲーション・スペースの体積が約２００μｍ３〜約３０００μｍ３である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
インタロゲーション・スペースの体積が約５００μｍ３〜約６００μｍ３である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
インタロゲーション・スペースが、非直線状経路で移動させられる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
非直線状経路が実質的に円状の経路を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
非直線状経路が螺旋状経路を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
試料が、試料中に配置されたインタロゲーション・スペースに向けられる電磁放射線に対して実質的に静止したままである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
インタロゲーション・スペースが、１回より多い回数、試料の第１部分を通って移動させられる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３７】
インタロゲーション・スペースが、次の回において、試料の第１位置を通って、件の分子が存在する場合、１回目にインタロゲーション・スペースが試料の当該位置を通って移動させられる際に検出される件の分子が、１回目に試料の当該位置がインタロゲーション・スペースによってインタロゲートされた後に、試料の当該位置から実質的に拡散することを可能とし、更に、次の件の分子が存在する場合、２回目に試料の当該位置がインタロゲーション・スペースによってインタロゲートされる際に、次の件の分子が試料の当該位置の中に実質的に拡散することを可能とする十分に遅い速度で移動する、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
インタロゲーション・スペースが、１回目の通過において検出された分子が前記部分から拡散し得、別の分子が前記部分の中に拡散し得るように十分な時間が経過した後に、検出スポットが試料の第１位置に戻るように移動させられる、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
試料中の特定の種類の単一分子の有無を連続して検出し、次に、第２試料中の同じ種類の単一分子の有無を検出する工程であって、第１試料と第２試料との間でキャリーオーバーが存在しない工程を更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項４０】
第１試料および第２試料が、使い捨てでない装置内に収容され且つ閉じこめられる、請求項３９に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１１−５０８２１９（Ｐ２０１１−５０８２１９Ａ）
【公表日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３９８３５（Ｐ２０１０−５３９８３５）
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８７５４４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１７０３３
【国際公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【出願人】（３０４０２３０４２）シンギュレックス・インコーポレイテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８７５４４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１７０３３
【国際公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【出願人】（３０４０２３０４２）シンギュレックス・インコーポレイテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
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