例えば、第２の捕獲剤（例えば、抗体）のための導波路材料、固定化材料、または両方として機能することができる可溶性ポリマー、モノマー（場合によっては、このようなモノマーから形成されたオリゴマーおよび／またはポリマーと混合させた）、または多官能性化合物を含む音響センサ、好ましくは表面弾性波センサ、より好ましくは横波型表面弾性波センサ。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、参照により本明細書に組み込まれる２００３年１２月３０日出願の米国特許仮出願第６０／５３３，１６９号明細書；２００３年１１月１４日出願の米国特許出願第１０／７１４，０５３号明細書；２００４年１１月１２日出願の米国特許出願第１０／９８７，０７５号明細書；２００３年１１月１４日出願の米国特許出願第１０／７１３，１７４号明細書、および２００４年１１月１２日出願の米国特許出願第１０／９８７，５２２号明細書に対する優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
音響波センサは、その検出機構が機械的または音響波であるのでそのように呼ばれる。音響波は材料の表面を通り抜けてまたはその上を伝播するので、伝播経路の特性への変化は、波の速度および／または振幅に影響を及ぼす。速度の変化は、センサの周波数または位相特性を測定することによって監視することができ、次いで対応する測定された物理量に対して相関することができる。
【０００３】
事実上、音響波装置およびセンサはすべて、音響波を発生するために圧電材料を使用する。圧電気は、機械的ストレスを課すことによる電荷の生成を指す。この現象は相互的である。適切な電場を圧電材料にかけることにより、機械的ストレスが生じる。圧電音響波センサは、振動電場を加えて、機械的波を作製し、これは基板を通り抜けて伝播し、次いで測定用の電場に変換され戻す。音響波センサのタイプに応じて、様々な金属電極配置を使用して、圧電材料を駆動する電場を設立する。例えば、音響波が、厚みすべりモード（ＴＳＭ）センサなどでバルク横波である場合、電極は平面であり、圧電材料をサンドイッチ状に挟んでいる。地上発射型音響波センサでは、電極は、通常は圧電基板に直接フォトリソグラフィーによって作製された交互嵌合（ＩＤＴ）型電極対である。
【０００４】
音響波デバイスは、波が圧電基板を通り抜けてまたはその上を伝播するモードによって記載されている。基板を通り抜けて伝播する波は、バルク波と呼ばれる。最もよく使用されるバルク音響波デバイスは、厚みすべりモード（ＴＳＭ）共振器である。
【０００５】
音響波が基板の表面上を伝播する場合、表面波と呼ばれる。表面弾性波センサ（ＳＡＷ）および横波型表面弾性波（ＳＨ−ＳＡＷ）センサは、最も広く使用されている表面波デバイスである。ＳＨ−ＳＡＷセンサの重要な特徴の１つは、液体中での感知が可能であることである。これは、横波型波がセンサの表面に限定されているので、エネルギーをその表面を含む液体に放散させず、液体操作が減衰せずに可能であるからである。
【０００６】
公知の液体センシング用音響センサすべてのうち、ＳＨ−ＳＡＷの特別な一クラスであるラブ波センサは、最高の感度を有する。ラブ波センサを作製するために、導波路コーティングを、横波型波のエネルギーがそのコーティングに限定され集中されるようにＳＨ−ＳＡＷデバイス上に配置する。次いで、従来型の完全なセンサを形成するために、生体認識コーティング（例えば、捕獲剤を含むもの）を導波路コーティング上に配置する。固定化化学物質層（固定化化学物質層）が、生体認識と導波路のコーティングの間に挿入されて、２つのコーティングの間でタイ層として働く。生体分析物を生体認識コーティングに結合させることにより、表面弾性波の伝播特性が変化し、これらの変化の測定を使用して、分析物の存在を定量的に検出することができる。
【０００７】
導波路材料は、具体的には遅延線デバイスの構築物に関して、音響エネルギーの伝播に重要である。光導波路と同様に、音響エネルギーは導波路の方向に伝播される。導波路は、音響波長程度の大きさの層であり、上記に記載のように、薄膜導波路を使用して、音響波を導くデバイス構造をラブ波デバイスと呼ぶことが多い。ラブ波デバイスでは、音響エネルギーは、純な横波モードでデバイスの表面に本当に限定され、より高い分析感度になる。通常の導波路には、無機材料および有機材料を共に含む広範囲の材料が含まれる。
【０００８】
無機材料をラブ波デバイスで導波路として使用することに成功しているが、有機ポリマー材料は、一般により有利である。というのは、このような材料のレオロジーは、液体下での導波路の低音響損失、高安定性のために調整することができ、かつ液体中で使用する場合に優れた電気絶縁性をデバイスの交互嵌合型電極（ＩＤＴ）に提供することができるからである。さらに、広範囲のコーティング方法を使用して、デバイス構築物にポリマー導波路を塗布することができる。有機ポリマー材料は、（光）画像作製することも容易であり、したがってパターン形成されたコーティングを容易に得ることができる。
【０００９】
同様に、固定化有機化学物質（固定化化学物質）（導波路と生体認識コーティングの間の架橋を形成する）は望ましい。というのは、このような材料のレオロジーは、特にこの層の厚さが音響波長に比べた場合に認め得るほどになる場合に、液体下での固定化化学物質層の低音響損失、高安定性のために調整することができるからである。有機材料は、導波路と生体認識コーティングの間に優れた接着架橋を提供することもできる。さらに、広範囲のコーティング方法を使用して、デバイス構築物にポリマー固定化層を塗布することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
音響センサで導波路および／または固定化化学物質として使用することができる有機材料が継続して必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、音響センサ、好ましくは表面弾性波センサ、より好ましくは横波型表面弾性波センサを提供する。通常は、このようなセンサには、例えば官能化可溶性ポリマー、官能化モノマー（または、モノマー、オリゴマー、およびこのようなモノマーから形成されたポリマーの混合物）、あるいは第２の捕獲剤（例えば、抗体）用の導波路材料、固定化材料、または両方として機能することができる多官能性化合物が含まれる。例えば、本発明のいくつかの材料（例えば、官能化可溶性ポリマー）は、導波路材料（様々な固定化材料を含む）、固定化材料（様々な導波路材料を含む）として機能することができ、あるいは両方として機能することができる。さらに、本発明のいくつかの材料（例えば、官能化可溶性ポリマー）は、導波路および捕獲材料の機能を行うことができる。すなわち、本発明のいくつかの材料（好ましくは、官能化可溶性ポリマー）は、導波路材料および捕獲材料（通常は、非特異的捕獲用）としてすべて一体になって機能する。
【００１２】
このような官能化可溶性ポリマーは好ましくは、下記の官能基（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、および（ＩＶ）からなる群から独立に選択された２つ以上の懸垂基を含む：
【化１】

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶、Ｙ¹、Ｙ²、Ｙ³、Ｙ⁴、Ｙ⁵、およびＺは本明細書に定義する通りである）。
【００１３】
適切な官能化モノマー（このようなモノマーから形成されたオリゴマーおよび／またはポリマーと組み合わせることができる）は、官能基（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＶ）を含む。これらのモノマーは、（第２の捕獲剤（例えば、抗体）を含んでまたは含まず）導波路層、固定化層、または両方での使用に適したものとすることができる。
【００１４】
適切な多官能性化合物は、官能基（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＶ）を含む。これらの化合物は、（第２の捕獲剤（例えば、抗体）を含んでまたは含まず）導波路層、固定化層、または両方での使用に適したものとすることができる。
【００１５】
本発明の音響センサで（通常は、固定化層で）の使用に適した化合物の別のクラスには、式Ｉ、ＩＩ、またはＩＶ（式中、各Ｙ基（Ｙ¹、Ｙ²、Ｙ³）は、基板の反応性官能基に結合されている）で表される１つまたは２つの官能基を含む化合物が含まれる。
【００１６】
本発明の音響センサで（通常は、導波路層で）使用するための他の材料には：１つまたは複数の様々なモノマー（ただし、少なくとも１つが、（メタ）アクリラートモノマーである）から誘導され、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、およびＩＶで表される官能基を含まないポリマー；Ｎ−ビニルカルバゾールおよび場合によっては他のエチレン性不飽和モノマーから誘導されたポリマー；ポリエポキシド（好ましくは、芳香族または脂環式のジエポキシドのポリマー）；およびフッ化ビニリデン（ＶＦ₂）含有フルオロポリマーが含まれる。
【００１７】
このような材料の様々な組合せ（混合物を含む）を、音響センサで使用することができる。
【００１８】
本発明の音響センサで（通常は、導波路層で）の使用に適した他の材料は、通常は上記に記載する材料の１つと組み合わせて、１つまたは複数の（メタ）アクリラートモノマーから誘導されたポリマー、スチレン含有ポリマー、Ｎ−ビニルカルバゾールおよび場合によっては他のエチレン性不飽和モノマーから誘導されたポリマー、ポリイミド、ＶＦ₂含有フルオロポリマー、またはそれらの組合せが含まれる。
【００１９】
一実施形態では、本発明は：
（ａ）次式を有する官能基からなる群から独立に選択された２つ以上の懸垂基を有する可溶性ポリマー：
【化２】

（式中、
Ｒ¹およびＲ²は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｒ³は、アルキル、アリール、アラルキル、または−ＮＲ^aＲ^b（式中、Ｒ^aおよびＲ^bはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員のヘテロ環状基を形成する）であり；
Ｒ⁴およびＲ⁵は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｒ⁶は、アルキル、フルオロアルキル、クロロアルキル、アリール、−ＮＲ^cＲ^d（式中、Ｒ^cおよびＲ^dはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員の環状基を形成する）であり、あるいはＲ⁶はＲ^eおよびこれらが結合している基と一緒になって、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｚは、アルキル、アリール、または−（ＣＯ）Ｒ^e（式中、Ｒ^eはＲ⁶およびこれらが結合している基と一緒になって、窒素ヘテロ原子および硫黄ヘテロ原子を有する４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し、前記ヘテロ環状またはヘテロ二環状基を、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる）であり；
Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、単結合、またはアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された２価基であり；かつ
Ｙ⁴およびＹ⁵はそれぞれ結合である）；あるいは
（ｂ）次式のモノマー：
Ａ−Ｒ⁷−Ｘ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ⁸）＝ＣＨ₂
（式中、
Ａは、式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＶ）を有する官能基からなる群から選択され；
Ｘは、−Ｎ（Ｒ⁹）−または−Ｏ−であり；
Ｒ⁷は、アルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、およびそれらの組合せ（ただし、アルキレンおよびヘテロアルキレンは場合によっては、１つまたは複数のカルボニルを含む）からなる群から選択された２価基であり；
Ｒ⁸は、水素またはメチルであり；かつ
Ｒ⁹は、水素またはＣ_1~6アルキル基である）；あるいは
（ｃ）次式の多官能性化合物：
（Ａ’−）_y−Ｑ
（式中、
Ａ’はそれぞれ独立に、式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＶ）を有する官能基からなる群から選択され；
Ｑは、単結合、またはｙ−価原子もしくは基であり；かつ
ｙは、２〜１０の整数であり；
ただし、Ｑ、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³は、ジスルフィド基を含まないことを条件にする）；あるいは
（ｄ）式Ｉ、ＩＩ、またはＩＶ（式中、各Ｙ基（Ｙ¹、Ｙ²、Ｙ³）は、カルボキシ、ハロカルボニル、ハロカルボニルオキシ、シアノ、ヒドロキシ、メルカプト、イソシアナト、ハロシリル、アルコキシシリル、アシルオキシシリル、アジド、アジリジニル、ハロアルキル、第三級アミノ、第一級芳香族アミノ、第二級芳香族アミノ、ジスルフィド、アルキルジスルフィド、ベンゾトリアゾリル、ホスホノ、ホスホロアミド、ホスファト、エチレン性不飽和基、およびそれらの組合せからなる群から独立に選択された基板の反応性官能基に結合されている）で表される１つまたは２つの官能基を有する化合物；あるいは
（ｅ）１つまたは複数の様々なモノマー（ただし、少なくとも１つのモノマーは、（メタ）アクリラートモノマーである）から誘導され、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、またはＩＶを有する官能基を含まないポリマー；あるいは
（ｆ）Ｎ−ビニルカルバゾールおよび場合によっては他のエチレン性不飽和モノマーから誘導されたポリマー；あるいは
（ｇ）ＶＦ₂含有フルオロポリマー；
（ｈ）ポリエポキシド；あるいは
それらの組合せを含む表面を含む音響センサを提供する。
【００２０】
別の実施形態では、本発明は、次式を有する官能基からなる群から独立に選択された２つ以上の懸垂基を有する可溶性ポリマーを含む音響センサを提供する：
【化３】

（式中、
Ｒ¹およびＲ²は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｒ³は、アルキル、アリール、アラルキル、または−ＮＲ^aＲ^b（式中、Ｒ^aおよびＲ^bはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員のヘテロ環状基を形成する）であり；
Ｒ⁴およびＲ⁵は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｒ⁶は、アルキル、フルオロアルキル、クロロアルキル、アリール、−ＮＲ^cＲ^d（式中、Ｒ^cおよびＲ^dはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員の環状基を形成する）であり、あるいはＲ⁶はＲ^eおよびこれらが結合している基と一緒になって、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｚは、アルキル、アリール、または−（ＣＯ）Ｒ^e（式中、Ｒ^eはＲ⁶およびこれらが結合している基と一緒になって、窒素ヘテロ原子および硫黄ヘテロ原子を有する４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し、前記ヘテロ環状またはヘテロ二環状基を、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる）であり；
Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、単結合、またはアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された２価基であり；かつ
Ｙ⁴およびＹ⁵はそれぞれ結合である）。
【００２１】
別の実施形態では、本発明は音響センサの被覆方法を提供する。方法は、非接触被着技法を使用して、（本明細書に記載のような）可溶性ポリマーを音響センサの表面に塗布するステップを含む。
【００２２】
定義
用語の「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」およびその変形は、これらの用語が明細書および特許請求の範囲で出現する場合限定的意味をもたない。
【００２３】
本明細書では、「ある（ａ）」、「ある（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、「少なくとも１つの」、および「１つまたは複数の」を交換可能に使用する。
【００２４】
また本明細書では、端点による数値範囲の列挙は、その範囲内に包含されるすべての数を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５などを含む）。
【００２５】
本明細書では、用語の「アルキル」は、１価基のアルカンを指し、線状、分枝状、環状、またはそれらの組合せである基を含む。アルキル基は、通常は１〜３０個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態では、アルキル基は、１〜２０個の炭素原子、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、または１〜４個の炭素原子を含む。アルキル基の例には、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、およびエチルヘキシルが含まれるが、これらに限定されない。
【００２６】
本明細書では、用語の「アルキレン」は、２価基のアルカンを指す。アルキレンは、直鎖、分枝、環状、またはそれらの組合せとすることができる。アルキレンは、通常は１〜２００個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態では、アルキレンは、１〜１００個、１〜８０個、１〜５０個、１〜３０個、１〜２０個、１〜１０個、１〜６個、または１〜４個の炭素原子を含む。アルキレン基の中心は、同じ炭素原子上（すなわち、アルキリデン）または異なる炭素原子上とすることができる。
【００２７】
本明細書では、用語の「アラルキル」は、１価基の化合物Ｒ−Ａｒ（式中、Ａｒは芳香族炭素環状基であり、Ｒはアルキル基である）を指す。
【００２８】
本明細書では、用語の「アラルキレン」は、式−Ｒ−Ａｒ−の２価基（式中、Ａｒはアリーレン基であり、Ｒはアルキレン基である）を指す。
【００２９】
本明細書では、用語の「アリール」は、１価の芳香族炭素環状基を指す。アリールは、１個の芳香族環を有することができ、あるいは芳香族環に接続または縮合させた最高５個の炭素環構造を含むことができる。他の環構造は、芳香族、非芳香族、またはそれらの組合せとすることができる。アリール基の例には、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、アントリル、ナフチル、アセナフチル、アントラキノニル、フェナントリル、アントラセニル、ピレニル、ペリレニル、およびフルオレニルが含まれるが、これらに限定されない。
【００３０】
本明細書では、用語の「アリーレン」は、接続、縮合、またはそれを組み合わせた１〜５個の環を有する２価基の炭素環芳香族化合物を指す。いくつかの実施形態では、アリーレン基は、最高５個の環、最高４個の環、最高３個の環、最高２個の環、または１個の芳香族環を有する。例えば、アリーレン基は、フェニレンとすることができる。
【００３１】
上記のアリールおよびアリーレンは、低級アルキル、ハロ、およびアルコキシなどの置換基を場合によっては含むことができる。
【００３２】
本明細書では、用語の「カルボニル」は、式−（ＣＯ）−の２価基を指す。
【００３３】
本明細書では、用語の「カルボニルイミノ」は、式−（ＣＯ）ＮＲ^a−（式中、Ｒ^aは、水素、アルキル、またはアリールである）の２価基を指す。
【００３４】
本明細書では、用語の「カルボニルオキシ」は、式−（ＣＯ）Ｏ−の２価基を指す。
【００３５】
本明細書では、用語の「クロロアルキル」は、少なくとも１個の水素原子を塩素原子で置換させているアルキルを指す。
【００３６】
本明細書では、用語の「ジスルフィド」は、式−Ｓ−Ｓ−の２価基を指す。
【００３７】
本明細書では、用語の「エチレン性不飽和」は、式−ＣＹ＝ＣＨ₂（式中、Ｙは、水素、アルキル、またはアリールである）の炭素−炭素二重結合を有する１価基を指す。
【００３８】
本明細書では、用語の「フルオロアルキル」は、少なくとも１個の水素原子をフッ素原子で置換させているアルキルを指す。いくつかのフルオロアルキル基は、パーフルオロアルキル基である。
【００３９】
本明細書では、用語の「ヘテロアルキレン」は、１つまたは複数の炭素原子を硫黄、酸素、または、ＮＲ^d（式中、Ｒ^dは、水素またはアルキルである）で置換させている２価のアルキレンを指す。ヘテロアルキレンは、線状、分枝状、環状、またはそれらの組合せとすることができ、かつ最高４００個の炭素原子、および最高３０個のヘテロ原子を含むことができる。いくつかの実施形態では、ヘテロアルキレンは、最高３００個の炭素原子、最高２００個の炭素原子、最高１００個の炭素原子、最高５０個の炭素原子、最高３０個の炭素原子、最高２０個の炭素原子、または最高１０個の炭素原子を含む。
【００４０】
本明細書では、用語の「ヘテロアリーレン」は、１つまたは複数の炭素原子を硫黄、酸素、またはＮＲ^f（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）で置換させている２価のアリーレンを指す。
【００４１】
本明細書では、用語の「オキシ」は、式−Ｏ−の２価基を指す。
【００４２】
本明細書では、用語の「パーフルオロアルキル」は、水素原子をすべてフッ素原子で置換させているアルキル基を指す。
【００４３】
本明細書では、用語の「チオ」は、式−Ｓ−の基を指す。
【００４４】
本明細書では、用語の「室温」は、約２０℃〜約２５℃、または約２２℃〜約２５℃の温度を指す。
【００４５】
本明細書では、式中の２個の基を接続する曲線は、２個の基が共に環状構造の一部分を形成することを示唆している。
【００４６】
本明細書に提示される化合物のいずれについても、当業者によって理解されるはずであるように、下記の可変基（例えば、Ｒ¹、Ｒ²、Ｙ¹、Ｙ²、Ｚ、Ａなど）のうちの１つはその実施形態のいずれかにおいてそれぞれ、他の可変基のその実施形態のいずれかにおいて任意の１つまたは複数と組み合わせることができる。得られる可変基の組合せはそれぞれ、本発明の一実施形態である。
【００４７】
基（または、置換基もしくは可変基）が、本明細書に記載する化合物またはポリマー中２度以上存在する場合、基（または、置換基もしくは可変基）はそれぞれ独立に、明記されていようがいまいが選択される。例えば、本発明の可溶性ポリマーについて、懸垂基はそれぞれ独立に選択される。さらに、懸垂基がそれぞれ、下記に定義するような１つまたは複数のＬ基を含む場合、Ｌ基もそれぞれ、独立に選択される。
【００４８】
本発明の上記の要約は、本発明の開示された実施形態またはあらゆる実施をそれぞれ記述するものではない。下記の明細書は、例示的実施形態をより具体的に示す。本出願全体を通して複数の場所で、指針は実施例のリストによって提供され、その実施例は様々な組合せで使用することができる。どの場合にも、記載されたリストは、代表的基であるにすぎず、排他的リストとして解釈されるべきでない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明は、少なくとも１つの物理的特性の変化を検出し、かつ検出可能な変化に応答して信号を生成する音響センサ、より詳細には音響的機械的バイオセンサを使用する。好ましくは、本明細書で使用する音響的機械的バイオセンサは、表面弾性波（ＳＡＷ）バイオセンサである。これらのデバイスでは、圧電基板上のインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）から、音響波を表面弾性波としてまたはバルク音響波として発生する。第２のＩＤＴは、音響波を測定用の電気信号を変換し戻すことができる。これは、遅延線と呼ばれる。あるいは、デバイスは、共振器として動作することができる。２個のＩＤＴ間の空間を、化学またはバイオセンシング用途向けの反応性分子を含むことができるコーティングで改変することができる。
【００５０】
図１を参照して、いくつかの実施形態では、ＩＤＴ１５間の音響的機械的バイオセンサ表面１００は、好ましくは２つの遅延線を含む。第１のチャンネル、すなわち「アクティブ」チャンネル２０が、試験試料を受け入れるため設けられている。第２のチャンネル、すなわち「参照」チャンネル３０が、ベースラインまたは対照として設けられている。したがって、物理的特性の変化は、アクティブチャンネルと参照チャンネルとの差である。必要の場合には、音響導波路１０（図１では、その境界しか記述されていない）は、通常はＩＤＴ間の領域、およびＩＤＴそれ自体をカバーしている。感度を改善するために、データを数学アルゴリズムで変換することができる。
【００５１】
圧電系ＳＡＷバイオセンサは、通常は質量または粘度の微細な変化を検出するその能力に基づいて動作する。米国特許第５，８１４，５２５号明細書に記載の通り、圧電系音響的機械的バイオセンサのクラスを、さらに質量変化のその検出モードに応じて、表面弾性波（ＳＡＷ）、音響プレートモード（ＡＰＭ）、または水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）デバイスに細分割することができる。
【００５２】
いくつかの実施形態では、音響的機械的バイオセンサは、興味深い生体分子を圧電系音響的機械的バイオセンサの表面に結合させる第２の捕獲剤または反応物質（例えば、抗体）を含む。他の実施形態では、音響的機械的バイオセンサは、粘度変化など、液体（例えば、水溶液）の物理的変化を検出する。表面波の伝播速度は、質量、弾性、粘弾性、導電率、および誘電率などの変化を検出することができる高感度プローブである。したがって、これらの特性のいずれの変化も、表面弾性波の検出可能な変化をもたらす。すなわち、物質が、ＳＡＷデバイスの表面コーティングに接触し、吸収し、またはその他の方法で接着させられる場合、対応する応答が生じる。
【００５３】
ＡＰＭは、液体と接触しているデバイスで操作することもできる。同様に、ＱＣＭ（通常は、ＡＴカット水晶）デバイス上の２個の対向電極に加えられた交流電圧によって、共鳴周波数がコーティング材料中の質量変化に比例して変化する厚さすべり波モードが誘導される。
【００５４】
音響波伝播方向（例えば、導波路に平行なまたは導波路の平面に垂直な平面における）は、音響的機械的バイオセンサを構築する圧電材料の結晶カットで決まる。平面をおよび平面から伝播する音響波（すなわち、レイリー波、大半のラム波）の大部分を有するＳＡＷバイオセンサは、表面との液体接触による音響減衰が大きすぎるので、通常は液体センシング用途では使用されない。
【００５５】
液体試料媒体では、横波型表面弾性波バイオセンサ（ＳＨ−ＳＡＷ）は、好ましくは波の伝播が横波型モード（すなわち、バイオセンサ導波路の面内）に回転できるようになる結晶カットおよび方位を有する圧電材料で構築され、バイオセンサ表面と接触している液体に対する音響減衰損失の低減がもたらされる。横波型音響波には、例えば音響プレートモード（ＡＰＭ）、表面スキミングバルク波（ＳＳＢＷ）、ラブ波、漏洩音響波（ＬＳＡＷ）、およびブルースタイン−グリヤエフ（Ｂｌｅｕｓｔｅｉｎ−Ｇｕｌｙａｅｖ）（ＢＧ）波が含まれる。
【００５６】
特に、ラブ波センサは、ＳＴ水晶のＳＳＢＷや３６°ＹＸ ＬｉＴａＯ₃の漏洩波などのＳＨ波モードを支持する基板からなる。これらのモードは、音響導波薄層または導波路の適用によってラブ波モードに変換される。これらの波は、周波数に依存しており、導波路層のすべり波速度が圧電基板のそれより低いことを条件として、発生され得る。ＳｉＯ₂は、水晶の音響導波路層として使用されている。ポリメチルメタクリラート、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂（例えば、登録商標ノバラック（ＮＯＶＡＬＡＣ））、ポリイミド、およびポリスチレンなど他の熱可塑性架橋ポリマー導波路材料も使用されている。
【００５７】
あるいは、ＱＣＭデバイスでは、音響波は液体媒体によって大幅に減衰され、一般に感度の高くないデバイスになるが、これらのデバイスも液体試料媒体で使用することができる。
【００５８】
音響的機械的手段を使用するバイオセンサ、およびそのようなバイオセンサの構成要素は、公知である。例えば、米国特許第５，０７６，０９４号明細書；第５，１１７，１４６号明細書；第５，２３５，２３５号明細書；第５，１５１，１１０号明細書；第５，７６３，２８３号明細書；第５，８１４，５２５号明細書；第５，８３６，２０３号明細書；第６，２３２，１３９号明細書を参照のこと。ＳＨ−ＳＡＷデバイスは、米国ニューメキシコ州アルバカーキ（Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅ， ＮＭ）のサンディア国立研究所（Ｓａｎｄｉａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）など様々な製造業者から得ることができる。ある種のＳＨ−ＳＡＷバイオセンサは、バイオセンサとバイオ電子工学（Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）、１９巻、８４９〜８５９頁（２００４年）の「３６°ＹＸ ＬｉＴａＯ₃のラブ波バイオセンサを使用する低レベル炭疽菌刺激剤の検出（Ｌｏｗ−ｌｅｖｅｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｎｔｈｒａｃｉｓ ｓｔｉｍｕｌａｎｔ ｕｓｉｎｇ Ｌｏｖｅ−ｗａｖｅ ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ ｏｆ ３６°ＹＸＬｉＴａＯ₃）」にも記載されている。ＳＡＷバイオセンサ、および生物学的作用物質の検出方法は、２００３年１２月３０日出願の米国特許仮出願第６０／５３３，１６９号明細書にも記載されている。
【００５９】
いくつかの実施形態では、バイオセンサの表面は、導波路層の上にある第２の捕獲剤または反応物質（例えば、抗体）を含む。この実施形態では、バイオセンサは、通常は第２の捕獲剤または反応物質によって束縛される粘度および／もしくは質量の変化を検出する。この実施形態では、バイオセンサは、（導波路層の上にある）固定化層および任意のタイ層を含むことが好ましい。
【００６０】
第２の捕獲剤または反応物質（例えば、抗体）を表面に結合させるために、固定化層を設けることができる。
【００６１】
本発明の音響センサで（通常は、固定化層で）の使用に適した化合物の別のクラスには、式Ｉ、ＩＩ、またはＩＶによって表される１つまたは２つの官能基（式中、各Ｙ基（Ｙ¹、Ｙ²、Ｙ³）は、カルボキシ、ハロカルボニル、ハロカルボニルオキシ、シアノ、ヒドロキシ、メルカプト、イソシアナト、ハロシリル、アルコキシシリル、アシルオキシシリル、アジド、アジリジニル、ハロアルキル、第三級アミノ、第一級芳香族アミノ、第二級芳香族アミノ、ジスルフィド、アルキルジスルフィド、ベンゾトリアゾリル、ホスホノ、ホスホロアミド、ホスファト、エチレン性不飽和基、およびそれらの組合せからなる群から独立に選択された基質の反応性官能基に結合している）を有する化合物が含まれる。例示的固定化層には、Ｎ−（１１−トリクロロシリルウンデセノイル）サッカリンが含まれる。このような化合物は、本出願人の譲受人の同時係属の、２００３年１１月１４日出願の米国特許出願第１０／７１４，０５３号明細書と第１０／７１３，１７４号明細書、および２００４年１１月１２日出願の米国特許出願第１０／９８７，０７５号明細書と第１０／９８７，５２２号明細書に開示されている。
【００６２】
固定化層に適した材料（本明細書では、「固定化化学物質」と呼ぶ）の他の例には、例えば式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、または（ＩＶ）を有する２つ以上の懸垂基を有する可溶性ポリマー；式（Ａ’−）_y−Ｑの多官能性化合物（式中、Ａ’はそれぞれ独立に、（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＶ）を有する官能基からなる群から選択され、Ｑは、単結合、またはｙ−価原子もしくは基であり、かつｙは、２〜１０の整数であり；ただし、Ｑ、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³は、ジスルフィド基を含まないことを条件にする）；あるいは次式のモノマー（場合によっては、このようなモノマーから形成されたオリゴマーまたはポリマーと組み合せる）Ａ−Ｒ⁷−Ｘ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ⁸）＝ＣＨ₂（式中、Ａは、次式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＶ）を有する官能基からなる群から選択され、Ｘは、−Ｎ（Ｒ⁹）−または−Ｏ−であり、Ｒ⁷は、アルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、およびそれらの組合せ（ただし、アルキレンおよびヘテロアルキレンは場合によっては、１つまたは複数のカルボニルを含む）からなる群から選択された２価基であり、Ｒ⁸は、水素またはメチルであり、かつＲ⁹は、水素またはＣ_1~6アルキル基である）が含まれる。
【００６３】
好ましくは、固定化層は、官能基（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、および（ＩＶ）からなる群から独立に選択された２つ以上の懸垂基を有する可溶性ポリマーを含む。
【００６４】
あるいは、これらの官能基はそれ自体、捕獲材料として機能することができる。このような実施形態では、第２の捕獲剤（例えば、抗体）を使用せず、本明細書に記載する官能化ポリマー、モノマー、または多官能性化合物が通常は第２の捕獲剤を使用する場合ほど特異的ではないが、興味深い生体分子を捕捉する機能を果たす。
【００６５】
したがって、本発明のいくつかの実施形態では、バイオセンサは、第２の捕獲剤（すなわち、抗体などの反応物質）を実質的に含まない。例えば、固定化層を、本明細書に記載する式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、または（ＩＶ）を有する２つ以上の懸垂基を有する可溶性ポリマーから形成している場合、これらの官能基は、捕獲材料として機能することができる。
【００６６】
本発明のいくつかの実施形態では、官能化された固定化化学物質（具体的には、本明細書に記載する可溶性ポリマー）は、導波路として機能することもできる。このような実施形態では、音響的機械的バイオセンサは、（捕獲材料として機能する）導波路層のみ含むことができ、あるいは第２の捕獲剤をこの材料に結合させることができる（この場合、導波路が固定化導波路となるはずである）。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態では、官能化固定化層（具体的には、本明細書に記載する可溶性ポリマー）は、導波路として機能することもできる。このような実施形態では、音響的機械的バイオセンサは、（捕獲材料として機能する）導波路層のみ含むことができ、あるいは第２の捕獲剤をこの材料に結合させることができる（この場合、導波路が固定化導波路となるはずである）。
【００６８】
別の実施形態では、導波路材料および固定化層は、別々の層として塗布され、固定化層は導波路材料の上にある。導波路と固定化層との接着を改善するために、潜在的反応性基を、導波路材料、固定化層、または両方に組み込むことができる。被覆および乾燥した後、これらの潜在的反応性基を誘発して、２層間の界面における接着を向上させることができる。このような潜在的反応性基の一例は、４−アクリロイルオキシベンゾフェノンである。この基を、（フュージョンＤバルブや中圧水銀ランプなどからの）強力ＵＶ光に曝露させることによって活性化し、水素を引き抜き、反応性基と周囲ポリマーの間で共有結合を形成することができる。
【００６９】
あるいは、定着剤を使用することもできる。定着剤を相溶剤およびカップリング剤に細分割することができる。相溶剤は、２つの不混和性ポリマーの相溶性を増大させ、カップリング剤は、２つのポリマー層間の接着を増大させる。さらに、相溶剤およびカップリング剤は、反応性、または非反応性とすることができる。相溶剤は、２つのポリマー間の界面エネルギーを低減し、したがってポリマー−ポリマー界面の全域の溶解性を改善することによって接着を増大させるという原理で働く。相溶剤は、一般に３つのカテゴリー：ポリマー間の界面の全域に溶解性架橋を提供することによって接着を増大させる非反応性ブロックコポリマー；界面の全域にブロックコポリマーを現場形成することによって接着を増大させる反応性官能性コポリマー；およびポリマー−ポリマー界面の全域に極性相互作用を提供することによって接着を増大させる非反応性極性コポリマーに分かれる。カップリング剤は、通常はポリマー−ポリマー界面の全域に共有結合を形成することができ、官能基が各ポリマー層にある多官能性小分子である。最も一般的なカップリング剤は、シランをベースとしている。相溶剤は、通常はポリマー層の１つにブレンドされている。場合によっては、相溶剤をポリマー被着体に被覆することも可能である。カップリング剤をポリマーにブレンドすることもできるが、被着体表面に適切な溶媒担体で被覆することもできる。あるいは、カップリング剤を、導波路および固定化層の材料１つまたは両方と共重合させることもできる。
【００７０】
他の適切な定着剤には、国際公開第０１／６６８２０号パンフレットに記載のようなダイヤモンド様ガラス、および米国特許第６，６３２，８７２号明細書に記載された自己集合型単層が含まれる。他の定着剤、例えば金を含むタイ層などを使用することもできる。
【００７１】
ダイヤモンド様ガラスは、Ｎ−（１１−トリクロロシリルウンデセノイル）サッカリン、または例えば固定化層で使用されるような他の化学物質と共に、特に有用である。ダイヤモンド様ガラスは、炭素、ケイ素、および；水素、酸素、フッ素、硫黄、チタン、または銅から選択された１つまたは複数の元素を含む非晶質材料である。いくつかのダイヤモンド様ガラス材料は、プラズマ法を使用して、テトラメチレンシラン前駆体から形成される。疎水性材料は、さらに酸素プラズマ中で処理して、表面上のシラノール濃度を制御して生成することができる。
【００７２】
ダイヤモンド様ガラスは、基板において薄膜の形、または別の層もしくは材料上のコーティングの形とすることができる。いくつかの用途では、ダイヤモンド様ガラスは、少なくとも３０重量パーセントの炭素、少なくとも２５重量パーセントのケイ素、および最高４５重量パーセントの酸素を有する薄膜の形とすることができる。このような膜は、柔軟で透明なものとなり得る。いくつかの多層基板では、ダイヤモンド様ガラスを、ダイヤモンド様炭素層上に被着する。ダイヤモンド様炭素は、いくつかの実施形態で、多層基板においてポリマー層とダイヤモンド様ガラス層との間の第２のタイ層または下塗り層として機能することができる。ダイヤモンド様炭素膜を、例えばアセチレンからプラズマ反応器中で調製することができる。このような膜の他の調製方法は、米国特許第５，８８８，５９４号明細書および第５，９４８，１６６号明細書、ならびにエム・デービッド（Ｍ． Ｄａｖｉｄ）ら、ＡｌＣｈＥ Ｊｏｕｒｎａｌ、３７巻、３号、３６７〜３７６頁（１９９１年３月）の論文に記載されている。
【００７３】
すなわち、いくつかの実施形態では、本発明のセンサは、第２の捕獲剤（例えば、抗体）用の導波路層および固定化オーバー層を含み、導波路層または上にある固定化層は、可溶性ポリマー、モノマー（このようなモノマーから形成されたオリゴマーおよび／またはポリマーとの組合せとすることができる）、または多官能性化合物を含む。例えば、このような材料は、（様々な固定化材料と共に）導波路材料、（様々な導波路材料と共に）固定化材料として機能することができ、または両方として機能することができる。さらに、このような材料は、導波路材料、固定化材料、および捕獲材料（通常は、非特異的捕獲用）としてすべて一体になって機能することもできる。このような材料をより詳細に下記に記載する。好ましいこのような材料は、より詳細に下記に記載する可溶性ポリマーである。
【００７４】
本明細書に記載する材料は、材料による小さい音響損失、水中での優れた電気絶縁性、頑健性および安定性、加工の点から見た作業性、導波路と固定化化学物質層との間の強力な接着を提供することができ、かつ生体認識コーティングを化学的に結合させることができ、結合させた後も生物活性のままにしておく表面化学的性質を提示することができるので有利である。
【００７５】
本発明の音響センサに使用するための他の導波路材料には、ポリエポキシド（好ましくは、芳香族または脂環式のジエポキシドのポリマー）、１つまたは複数の（メタ）アクリラートモノマー（例えば、アルキル（メタ）アクリラートホモポリマー、フルオロアルキル（メタ）アクリラートコポリマー）から誘導されたポリマー、スチレン含有ポリマー、Ｎ−ビニルカルバゾールと場合によっては他のエチレン性不飽和モノマーとから誘導されたポリマー、ポリイミド、ＶＦ₂含有フルオロポリマー、またはそれらの組合せが含まれる。このような材料をより詳細に下記に記載する。
【００７６】
官能化可溶性ポリマーおよびモノマー
音響センサでの使用に適した可溶性官能化ポリマー（導波路層もしくは固定化オーバー層内、または固定化導波路材料として）は、次式を有するものから独立に選択される２つ以上の懸垂基を有するものである：
【化４】

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶、Ｙ¹、Ｙ²、Ｙ³、Ｙ⁴、Ｙ⁵、およびＺは、本明細書の下記に定義する）。
【００７７】
本明細書では、可溶性ポリマーは、水または少なくとも１つの有機溶媒中、室温で少なくとも０．０１重量パーセント（重量％）の量で可溶であるものである。好ましくは、本発明の可溶性ポリマーは、水または少なくとも１つの有機溶媒中、室温で少なくとも０．１重量％の量で可溶である。好ましくは、本発明の可溶性ポリマーは、水または少なくとも１つの有機溶媒中、室温で少なくとも１．０重量％の量で可溶である。ポリマーが可溶であり得る例示的有機溶媒には、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、ベンゼン、アセトン、メチルエチルケトン、イソプロパノール、塩素化およびフッ素化炭化水素、フッ素化エーテル、またはそれらの組合せが含まれる。
【００７８】
このような可溶性ポリマーは、アミン反応性官能基を有するモノマーの重合、またはアミン反応性官能基を有する反応性誘導体と適切に置換されているオリゴマーおよびポリマーとの付加によって作製することができる。
【００７９】
重合手法では、エチレン性不飽和モノマーの付加重合が好ましい。これらには、例えば（メタ）アクリラート、（メタ）アクリルアミド、ビニルエーテル、スチレン、オレフィン（例えば、歪み内部オレフィン）、アリルエーテルなどが含まれる。少なくとも１つのモノマーは、上記に定義する懸垂基を形成する官能基を含む。
【００８０】
好ましい出発モノマーは、次式のものである：
Ａ−Ｒ⁷−Ｘ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ⁸）＝ＣＨ₂
（式中、
Ｘは、−Ｎ（Ｒ⁹）−または−Ｏ−であり；
Ｒ⁷は、アルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、およびそれらの組合せ（例えば、アルキレンとアリーレン基を共に含む基）からなる群から選択された２価基であり、場合によっては、１つまたは複数のカルボニルを含み；
Ｒ⁸は、水素またはメチルであり；かつ
Ｒ⁹は、水素またはＣ_1~6アルキル基である）；
さらにＡは、次式を有する官能基からなる群から選択された：
【化５】

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶、Ｙ¹、Ｙ²、Ｙ³、およびＺは、本明細書の下記に定義する））。
【００８１】
コモノマーは、上記に特定する式Ａ−Ｒ⁷−Ｘ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ⁸）＝ＣＨ₂のモノマーの希釈、熱的および機械的安定性、接着などを含めて、いくつかの理由で選択することができる。コモノマーの例には、低級アルキルアクリラートおよびメタクリラート、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルアクリラートおよびメタクリラート、ビニルエーテル、スチレン、（メタ）アクリルアミド、アリルエーテル、歪み内部オレフィンなどが含まれる。
【００８２】
本発明の可溶性ポリマーを調製する第２の手法は、付加または縮合重合で作製された予め存在するポリマーに、官能基として反応性のアミン捕獲基を付加させるものである。例えば、ＣｌＣ（Ｏ）Ｃ₈Ｈ₁₆Ｃ（Ｏ）−サッカリンを、ポリ（メチルメタクリラート−コ−ヒドロキシエチルメタクリラート）およびポリビニルアルコールと反応させることができる。
【００８３】
本明細書において、式Ｉでは、Ｒ¹およびＲ²は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成する。
【００８４】
本明細書において、式ＩＩおよびＩＩＩでは、Ｒ³は、アルキル、アリール、アラルキル、または−ＮＲ^aＲ^b（式中、Ｒ^aおよびＲ^bはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員のヘテロ環状基を形成する）である。
【００８５】
式ＩＩおよびＩＩＩのいくつかの実施形態では、Ｒ³は、アルキル、アリール、またはアラルキルである。適切なアルキル基は、通常は３０個以下の炭素原子、２０個以下の炭素原子、１０個以下の炭素原子、６個以下の炭素原子、または４個以下の炭素原子を含む。いくつかの化合物では、アルキル基は、メチル、エチル、またはプロピルである。適切なアリール基は、通常は６〜１８個の炭素原子、６〜１２個の炭素原子、または６個の炭素原子を含む。いくつかの化合物では、アリール基はフェニルである。アリール基の一例は、４−メチルフェニルである。適切なアラルキル基は、通常は６〜３０個の炭素原子を有するアリール基および３０個以下の炭素原子を有するアルキル基を含む。
【００８６】
式ＩＩおよびＩＩＩの他の実施形態では、Ｒ³は、−ＮＲ^aＲ^b基（式中、Ｒ^aおよびＲ^bは、１０個以下の炭素原子、６個以下の炭素原子、または４個以下の炭素原子を有するアルキル基である）である。あるいは、Ｒ^aおよびＲ^b基は共に、これらが結合している窒素原子と組み合わさって、４〜８員の環構造を形成することができる。例えば、Ｒ^aおよびＲ^bは組み合わさって、窒素ヘテロ原子を有する５または６員のヘテロ環状基を形成することができる。
【００８７】
本明細書において、式ＩＩおよびＩＩＩでは、Ｒ⁴およびＲ⁵は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成する。
【００８８】
本明細書において、式ＩＶでは、Ｒ⁶は、アルキル、フルオロアルキル、クロロアルキル、アリール、−ＮＲ^cＲ^d（式中、Ｒ^cおよびＲ^dはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員の環状基を形成する）であり、あるいはＲ⁶はＲ^eおよびこれらが結合している基と一緒になって、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成する。
【００８９】
式ＩＶのいくつかの実施形態では、Ｒ⁶は、Ｃ_1~30アルキル、Ｃ_1~10アルキル、またはＣ_1~6アルキルとすることができる。式ＩＶの他の実施形態では、Ｒ⁶は、Ｃ_1~30フルオロアルキル、Ｃ_1~10フルオロアルキル、またはＣ_1~4パーフルオロアルキル基とすることができる。式ＩＶのさらに別の実施形態では、Ｒ⁶は、Ｃ_6~12アリールとすることができる。例えば、Ｒ⁶は、フェニル基とすることができる。
【００９０】
本明細書において、式ＩＶでは、Ｚは、アルキル、アリール、または−（ＣＯ）Ｒ^eである。式ＩＶのいくつかの実施形態では、Ｚは、アルキルまたはアリールとすることができる。例えば、Ｚは、Ｃ_1~6アルキルとすることができる。他の実施例では、Ｚは、Ｃ_6~12アリールとすることができる。式ＩＶの他の実施形態では、Ｚは、−（ＣＯ）Ｒ^e基（式中、Ｒ^eはＲ⁶およびこれらが結合している基と一緒になって、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる窒素ヘテロ原子および硫黄ヘテロ原子を有する４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成する）とすることができる。
【００９１】
本明細書において、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、単結合、またはアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された２価基である。いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、次式−Ｙ^1a−Ａｒ¹−および−Ａｒ¹−Ｙ^1a−を有する基からなる群から選択された（式中、Ａｒ¹はアリーレンであり、かつＹ^1aは、単結合、アルキレン、ヘテロアルキレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された）。
【００９２】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、次式：−Ｙ^1a−Ａｒ¹−および−Ａｒ¹−Ｙ^1a−を有する基からなる群から選択された。このような式では、Ａｒ¹は、アリーレン（好ましくは、フェニレン）であり、かつＹ^1aは、単結合、アルキレン、ヘテロアルキレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された。
【００９３】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する、アリーレン基に連結している第１のアルキレン基を含む。これらの実施形態のいくつかでは、第１のアルキレン基は、さらにカルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のアルキレンまたは第１のヘテロアルキレン基に連結している。これらの実施形態のいくつかでは、追加のアルキレンまたはヘテロアルキレン基を、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のアルキレンまたは第１のヘテロアルキレン基に連結させることができる。
【００９４】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有するアリーレンに連結している第１のヘテロアルキレン基を含む。これらの実施形態のいくつかでは、第１のヘテロアルキレン基は、さらにカルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のヘテロアルキレンまたは第１のアルキレン基に連結している。これらの実施形態のいくつかでは、追加のアルキレンまたはヘテロアルキレン基を、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ基、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のヘテロアルキレンまたは第１のアルキレン基に連結させることができる。
【００９５】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、カルボニル、カルボニルイミノ、カルボニルオキシ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のアルキレン基または第１のヘテロアルキレン基に接続している第１のアルキレン基を含む。これらの実施形態のいくつかでは、追加のアルキレンまたはヘテロアルキレン基を、カルボニル、カルボニルイミノ、カルボニルオキシ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のアルキレン基または第１のヘテロアルキレン基に接続させることができる。
【００９６】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、ヘテロアルキレン基である。いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、カルボニル、カルボニルイミノ、カルボニルオキシ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のヘテロアルキレン基または第１のアルキレン基に接続している第１のヘテロアルキレン基を含む。これらの実施形態のいくつかでは、追加のアルキレンまたはヘテロアルキレン基を、第２のヘテロアルキレン基または第１のアルキレン基に接続させることができる。
【００９７】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、１〜３０個の炭素原子、ならびにＮ、Ｏ、Ｓ、およびそれらの組合せからなる群から選択された最高３０個のヘテロ原子を有するヘテロアルキレンであり、ヘテロアルキレン基は、線状、分枝状、環状、またはそれらの組合せである。
【００９８】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、１〜３０個の炭素原子を有するアルキレンであり、アルキレン基は、線状、分枝状、環状、またはそれらの組合せである。これらの実施形態のいくつかでは、アルキレン基は、最高２０個の炭素原子を有する線状または分枝状とすることができる。いくつかの実施形態では、アルキレンは、式（ＣＨ₂）_n（式中、ｎは、１〜２０の整数である）を有するものである。
【００９９】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、１つまたは複数のアルキレン基および１つまたは複数のヘテロアルキレン基に加えて、アリーレン基を含む（好ましくは、最高１８個の炭素原子、最高１２個の炭素原子、または最高６個の炭素原子を含む）。
【０１００】
本明細書において、Ｙ⁴およびＹ⁵はそれぞれ結合である。
【０１０１】
式Ｉの例示的構造には、下記：
【化６】

（式中、Ｒは、アルキルであり、かつＹ¹は、式Ｉについて先に定義したのと同じである）が含まれるが、これらに限定されない。これらの例示的実施形態のいくつかでは、Ｙ¹は、−Ｙ^1a−Ａｒ¹−または−Ａｒ¹−Ｙ^1a−とすることができる（式中、Ａｒ¹は、アリーレン（好ましくは、フェニレン）であり、かつＹ^1aは、単結合、アルキレン、ヘテロアルキレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された）。式Ｉの官能基は、非置換とする、あるいはハロ、アルキル、アルコキシ、またはそれらの組合せで置換することができる。
【０１０２】
式Ｉの例示的構造には、下記：
【化７】

（式中、Ｒ¹およびＲ²は、式Ｉについて先に定義したのと同じであり；ｎはそれぞれ独立に、１〜１００の整数であり；ｍは、１〜２００の整数であり；ｋは、２〜４の整数であり；Ｄは、酸素、硫黄、またはＮＨであり；Ａｒ¹は、アリーレン基であり；Ｌはそれぞれ独立に、酸素またはＮＲ^f（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）であり；かつｑは、０または１の整数である）も含まれるが、これらに限定されない。このような実施形態では、好ましくは、ｎは８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、または１０以下であり；好ましくは、ｍは、１５０以下、１００以下、８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、または１０以下であり；好ましくは、ｋは、２に等しく；好ましくは、Ｄは酸素であり；かつ好ましくは、Ａｒ¹はフェニレンである。
【０１０３】
式ＩＩの例示的構造には、下記：
【化８】

（式中、Ｒ³およびＹ²は、式ＩＩについて先に定義したのと同じである）が含まれるが、これらに限定されない。式ＩＩの官能基は、非置換とする、あるいはハロ、アルキル、アルコキシ、またはそれらの組合せで置換することができる。
【０１０４】
式ＩＩの例示的構造には、下記：
【化９】

（式中、Ｒ³、Ｒ⁴、およびＲ⁵は、式ＩＩについて先に定義したのと同じであり；ｖは、１〜２００の整数であり；ｘは、１〜４の整数であり；かつＤは、酸素、硫黄、またはＮＨである）も含まれるが、これらに限定されない。このような実施形態では、好ましくは、ｖは、１５０以下、１００以下、８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、１０以下、５個以下、４以下、３以下、２以下であり、または１に等しく、より好ましくは、ｖは、１または２であり；好ましくは、ｘは、３以下、２以下であり、または１に等しく、より好ましくは、ｘは、１または２であり；かつ好ましくは、Ｄは、酸素または硫黄である。
【０１０５】
式ＩＩＩの例示的構造には、次式：
【化１０】

が含まれる。
【０１０６】
式ＩＶの例示的構造には、次式に示すような芳香族基に縮合しているヘテロ環状基：
【化１１】

（式中、Ｙ³は、式ＩＶについて先に定義したのと同じである）が含まれる。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、本発明の可溶性ポリマーは、次式から独立に選択された２つ以上の懸垂基を含む：
【化１２】

（式中、Ｒ⁶は、式ＩＶについて先に定義したのと同じであり；Ｗは、Ｃ_kＨ_2kＤまたはＤＣ_kＨ_2kであり；Ｄは、酸素、硫黄、またはＮＨ（好ましくは酸素）であり；ｎは、１〜１００の整数（好ましくは８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、１０以下）であり；ｍは、１〜２００の整数（好ましくは１５０以下、１００以下、８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、１０以下）であり；ｐは、１〜１０の整数（好ましくは８以下、６以下、４以下、または２以下）であり；ｑは、０または１の整数であり；ｔは、０〜１２の整数（好ましくは、１０以下、８以下、６以下、４以下、２以下、または０に等しい）であり；ｋは、２〜４の整数（好ましくは、３以下、２以下、または２に等しい）であり；かつＬはそれぞれ独立に、酸素またはＮＲ^f（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）であり；ただし、少なくとも１つのＬは、各−Ｌ_q−Ｃ（Ｏ）−Ｌ_q−部分に存在し、かつヘテロ原子−ヘテロ原子結合は存在しないことを条件にする）。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、本発明の可溶性ポリマーは、次式から独立に選択された２つ以上の懸垂基を含む：
【化１３】

（式中、Ｒ⁶は、式ＩＶについて本明細書の先に定義したのと同じであり；ｎは、１〜１００の整数（好ましくは８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、１０以下）であり；ｍは、１〜２００の整数（好ましくは１５０以下、１００以下、８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、１０以下）であり；ｐは、１〜１０の整数（好ましくは、８以下、６以下、４以下、または２以下）であり；ｔは、０〜１２の整数（好ましくは、１０以下、８以下、６以下、４以下、２以下、または０に等しい）；ｋは、２〜４の整数（好ましくは、３以下、２以下、または２に等しい）であり；Ｌはそれぞれ独立に、酸素またはＮＲ^f（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）であり；かつｑは、０または１である）。
【０１０９】
本発明の可溶性ポリマーを調製するための好ましいモノマー化合物は、次式を有するものである：
【化１４】

【化１５】

【０１１０】
本発明の好ましい可溶性ポリマーは、２〜４つの異なる（メタ）アクリラートモノマーから誘導され、少なくとも１つのモノマーは、アシルスルホンアミド基を含む。好ましくは、少なくとも１つのモノマーは、上記に記載するように式Ａ−Ｒ⁷−Ｘ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ⁸）＝ＣＨ₂を有するものである。
【０１１１】
さらにより好ましい可溶性ポリマーは、次式を有するものである：
【化１６】

（式中、
Ｒ’’はそれぞれ独立に、ＨまたはＣＨ₃であり；
Ｅはそれぞれ、−Ｏ−または−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）であり；
ｍ’、ｎ’、ｏ’、ｐ’は、各部分がポリマーに存在する回数を表し；
Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、およびＷ’は独立に、アルキル（例えば、メチルまたはイソボルニルなどのシクロアルキル）、アリール、ヒドロキシエステル、アルコキシアルキル、アルコキシアリール、エーテル、フルオロアルキル、トリアルコキシシリルアルキル、およびＮ含有基（例えば、ジメチルアミノエチル基、サッカリン基）からなる群から選択され；かつ
Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、またはＷ’の少なくとも１つは、アシルスルホンアミド基、好ましくは下記のＮ含有基（式中、カルボニルへの結合は、基の結合部位を表す）を含む：
【化１７】

。
この表示の好ましいポリマーは、少なくとも２つの異なる部分を含む（すなわち、２つの異なるモノマーから形成されている）。すなわち、上記の式は、コポリマー、ターポリマー、またはテトラポリマーを表す。好ましくは、ターポリマーである。このようなポリマーは、ブロックまたはセグメント化ポリマーとすることができるが、好ましくはランダムポリマーである。これらの繰返し部分は、少なくとも１０００、かつ好ましくは１００万を超えるまでの分子量を有するポリマーを形成するのに十分な数が存在する。
【０１１２】
好ましくは、Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、またはＷ’の少なくとも１つは、下記の基である：
【化１８】

。
【０１１３】
このようなポリマーは、Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、およびＷ’官能基を組み合わせた少なくとも２つ（好ましくは、３つまたは４つ、より好ましくは３つ）の異なる（メタ）アクリラートモノマーから構築することができる。適切な（メタ）アクリラートには、例えばアルキル（メタ）アクリラート、アリール（メタ）アクリラート、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリラート、Ｎ含有（メタ）アクリラート、エーテル含有（メタ）アクリラート、およびフルオロアルキル（メタ）アクリラートが含まれる。
【０１１４】
アルキル（メタ）アクリラートの例には、メチル−、エチル−、ブチル−、イソブチル−、ｎ−ヘキシル−、２−エチルヘキシル−、イソデシル−、ラウリル−、ステアリル−、ベヘニル−、およびイソトリデシル−（メタ）アクリラートが含まれる。環状（例えば、シクロアルキルおよびアリール）（メタ）アクリラートの例には、ベンジル−、イソボルニル−、シクロヘキシル−、および３，３，５−トリメチルシクロヘキシル−（メタ）アクリラートが含まれる。ヒドロキシアルキル（メタ）アクリラートの例には、２−ヒドロキシエチルおよびヒドロキシプロピルメタクリラートが含まれる。Ｎ含有メタクリラートの例には、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル−、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル−、２−トリメチルアンモニウムエチルメタクリラートクロリド、およびサッカリンが含まれる。エーテル含有メタクリラートの例には、エチルトリグリコール−、テトラヒドロフルフリル−、ポリエチレングリコール、モノメチルエチル−、およびブチルジグリコール−メタクリラートが含まれる。フルオロアルキルメタクリラートの例には、Ｎ−メチルパーフルオロブタンスルホンアミドエチルメタクリラートが含まれる。
【０１１５】
本発明のより好ましい可溶性ポリマーは、次式を有するものである（式中、可変基ｍ’、ｎ’、ｏ’、ｐ’は、少なくとも１０００、かつ好ましくは１００万を超えるまでの分子量のこれらのランダムポリマーにおける繰返し単位を表す）：
【化１９】

【化２０】

。
【０１１６】
本発明の特に好ましい可溶性ポリマーは、次式を有するものである：
【化２１】

。
【０１１７】
本発明の可溶性ポリマーの調製に適したアミン反応性基を有する重合可能なエチレン性不飽和モノマーは、官能基として置換されたアミン捕獲基（Ａ／Ｒ／Ｇ）（本明細書に記載する式Ｉ〜ＩＶの懸垂基を表す）を、相補的官能基を有するエチレン性不飽和モノマーと共有結合させることによって作製することができる。例えば、適切な官能化モノマーは、以下の通り調製することができる：
ＲＣＨ＝ＣＨ−Ｐ＋Ｑ−Ａ／Ｒ／Ｇ→ＲＣＨ＝ＣＨ−Ｕ−Ａ／Ｒ／Ｇ
（式中、「Ｐ」および「Ｑ」は相補的であり、これらのモノマーが（共）重合された場合、共有結合的に互いに反応し、「Ｕ」基が形成され、Ａ／Ｒ／Ｇがポリマーに接続される。
【０１１８】
例えば、ヒドロキシエチルメタクリラートを無水グルタル酸と反応させて、グルタル酸モノ（メタクリルオキシエチル）エステルを得ることができ、その塩化アシルを、サッカリンＮａ塩またはＮ−４−ヒドロキシエトキシベンゼンスルホニルスクシンイミドと結合することができる。この合成戦略により、広範囲の基の評価が、アミン反応性基の結合、およびその後のアミンの捕獲に特異的な系を最適化することが可能になる。ポリエチレングリコールやアルカンジオールなど容易に入手可能な成分により、テザーの長さ、親水性、および回転自由度の変動の変化が可能になり、そのすべてが、結合させたアミン反応性基の応答性を変更させるものと予想される。このようなエチレン性不飽和モノマーは、ラジカル重合条件下、好ましくは溶液重合で（共）重合可能である。これらの場合、所望の官能化モノマー、場合によっては１つまたは複数のコモノマー、および熱開始剤の溶液から、酸素を除去し、加熱し、撹拌した（通常は、約２０時間）。コモノマーは、溶解性、ガラス転移、融点、疎水性／親水性および疎油性／親油性、基板への接着などに対するその効果の点で選択することができる。コモノマーの例には、低級アルキルアクリラートおよびメタクリラート、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルアクリラートおよびメタクリラート、ビニルエーテル、スチレン、アクリルアミド、メタクリルアミド、アリルエーテル、歪み内部オレフィンなどが含まれる。
【０１１９】
あるいは、本発明の可溶性ポリマーは、官能基として置換された予備成形ポリマーから作製することができる。すなわち、本発明の可溶性ポリマーは、官能基として置換されたアミン捕獲基を、相補的官能基を有する可溶性ポリマー（Ｐ基を有するもの、および上記に記述のような相補的Ｑ基を有するもの）と共有結合させることによって、またはアミン捕獲基を、アシル化またはスルホニル化基を有する可溶性ポリマーから生じさせることによって作製することができる。例えば、ヒドロキシエチルメタクリラートとメチルメタクリラートのコポリマーは、まず過剰の塩化グルタリルをサッカリンＮａ塩またはＮ−４−ヒドロキシエトキシベンゼンスルホニルスクシンイミドと反応させ、次いで過剰の塩化グルタリルを除去することから誘導された酸塩化物で処理することができる。代替の一戦略として、サッカリンＮａ塩を、塩化β−アクリルオキシアクリロイルとアルキルアクリラートのコポリマーと反応させること、またはＮ−４−ヒドロキシエトキシベンゼン−スルホニルスクシンイミドを、ポリ（５−ノルボルネン−２−カルボニルクロリド）と反応させることを例示する。
【０１２０】
多官能性化合物
本発明は、次式の化合物を提供する：
（Ａ’−）_y−Ｑ
（式中、Ａ’はそれぞれ独立に、次式を有する官能基からなる群から選択された：
【化２２】

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶、Ｙ¹、Ｙ²、Ｙ³、Ｚ、ｙ、およびＱは、本明細書に定義されている））。
【０１２１】
本明細書において、式（Ａ’−）_y−Ｑの化合物では、Ｑは、単結合、またはｙ−価原子もしくは基である。いくつかの実施形態では、Ｑは、Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ｏ、またはＰから選択された原子である。いくつかの実施形態では、Ｑは、最高２０個の炭素原子と最高６個のヘテロ原子および／または官能基を含むｙ−価基（カルボニル基など）である。いくつかの実施形態では、Ｑは、環系を含む。例示的Ｑ基には、カルボニル、アルキレン、アルカントリイル（すなわち、３価のアルカン基）、ヘテロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アルキレン−オキシ−アルキレン（例えば、−ＣＨＣＨ₂ＯＣＨ₂ＣＨ−）、アルキレン−カルボニル−アルキレン、およびそれらの組合せ（例えば、ヘテロ原子および／または官能基を含むまたは含まない、アルキレンとアリーレン基とを共に含む基）が含まれる。例示的Ｑ環構造は、下記を含む：
【化２３】

。
【０１２２】
本明細書において、ｙは、２〜１０の整数である。いくつかの実施形態では、ｙは、２〜６の整数である。いくつかの実施形態では、ｙは、２〜４の整数である。いくつかの実施形態では、ｙは、２〜３の整数である。いくつかの実施形態では、ｙは２であり、かつＡ’基は末端部である。
【０１２３】
Ａ’基は、同じでも、異なってもよい。しかし、合成の都合上、これらは同じである場合が多い。
【０１２４】
本明細書において、式Ｉでは、Ｒ¹およびＲ²は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成する。
【０１２５】
本明細書において、式ＩＩでは、Ｒ³は、アルキル、アリール、アラルキル、または−ＮＲ^aＲ^b（式中、Ｒ^aおよびＲ^bはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員のヘテロ環状基を形成する）である。
【０１２６】
式ＩＩのいくつかの実施形態では、Ｒ³は、アルキル、アリール、またはアラルキル基である。適切なアルキル基は、通常は３０個以下の炭素原子、２０個以下の炭素原子、１０個以下の炭素原子、６個以下の炭素原子、または４個以下の炭素原子を含む。いくつかの化合物では、アルキル基は、メチル、エチル、またはプロピルである。適切なアリール基は、通常は６〜１８個の炭素原子、６〜１２個の炭素原子、または６個の炭素原子を含む。いくつかの化合物では、アリール基はフェニルである。アリール基の一例は、４−メチルフェニルである。適切なアラルキル基は、通常は６〜３０個の炭素原子を有するアリール基、および３０個以下の炭素原子を有するアルキル基を含む。
【０１２７】
式ＩＩの他の実施形態では、Ｒ³は、−ＮＲ^aＲ^b基（式中、Ｒ^aおよびＲ^bは、１０個以下の炭素原子、６個以下の炭素原子、または４個以下の炭素原子を有するアルキル基である）である。あるいは、Ｒ^aおよびＲ^b基は共に、これらが結合している窒素原子と組み合わさって、４〜８員の環構造を形成することができる。例えば、Ｒ^aおよびＲ^bを組み合わせて、窒素ヘテロ原子を有する５または６員のヘテロ環状基を形成することができる。
【０１２８】
本明細書において、式ＩＩでは、Ｒ⁴およびＲ⁵は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成する。
【０１２９】
本明細書において、式ＩＩＩでは、Ｒ⁶は、アルキル、フルオロアルキル、クロロアルキル、アリール、−ＮＲ^cＲ^d（式中、Ｒ^cおよびＲ^dはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員の環状基を形成する）であり、あるいはＲ⁶はＲ^eおよびこれらが結合している基と一緒になって、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成する。
【０１３０】
式ＩＩＩのいくつかの実施形態では、Ｒ⁶は、Ｃ_1~30アルキル、Ｃ_1~10アルキル、またはＣ_1~6アルキルとすることができる。式ＩＩＩの他の実施形態では、Ｒ⁶は、Ｃ_1~30フルオロアルキル、Ｃ_1~10フルオロアルキル、またはＣ_1~4パーフルオロアルキル基とすることができる。式ＩＩＩのさらに他の実施形態では、Ｒ⁶は、Ｃ_6~12アリールとすることができる。例えば、Ｒ⁶は、フェニル基とすることができる。
【０１３１】
本明細書において、Ｚは、アルキル、アリール、または−（ＣＯ）Ｒ^eである。式ＩＩＩのいくつかの実施形態では、Ｚは、アルキルまたはアリールとすることができる。例えば、Ｚは、Ｃ_1~6アルキルとすることができる。他の実施例では、Ｚは、Ｃ_6~12アリールとすることができる。式Ｉの他の実施形態では、Ｚは、−（ＣＯ）Ｒ^e基とすることができる（式中、Ｒ^eはＲ⁶およびこれらが結合している基と一緒になって、窒素ヘテロ原子および硫黄ヘテロ原子を有する４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し、このヘテロ環状またはヘテロ二環状基は、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる）。
【０１３２】
本明細書において、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、単結合、またはアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された２価基である。いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、次式−Ｙ^1a−Ａｒ¹−および−Ａｒ¹−Ｙ^1a−を有する基からなる群から選択された（式中、Ａｒ¹はアリーレンであり、かつＹ^1aは、単結合、アルキレン、ヘテロアルキレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された）。
【０１３３】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、次式：−Ｙ^1a−Ａｒ¹−および−Ａｒ¹−Ｙ^1a−を有する基からなる群から選択された。このような式では、Ａｒ¹はアリーレン（好ましくは、フェニレン）であり、かつＹ^1aは、単結合、アルキレン、ヘテロアルキレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された。
【０１３４】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する、アリーレン基に連結している第１のアルキレン基を含む。これらの実施形態のいくつかでは、第１のアルキレン基は、さらにカルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のアルキレンまたは第１のヘテロアルキレン基に連結している。これらの実施形態のいくつかでは、追加のアルキレンまたはヘテロアルキレン基を、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のアルキレンまたは第１のヘテロアルキレン基に連結させることができる。
【０１３５】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する、アリーレンに連結している第１のヘテロアルキレン基を含む。これらの実施形態のいくつかでは、第１のヘテロアルキレン基は、さらにカルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のヘテロアルキレンまたは第１のアルキレン基に連結している。これらの実施形態のいくつかでは、追加のアルキレンまたはヘテロアルキレン基を、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ基、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のヘテロアルキレンまたは第１のアルキレン基に連結させることができる。
【０１３６】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、カルボニル、カルボニルイミノ、カルボニルオキシ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のアルキレン基または第１のヘテロアルキレン基に接続している第１のアルキレン基を含む。これらの実施形態のいくつかでは、追加のアルキレンまたはヘテロアルキレン基を、カルボニル、カルボニルイミノ、カルボニルオキシ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のアルキレン基または第１のヘテロアルキレン基に接続させることができる。
【０１３７】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、カルボニル、カルボニルイミノ、カルボニルオキシ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された基を有する第２のヘテロアルキレン基または第１のアルキレン基に接続している第１のヘテロアルキレン基を含む。これらの実施形態のいくつかでは、追加のアルキレンまたはヘテロアルキレン基を、第２のヘテロアルキレン基または第１のアルキレン基に接続させることができる。
【０１３８】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、例えば１〜３０個の炭素原子およびＮ、Ｏ、Ｓ、およびそれらの組合せからなる群から選択された最高３０個のヘテロ原子を有するヘテロアルキレンであり、ヘテロアルキレン基は、線状、分枝状、環状、またはそれらの組合せである。
【０１３９】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、１〜３０個の炭素原子を有するアルキレンであり、アルキレン基は、線状、分枝状、環状、またはそれらの組合せである。これらの実施形態のいくつかでは、アルキレンは、１〜２０個の炭素原子の直鎖または分枝状とすることができる。これらの実施形態のいくつかでは、アルキレンは、式（ＣＨ₂）_n（式中、ｎは、１〜２０の整数である）を有する。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、１つまたは複数のアルキレン基および１つまたは複数のヘテロアルキレン基に加えて、アリーレン基を含む（好ましくは、最高１８個の炭素原子、最高１２個の炭素原子、または最高６個の炭素原子を含む）。
【０１４１】
式Ｉの例示的構造には、下記：
【化２４】

（式中、Ｒはアルキルであり、かつＹ¹は式Ｉについて先に定義したのと同じである）が含まれるが、これらに限定されない。これらの例示的実施形態のいくつかでは、Ｙ¹は、−Ｙ^1a−Ａｒ¹−または−Ａｒ¹−Ｙ^1a−（式中、Ａｒ¹はアリーレン（好ましくは、フェニレン）であり、かつＹ^1aは、単結合、アルキレン、ヘテロアルキレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された）とすることができる。式Ｉの官能基は、非置換とする、あるいはハロ、アルキル、アルコキシ、またはそれらの組合せで置換することができる。
【０１４２】
式Ｉの例示的構造には、下記：
【化２５】

（式中、Ｒ¹およびＲ²は、式Ｉについて先に定義したのと同じであり；ｎはそれぞれ独立に、１〜１００の整数であり；ｍは、１〜２００の整数であり；ｋは、２〜４の整数であり；Ｄは、酸素、硫黄、またはＮＨであり；Ａｒ¹は、アリーレン基であり；Ｌはそれぞれ独立に、酸素またはＮＲ^f（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）であり；かつｑは、０または１の整数である）も含まれるが、これらに限定されない。このような実施形態では、好ましくは、ｎは、８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、または１０以下であり；好ましくは、ｍは、１５０以下、１００以下、８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、または１０以下であり；好ましくは、ｋは２に等しく；好ましくは、Ｄは酸素であり；かつ好ましくは、Ａｒ¹はフェニレンである。
【０１４３】
式ＩＩの例示的構造には、下記：
【化２６】

（式中、Ｒ³およびＹ²は、式ＩＩについて先に定義したのと同じである）が含まれるが、これらに限定されない。式ＩＩの官能基は、非置換とする、あるいはハロ、アルキル、アルコキシ、またはそれらの組合せで置換することができる。
【０１４４】
式ＩＩの例示的構造には、下記：
【化２７】

（式中、Ｒ³、Ｒ⁴、およびＲ⁵は、式ＩＩについて先に定義したのと同じであり；ｖは、１〜２００の整数であり；ｘは、１〜４の整数であり；かつＤは、酸素、硫黄、またはＮＨである）も含まれるが、これらに限定されない。このような実施形態では、好ましくは、ｖは、１５０以下、１００以下、８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、１０以下、５以下、４以下、３以下、２以下、または１に等しく、より好ましくは、ｖは１または２であり；好ましくは、ｘは、３以下、２以下、または１に等しく、より好ましくは、ｘは１または２であり；かつ好ましくは、Ｄは酸素または硫黄である。
【０１４５】
式ＩＩＩの例示的構造には、次式に示すような芳香族基に縮合しているヘテロ環状基が含まれる：
【化２８】

（式中、Ｙ³は、式ＩＩＩについて先に定義したのと同じである）。
【０１４６】
いくつかの実施形態では、本発明の多官能性化合物は、次式から独立に選択された２つ以上の懸垂基を含む：
【化２９】

（式中、Ｗは、Ｃ_kＨ_2kＤまたはＤＣ_kＨ_2kであり；Ｄは、酸素、硫黄、またはＮＨ（好ましくは、酸素）であり；ｎは、１〜１００の整数（好ましくは、８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、１０以下）であり；ｍは、１〜２００の整数（好ましくは、１５０以下、１００以下、８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、１０以下）であり；ｐは、１〜１０の整数（好ましくは、８以下、６以下、４以下、または２以下）であり；ｑは、０または１の整数であり；ｔは、０〜１２の整数（好ましくは、１０以下、８以下、６以下、４以下、２以下、または０に等しい）であり；ｋは、２〜４の整数（好ましくは、３以下、２以下、または２に等しい）であり；かつＬはそれぞれ独立に、酸素またはＮＲ^f（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）であり；ただし、少なくとも１つのＬは、各−Ｌ_q−Ｃ（Ｏ）−Ｌ_q−部分に存在し、かつヘテロ原子−ヘテロ原子結合は存在しないことを条件にする）。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、本発明の多官能性化合物は、次式から独立に選択された２つ以上の懸垂基を含む：
【化３０】

（式中、ｎは、１〜１００の整数（好ましくは、８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、１０以下）であり；ｍは、１〜２００の整数（好ましくは、１５０以下、１００以下、８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、１０以下）であり；ｐは、１〜１０の整数（好ましくは、８以下、６以下、４以下、または２以下）であり；ｔは、０〜１２の整数（好ましくは、１０以下、８以下、６以下、４以下、２以下、または０に等しい）であり；ｋは、２〜４の整数（好ましくは、３以下、２以下、または２に等しい）であり；Ｌはそれぞれ独立に、酸素またはＮＲ^f（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）であり；かつｑは、０または１の整数である）。
【０１４８】
好ましい多官能性化合物は、次式の二官能性または三官能性化合物である：
【化３１】

（式中、ｍ’は、１〜２００の整数（好ましくは、１５０以下、１００以下、８０以下、６０以下、４０以下、２０以下、１０以下）である）。
【０１４９】
本出願人の同時係属の、２００３年１１月１４日出願の米国特許出願第１０／７１４，０５３号明細書と第１０／７１３，１７４号明細書、および２００４年１１月１２日出願の米国特許出願第１０／９８７，０７５号明細書と第１０／９８７，５２２号明細書の官能基として置換されたアミン捕獲剤を使用して、本発明の多官能性化合物を作製することができる。これは、このような化合物を、ｙ相補的官能基を有するコアのＱ基に結合させて、本発明の多官能性アミン捕獲剤を生じることによって行うことができる。例えば、ＣｌＣ（Ｏ）Ｃ₆Ｈ₄ＳＯ₂Ｎ（Ｃ（Ｏ）ＣＨ₂）₂を、ポリエチレングリコールなどのジオール、またはトリメチロールプロパンエトキシラートなどのトリオールと反応させることができる。また、（ＥｔＯ）₃ＳｉＣ₁₀Ｈ₂₂Ｃ（Ｏ）−サッカリンなどのシランを、テトラエトキシシランと予備反応して、複数のアミン捕獲アシルサッカリン基を含むゾル−ゲル縮合物を形成することができる。あるいは、本出願人の同時係属の、２００３年１１月１４日出願の米国特許出願第１０／７１４，０５３号明細書と第１０／７１３，１７４号明細書、および２００４年１１月１２日出願の米国特許出願第１０／９８７，０７５号明細書と第１０／９８７，５２２号明細書に例示されている反応によって、アミン捕獲基を多官能性Ｑ基の末端に形成することができる。例えば、Ｑ基含有多官能性酸塩化物を、サッカリンナトリウムと反応させることができ、またはＱ基含有多スルホンアミドを、塩化スクシノイルと反応させることができる。
【０１５０】
基板反応性基を有する官能化化合物
本発明の音響センサで（通常は、固定化層で）の使用に適した化合物の別のクラスには、式Ｉ、ＩＩ、またはＩＶによって表されている１つまたは２つの官能基を有する化合物が含まれる（式中、各Ｙ基（Ｙ¹、Ｙ²、Ｙ³）は、カルボキシ、ハロカルボニル、ハロカルボニルオキシ、シアノ、ヒドロキシ、メルカプト、イソシアナト、ハロシリル、アルコキシシリル、アシルオキシシリル、アジド、アジリジニル、ハロアルキル、第三級アミノ、第一級芳香族アミノ、第二級芳香族アミノ、ジスルフィド、アルキルジスルフィド、ベンゾトリアゾリル、ホスホノ、ホスホロアミド、ホスファト、エチレン性不飽和基、およびそれらの組合せからなる群から独立に選択された基板反応性官能基に結合されている）。例示的固定化層は、Ｎ−（１１−トリクロロシリルウンデセノイル）サッカリンを含む。このような化合物は、本出願人の譲受人の同時係属の、２００３年１１月１４日出願の米国特許出願第１０／７１４，０５３号明細書と第１０／７１３，１７４号明細書、および２００４年１１月１２日出願の米国特許出願第１０／９８７，０７５号明細書と第１０／９８７，５２２号明細書に開示されている。
【０１５１】
（メタ）アクリラートポリマー
１つまたは複数の（好ましくは、２つ以上の）（メタ）アクリラート（すなわち、アクリラートまたはメタクリラート）同士、またはそれと他のエチレン性不飽和モノマーから誘導されたポリマーは、特に音響センサの導波路に適している。好ましくは、１つまたは複数の異なるモノマー（ただし、少なくとも１つは、（メタ）アクリラートモノマーである）から誘導されたポリマーは、特に望ましい音響センサの導波路である。このようなポリマーを、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、またはＩＶのそのような官能基以外の基で官能化してもよく、またはしなくてもよい。したがって、このようなポリマーでは、他の官能基が可能であり得る（例えば、パーフルオロブタンスルホンイミド）。
【０１５２】
適切な（メタ）アクリラートには、例えばアルキル（メタ）アクリラート、アリール（メタ）アクリラート、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリラート（下記に述べるように、アルキル（メタ）アクリラートの範囲内と考えられる場合が多い）、Ｎ含有（メタ）アクリラート、エーテル含有（メタ）アクリラート、およびフルオロアルキル（メタ）アクリラートが含まれる。好ましくは、（メタ）アクリラートは、アルキル（メタ）アクリラートである。
【０１５３】
適切なアルキル（メタ）アクリラートには、構造：ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）−ＣＯ−ＯＲ²（式中、Ｒ¹は、水素またはメチルであり、かつＲ²は、好ましくは１〜１６個の炭素原子を含むアルキル基である）を有するものが含まれる。Ｒ²基を、例えばヒドロキシ、ハロ、フェニル、およびアルコキシなど１個または複数、通常は１〜３個の部分で置換することができる。したがって、適切なアルキル（メタ）アクリラートは、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリラートを含む。アルキル（メタ）アクリラートは、通常はアクリル酸またはメタクリル酸のエステルである。好ましくは、Ｒ¹は、水素またはメチルであり、かつＲ²は、２〜１２個の炭素原子を有するアルキル基である。最も好ましくは、Ｒ¹は、水素またはメチルであり、かつＲ²は、２〜４個の炭素原子を有するアルキル基である。
【０１５４】
適切な（メタ）アクリラートの例には、メチル（メタ）アクリラート、エチル（メタ）アクリラート、プロピル（メタ）アクリラート、イソプロピル（メタ）アクリラート、ブチル（メタ）アクリラート、イソブチル（メタ）アクリラート、ペンチル（メタ）アクリラート、イソアミル（メタ）アクリラート、ヘキシル（メタ）アクリラート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリラート、シクロヘキシル（メタ）アクリラート、デシル（メタ）アクリラート、イソデシル（メタ）アクリラート、ベンジル（メタ）アクリラート、ラウリル（メタ）アクリラート、イソボルニル（メタ）アクリラート、オクチル（メタ）アクリラート、ノニル（メタ）アクリラート、ヒドロキシエチルアクリラート（ＨＥＡ）、ヒドロキシエチルメタクリラート（ＨＥＭＡ）、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリラート（ＨＰＭＡ）、およびＮ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリラートが含まれるが、これらに限定されない。
【０１５５】
二官能性（メタ）アクリラートモノマーを、これらのポリマーで使用することもできる。例には、エチレングリコールジ（メタ）アクリラート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリラート、アリルメタクリラートなどが含まれる。
【０１５６】
フッ素化（メタ）アクリラートモノマーを、これらのポリマーで使用することもできる。例には、Ｎ−メチルパーフルオロブタンスルホンアミドエチルメタクリラート、およびフルオロカーボンアルキル鎖Ｆ（ＣＦ₂ＣＦ₂）_n（式中、ｎ＝４〜２０）を有するパーフルオロアルキル（メタ）アクリル酸エステルが含まれる。
【０１５７】
他のエチレン性不飽和コモノマーは、このような（メタ）アクリラートポリマーを作製する際に使用することができる。このようなコモノマーを、上記で特定されたモノマーの希釈、熱的および機械的安定性、接着、音響特性などを含めて、いくつかの理由で選択することができる。
【０１５８】
適切なエチレン性不飽和コモノマーには、上記に記載する（メタ）アクリラートのいずれか、およびオレフィン（例えば、エチレン、プロピレン、ブチレンなど）、ジオレフィン（例えば、ブタジエン）、スチレン、α−メチルスチレン、ハロスチレン、イソプレン、ジアリルフタラート、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、ビニルエーテル、アリルエーテル、ビニルナフタレン、アクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、ビニルプロピオナート、ビニルブチラート、ビニルステアラート、Ｎ−イソブトキシメチルアクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチルアクリルアミドなどが含まれる。
【０１５９】
２つ以上の（メタ）アクリラート（すなわち、アクリラートまたはメタクリラート）同士、またはそれと他のエチレン性不飽和モノマーから誘導されたポリマーの好ましいクラスには、非官能性（メタ）アクリラートホモポリマー、非官能性（メタ）アクリラートコポリマー、ターポリマーまたはテトラポリマー、およびフッ素化（メタ）アクリラートコポリマーが含まれる。
【０１６０】
（メタ）アクリラート含有ポリマーの一実施形態では、本発明は、５部〜９５部の疎水性アルキル（メタ）アクリラートまたは（メタ）アクリルアミド；９５部〜５部の低級（すなわち、Ｃ１〜Ｃ３）アルキル（メタ）アクリラート；および場合によっては、架橋性モノマー、あるいはヒドロキシル、イソシアナト、カルボキシル、スルホン酸、ホスホン酸、またはアミドから選択される官能基を含むモノマーの反応生成物から生成されたポリマーを提供する。好ましい疎水性（メタ）アクリラートには、４個以上の炭素を有するアルキル（メタ）アクリラートが含まれ、このアルキルは、２−エチルヘキシル、オクチル、イソオクチル、デシル、イソデシル、イソボルニル、ナフチル、フェニル、アダマンチル、ブチル、オクタデシル、ベヘニルなど線状、分枝状、環状、および芳香族とすることができる。好ましい疎水性アクリルアミドには、Ｎ−オクチルアクリルアミドが含まれる。好ましい低級（メタ）アクリラートには、メチル（メタ）アクリラートおよびエチル（メタ）アクリラートが含まれる。
【０１６１】
非官能性（メタ）アクリラートホモポリマーの好ましい例には、ポリメチルメタクリラート（ＰＭＭＡ）、ポリイソボルニルメタクリラート（ＰＩＢＭＡ）、ヒドロキシエチルメタクリラート（ＨＥＭＡ）のポリマーが含まれる。このような材料は、本明細書に記載する音響センサの導波路層での使用に適している。ＰＭＭＡは、音響センサの導波路としての使用で知られている（例えば、ジー・エル・ハーディング（Ｇ．Ｌ． Ｈａｒｄｉｎｇ）ら、Ｓｍａｒｔ Ｍａｔｅｒ． Ｓｔｒｕｃｔ．、６巻、７１６〜７２０頁（１９９７年）を参照のこと）。
【０１６２】
非官能性（メタ）アクリラートコポリマーの好ましい例には、例えば７５／２５〜２５／７５の組成比を含めて、イソボルニル（メタ）アクリラートとメチル（メタ）アクリラートの５０／５０コポリマー（例えば、ポリ（ＩＢＭＡ／ＭＭＡ））、ならびに例えば４５／５０／５および４０／５０／１０の組成比を含めて、イソボルニル（メタ）アクリラート、メチル（メタ）アクリラート、およびヒドロキシエチル（メタ）アクリラートのターポリマー（例えば、ポリ（ＩＢＭＡ／ＭＭＡ／ＨＥＭＡ））が含まれる。このような材料は、本明細書に記載する音響センサの導波路層での使用に適している。これらの非官能性（メタ）アクリラートコポリマーは、固定化オーバー層中、本明細書に記載する官能化材料、特に官能化可溶性ポリマーと組み合わせて、導波路として特に望ましい。
【０１６３】
フッ素化（メタ）アクリラートコポリマーの好ましい例には、米国ペンシルバニア州トゥリータウンのＧＳＦケミカルズ（ＧＳＦ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｔｕｌｌｙｔｏｗｎ， ＰＡ）からのシラン−Ａ１７４（［３−（メタクリロイルオキシ）プロピル］トリメトキシシランを５％含有するポリスチレンとＮ−メチルパーフルオロブタンスルホンアミドエチルメタクリラートの４７．５／４７．５ コポリマーであるポリ（スチレン／ＭｅＦＢＳＥＭＡ／Ａ１７４）；および米国ペンシルバニア州トゥリータウンのＧＳＦケミカルズ（ＧＳＦ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｔｕｌｌｙｔｏｗｎ， ＰＡ）のシラン−Ａ１７４（［３−（メタクリロイルオキシ）プロピル］トリメトキシシラン）を５％含有するポリメチルメタクリラートとＮ−メチルパーフルオロブタンスルホンアミドエチルメタクリラートとの４７．５／４７．５コポリマーであるポリ（ＭＭＡ／ＭｅＦＢＳＥＭＡ／Ａ１７４）が含まれる。このような材料は、本明細書に記載する音響センサの導波路層での使用に適している。
【０１６４】
ＶＦ₂含有フルオロポリマー
本明細書に記載する音響センサの導波路層での使用に適したフルオロポリマー材料には、フッ化ビニリデン（「ＶＦ₂」または「ＶＤＦ」と呼ばれることがある）から誘導された共重合単位を有するポリマー（コポリマー、ターポリマーなどを含む）が含まれる。好ましくは、この好ましいクラスのフルオロポリマー材料は、ＶＦ₂から誘導された共重合単位を少なくとも３重量パーセント（重量％）含有する。このようなポリマーは、ＶＦ₂のホモポリマー、ＶＦ₂と他のエチレン性不飽和モノマーのコポリマー、ターポリマーなどとすることができる。特に好ましいこのようなポリマーには、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンから誘導された共重合単位が含まれる。
【０１６５】
ＶＦ₂含有ポリマーを調製するための有用なフッ素含有モノマーには、米国特許第４，５５８，１４２号明細書（ホランド（Ｈｏｌｌａｎｄ）ら）に記載されているものなど、ヘキサフルオロプロピレン（「ＨＦＰ」）、テトラフルオロエチレン（「ＴＦＥ」）、クロロトリフルオロエチレン（「ＣＴＦＥ」）、２−クロロペンタフルオロ−プロペン、パーフルオロアルキルビニルエーテル（例えば、ＣＦ₃ＯＣＦ＝ＣＦ₂またはＣＦ₃ＣＦ₂ＯＣＦ＝ＣＦ₂）、１−ヒドロペンタフルオロプロペン、２−ヒドロ−ペンタフルオロプロペン、ジクロロジフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、１，１−ジクロロフルオロエチレン、ビニルフルオリド、およびパーフルオロ−１，３−ジオキソールが含まれる。パーフルオロジアリルエーテルやパーフルオロ−１，３−ブタジエンなど、いくつかのフッ素含有ジオレフィンも有用である。
【０１６６】
フッ素含有モノマーを、フッ素を含まない（好ましくは、末端が不飽和の）オレフィン性コモノマー、例えばエチレンまたはプロピレンと共重合することもできる。好ましくは、重合可能な混合物中のすべてのモノマーの少なくとも５０重量％は、フッ素を含有している。有用なオレフィン性不飽和モノマーには、エチレンやプロピレンなどのアルキレンモノマーが含まれる。
【０１６７】
適切なＶＦ₂含有フルオロポリマーの例は、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン／フッ化ビニリデンターポリマー、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレンコポリマー、およびその混合物からなる群から選択された。
【０１６８】
ＶＦ₂含有ポリマーは、周知の通常の手段によって、例えば他のエチレン性不飽和モノマーを用いてまたは用いずにＶＦ₂のラジカル重合によって作製することができる。このようなポリマーおよびコポリマーのコロイド状水性分散液の調製は、例えば米国特許第４，３３５，２３８号明細書（ムーア（Ｍｏｏｒｅ）ら）に記載されている。乳化重合技法を使用したＶＦ₂含有フルオロポリマーの他の調製方法は、米国特許第４，３３８，２３７号明細書（ズルツバハ（Ｓｕｌｚｂａｃｈ）ら）または米国特許第５，２８５，００２号明細書（グロウタート（Ｇｒｏｏｔａｅｒｔ））に記載されている。
【０１６９】
適切なＶＦ₂含有ポリマーも市販されている。これらには、例えば、登録商標ＴＨＶ（米国ミネソタ州オークデール（Ｏａｋｄａｌｅ， ＭＮ）のダイニオン（Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣ）から入手可能なＣＦ₂＝ＣＦ₂／ＣＨ₂＝ＣＦ₂／ＣＦ₃ＣＦ＝ＣＦ₂（ＴＦＥ／ＶＤＦ／ＨＦＰ）のターポリマー）、カイナー（ＫＹＮＡＲ）（アトフィナ（Ａｔｏｆｉｎａ）から入手可能なＶＤＦホモポリマーおよびＶＤＦコポリマー）、およびフローレル（ＦＬＵＯＲＥＬ）（例えば、ダイニオン（Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣ）から入手可能なＣＦ₂＝ＣＨ₂／ＣＦ₃ＣＦ＝ＣＦ₂（ＶＤＦ／ＨＦＰ）のコポリマー）で市販されているものが含まれる。好ましい材料は、メチルエチルケトン中、固形分を８％にしたテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびフッ化ビニリデンのターポリマーであるＴＨＶ ２２０フルオロポリマー（米国ミネソタ州オークデールのダイニオン（Ｄｙｎｅｏｎ， Ｏａｋｄａｌｅ ＭＮ）である。
【０１７０】
ポリエポキシド
本明細書に記載する音響センサの導波路層に使用するためのポリエポキシドには、オキシラニル（エポキシド）基を含む反応性樹脂から誘導された材料の幅広いクラスが含まれる。ポリエポキシドは、特に固定化オーバー層中、本明細書に記載する官能化材料、特に官能化可溶性ポリマーを含む特に望ましい導波路である。
【０１７１】
本明細書に記載する音響センサの導波路層での使用に適した好ましいポリエポキシドには、芳香族または脂環式のジエポキシド、より好ましくはビスフェノールのジグリシジルエーテルから誘導されたポリマー（例えば、約３５０〜約５０００、好ましくは３５０〜６００の分子量を有する）、さらにより好ましくはビスフェノールＡジエポキシドのポリマーが含まれる。
【０１７２】
ポリエポキシド導波路を調製するのに典型的なコーティング組成物は、１つまたは複数のオキシラン官能性樹脂を含み、場合によっては非反応性充填剤（例えば、粘土やタルクなどの無機粉末）を含み、かつオキシラン基と反応する硬化剤も含む。オキシラン基と反応する硬化剤は、当業者に周知であり、これには、ジ−およびポリ−アミン、ジ−およびポリ−チオール、ジ−およびポリ−フェノール、ジ−およびポリ−無水物、ジ−およびポリ−カルボン酸、イミダゾール、イミダゾール金属錯体、ならびにカチオン重合を開始するある種の金属塩が含まれる。
【０１７３】
導波路として有用なポリエポキシドコーティングは、コーティングを貯蔵安定性にすることができる方法によって大まかに分類することができる。一液型ポリエポキシドコーティングでは、貯蔵条件下で非可溶であるが、硬化条件下で可溶になるような硬化剤が選択される。このような１つの硬化剤は、ジシアンジアミドである。あるいは、光でその硬化反応が開始される硬化剤を選択することができる。このような１つの材料は、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスファートである。貯蔵安定性が実現される別の方法は、二液型エポキシコーティングを配合するものである。この場合、オキシラン官能性樹脂を、硬化剤とは別の容器に貯蔵する。硬化を所望のときに、硬化を開始するために２成分を適切な比率で混合する。
【０１７４】
導波路として使用するためのポリエポキシドの別のクラスは、電子産業で多用されるエポキシレジストによって表される。このような材料の一般的例は、いくつかの供給業者（例えば、米国マサチューセッツ州ニュートンのマイクロケムコーポレーション（Ｍｉｃｒｏｃｈｅｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｎｅｗｔｏｎ ＭＡ））から市販のＳＵ８レジストである。このタイプのポリエポキシドを導波路として使用する利点は、光パターン形成できる能力であり、まさに音響センサで必要とされている場所に導波路のコーティングが可能になる。さらに、このようなポリエポキシドは、様々な半導体および金属酸化物表面に対して優れた接着を示す。
【０１７５】
好ましいポリエポキシドは、下記を含む１対１の二液型室温硬化性エポキシから調製される：第１液（Ａ液）：比が９０／１０のビスフェノールＡジエポキシド（ダウケミカル（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ） ＤＥＲ ３１７エポキシ樹脂）／希釈液（Ｏ−クレジルグリシジルエーテル）と、第２液（Ｂ液）：アミン硬化剤（レゾリューションパフォーマンスプロダクツのエピキュア（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｅｐｉ−Ｃｕｒｅ） ３２５１）。
【０１７６】
スチレン含有ポリマー
本明細書に記載する音響センサの導波路層での使用に適したスチレン含有ポリマーには、スチレンまたはその誘導体（例えば、α−メチルスチレン、ハロスチレン）から誘導されたホモポリマー、コポリマーなどが含まれる。ポリスチレンは、音響センサの導波路として使用されることが知られている（例えば、ディー・ダブリュー・ブランチ（Ｄ．Ｗ． Ｂｒａｎｃｈ）ら、バイオセンサとバイオ電子工学（Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）、１９巻、８４９〜８５９頁（２００４年）を参照のこと）。
【０１７７】
導波路材料としてのスチレン含有ポリマー、具体的にはポリスチレンの主な魅力は、これらのポリマーが有する低い誘電率および力率（ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ）からもたらされ、これらのポリマーはポリオレフィンおよびフルオロカーボンのクラスに入る。ポリスチレンは、様々な周波数でかつ水分の存在下で安定な優れた電気絶縁特性を有する。したがって、良好な導波路の主要機能のうちの１つが、電極構造を液体環境から電気的に絶縁することであるので、これらの特性により、ポリスチレンが音響導波路用の優れた材料になる。実際、ポリスチレンは、高周波において電気絶縁が必要な多数の商業用途で広く使用されている。様々な分子量を有する様々なポリスチレンは、多数の商業供給業者（例えば、米国ニューヨーク州オンタリオのサイエンティフィックポリマープロダクツ（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ｏｎｔａｒｉｏ， ＮＹ）から入手可能である。
【０１７８】
好ましい例は、サイエンティフィックポリマープロダクツ（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）（米国ニューヨーク州オンタリオ（Ｏｎｔａｒｉｏ， ＮＹ））（Ｍｗ＝２８０ＫＤａ）から市販のポリスチレンである。他のスチレン含有ポリマーには、米国ペンシルバニア州トゥリータウンのＧＳＦケミカルズ（ＧＳＦ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｔｕｌｌｙｔｏｗｎ， ＰＡ）からのシラン−Ａ１７４（［３−（メタクリロイルオキシ）プロピル］トリメトキシシラン）を５％含有するポリスチレンとＮ−メチルパーフルオロブタンスルホンアミドエチルメタクリラートとの４７．５／４７．５コポリマーであるポリ（スチレン／ＭｅＦＢＳＥＭＡ／Ａ１７４）が含まれる。
【０１７９】
ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）
本明細書に記載する音響センサの導波路層に使用するための別の適切な材料には、Ｎ−ビニルカルバゾール、および場合によっては他のエチレン性不飽和モノマー、具体的にはポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）から誘導されたポリマーが含まれる。
【０１８０】
ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）は、その光伝導特性で最も知られている。これは、エンジニアリングプラスチックとして使用されているが、有機発光デバイスの正孔輸送層として最も一般的に使用されている。したがって、ヨウ素、ＴＣＮＱ、ＴＮＦなどを含めて様々なドーパントでドープして使用することが多い。これは、エンジニアリングプラスチックとして良好な機械的および熱的諸特性を有し、これらの諸特性により、航空宇宙用途における候補物になる。これは、加工可能で、非常に強固であり、高ガラス転移温度（例えば、２００℃超）を有することがある。その誘電的および機械的諸特性のため、ならびにこの材料の精密なコーティングおよびパターニングのための複数の加工がすでに特定され、使用されている光電子産業における広いその用途のため、このポリマーは、音響センサにおける導波路使用に有用な候補物である。
【０１８１】
音響導波路に使用するためのこのポリマーの別の利点は、導波路の機械的、音響的および接着的特性を精密に調整するために、様々な他のエチレン性不飽和モノマーと容易にそれを共重合させる能力である。ＰＶＫは、広範囲の分子量で、様々な供給業者から市販されている。好ましい例は、ポリマーソース（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｏｕｒｃｅ）（カナダ モントリオール（Ｍｏｎｔｒｅａｌ， ＣＡ））から市販されている２つの異なる分子量（５８．６ＫＤａおよび１１８ＫＤａ）のものである。
【０１８２】
ポリイミド
本明細書に記載する音響センサの導波路層に使用するための別の適切な材料には、ポリイミド（ＰＩ）が含まれる。ポリイミドは、音響センサの導波路としての使用で知られている（例えば、ディー・ダブリュー・ブランチ（Ｄ．Ｗ． Ｂｒａｎｃｈ）ら、バイオセンサとバイオ電子工学（Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）、１９巻、８４９〜８５９頁（２００４年）を参照のこと）。
【０１８３】
ポリイミドは、二無水物をジアミンと反応させることによって形成される。ジアミンは芳香族であり、メチレンジアニリンからジアミノジフェニルエーテルに及ぶことができる。無水物は、ナジ酸無水物からベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、４，４’−ヘキサフルオロプロピリデン−ビス−ナフフタル酸）に及ぶことができる。ポリイミド重合の際立った特徴は、各重合ステップにおける水の脱離反応である。通常は、重合は、最初にポリアミック酸を形成し、次いで高温で硬化することによってイミド化して、ポリイミドを形成することによって進行する。ポリイミド硬化温度は、通常は２２０℃より高い。
【０１８４】
音響センサの導波路層に特に有用であるポリイミドは、通常は電子用途におけるレジストとして使用されるポリイミドのクラスである。このクラスのポリイミドの導波路使用による魅力のある特徴は、これらのフォトレジストのいくつかが、フォトリソグラフィー技法によってパターン形成できる能力である。これによって、従来型の手段が、まさに音響センサで必要とされている場所に導波路層を精密に配置することが可能になる。さらに、これらのポリマーは、様々な半導体および金属酸化物表面に対して良好な接着も示す。これらのタイプのポリイミドの例は、エッチ・ディー・マイクロシステムズ（ＨＤ ＭｉｃｒｏＳｙｓｔｅｍｓ）から市販されている（例えば、エッチ・ディー・マイクロシステムズ（ＨＤ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ） ＰＩ２６００シリーズ、具体的には、登録商標パイラリン（ＰＹＲＡＬＩＮ） ＰＩ２６１０）で市販されているポリイミド）。
【０１８５】
被着方法
音響センサで用いられるように、本明細書に記載する材料を、適切な任意の技法または方法によって被着することができる。通常は、担体液体（例えば、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸２−ブトキシエチル、トルエン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、酢酸２−エトキシエチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、エタノール、イソプロピルアルコール、水、およびその混合物）と材料が例えば溶液または分散液を形成して、このような材料を基板に担体液体で送達することが好ましい場合がある。そのようにして送達される場合、材料を表面に被着するためのいくつかの適切な被着技法の例には、フラッドコーティング、スピンコーティング、プリンティング、非接触被着（例えば、インクジェッティング、スプレージェッティングなど）、化学蒸着コーティング、パターンコーティング、ナイフコーティングなどが含まれ得るが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、２００３年６月２７日出願の米国特許出願第１０／６０７，６９８号明細書に記載のコーティング法など、被着技法は、表面をパターンコーティングする、すなわち材料を表面の選択部分にのみ被着する能力を有することが好ましい場合がある。
【０１８６】
好ましい方法は、溶液または分散液を２５ミクロンと小さい形状を有する実質上任意の表面に被着することができる非接触被着法、具体的にはエアゾールジェット被着法（例えば、スプレージェットまたはインクジェット）である。方法は、非接触および相似であり、既存の構造の上に、曲面の全体に、かつチャンネルまたはバイア（ｖｉａ）にパターン形成することが可能である。被着プロセス中に、液体組成物は、直径１ミクロン程度の液滴に噴霧化される；次いで、液滴はガス流に同伴される。同伴液滴は、被着ヘッドに向けられ、不活性ガスの環状フローにより、その流が２５ミクロンと小さい直径に圧縮される。液滴のエアゾールジェットは、被着ヘッドを高速で出て行き、標的標的表面（基板）上に被着する。
【０１８７】
いくつかの実施形態では、本発明の材料は、下にある基板上の第２の捕獲剤用の導波路材料と固定化材料として機能することができる。他の実施形態では、本発明の材料は、導波路材料、固定化材料、および捕獲材料として機能することができる。これらの変形ではともに、好ましくは、本発明の材料を、担体液体が下にある基板に悪影響を及ぼさないように、担体液体にそれ自体が事実上非可溶である下にある基板上に被着する。
【０１８８】
しかし、本発明の材料を被着しようとする表面が、本発明の材料を送達するために使用する担体液体にいくらかの溶解性を示す場合、例えばインクジェッティング、スプレージェッティングなどの非接触被着技法を使用して、本発明の材料を被着することが好ましい場合がある。例えば、下にある基板が、例えばポリイミドなどでセンサ基板上に形成された導波路であり、かつ本発明の可溶性ポリマーを、担体液体として例えば酢酸ブチルを使用して被着しようとする場合、導波路層の変形を制限し、好ましくは得られた被覆表面上に曝露された本発明の材料の機能特性を保持するために非接触被着方法を使用することが好ましい場合がある。
【０１８９】
エアゾールジェット被着法（例えば、スプレージェットコーティング法）で制御することができる変数は、被着速度、基板速度（被着ヘッドに比べて）、シースガス流量、シースガス、ラスタースペーシング、ラスターパターン、パス回数、溶液／分散液の固形分パーセント、ノズル直径、担体液体、本発明の材料が被着されている下にある表面の組成物などを含めて、複数存在する。本発明の材料を被着して、適切なコーティングを生じることができる特定の条件は、実験的に決定することができる。
【０１９０】
検出システムおよびカートリッジ
本明細書で述べる通り、本発明の材料および方法を、センサに使用して、導波路、固定化層、捕獲材料、またはそれらの組合せを提供することができる。以下の考察は、本発明の材料を使用するセンサを使用することができるシステムおよび検出カートリッジの潜在的例を提示する。
【０１９１】
様々な検出システムおよび構成要素（バイオセンサを含む検出カートリッジなど）に関連した追加の考察は、例えば「音響的−機械的検出システムおよび使用方法」という名称の２００３年１２月３０日出願の米国特許仮出願第６０／５３３，１６９号明細書；本明細書と同日付出願の国際公開第＿＿＿＿＿＿＿＿＿号パンフレット（代理人整理番号５９４６８ＷＯ００３）；および「検出カートリッジ、モジュール、システム、および方法」という名称の、本明細書と同日付出願の国際公開第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号パンフレット（代理人整理番号６０３４２ＷＯ００３）で見ることができる。
【０１９２】
図２は、バイオセンサを含む１つの検出装置の略線図である。描写された装置は、試薬２２２、供試体２２４、および洗浄緩衝液２２６などインプットを含むことができる。これらの様々な構成要素を、例えばステージング室２２８に導入することができ、そこでこれらを混合かつ／または互いに反応させることができ、さらに加工することができる試料材料を形成することができる。例えば、試薬２２２および供試体２２４をステージング室２２８に導入して、試薬２２２が供試体２２４に、供試体２２４内の標的生物学的分析物を効果的に改変することができるように作用することが可能になることが望ましい場合がある。あるいは、１つまたは複数のこれらの構成要素は、他の構成要素の１つまたは複数を調製室２２８に導入する前に、そこに存在することができる。
【０１９３】
試薬２２２は、標的生物学的分析物に対して選択的であること、すなわち、供試体２２４中の他の生物学的分析物は、試薬２２２によって改変されないことが好ましい場合がある。あるいは、試薬２２２は、非選択的とすることができ、すなわち、生物学的分析物が標的生物学的分析物であるか否かに関わらず供試体２２４中のいくつかの生物学的分析物に作用することができる。
【０１９４】
送達した後、供試体２２４および試薬２２２を、ステージング室２２８から検出室２３０に移動させることができ、そこで標的生物学的分析物が、本発明の材料を使用して好ましくは製造することができるセンサの検出表面２３２に接触することができる。検出表面２３２は、好ましくは、試料材料中の標的生物学的分析物が選択的に検出表面２３２に結合されるようにその上に配置させた捕獲剤を含むタイプとすることができる。
【０１９５】
試料材料中の標的生物学的分析物は、検出室２３０に十分な期間滞留し、またはそれを通り抜けて移動した後、洗浄緩衝液２２６を、検出室２３０に導入して、結合していない生物学的分析物および他の材料を検出室２３０から除去することができる。これらの材料は、好ましくは検出室２３０に連結させた廃棄室２３６に移動させることができる。
【０１９６】
選択的に検出表面に結合している標的生物学的分析物の検出は、好ましくは任意選択の制御モジュール２３５によって操作されるセンサ２３４を使用して行われる。制御モジュール２３５は、好ましくは適切な音響的−機械的エネルギーが発生するようにセンサ２３４を操作し、さらに検出表面２３２上の標的生物学的分析物の有無を決定できるようにセンサ２３４を監視する。
【０１９７】
本発明に関連して使用することができるものなど、音響的−機械的センサを駆動し監視するための技法の例は、例えば米国特許第５，０７６，０９４号明細書（フライ（Ｆｒｙｅ）ら）；同第５，１１７，１４６号明細書（マーティン（Ｍａｒｔｉｎ）ら）；同第５，２３５，２３５号明細書（マーティン（Ｍａｒｔｉｎ）ら）；同第５，１５１，１１０号明細書（バイン（Ｂｅｉｎ）ら）；同第５，７６３，２８３号明細書（Ｃｅｒｎｏｓｅｋら）；同第５，８１４，５２５号明細書（レンシュラー（Ｒｅｎｓｃｈｌｅｒ）ら）；同第５，８３６，２０３号明細書（（マーティン（Ｍａｒｔｉｎ）ら）；および同第６，２３２，１３９号明細書（カザルヌオーボ（Ｃａｓａｌｎｕｏｖｏ）ら）などで見ることができる。別の例は、例えばブランチ（Ｂｒａｎｃｈ）ら、バイオセンサとバイオ電子工学（Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）、１９巻、８４９〜８５９頁（２００４年）の「３６°ＹＸ ＬｉＴａＯ₃のラブ波バイオセンサを使用する低レベル炭疽菌刺激剤の検出（Ｌｏｗ−ｌｅｖｅｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｎｔｈｒａｃｉｓ ｓｔｉｍｕｌａｎｔ ｕｓｉｎｇ Ｌｏｖｅ−ｗａｖｅ ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ ｏｆ ３６°ＹＸＬｉＴａＯ₃）」；ならびに「表面弾性波センサによる伝播速度推定（Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ａ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ）」という名称の、２００３年１２月３０日出願の米国特許仮出願第６０／５３３，１７７号明細書および本明細書と同日付出願の国際公開第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号パンフレット（代理人整理番号５８９２７ＷＯ００３）に記載することができる。
【０１９８】
図３に、試薬３２２、供試体３２４、洗浄緩衝液３２６、および磁性粒子３２７を場合によっては含んでもよいインプットを有する代替の例示的検出装置を示す。これらの様々な構成要素を、例えばステージング室３２８に導入することができ、そこでこれらを混合かつ／または互いに反応させることができる。あるいは、１つまたは複数のこれらの構成要素は、他の構成要素の１つまたは複数をステージング室３２８に導入する前に、そこに存在することができる。
【０１９９】
例えば、試薬３２２および供試体３２４をステージング室３２８に導入して、試薬３２２が、供試体３２４内の標的生物学的分析物に作用し、かつ／または結合することが可能になることが望ましい場合がある。その後、磁性粒子３２７をステージング室３２８に導入することができる。磁性粒子３２７は、必ずしもそのようにする必要はないが、好ましくは選択的にステージング室３２８内の標的生物学的分析物材料に結合することができる。
【０２００】
供試体３２４中の標的生物学的分析物が磁性粒子３２７に結合した後、供試体３２４（および関連付けられた磁性粒子）をステージング室３２８から検出室３３０に移動させることができ、そこで試料材料中の標的生物学的分析物が、本発明の材料を使用して好ましくは製造することができるセンサの検出表面３３２に接触することができる。
【０２０１】
標的生物学的分析物が磁性粒子と関連付けられた場合、コントローラ３３５によって操作されるセンサ３３４を使用して、磁性粒子と関連付けられた標的生物学的分析物を検出用の検出表面に磁気的に引き付けることができるような磁場を検出表面３３２に生じることができる磁気装置３３３を含むことが望ましいことがある。磁性粒子を標的生物学的分析物と共に使用すると、例えば磁気吸引力の存在しないときに予想できる場合より速く例えば標的生物学的分析物を検出表面３３２に移動させることによって、検出を向上させることができる。
【０２０２】
検出表面３３２が、磁場が存在しないときに標的生物学的分析物を選択的に検出表面３３２に結合させるようにその上に配置した選択的捕獲剤を含む場合、標的生物学的分析物を担持していない（またはそれによって担持されていない）磁性粒子を、例えば磁場を除去し、検出表面３３２を洗浄することによって検出表面３３２から除去することができる。
【０２０３】
本発明に関連して使用することができる２つの例示的検出装置を、図２および３に関連して上記に述べているが、これらの装置は、検出カートリッジとして記述することができる統合ユニットに収容することができる。しかし、検出カートリッジは、上記に記載するようなコントローラ２３５／３３５を含まない可能性があり、制御機能は、図５のシステムに関連して下記に記載するように、好ましくは検出カートリッジを操作可能に連結させた機器によって行われる。
【０２０４】
本発明の検出カートリッジは、好ましくは統合センサ、およびセンサへの試料材料の選択的送達の助けとなる流体制御機構を含むことができる。図４に略図で示されている例示的検出カートリッジ４１０は、とりわけ、ステージング室４２０、検出室４３０、廃棄室４４０、センサ４５０、体積流量制御機構４７０、およびモジュール４８０を含む。一般に、図４の検出カートリッジ４１０は、ステージング室４２０、検出室４３０、および廃棄室４４０を含む内部体積（ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｖｏｌｕｍｅ）を有するものと記述することができ、この様々な室がステージング室４２０から検出室４３０を経由して、廃棄室４４０への下流方向を定義している。本発明に関連して使用するすべての検出カートリッジが、必ず図４の検出カートリッジ４１０に収容された構成要素の組合せを含むものとは限らない。
【０２０５】
検出カートリッジ４１０の検出室４３０は、好ましくはセンサ４５０の検出表面と、センサ４５０の検出表面に対向して配置された対向する表面４６０との間の内部体積を定義する。検出室４３０は、好ましくは側壁、または検出室４３０の内部体積の残部を定義する他の構造（すなわち、センサ４５０の検出表面および対向する表面４６０によって定義されない検出室４３０のその部分）を提供することができる。
【０２０６】
図４に、好ましくはセンサ４５０に操作可能に連結させて、例えば電力をセンサ４５０に供給することができるコネクタ４５４も示している。コネクタ４５４は、センサ４５０をコントローラ、あるいは制御信号をセンサ４５０に供給することができ、またはセンサ４５０からの信号を受信することができる他のシステムに連結するように機能することもできる。必要なら、コネクタ４５４（または追加のコネクタ）を、バルブ、流体監視装置、温度制御素子（加熱および／または冷却をもたらすための）、温度センサ、および検出カートリッジ４１０の一部分として含むことができる他のデバイスなど他の構成要素に操作可能に連結させることができる。
【０２０７】
検出室４３０に加えて、図４に示す検出カートリッジ４１０は、材料が検出室４３０を出た後流れ込む任意選択の廃棄室４４０も含む。廃棄室４４０は、検出室４３０からの試料材料が廃棄室４４０に流れ込む速度を制御するために使用することができる体積流量制御機構４７０を経由して検出室４３０と流体連結することができる。体積流量制御機構４７０は、好ましくは流体を、検出室４３０を経由して引き出す助けとなり、それを廃棄室４４０に移動させることができる。本明細書に記載する様々な例示的実施形態では、体積流量制御機構４７０は、下記の構成要素の１つまたは複数を含むことができる：１つまたは複数の毛管チャンネル、多孔質膜、吸収材料、真空供給源など。様々な実施形態では、これらの様々な構成要素は、カートリッジ４１０内に配置される方法および場所に応じて流量を制限または増大させることができる。例えば、廃棄室４４０が、毛管構造の存在しないときに過剰に高い流量を引き起こすことがある吸収材料を含む場合、例えば、毛管構造を検出室４３０と廃棄室４４０の間に設けて、検出室４３０から廃棄室４４０への流れを制限することができる。
【０２０８】
図４に示す別の特徴は、ベント４７８であり、好ましくはベント４７８が開放状態である場合周囲大気（すなわち、検出カートリッジ４１０が配置されている大気）と流体連結している検出カートリッジ４１０の内部体積を配置するために設けることができる。ベント４７８は、好ましくはベント４７８を通り抜ける流体流れが実質的になくなっている閉状態であることもできる。いくつかの実施形態では、ベント４７８の閉鎖によって、検出カートリッジ４１０の内部体積を通り抜ける流体流れを効果的に中止または止めることができる。廃棄室４４０に入るように示されているが、１つまたは複数のベントを設けることができ、これらを検出カートリッジ４１０内の適切な位置、例えばステージング室４２０、検出室４３０などに直接連結することができる。ベント４７８は、適切な任意の形、例えば１つまたは複数の空隙、チューブ、フィッティングなどを取ることができる。
【０２０９】
ベント４７８は、ベント開口部を開閉し、またはそのサイズを調整するシール、キャップ、バルブ、ストッパー、もしくは他の構造の形の閉鎖素子４７９を含むことができる。いくつかの実施形態では、閉鎖素子４７９を使用して、ベントを開閉することができる。他の実施形態では、閉鎖素子４７９は、検出カートリッジ４１０を通り抜ける流体流量を調整するためにベント開口部のサイズを完全閉鎖と完全開放の間の少なくとも一サイズに調整することができるように調整可能とすることができる。例えば、ベント開口部のサイズを増大させると、流体流量を増大させることができる一方、ベント開口部のサイズを制限すると、検出カートリッジ４１０の内部体積、例えばステージング室４２０、検出室４３０などを通り抜ける流体流量の制御可能な低減を引き起こすことができる。ベント４７８が複数のオリフィスを含む場合、オリフィスの１つまたは複数を、閉鎖素子４７９などによって開放または閉鎖することができる。
【０２１０】
検出室４３０を通り抜けて移動する流体の体積流量は、体積流量制御機構４７０によって制御することができるが、検出室４３０を通り抜けた流頭進行の制御を実現することが好ましい場合がある。流頭進行制御は、確実に検出室４３０内で曝露されたセンサ４５０の検出表面の部分がすべて、気泡もしくは空隙が形成されないように試料材料の流体でカバーされまたは浸潤される助けをすることができる。例えば、流頭が検出室４３０を通り抜けて、検出室４３０を通り抜ける流れ方向に直角に向いている一般に直線の形で進行することが好ましい場合がある。
【０２１１】
図４に示す例示的実施形態では、流頭制御機構を、好ましくは対向する表面４６０内または上に設けることができる。これは、センサ４５０が、検出表面の形状および／または組成物によって影響を受けることができる物理的諸特性に依存する場合、例えば検出表面が、検出表面を成し、または検出表面の下にある導波路を通り抜ける音響エネルギー伝達に依存するセンサの一部分である場合、特に真実となり得る。検出表面を覆って配置された物理的構造または様々な材料の不連続によって、例えば検出室４３０内の標的分析物の正確な検出の助けとならないように音響エネルギーを検出表面全体に渡って伝播する恐れがある。
【０２１２】
対向する表面４６０上に設けられた流頭制御機構は、好ましくは受動なものとすることができ、すなわち、これらは動作するための外部インプットまたはエネルギーを必要とせず、流体は検出室４３０を通り抜けて移動している。流頭制御機構は、好ましくは検出室４３０を通り抜けることができる広範囲の試料体積全体に渡って動作することもできる（例えば、１０マイクロリットル以下の範囲の小試料体積から５ミリリットル以上のより多い試料体積まで）。
【０２１３】
対向する表面４６０とセンサ４５０の検出表面は、対向する表面４６０（およびその上に配置されているあらゆる機構）がセンサ４５０の検出表面に接触しないように相互に間隔をあけて配置されていることが好ましい場合がある。音響センサに関して、対向する表面４６０がセンサの検出表面に密接に近接している場合でさえ、センサ操作の特性に悪影響を及ぼす恐れがある。センサ４５０の検出表面と、対向する表面４６０の最下部機構との間の間隔が２０マイクロメートル以上、またはさらにより好ましくは５０マイクロメートル以上であることが好ましい場合がある。効果的な流頭制御では、対向する表面４６０の最下部機構と、センサ４５０の検出表面との距離が１０ミリメートル以下、より好ましくは１ミリメートル以下、より好ましくは２５０マイクロメートル以下であることが好ましい場合がある。
【０２１４】
流頭制御機構の一クラスでは、対向する表面４６０は、チャンネル、ポストなど、検出室４３０を通り抜ける流体の流れを制御するために使用することができる物理的構造を含むことができる。具体的な物理的構造に関わらず、検出室を通り抜ける流頭進行が有意義に影響されるような十分に大きい規模であることが好ましい。適切な物理的構造の例には、例えば対向する表面全体にわたって分散され、個別の構造を分離するランドエリア（ランドエリア）から突出している、ポスト、埋め込まれたまたは取り付けられたビーズなどの形の複数の個別の構造が含まれ得る。物理的構造が対向する表面に形成されたチャンネルを含む場合、チャンネルは、好ましくは相互に平行に配置された直線チャンネルであり、所望の流体流れ方向に直角に向くことができる。チャンネルは、不規則な大きさ、不規則な造形、不規則な間隔、直線状、曲線状、９０度角以外での流体流れに対する向きなどとすることができる。隣接チャンネルは、相互に直接隣接しているものとすることができ、または対向する表面上のランドエリアで隔てることができる。チャンネルは、任意の断面形状、例えば、三角形、弓状、長方形、台形、半球形など、およびそれらの組合せを有することができる。
【０２１５】
いくつかの実施形態では、流頭進行制御は、（物理的構造が存在せずに、またはそれと組み合わせて）対向する表面４６０上に配置された親水性および／または疎水性の材料を使用することにより、実現することができる。例えば、対向する表面４６０は、対向する表面４６０の部分を占める疎水性材料の領域および親水性材料の領域を含むことができる。領域は、（他の親水性／疎水性のパターンを使用することができるが）好ましくは検出室を通り抜ける流れの方向に一般に直角に向いている連続帯として設けることができる。領域に使用する親水性および／または疎水性の材料を、対向する表面４６０上に被覆またはその他の方法で設けることができる。
【０２１６】
図４に示す任意選択のステージング室４２０を使用して、試料材料を検出室４３０に導入する前にそれをステージング、混合またはその他の方法で保持することができる。ステージング室４２０は、適切な任意の形を取ることができる。場合によっては、ステージング室４２０から検出室４３０へのその受動的送達の助けとなり得る静水頭が、ステージング室４２０中の試料材料内で発現し得るように、カートリッジ４１０の使用中、ステージング室４２０の体積を、（重力に関して）検出室４３０より上に配置することが好ましい場合がある。
【０２１７】
任意選択のポート４２２は、材料を例えば注射器、ピペットなどによってカートリッジ４１０の内部体積に導入することができるように、ステージング室４２０に（またはカートリッジ４１０の内部に通じる別の位置に）設けることができる。設ける場合は、材料をカートリッジ４１０に挿入する前および／または後、ポート４２２を例えばセプタム、バルブ、および／または他の構造によってシールすることができる。いくつかの実施形態では、ポート４２２は、好ましくは例えばルアーロックフィッティング、ねじ式フィッティングなど試験試料送達デバイスとかみ合うように設計された外部構造を例えば含むことができる。１つのポート４２２しか描かれていないが、２つ以上の別のポートを設けることができると理解されたい。
【０２１８】
いくつかの実施形態では、ステージング室４２０を、流れ制御構造／機構４２４（例えば、バルブなど）によって、検出室４３０との直接流体連結から分離することができる。流れ制御構造／機構４２４を設けて、検出室４３０をステージング室４２０から分離する場合、ステージング室４２０は潜在的に、より効果的に使用して、材料を検出室４３０に放出する前に貯蔵することができる。流れ制御構造／機構４２４が存在しない場合、検出室４３０への材料の流れの制御は、潜在的に他の技法、例えばカートリッジ４１０を、重力、求心力などが材料をステージング室４２０に保持する助けとなることができる方位に、検出室４３０へのその送達が望まれるまで保持することによって得ることができる。
【０２１９】
図４に示す別の任意選択の特徴は、流体監視装置４２７を含むことである。流体監視装置４２７は、好ましくは、流体の存在、流れ速度、流量などの能動的リアルタイム監視を実現することができる。流体監視装置４２７は、適切な任意の形、例えば流体に曝露され、流れ特性および／または監視用電極上の流体の存在を決定するために例えば交流を使用して監視される電極を取ることができる。別の代替物は、監視される流体と必ずしも接触している必要のないキャパシタンスベースの流体監視装置を使用することができる。
【０２２０】
検出室４３０を監視するように描かれているが、流体監視装置を、検出カートリッジ４１０の内部体積内の適切な任意の位置に配置することができると理解されたい。例えば、流体監視装置をステージング室４２０、廃棄室４４０などに配置することができる。さらに、複数の流体監視装置をカートリッジ４１０内の様々な位置で使用することができる。
【０２２１】
流体監視装置４２７の潜在的利点は、例えばモジュール４８０などと関連付けられたアクチュエータ４９０を動作させるためにフィードバックループで使用される流体監視装置４２７によって感知された状態に応答して、試料材料、試薬、洗浄緩衝液などの導入を自動的に活性化する能力を例えば含むことができる。あるいは、流体監視装置４２７によって感知された状態は、人間オペレータに評価および／または行動のための信号またはフィードバックを提供することができる。いくつかの用途、例えば診断医療用途では、検出カートリッジが適切に動作していること、すなわち許容できるパラメータ内で流体を受けていることを確実にするように流体監視装置４２７を使用することができる。
【０２２２】
ポート４２２に加えてまたはその代わりに、好ましくは材料をカートリッジ４１０に導入または送達するために使用することができる任意選択のモジュール４８０も図４に示す。モジュール４８０は、場合によっては、潜在的に材料を直接検出室４３０に送達することができるが、図示する通り、材料をステージング室４２０に送達することが好ましい場合がある。送達される材料が、材料をモジュール４８０から移動しカートリッジ４１０に移動する助けとなる少なくとも１つの液体成分を含むことが好ましい場合があるが、モジュール４８０を使用して、広範囲の材料を送達することができる。モジュール４８０を使用して導入することができる材料には、例えば、供試体、試薬、緩衝液、洗浄材料などがある。モジュール４８０からカートリッジ４１０への材料の導入の制御は、いくつかの方式で得ることができる。例えば、モジュール４８０中の材料をカートリッジ４１０に入れるために開放することができるシール、バルブなどによって、モジュール４８０をカートリッジ４１０から分離することができる。
【０２２３】
各モジュール４８０内に収容されている材料を、選択された回数、選択された速度、選択された順序などで検出カートリッジに導入することができるようにモジュール４８０は相互に独立していることが好ましい場合がある。場合によっては、アクチュエータ４９０は、モジュール４８０内の材料がカートリッジ４１０に移動するように各モジュール４８０と関連付けることができる。アクチュエータ４９０をモジュール４８０の設計に基づいて選択することができる。アクチュエータ４９０は、手動で操作することができ、または例えば油圧、空気圧、ソレノイド、パルスモータなどを使用して自動化することができる。アクチュエータ４９０を検出カートリッジ４１０の構成要素として図示しているが、カートリッジを本明細書に述べるように使用するより大きいシステムの一部分として設けることができる。
【０２２４】
システム設計
図２および３の検出装置は、図４に関連して記載されるように、検出カートリッジで実施されることが望ましい場合がある。しかし、その特定の実施に関わらず、検出装置／カートリッジは、好ましくは、例えばセンサまたは検出カートリッジ中の他のデバイスへの電力の提供；センサによって生成されたデータの受け取り；流体流れおよび／またはセンサ操作を制御するためのユーザー入力を取得する能力の提供など様々な機能を提供することができる機器とドッキングまたは連結できるものとすることができる。
【０２２５】
１つのこのようなシステム５００は、図５に略図で示されており、好ましくは電源５０１およびユーザーインターフェース５０２（例えば、押しボタン、キーボード、タッチスクリーン、マイクロホンなど）を含むことができる。システム５００は、特定の検出システム／カートリッジ５１０を例えばバーコード、無線周波識別デバイス、機械的構造などを使用して識別するように適合させた識別モジュール５０３も含むことができる。
【０２２６】
システム５００は、好ましくは検出カートリッジ中のセンサからデータを得るセンサアナライザー５０４、およびセンサの出力を解釈するプロセッサ５０５も含むことができる。言い換えれば、センサアナライザー５０４は、センサ検出カートリッジ５１０からの出力を受理し、出力をプロセッサ５０５に提供することができ、したがってセンサの出力が解釈される。
【０２２７】
プロセッサ５０５は、センサアナライザー５０４からの出力を受理し、例えば音響的−機械的センサを通り抜けるまたは全体にわたる波の伝播と関連付けられた測定も含むことができる。次いで、プロセッサ５０５は、標的生物学的分析物が試料材料に存在しているかどうかを決定することができる。本発明はこの点に限定されないが、検出カートリッジ５１０をシステム５００中または上のスロットまたは他のドッキング構造に挿入することによって、検出カートリッジ５１０中のセンサをセンサアナライザー５０４に電気的に結合することができる。プロセッサ５０５をセンサアナライザー５０４と同じユニットに収納することができ、あるいは別のユニットまたは別のコンピュータの一部分とすることもできる。
【０２２８】
プロセッサ５０５は、メモリ５０６と結合することもでき、１つまたは複数の様々なデータ解析技法を保存することができる。あるいは、所望の任意のデータ解析技法を例えばプロセッサ５０５内のハードウェアとして設計することができる。どんな場合でも、プロセッサ５０５は、データ解析技法を実行して、検出可能な量の標的生物学的分析物が、検出カートリッジ５１０中のセンサの検出表面上に存在しているかどうか決定する。
【０２２９】
一例として、プロセッサ５０５は、メモリ５０６に保存されたソフトウェアを実行する汎用マイクロプロセッサとすることができる。その場合、プロセッサ５０５は、特別に設計されたコンピュータ、汎用パーソナルコンピュータ、ワークステーション、ハンドヘルドコンピュータ、ラップトップコンピュータなどに収納することができる。あるいは、プロセッサ５０５は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）または特別に設計された他のプロセッサとすることができる。どんな場合でも、プロセッサ５０５は、好ましくは所望の任意のデータ解析技法、または標的生物学的分析物が試験試料内に存在しているかどうかを決定する技法を実行する。
【０２３０】
メモリ５０６は、プロセッサ５０５によって適用することができるプロセッサ実行可能ソフトウェア命令を保存するコンピュータ可読媒体の一例である。一例として、メモリ５０６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、電気的消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリなどとすることができる。データ解析技法はどれも、センサの出力の解析に使用されるより大きいソフトウェアプログラムの一部分を成すことができる（例えば、米国テキサス州オースチンのナショナルインスツルメンツコーポレーション（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ａｕｓｔｉｎ， Ｔｅｘａｓ）からのラボビュー（ＬＡＢＶＩＥＷ）ソフトウェア）。
【０２３１】
本発明に関連して使用することができるシステムおよびデータ解析技法のさらなる説明は、「表面弾性波センサによる伝播速度推定（Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ａ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ）」という名称の、２００３年１２月３０日出願の米国特許仮出願第６０／５３３，１７７号明細書および本明細書と同日付出願の国際公開第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号パンフレット（代理人整理番号５８９２７ＷＯ００３）に記載することができる。本発明のセンサを使用して標的生物学的分析物の存在（または存在していないこと）を決定する他のデータ解析技法、例えば位相変位計算などを平易にする実験後のノイズ低減フィルタとして使用する時間領域ゲーティングを使用することもできる。さらに、潜在的に有用な他のデータ解析技法は、音響センサの使用に関して本明細書で特定した文献に記載することができる。表面弾性波センサの使用に関するシステムおよび方法は、そこに記載されているが、これらのシステムおよび方法の使用は、他の音響的−機械的センサも共に使用することができると理解されたい。
【実施例】
【０２３２】
これらの実施例は、単に例示の目的のものにすぎず、添付の特許請求の範囲を限定するためのものではない。実施例および残りの明細書中の部、百分率、比などはすべて、別段の記載のない限り重量による。使用する溶媒および他の試薬は、別段の注記のない限り、シグマ−アルドリッチケミカルカンパニー（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）；米国ウィスコンシン州ミルウォーキー（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ， Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）から得た。
【０２３３】
【表１】

【０２３４】
調製例Ｍ１：
【化３２】

ガラス製反応容器に、ＤＭＦ（１５４ミリリットル）、４−カルボキシベンゼンスルホンアミド（３０．０グラム）、無水コハク酸（１６．４１グラム）、およびトリエチルアミン（３３．１９グラム）の混合物を撹拌し、窒素雰囲気中で５０℃に４時間加熱した。混合物を室温まで放冷し、無水酢酸（１８．２７ミリリットル）を添加し、混合物を室温でさらに３時間撹拌した。混合物を、４００ミリリットルの撹拌された１Ｎ ＨＣｌ水溶液に注ぎ入れた。この混合物を濾過し、脱イオン水で洗浄し、真空オーブン中で乾燥して、所望の生成物を得た。収量：３６．９４グラム。
【０２３５】
調製例Ｍ２：
【化３３】

調製例Ｍ１のカルボキシ含有生成物（２０．０グラム）および乾燥アセトニトリル（８５グラム）の撹拌された混合物が入っているガラス製反応容器に、塩化チオニル（１０．０グラム）およびＤＭＦ（１滴）を添加した。得られた混合物を撹拌し、還流下１時間加熱し、室温に冷却し、さらに氷浴中で冷却すると、固体沈殿物の形成が生じた。固体を濾過によって収集し、冷アセトニトリルおよび冷トルエンで連続洗浄し、真空オーブン中５０℃で終夜乾燥して、所望の生成物を得た。収量：１７．７グラム。
【０２３６】
調製例Ｍ３：
【化３４】

還流冷却器、温度計、均圧滴下漏斗、および窒素導入口を備えたガラス製反応容器に、６０重量パーセントＮａＨの鉱物油分散液（２２．５２グラム）を加えた。分散液をヘプタンで３回、混合物を数分間撹拌することによって洗浄し、混合物を静置し、ピペットを使用して上澄みヘプタンをデカンテーションした。フラスコに、ＮＭＰ（３２グラム）を添加し、混合物を撹拌した。この撹拌された混合物に、無水樟脳酸（１１．７グラム）、スルファニルアミド（１０グラム）、およびＮＭＰ（５０グラム）の溶液を滴下漏斗で徐々に添加した。得られた混合物を室温で２４時間撹拌し、０．１Ｎ ＨＣｌ水溶液と組み合わせ、酢酸エチルで抽出した。抽出物をＭｇＳＯ₄で乾燥し、ロータリーエバポレータを使用して揮発性成分を除去した。ガラス製反応容器中で、この中間体材料を、塩化メタンスルホニル（６．９８グラム）、トリエチルアミン（１３．５１グラム）、およびＤＭＦ（８２．４グラム）と組み合わせ、得られた混合物を６０℃で１時撹拌した。混合物を、１Ｎ ＨＣｌ水溶液に注ぎ入れ、得られた固体を濾過によって単離し、メタノールで再結晶して、所望の生成物を得た。収量：３グラム。
【０２３７】
調製例Ｍ４：
【化３５】

還流冷却器および電磁撹拌棒を備えたガラス製反応容器に、オルトギ酸トリメチル（３４．２８グラム）、４−カルボキシベンゼンスルホンアミド（５０．００グラム）、トルエンスルホン酸（２．５グラム）、およびメタノール（１９７ｍＬ）を加えた。混合物を７０℃に１６時間加熱した。冷却した混合物をロータリーエバポレータで濃縮した。ジエチルエーテル（２００ｍＬ）を濃縮物に添加し、撹拌した。得られた固体を濾過して、所望の４−メトキシカルボニルベンゼンスルホンアミド５１．３グラムを得た。還流冷却器、温度計、均圧滴下漏斗、および窒素導入口を備えたガラス製反応容器に、６０重量パーセントＮａＨの鉱物油分散液（１６．２２グラム）を加えた。分散液をヘプタンで３回、混合物を数分間撹拌することによって洗浄し、混合物を静置し、ピペットを使用して上澄みヘプタンをデカンテーションした。フラスコに、ＮＭＰ（５０グラム）を添加し、混合物を撹拌した。この撹拌された混合物に、無水樟脳酸（１４グラム）、４−メトキシカルボニルベンゼンスルホンアミド（１５グラム）、およびＮＭＰ（６１グラム）の溶液を滴下漏斗で徐々に添加した。得られた混合物を室温で約１時間撹拌し、脱イオン水の入ったビーカーに注ぎ入れ、激しく撹拌した。この塩基性混合物を１．０Ｎ ＨＣｌで酸性にし、続いてＥｔＯＡｃで抽出した。ロータリーエバポレータを使用して揮発性成分を除去して、固体中間体を得た。この中間体を、ＴＨＦ（１１１グラム）、無水酢酸（８．５４グラム）、およびトリエチルアミン（２３．３グラム）と組み合わせ、６０℃で１時間撹拌した。混合物を１Ｎ ＨＣｌ水溶液に注ぎ入れ、得られた固体を濾過によって単離した。固体を、メタノールと組み合わせ、この混合物を沸騰するまで加熱し、室温に冷却し、濾過し、メタノールおよびジエチルエーテルで連続洗浄した。固体を真空オーブン中、室温で６７Ｐａ（０．５ｍｍＨｇ）で終夜乾燥して、所望の生成物を得た。
【０２３８】
調製例Ｍ５：
【化３６】

還流冷却器、温度計、および窒素導入口を備えたガラス製反応容器に、調製例Ｍ４のカルボン酸生成物およびＡＣＮ（２０グラム）を加えた。フラスコを氷浴中に配置し、スイス ブッフスのフルカホールディングＡＧ（Ｆｌｕｋａ Ｈｏｌｄｉｎｇ ＡＧ， Ｂｕｃｈｓ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）から得た２０重量パーセントホスゲンのトルエン溶液（１５．５７グラム）を注射器で徐々に添加した。混合物を放置して室温にまで温め、加熱還流した。定期的に、ホスゲン指示紙を使用して、反応混合物上の雰囲気をホスゲンの存在について試験した。このようにしてホスゲンが検出されない場合、フラスコに蒸留ヘッドを取り付け、少量の揮発性材料を留去した。混合物を濾過し、固体を窒素気流下で乾燥して、所望の生成物を得た。
【０２３９】
調製例Ｍ６：
【化３７】

ガラス製反応容器中、スルファニルアミド（１０．７５グラム）のＴＨＦ（８５．４ミリリットル）溶液に、ピリジン（５．９３グラム）を添加し、フラスコを氷浴中で冷却した。無水メタクリル酸（１０．５９グラム）を添加し、混合物を室温にまで温めながら終夜撹拌した。反応混合物を濾過し、真空オーブン中、室温で１３３．３Ｐａ（１ｍｍＨｇ）で終夜乾燥して、所望の生成物を得た。収量：８．４グラム。
【０２４０】
調製例Ｍ７：
【化３８】

丸底フラスコ中、２，３−ジヒドロ−３−オキソベンゾイソスルホナゾール（５．０グラム（ｇ））、トリエチルアミン（３．３ｇ）、およびアセトニトリル（３０ｇ）の混合物を窒素雰囲気中で電磁撹拌し、氷浴中で冷却した。フラスコに、塩化１０−ウンデセノイル（６．１ｇ）のＴＨＦ（１２ｇ）溶液を、均圧滴下漏斗を使用して徐々に添加した。混合物を放置して室温にまで温め、次いで濾過した。ロータリーエバポレータを使用して濾液を濃縮乾固し、残渣をジエチルエーテルで粉砕した。得られた固体はエーテルであった。得られた固体を濾過し、ジエチルエーテルで洗浄し、室温で風乾して、生成物８．７ｇを得た。
【０２４１】
調製例Ｍ８：
【化３９】

１２５ｍＬのねじ口ビン中で、実施例９のエチレン性不飽和含有生成物（４．０ｇ）、トリクロロシラン（３．１ｇ）、および塩化メチレン（２５ｇ）の混合物を組み合わせた。キシレン中の白金（０）−１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシラン錯体を、塩化メチレンで約１．５重量パーセントの濃度に希釈し、この溶液３滴をビンに添加した。次いで、ビンをシールし、水浴で６０℃に加熱した。１８時間後、混合物を室温まで放冷し、追加の白金錯体溶液（１滴）を添加した。ビンを再びシールし、６０℃でさらに２４時間加熱した。次いで、混合物を室温に冷却し、ロータリーエバポレータを使用して揮発性成分を除去した。
【０２４２】
調製例ＭＰ１：
【化４０】

均圧滴下漏斗および窒素導入口を備えたガラス製反応容器に、６０重量パーセントＮａＨの鉱物油分散液（９．４５グラム）およびヘキサン（２０ミリリットル）を加えた。混合物を約１５分間撹拌し、ＤＭＦ（１００ミリリットル）を添加した。フラスコに、ＤＭＦ（１００ミリリットル）中ｐ−トルエンスルホンアミド（１５．７グラム）および５−ノルボルネン−２，３−ジカルボン酸無水物（１６．２グラム）の混合物を、滴下漏斗で徐々に添加した。得られた混合物を室温で終夜撹拌した。フラスコに、５−ノルボルネン−２，３−ジカルボン酸無水物（１．６グラム）のＤＭＦ（１０ミリリットル）溶液を滴下し、混合物を約６時間撹拌した。フラスコに、無水酢酸（２８．１４グラム）を添加し、混合物を終夜撹拌した。ＮａＨＣＯ₃水溶液と、続いてＨＣｌ水溶液を添加した。混合物を濾過し、濾過し、真空オーブンを使用して固体を終夜乾燥し、メタノールで再結晶して、所望の生成物を得た。収量：１４．８グラム。
【０２４３】
調製例 ＭＰ２：
【化４１】

ガラス製反応容器中で、ＮＭＰ（９．１１ミリリットル）、２−ヒドロキシエチルメタクリラート（０．７８グラム）および調製例Ｍ２のカルボニルクロリド生成物の試料（１．５０グラム）の混合物を組み合わせ、室温で終夜撹拌した。混合物を０．１Ｎ ＨＣｌに注ぎ入れ、得られた固体を濾過によって収集し、脱イオン水で洗浄し、真空オーブン中、室温で１３３．３Ｐａ（１ｍｍＨｇ）で終夜乾燥して、所望の生成物を得た。収量：１．５３グラム。
【０２４４】
調製例ＭＰ３：
【化４２】

窒素雰囲気中、氷浴で冷却させたガラス製反応容器に、調製例Ｍ２のカルボニルクロリド生成物の試料（４．５８グラム）のＡＣＮ（６．６グラム）溶液を加えた。この撹拌された溶液に、２−ヒドロキシプロピルアクリラート（２．０７グラム）、トリエチルアミン（１．６９グラム）のＡＣＮ（２０．０グラム）溶液を添加した。混合物を終夜撹拌し、放置して室温にまで温めた。混合物を０．１Ｎ ＨＣｌ水溶液に注ぎ入れ、得られた固体を濾過によって収集し、脱イオン水で洗浄し、真空オーブン中、室温で１３３．３Ｐａ（１ｍｍＨｇ）で終夜乾燥して、所望の生成物を得た。
【０２４５】
調製例ＭＰ４：
【化４３】

還流冷却管を備えたガラス製反応容器に、調製例Ｍ６の生成物の試料（６．００グラム）、無水コハク酸（２．７５グラム）、トリエチルアミン（３．３４グラム）のＡＣＮ（４０ミリリットル）溶液を微量のフェノチアジンと共に加えた。この混合物を６時間還流し、室温に冷却し、無水コハク酸（３．２５グラム）およびトリエチルアミン（６．１１グラム）を添加し、混合物を１時間還流した。混合物を０．１Ｎ ＨＣｌ水溶液に注ぎ入れ、得られた固体を濾過によって収集し、脱イオン水で洗浄し、真空オーブン中、室温で１３３．３Ｐａ（１ｍｍＨｇ）で終夜乾燥して、所望の生成物を得た。収量：５．９グラム。
【０２４６】
調製例ＭＰ５：
【化４４】

窒素雰囲気中、氷浴で冷却させたガラス製反応容器で、調製例Ｍ３の生成物（１．２０グラム）およびピリジン（０．３４グラム）の乾燥ＴＨＦ（４．３グラム）溶液を、塩化塩化アクリロイル（０．３９グラム）の乾燥ＴＨＦ（２．０グラム）溶液に徐々に添加した。混合物を終夜撹拌し、放置して室温にまで温めた。ロータリーエバポレータを使用して、溶媒を部分除去した。混合物を、０．０１Ｎ ＨＣｌ水溶液に注ぎ入れ、得られた固体を濾過によって収集し、脱イオン水で洗浄し、真空オーブン中、室温で１３３．３Ｐａ（１ｍｍＨｇ）で終夜乾燥して、所望の生成物を得た。収量：０．８０グラム。
【０２４７】
調製例ＭＰ６：
【化４５】

ガラス製反応容器中で、２−ヒドロキシエチルメタクリラート（０．６８グラム）および調製例Ｍ５のカルボニルクロリド生成物の試料（１．６８グラム）のＮＭＰ（９．４５ミリリットル）溶液を室温で終夜撹拌した。混合物を０．１Ｎ ＨＣｌ水溶液に注ぎ入れ、酢酸エチルで抽出した。有機相を脱イオン水および飽和ＮａＣｌ水溶液で連続洗浄し、ＭｇＳＯ₄で乾燥した。ロータリーエバポレータを使用して、溶液を濃縮し、真空オーブン中、室温で６７Ｐａ（０．５ｍｍＨｇ）で終夜乾燥して、所望の生成物を得た。収量：１．８グラム。
【０２４８】
調製例ＭＰ７：
【化４６】

ガラス製反応容器に、アセトン（１５０ミリリットル）中サッカリンＮａ（トルエンと共沸することによって乾燥された）（２０．５グラム）のスラリーを加えた。この撹拌されたスラリーに、塩化アクリロイル（９．２グラム）を添加し、得られた混合物を２４時間撹拌した。混合物を濾過し、溶媒を除去して、ＩＲ分光法によって同一である不溶性白色固体１８．３グラムおよび可溶性白色固体９．５グラムを得た。可溶性および不溶性固体を水４００ミリリットル中で再び組み合わせ、濾過し、乾燥して、ＮＭＲによる純度約８０％の所望の生成物を得た。収量：２０．５グラム。固体は、ＥｔＯＡｃにわずかに可溶であり、ＮＭＰに可溶であった。
【０２４９】
調製例ＭＰ８：
【化４７】

ガラス製反応容器中で、２−ヒドロキシエチルメタクリラート（２２．３１グラム）、無水グルタル酸（２０．５４グラム）、およびトリエチルアミン（１９．０８グラム）の乾燥ＴＨＦ（１６７．５ミリリットル）溶液を、室温で終夜撹拌した。ロータリーエバポレータを使用して、溶液を濃縮し、残渣をＥｔＯＡｃ４００ミリリットルに溶解した。有機相を脱イオン水、飽和ＮａＣｌ水溶液で連続洗浄し、ＭｇＳＯ₄で乾燥した。溶液を濾過し、ガラス製反応容器中、塩化チオニル（２１．１４グラム）およびＤＭＦ（３滴）で処理した。混合物を終夜撹拌し、ロータリーエバポレータで濃縮した。氷浴中で冷却した乾燥アセトン（２５０ミリリットル）中乾燥サッカリンＮａ（３１．２９グラム）の撹拌された懸濁液に、濃縮物を徐々に添加した。混合物を終夜撹拌し、放置して室温にまで温めた。混合物を濾過し、濾液を濃縮し、クロロホルム中でスラリー化し、再び濾過した。濾液を濃縮し、ジエチルエーテルを添加し、沈殿物を濾過によって単離し、窒素気流中で乾燥して、所望の生成物を得た。収量：４０．５グラム。
【０２５０】
調製例ＭＰ９：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ２の生成物１．０グラム、メタクリル酸メチル８．０グラム、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン１．０グラム、およびＥｔＯＡｃ３０グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ １０２ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２５１】
調製例ＭＰ１０：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ２の生成物１．０グラム、メタクリル酸メチル３．５グラム、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン０．５グラム、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン０．８グラム、およびＥｔＯＡｃ２０グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ １００ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２５２】
調製例ＭＰ１１：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ２の生成物１．０グラム、メタクリル酸メチル２．０グラム、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン０．５グラム、およびＥｔＯＡｃ２０グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ １０１ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２５３】
調製例ＭＰ１２：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ７の生成物２．０グラム、アクリル酸メチル８．０グラム、Ｎ−メチルピロリドン１０グラム、およびＥｔＯＡｃ２０グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ ７０ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２５４】
調製例ＭＰ１３：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ７の生成物２．０グラム、アクリル酸メチル８．０グラム、およびＮＭＰ１０グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ ７０ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２５５】
調製例ＭＰ１４：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ７の生成物２．０グラム、メタクリル酸メチル８．０グラム、およびＮＭＰ２０グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ ６５ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２５６】
調製例ＭＰ１５：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ２の生成物１．０グラム、メタクリル酸メチル８．０グラム、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン１．０グラム、およびＥｔＯＡｃ３０グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ １０２ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２５７】
調製例ＭＰ１６：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ２の生成物１．０グラム、メタクリル酸メチル３．５グラム、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン０．５グラム、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン０．８グラム、およびＥｔＯＡｃ２０グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ １００ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２５８】
調製例ＭＰ１７：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ２の生成物１．０グラム、メタクリル酸メチル２．０グラム、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン０．５グラム、およびＥｔＯＡｃ２０グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ １０１ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２５９】
調製例ＭＰ１８：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ１の生成物０．２４グラム、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド４．８グラム、ＡＣＮ４．６グラム、およびＴＨＦ３．０グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ ５０ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２６０】
調製例ＭＰ１９：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ２の生成物０．２９５グラム、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド４．８グラム、ＡＣＮ６．９グラム、およびＴＨＦ０．８グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ ５１ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２６１】
調製例ＭＰ２０：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ４の生成物０．１７グラム、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド２．７グラム、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン０．０１７グラム、およびＡＣＮ４．３グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ ２９ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２６２】
調製例ＭＰ２１：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ６の生成物０．３３グラム、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド０．８７グラム、ＡＣＮ１．６グラム、およびＴＨＦ０．２グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ １２ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２６３】
調製例ＭＰ２２：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ８の生成物１．００グラム、アクリル酸メチル１．５０グラム、ＡＣＮ６．７５グラム、およびＴＨＦ０．７５グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ １７．５ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、５５℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２６４】
調製例ＭＰ２３：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ８の生成物１．００グラム、メタクリル酸メチル４．００グラム、アクリルオキシベンゾフェノン０．０２５グラム、ＡＣＮ６．７５グラム、およびＴＨＦ０．７５グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ １７．５ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、５５℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２６５】
調製例ＭＰ２４：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ８の生成物１．５０グラム、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド１．５０グラム、ＡＣＮ６．７５グラム、およびＴＨＦ０．７５グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ １７．５ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、５５℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２６６】
調製例ＭＰ２５：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ８の生成物１．００グラム、メタクリル酸メチル３．００グラム、メタクリル酸イソボルニル１．００グラム、４−アクリルオキシベンゾフェノン０．０２５グラム、ＡＣＮ１３．５０グラム、およびＴＨＦ１．５０グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ １７．５ミリグラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、５５℃の水浴中で２４時間混転した。
【０２６７】
調製例ＭＰ２６（ターポリマー）：
ガラスビン中で、調製例ＭＰ８の生成物３０グラム、メタクリル酸メチル３５グラム、メタクリル酸イソボルニル３５グラム、４−アクリルオキシベンゾフェノン０．３０グラム、酢酸ブチル／アセトニトリル２３３グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ ０．３グラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２０時間混転した。
【０２６８】
調製例ＭＰ２７（コポリマー）：
ガラスビン中で、メタクリル酸メチル１５グラム、メタクリル酸イソボルニル１５グラム、酢酸ブチル７０グラムを混合した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ ０．０９グラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２０時間混転した。得られたポリマーは、希釈およびスピンコーティングに対処できる状態であった。
【０２６９】
調製例ＭＭ１：
【化４８】

ガラス製反応容器中で、ノルボルネン−２，３−ジカルボン酸無水物（２６．９グラム）、ｐ−スルファミル安息香酸（３０．０グラム）、ＴＥＡ（４９．８グラム）、およびＤＭＦ（８２グラム）の混合物を撹拌し、窒素雰囲気中で、５０℃に２時間加熱し、続いて９０℃で終夜加熱した。混合物を室温に冷却し、フラスコに、無水酢酸（１８．３グラム）を添加した。混合物を室温で終夜撹拌し、１Ｎ ＨＣｌ水溶液に注ぎ入れ、得られた固体を濾過によって単離し、真空オーブンを使用して乾燥した。得られた固体を氷酢酸で再結晶して、所望の生成物を得た。収量：１２．６グラム。
【０２７０】
調製例ＭＭ２：
【化４９】

還流冷却器および窒素導入口を備えたガラス製反応容器中、調製例ＭＭ１のカルボン酸生成物（５．０グラム）、塩化チオニル（２．２グラム）、ＤＭＦ（１滴）、およびＡＣＮ（２８．９ミリリットル）の混合物を窒素雰囲気中で撹拌し、加熱して１時間還流した。混合物を室温まで放冷し、ロータリーエバポレータを使用して揮発性成分を除去した。得られた固体をフリットガラス製漏斗に洗い流し、ジエチルエーテルで洗浄し、次いで窒素気流中室温で乾燥して、所望の生成物を得た。収量：４．７グラム。
【０２７１】
調製例ＭＭ３：
【化５０】

乾燥サッカリンＮａ（１０．２５グラム、０．５０ｍｏｌ）およびアセトン２００ミリリットルの撹拌されたスラリーに、窒素雰囲気中で塩化セバコイル（６．０グラム、０．０２５ｍｏｌ）を添加した。得られた混合物を室温で２０時間撹拌した。ＩＲ分光法から、−ＣＯＣｌのピークが存在していないことが判明した。混合物を濾過し、アセトンで洗浄して、白色固体１１．８グラムを得た。洗液からアセトンを除去して、黄褐色（ｔａｎ）固体３．７グラムを得、濾化物と組み合わせ、水で洗浄し、乾燥して、所望の生成物を得た（ＮＭＲで一致した構造）。これは、ＡＣＮ、アセトンおよび２−ブタノンにわずかに可溶であった。収量：９．１グラム。
【０２７２】
調製例ＭＭ４：
【化５１】

ＣＨ₂Ｃｌ₂１００ミリリットル中ＰＥＧ６００二酸（３０グラム、０．０５ｍｏｌ、式中、ｍ’は約１４である）の混合物に、ＳＯＣｌ₂１０ミリリットルを添加し、直ちにＨＣｌが発生した。２０時間後、溶媒を真空下で除去して、淡黄色オイル３３．６グラムを得た。このうち、６．４グラム（０．０１ｍｏｌ）を、乾燥サッカリンＮａ（４．１グラム、０．０２ｍｏｌ）添加し、得られたスラリーを２４時間撹拌し、濾過し、真空乾燥して、淡黄褐色シロップの所望の生成物を得た。収量：９．３グラム。
【０２７３】
調製例ＭＭ５：
【化５２】

ガラス製反応容器中で、調製例Ｍ２のクロロカルボニル生成物の試料（１．０グラム）を、ＮＭＰ（３．６グラム）に溶解し、氷浴中で冷却した。フラスコに、ＰＥＧ３４００（３．５４グラム、式中、ｍ’は約７７である）のＴＨＦ（３．５４グラム）溶液を徐々に添加した。混合物を終夜撹拌し、混合物を室温にまで温めた。混合物を濃縮し、ＩＰＡで再結晶し、得られた白色固体を濾過し、冷却したＩＰＡですすいで、所望の生成物を得た。収量：４．１７グラム。ポリエチレンイミンの添加によってヒドロゲルを形成した。平均分子量（Ｍ_w）は約２，０００である。５０重量％の水（０．１７グラム）溶液とこの生成物（０．５０グラム）の５０重量％水溶液。
【０２７４】
調製例ＭＭ６：
【化５３】

ガラス製反応容器に、調製例ＭＭ２のクロロカルボキシ生成物の試料（１．９９グラム）を、ＴＨＦ（１０グラム）に溶解した。ＰＥＧ３４００（８．２０グラム、式中、ｍ’は約７７である）、ピリジン（０．４８グラム）、およびＴＨＦ（３．５４グラム）の溶液を徐々に添加し、得られた混合物を終夜撹拌した。混合物を濃縮し、ＩＰＡで再結晶し、得られた白色固体を濾過し、冷却したＩＰＡですすいで、所望の生成物を得た。収量：９．０グラム。
【０２７５】
調製例ＭＭ７：
【化５４】

ガラス製反応容器に、調製例Ｍ２のクロロカルボニル生成物の試料（２．００グラム）を、ＴＨＦ（８グラム）に溶解した。ＴＰＥＧ９９０（２．０７グラム、式中、ｍ’は約２２である）、ＴＥＡ（０．７０グラム）、およびＴＨＦ（８．０グラム）の溶液を徐々に添加し、得られた混合物を終夜撹拌した。ＩＲ分光法から、−ＣＯＣｌのピークが存在していないことが判明した。混合物を濃縮し、ＥｔＯＡｃで再構成し、濾過して、固形分２４．５％の透明無色溶液を得た。
【０２７６】
導波路材料例
導波路例Ｗ１
調製例ＭＰ２７と同様にして、イソボルニルメタクリラートとメチルメタクリラートの５０／５０コポリマー（ポリ（ＩＢＭＡ／ＭＭＡ））を作製し、酢酸ブチルで固形分７〜１０％に希釈した。
【０２７７】
導波路例Ｗ２
ポリメチルメタクリラート（ＰＭＭＡ）は、メタクリル酸メチル３０グラムおよび酢酸ブチル７０グラムをガラスビン中で撹拌することによって作製した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ ０．０９グラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２０時間混転した。得られたポリマーは、希釈およびスピンコーティングに対処できる状態であった。スピンコーティングは、酢酸ブチルで固形分７〜１０％に希釈した溶液を用いて行った。
【０２７８】
導波路例Ｗ３
ポリイソボルニルメタクリラート（ＰＩＢＭＡ）は、メタクリル酸イソボルニル３０グラムおよび酢酸ブチル７０グラムをガラスビン中で撹拌することによって作製した。この混合物に、ＶＡＺＯ ６７ ０．０９グラムを添加した。ビンを窒素ガスで不活性にし、シールした。シールしたビンを、６０℃の水浴中で２０時間混転した。得られたポリマーは、希釈およびスピンコーティングに対処できる状態であった。スピンコーティングは、酢酸ブチルで固形分７〜１０％に希釈した溶液を用いて行った。
【０２７９】
導波路例Ｗ４Ａ
サイエンティフックポリマープロダクツ（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）（米国ニューヨーク州オンタリオ（Ｏｎｔａｒｉｏ， ＮＹ））からのポリスチレン（ＰＳ）（Ｍ_w＝２８０ＫＤａ）を、酢酸２−ブトキシエチルで固形分１０％にした。
【０２８０】
導波路例Ｗ４Ｂ
サイエンティフックポリマープロダクツ（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）（米国ニューヨーク州オンタリオ（Ｏｎｔａｒｉｏ， ＮＹ））からのポリスチレン（ＰＳ）（Ｍ_w＝２８０ＫＤａ）を、トルエンで固形分１０％にした。
【０２８１】
導波路例Ｗ５
４７．５％のポリスチレン、４７．５％のＮ−メチルパーフルオロブタンスルホンアミドエチルメタクリラート、および５％の米国ペンシルバニア州トゥリータウンのＧＳＦケミカルズ（ＧＳＦ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｔｕｌｌｙｔｏｗｎ， ＰＡ）からのシラン−Ａ１７４（［３−（メタクリロイルオキシ）プロピル］トリメトキシシラン）のコポリマー混合物であるポリ（スチレン／ＭｅＦＢＳＥＭＡ／Ａ１７４）は、スチレン４．７５ｇ、Ｎ−メチルパーフルオロブタンスルホンアミドエチルメタクリラート４．７５ｇ、シラン−Ａ１７４ ０．５ｇ、ＶＡＺＯ ６７ １００ｍｇ、および酢酸エチル２５．０ｇをガラスビンに添加することによって作製した。窒素でパージした後、シールしたビンを、６０℃の水浴中で２２時間混転した。得られたポリマーは、希釈およびスピンコーティングに対処できる状態であった。スピンコーティングは、酢酸プロピルで固形分７〜１０％に希釈した溶液を用いて行った。
【０２８２】
導波路例Ｗ６
４７．５％のポリメチルメタクリラート、４７．５％のＮ−メチルパーフルオロブタンスルホンアミドエチルメタクリラート、および５％の米国ペンシルバニア州トゥリータウンのＧＳＦケミカルズ（ＧＳＦ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｔｕｌｌｙｔｏｗｎ， ＰＡ）からのシラン−Ａ１７４（［３−（メタクリロイルオキシ）プロピル］トリメトキシシラン）のコポリマー混合物であるポリ（ＭＭＡ／ＭｅＦＢＳＥＭＡ／Ａ１７４）は、メタクリル酸メチル４．７５ｇ、Ｎ−メチルパーフルオロブタンスルホンアミドエチルメタクリラート４．７５ｇ、シラン−Ａ１７４ ０．５ｇ、ＶＡＺＯ ６７ １００ｍｇ、および酢酸エチル２５．０ｇをガラスビンに添加することによって作製した。窒素でパージした後、シールしたビンを、６０℃の水浴中で４０時間時間混転した。得られたポリマー（２８％固形分）は、希釈およびスピンコーティングに対処できる状態であり、スピンコーティングは、酢酸プロピルで固形分７〜１０％に希釈した溶液を用いて行った。
【０２８３】
導波路例Ｗ７Ａ
ポリマーソース（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｏｕｒｃｅ）（カナダ モントリオール（Ｍｏｎｔｒｅａｌ， Ｃａｎａｄａ））から入手できるポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）（分子量 ５８．６ＫＤａ）を、トルエンで固形分７〜１０％にした。
【０２８４】
導波路例Ｗ７Ｂ
ポリマーソース（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｏｕｒｃｅ）（カナダ モントリオール（Ｍｏｎｔｒｅａｌ， Ｃａｎａｄａ））から入手できるポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）（分子量 １１８ＫＤａ）を、トルエンで固形分７〜１０％にした。
【０２８５】
導波路例Ｗ８
ダイニオン（Ｄｙｎｅｏｎ）１１００８／０００３（米国ミネソタ州オークデール（Ｏａｋｄａｌｅ， ＭＮ））から入手可能なポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を、メチルエチルケトンで固形分６％にした。
【０２８６】
導波路例Ｗ９
ダイニオン（Ｄｙｎｅｏｎ）（米国ミネソタ州オークデール（Ｏａｋｄａｌｅ， ＭＮ））からＴＨＶ２２０として入手可能なテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびフッ化ビニリデン（ＴＨＶ）のターポリマーを、メチルエチルケトンで固形分８％にした。
【０２８７】
導波路例Ｗ１０Ａ
二液型（１：１）室温硬化性エポキシを、Ａ液：比が９０：１０のビスフェノールＡジエポキシド（ＤＥＲ ３１７ エポキシ樹脂、米国ミシガン州ミッドランドのダウケミカル（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ， Ｍｉｄｌａｎｄ， ＭＩ）から入手可能）と希釈液のＯ−クレジルグリシジルエーテル、およびＢ液：アミン硬化剤（レゾリューションパフォーマンスプロダクツのエピキュア（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｅｐｉ−Ｃｕｒｅ）３２５１））で調製した。両液とも、キシレンで固形分７〜１０％に希釈した。
【０２８８】
導波路例Ｗ１０Ｂ
二液型（１：２、Ａ：Ｂ）室温硬化性エポキシを、Ａ液：比が９０：１０のビスフェノールＡジエポキシド（ダウケミカル（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ） ＤＥＲ ３１７ エポキシ樹脂）と希釈液のＯ−クレジルグリシジルエーテル、およびＢ液： アミン硬化剤（レゾリューションパフォーマンスプロダクツのエピキュア（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｅｐｉ−Ｃｕｒｅ）３２５１））で調製した。両液とも、キシレンで固形分７〜１０％に希釈した。
【０２８９】
導波路例Ｗ１１
パイラリン（Ｐｙｒａｌｉｎ）ＰＩ ２６１０として入手可能なポリイミド（ＰＩ）を、米国デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ， ＤＥ）のエッチ・ディー・マイクロシステムズ（ＨＤ ＭｉｃｒｏＳｙｓｔｅｍｓ）からのＮ−メチル−２−ピロリドンで固形分１０％にした。
【０２９０】
熱可塑性導波路を有するセンサの調製
実施例Ｗ１〜Ｗ１１中で上記に記載する導波路材料を使用して、その上を被覆された導波路材料を有するセンサを調製した。使用するベースセンサはすべて、サンディア国立研究所（Ｓａｎｄｉａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）によって提供された１０３ＭＨｚで動作するＬｉＴａＯ₃デバイスであった。回折によって引き起こされるバルク波ノイズを低減するために、センサ縁部を研磨した。圧縮空気を使用して、粉塵を吹き払った。次いで、センサをメチルエチルケトン、続いてイソプロピルアルコール、および脱イオン水で洗浄した。センサを大型のパイレックス（登録商標）時計皿中のスライドガラス上に配置し、より小さいパイレックス（登録商標）時計皿で直ちにカバーした（粉塵による汚染を防止するため）。次いで、時計皿を２〜１５ワット（２〜１５ジュール／秒）のＵＶ光下に配置し、清浄の一法として２０分間照射した。
【０２９１】
センサ上におおよその厚さ０．８〜１ミクロンの導波路材料を得るため、スペシャルティーコーティングシステムズ（Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ．）によって製造されたスピンコーターＰ６７００シリーズを使用して、導波路材料Ｗ１〜Ｗ９をセンサ上にスピン−コートした。スピンコーター、および導波路の被着、センサの位置決めなどのための少量の作業空間にとって十分に大きいプレキシグラス密閉空間である「クリーンボックス」に、スピンコーターを陽圧下で収納した。
【０２９２】
ピンセットを使用し、かつ手袋を着用して、センサをクリーンボックスの内側にあるスピンコーターのチャック上に配置した。導波路溶液１滴をセンサの中央部に置き、次いで他の液滴を連続縁部の周りに「引きずった」。最後に、さらに導波路材料３〜４滴をセンサの中央上に配置し、センサ表面をあふれさせた。溶液は、０．２μｍのフィルタを通して注射器で被着させ、あるいは予め（０．２μｍのフィルタを用いて）濾過し、小ピペットで被着させる。スピンコーティングをランプ５秒、速度約１１００ｒｐｍで６０秒間行った（ｒｐｍは、材料粘度、所望の厚さに依存する）。
【０２９３】
導波路希釈液でわずかに濡らした消毒綿を使用して、センサ上の交互嵌合型電極用の電気接触パッドを２回清浄した。パッド清浄ステップ後、クリーンボックス中で、ホットプレートを用いて、センサを９０℃で少なくとも５分間加熱した。窒素でパージしたオーブン中、センサを１５０℃でさらに加熱し、４５分間加熱した後、オーブン中で室温まで放冷した。
【０２９４】
導波路材料Ｗ１０を、下記を例外とする以外はＷ１〜Ｗ９およびＷ１１で行ったのと同様な調製ステップに従って、センサに調製した。パッドを清浄した後、乾燥および湿潤の測定の前にＷ１０（エポキシ）被覆センサを室温で架橋させておいた。
【０２９５】
導波路材料の乾燥および湿潤の測定値、ならびに結果の表
乾燥測定値は、アジレント（Ａｇｉｌｅｎｔ）８７５３ＥＴネットワークアナライザーで構成されているラボビュー（ＬａｂＶｉｅｗ）ソフトウェア、および受動回路板によって計測した。これは、各センサ上に存在する２つのチャンネルの測定を連続して行う（例えば、まずチャンネルＡ、続いてチャンネルＢを測定する）。導波路層の存在によるセンサの挿入損失の変化を特性決定するため、導波路材料１つに付き２つのセンサを使用した。各センサは２つのチャンネルを有するので、測定する２つのセンサから合計４つのデータ点が得られた。所与の導波路材料では、まず未被覆センサ（導波路なし）、次いで被覆した後に、再び導波路層付きの同じセンサについて、挿入損失を測定した。挿入損失は、未被覆センサと導波路被覆センサとにとって最適信号を付与する動作周波数で測定した。この最適動作周波数は、デバイスの共鳴周波数に対応する（サンディア（Ｓａｎｄｉａ）センサの場合１０３ＭＨｚ±１ＭＨｚ）。下記の表（ドライセンサの音響特性）は、これらの４つの測定値の平均およびその標準偏差を示している。測定値はすべて、乾燥センサの場合のものである（例えば、センサを空気中で測定する）。
【０２９６】
液体下における導波路被覆センサの音響安定性を特性決定するため、受動板の代わりに能動電子板を使用した点以外は乾燥測定値と同じハードウェアを使用して、湿潤測定値を計測した。すなわちシステムは、センサのチャンネルＡとチャンネルＢとを同時に読み取ることができた。収集されたデータは、乾燥の１０点と、その後に続くＰＢＳ（リン酸緩衝液、０．２０Ｍ ＮａＰＯ₄および０．１５Ｍ ＮａＣｌ、ｐＨ７．５）注入を含んだ。定常状態の緩衝液流量は、０．０３ｍＬ／分であった。初期の１０のデータ点（経過時間５分に等しい）は、システムが熱平衡に到達することを可能にし、乾燥条件下におけるセンサの安定性を提供した。緩衝液流れを開始した後、追加の７０点のデータ（経過時間３５分に等しい）を収集した。測定周波数は、測定する各センサにとって最適動作周波数に固定し、かつデータを時間の関数として収集した。時間領域（固定周波数）におけるデータの収集によって、導波路安定性の定量的特性が得られた。ドリフトが挿入損失および位相で観察される可能性がある。各導波路材料について、下記の表（水中におけるセンサの音響安定性）に、センサ上で緩衝液流れが開始して最初の３０分間にわたって挿入損失および位相ともに変化（ドリフト）が起こったことが報告されている。これらの値について、標準偏差も報告されている。報告されている値は、４つの測定値の平均からなっている（２つのセンサがそれぞれ２つのチャンネルを有する）。
【０２９７】
導波路と固定化化学物質材料の様々な組合せで被覆されたセンサの、液体下における音響安定性（上記に記載のようなＰＢＳ緩衝液）も、同様な方式で特性決定した。固定化化学物質は、ターポリマー（調製例ＭＰ２６）、ＵＶ硬化性（調製例ＭＰ２３）、およびジサッカリン（調製例ＭＭ３）であった。上記に記載するスピンコーティング手順を使用して、固定化化学物質を塗布した。これらの測定は、導波路でしか被覆していないセンサの湿潤音響安定性の特性決定について記述したのと同じ方式で行った。導波路と固定化化学物質の所与の各組合せについて、下記の表（導波路材料＋固定化化学物質を有するセンサの音響安定性）に、センサ上で緩衝液流れが開始して最初の３０分間にわたって挿入損失の変化（ドリフト）が報告されている。センサが乾燥状態（空気中）から湿潤（緩衝液下）になるときの挿入損失の変化も報告されている。報告されている値は、４つの測定値の平均からなっている（２つのセンサがそれぞれ２つのチャンネルを有する）。固定化化学物質を含まないセンサについての測定は、新らたな実験的反復を表している。
【０２９８】
【表２】

【０２９９】
【表３】

【０３００】
【表４】

【０３０１】
導波路例１２
捕獲／固定化を伴う導波路材料
調製例ＭＰ２６（ターポリマー）と同じようにして調製されたポリマーをセンサ上にスピン−コートし、先例と同様にして研磨し、清浄した。コーティング条件は、ｒｐｍレベルを１５００に設定した点以外は上述と同じに維持した。酢酸ブチルとアセトニトリル（５０／５０）の混合物を溶媒として使用した。センサパッドを同じ溶媒で清浄した。被覆センサを、フレックス回路に結合させて、３Ｍ ７３１３ ｚ軸接着剤を使用して電気接触させた。ＣＨＥＳ緩衝液（ｐＨ９）中、５０μｇ／ｍＬの濃度のウサギ抗黄色ブドウ球菌（ａｎｔｉ Ｓ． ａｕｒｅｕｓ）抗体を使用して、表面と反応させた。溶液の試料１５μｌを各チャンネル上に置き、３０分間（ｍｉｎｓ）反応させた。センサを、ＰＢＳ緩衝液、続いて０．０５％ツィーン（ＴＷＥＥＮ）２０を含むＰＢＳ、最後にＰＢＳ緩衝液で洗浄した。センサを、流れカートリッジに配置し、上記に記載する手順を使用して、乾燥および湿潤の測定値を計測した。
【０３０２】
測定開始時における挿入損失は、チャンネルＡでは−１０．６１ｄｂ、およびチャンネルＢでは−１１．４７ｄｂであった。測定終了時における挿入損失の変化は、チャンネルＡでは０．２ｄｂ、およびチャンネルＢでは０．１ｄｂであった。位相変化を測定すると、チャンネルＡでは０．５度、およびチャンネルＢでは０．２５度であった。
【０３０３】
捕獲／検出例
捕獲例１
ターポリマーに結合させた黄色ブドウ球菌（Ｓ． ａｕｒｅｕｓ）抗体に対する黄色ブドウ球菌の捕獲：
導波路コーティング
調製例ＭＰ２６と同じようにして調製されたポリマーを、アセトニトリルと酢酸ブチル（５０／５０）の混合物に溶解して、スピンコーティング用の１％溶液を得た。溶液を、清清浄スライドガラス上に、先に記載したようにスピン−コートした。スライドガラスを塩基性浴中で清浄し、続いて水およびエタノールで洗浄し、被覆する前に風乾した。コーティングの厚さを測定すると、０．８ミクロンであった。
【０３０４】
抗体結合
次いで、抗体溶液を被覆導波路センサに移動させることによって、抗体を表面に結合させた。黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）に特異的なウサギＩｇＧ抗体は、米国ニューヨーク州ウェストベリーのアキュレートケミカル・アンド・サイエンティフィック（Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ， Ｗｅｓｔｂｕｒｙ， ＮＹ）から４．５２ｍｇ／ｍＬ溶液として得た。この溶液をＣＨＥＳ緩衝液で希釈して、ＩｇＧ濃度が５０μｇ／ｍＬの溶液を得た。抗体溶液をターポリマーコーティング上に３０分間配置した。試料を、リン酸緩衝生理食塩水緩衝液で洗浄した。「ＰＢＳ緩衝」液は、０．０２Ｍ リン酸ナトリウム（シグマ−アルドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ））および０．１５Ｍ 塩化ナトリウム（シグマ−アルドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ））で構成された。次いで、０．０５％（ｖ／ｖ）ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート、（登録商標ツィーン（ＴＷＥＥＮ）２０、米国ミズーリ州セントルイスのシグマ−アルドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ， Ｓｔ． Ｌｏｕｉｓ， ＭＯ）から入手可能）を含むＰＢＳ緩衝液、続いてＰＢＳ緩衝液で、試料をさらに洗浄した。
【０３０５】
アクリジンオレンジ染色
濃度１０ｍｇ／ｍＬのアクリジンオレンジ溶液をＭｏｌｅｃｕａｌｒ Ｐｒｏｂｅｓ（カタログ番号 Ａ３５６８、米国オレゴン州ユージーン（Ｅｕｇｅｎｅ， ＯＲ））から得た。蒸留水で０．０１ｍｇ／ｍＬに希釈し、染色に使用した。０．２％（ｗ／ｖ）プルロニック（ＰＬＵＲＯＮＩＣ） Ｌ６４界面活性剤（ビーエーエスエフ・コーポレーション、米国ニュージャージー州マウント・オリーブ（ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｍｏｕｎｔ Ｏｌｉｖｅ， ＮＪ）、ＰＢＳ−Ｌ６４緩衝液）を含有するＰＢＳ緩衝液中の黄色ブドウ球菌（ＡＴＣＣ ２５９２３）を、アクリジンオレンジで染色した。５００μｌの黄色ブドウ球菌（Ｓ． ａｕｒｅｕｓ ｂａｃｔｅｒｉａ）溶液を、５００μｌのアクリジンオレンジ希釈溶液と混合し、室温で１５分間静置した。溶液をボルテックスし、８０００回転／分（ｒｐｍ）で５分間遠心した。上澄みを除去し、５００μｌの蒸留水を添加し、ボルテックスし、再度遠心した。この洗浄手順をさらに２回繰り返し、次いで細菌をＰＢＳ−Ｌ６４緩衝液に分散し、十分にボルテックスして、凝集塊を破壊した。緩衝液中、染色された黄色ブドウ球菌の濃度は、１０⁹コロニー形成単位／ミリリットル（１０⁹ｃｆｕ／ｍＬ）であった。
【０３０６】
表面での捕獲
アクリジンオレンジで染色された、ＰＢＳ−Ｌ６４中の黄色ブドウ球菌（ＡＴＣＣ ２５９２３）５０μｌを抗体表面上に１０分間配置した。次いで、試料を、ＰＢＳ緩衝液、ツィーン（ＴＷＥＥＮ）２０を含むＰＢＳ、続いてＰＢＳ緩衝液で洗浄した。試料は、共焦点顕微鏡で観察されるまでＰＢＳ緩衝液中に貯蔵した。
【０３０７】
オリンパス（Ｏｌｙｍｐｕｓ） ＦＶ−３００モデルの共焦点顕微鏡（リーズプレシジョン、米国ミネソタ州ミネアポリス（Ｌｅｅｄｓ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ， Ｉｎｃ．， Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， ＭＮ）から入手可能）を使用して、試料を共焦点顕微鏡検査によって分析した。表面の顕微鏡画像中、暗い背景に対して対照的なスポットの存在により、黄色ブドウ球菌は結合されていると決定した。
【０３０８】
捕獲例２
エポキシ導波路での捕獲：シランと混合したエポキシ導波路：
二液型室温硬化性エポキシを使用して、導波路コーティングを作製した。Ａ液は、比が９０／１０のビスフェノールＡジエポキシド（ダウケミカル（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ） ＤＥＲ ３１７ エポキシ樹脂、米国ミシガン州ミッドランド（Ｍｉｄｌａｎｄ， ＭＩ））と希釈液（Ｏ−クレジルグリシジルエーテル）であった。Ｂ液は、アミン硬化剤（レゾリューションパフォーマンスプロダクツのエピキュア、米国テキサス州ヒューストン（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｅｐｉ−Ｃｕｒｅ ３２５１， Ｈｏｕｓｔｏｎ， ＴＸ））であった。Ａ液およびＢ液はともに、キシレンで固形分８％に希釈し、１：１で混合した。グリシドキシ（Ｇｌｙｃｉｄｏｘｙ）シラン（シラン Ａ１８７、米国ペンシルバニア州トゥリータウンのＧＳＦケミカルズ（ＧＳＦ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｔｕｌｌｙｔｏｗｎ， ＰＡ））を、エポキシ溶液に１％で混合して、センサ上のコーティング用の導波路材料を作製した。エポキシ系を上記の導波路例と同じようにしてスピンコートした。
【０３０９】
調製例Ｍ８で調製のようなサッカリンシランを、ジクロロメタンに濃度１％で溶解した。エポキシ中で混合させたシラン Ａ１８７（米国ペンシルバニア州トゥリータウンのＧＳＦケミカルズ（ＧＳＦ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｔｕｌｌｙｔｏｗｎ， ＰＡ））を含むエポキシ導波路被覆するセンサを、サッカリンシラン溶液 に１５分間浸した。センサを取り出し、溶媒で洗浄し、実験室用空気供給源を使用して乾燥した。
【０３１０】
抗体を、上記のようにセンサに塗布した。染色された緩衝液中黄色ブドウ球菌を、上記のようにセンサ表面に塗布した。試料を、上記のように共焦点顕微鏡検査で分析した。黄色ブドウ球菌は、試料の表面に結合されていると決定した。
【０３１１】
捕獲例３
増量させた硬化剤を含むエポキシ導波路：
Ａ液とＢ液の比が１：２であった点を除いて捕獲例２で使用した二液型エポキシを使用して、導波路を作製した。捕獲例２と同じようにして、コーティングを塗布し、硬化させた。被覆センサを、調製例ＭＭ３）と同じようにして調製したジサッカリンと反応した。エポキシ被覆センサを１％ジサッカリンのＮ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）溶液に１５分間配置した。次いで、浸漬被覆する試料をさらにＮＭＰで洗浄し、実験室用空気を使用して乾燥した。
【０３１２】
抗体を上記のようにセンサに塗布した。緩衝液中の染色された黄色ブドウ球菌を、上記のようにセンサ表面に塗布した。試料を、上記のように共焦点顕微鏡検査で分析した。黄色ブドウ球菌は、試料の表面に結合されていると決定した。
【０３１３】
捕獲例４
ターポリマーを含むエポキシ導波路：
増量した硬化剤を含む二液型エポキシ導波路を、捕獲例３と同じようにして調製した。アセトニトリル／酢酸ブチル混合物（５０／５０）に濃度１％で溶解させた調製例ＭＰ２６（ターポリマー）に記載のようなポリマーを、先に記述したスピンコーティング手順を使用して、エポキシ被覆センサ上にスピン−コートした。抗体を上記のようにセンサに塗布した。緩衝液中の染色された黄色ブドウ球菌を、上記のようにセンサ表面に塗布した。試料を、上記のように共焦点顕微鏡検査で分析した。黄色ブドウ球菌は、試料の表面に結合されていると決定した。
【０３１４】
捕獲例５
ＵＶ硬化性ポリマーを含むエポキシ導波路：
増量した硬化剤を含む二液型エポキシ導波路を、捕獲例３と同じようにして調製した。１％ ＵＶ硬化性ポリマー溶液を、アセトニトリルに溶解させた調製例ＭＰ２３を使用して作製した。この溶液を、上記に記載するようにスピン−コートし、強力ＵＶ光に曝露させることによってＵＶ硬化させた。
【０３１５】
抗体を上記のようにセンサに塗布した。緩衝液中の染色された黄色ブドウ球菌を、上記のようにセンサ表面に塗布した。試料を、上記のように共焦点顕微鏡検査で分析した。黄色ブドウ球菌は、試料の表面に結合されていると決定した。
【０３１６】
捕獲例６
スライドガラス上にスピン−コートしたＰＭＭＡ／ＩＢＭＡ導波路上へのターポリマーのスプレージェッティング；タンパク質Ａビーズ捕獲：
スライドガラスを、塩基性浴、続いて蒸留水およびエタノール中に配置した。スライドガラスを風乾した。調製例ＭＰ２７と同じようにして調製したＰＭＭＡ／ＩＢＭＡコポリマーを、上記に記載する手順を使用して、スライドガラス上にスピン−コートした。
【０３１７】
次いで、エアゾールジェット被着システム（Ｍ３Ｄ−１０１モデル、オプトメック、米国ニューメキシコ州アルバカーキ（Ｏｐｔｏｍｅｃ， Ｉｎｃ．， Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅ， ＮＭ）から入手可能）を使用して、ポリマー被覆スライドガラスに、濃度１．０％のターポリマー（調製例２６ＭＰ）の酢酸ブチル／アセトニトリル（５０／５０）溶液を流量３０ｃｍ³／分でスプレージェットした。
【０３１８】
米国ニューヨーク州ウェストベリーのアキュレートケミカル・アンド・サイエンティフィック（Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ， Ｗｅｓｔｂｕｒｙ， ＮＹ）から４．５２ｍｇ／ｍＬ溶液として得られた黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）に特異的なウサギＩｇＧ抗体を、ＣＨＥＳ緩衝液で希釈して、ＩｇＧ濃度が５０μｇ／ｍＬの溶液を得た。抗体溶液をターポリマーコーティング上に３０分間配置した。試料を、ＰＢＳ緩衝液、０．０５％ツィーン（ＴＷＥＥＮ）２０を含むＰＢＳ緩衝液、続いてＰＢＳ緩衝液で洗浄した。米国ペンシルベニア州ウォリントンのポリサイエンス（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｉｎｃ．， Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ， ＰＡ）（タンパク質Ａフルオレスブライト（Ｆｌｕｏｒｅｓｂｒｉｔｅ）ＹＧ ポリスチレンマイクロスフェア、カタログＮｏ．１７８４５として入手可能）から得られた１ミクロンサイズの蛍光タンパク質Ａビーズ５０μｌ体積を、表面上に１５分間配置した。ビンにおいて、緩衝液：０．０２Ｍ リン酸ナトリウム（ｐＨ７．４）、８ｍｇ／ｍＬ ＮａＣｌ、１０ｍｇ／ｍＬ ＢＳＡ、０．１％アジ化ナトリウム、および５％グリセロール中、タンパク質Ａビーズ濃度２０４μｇ／ｍＬ。試料を、ＰＢＳ緩衝液、次いで蒸留水で洗浄し、共焦点顕微鏡（上記のものと同じ）によって観察した。次いで、タンパク質Ａビーズを計数した。この手順をターポリマー濃度を変更しながら繰り返して、下記の表４に示す結果が得られた。
【０３１９】
【表５】

【０３２０】
捕獲例７
ＰＭＭＡ／ＩＢＭＡ導波路で被覆し、ターポリマーでスプレー−ジェットし，タンパク質Ａビーズで覆われたセンサ上のタンパク質Ａビーズの捕獲
サンディア（Ｓａｎｄｉａ）１０３ ＬｉＴａＯ₃センサ（上記に記載）を、ＰＭＭＡ／ＩＢＭＡ（調製例ＭＰ２７）ポリマーで被覆して、導波路を厚さ０．８μｍで提供した。ターポリマーを、上記に記載するように導波路上にスプレー−ジェットした。アキュレートケミカルズ（Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）からのウサギ抗黄色ブドウ球菌（ａｎｔｉ Ｓ． ａｕｒｅｕｓ）抗体を、上記からの抗体コーティング手順を使用して、チャンネルの上に手で被覆する。センサを、上記に記載するようにフレックス回路に結合させた後、流れカートリッジ内に載せた。ＰＢＳを、まず速度３ｍＬ／分でセンサを越えて流れさせて、システム内の気泡を除去し、その後、速度０．０３ｍＬ／分で流すことによってシステムを３０分間平衡化した。タンパク質ＡビーズのＰＢＳ−Ｌ６４溶液の２５０μｌ体積を注入し、０．０３ｍＬ／分で運転した。この注入に続いて、さらにＰＢＳでの平衡化、および速度４ｍＬ／分での洗浄を行った。センサを取り外して、共焦点顕微鏡で観察し、表面に結合したビーズは、観察された。
【０３２１】
捕獲例８
音響バイオセンサ上のタンパク質Ａ：
１０３ＭＨｚで動作し、かつサンディア国立研究所（Ｓａｎｄｉａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）で作製されたＬｉＴａＯ₃ベースの横波型音響波センサを、これらの実験で使用した。片面研磨された３６° ＹＸ ＬｉＴａＯ₃（ソーヤーリサーチプロダクツ、米国オハイオ州イーストレイク（Ｓａｗｙｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．， Ｅａｓｔｌａｋｅ， ＯＨ））ウェハを、最初にアセトン、メタノール、イソプロパノール、および１８ＭΩｃｍ水でそれぞれすすぐことによって清浄し、次いで窒素で乾燥した。リフトオフ手順を使用して、各遅延線向けのインターデジタルトランスデューサを定義した。接着を促進するために、ＬｉＴａＯ₃ウェハ上の１００オングストロームのチタン（Ｔｉ）結合層を、ｅ−ビームエバポレータ（シービーシー・プロダクツ、米国ニューヨーク州ロチェスター（ＣＶＣ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．， Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ， ＮＹ））を使用して蒸発させた。次いで、８００オングストローム金層を抵抗蒸発によってＴｉ膜上に被着した。
【０３２２】
センサをＰＭＭＡ／ＩＢＭＡ（調製例ＭＰ２６）ポリマーでスピン−コートして、導波路を厚さ０．８μｍで提供した。次いで、ｚ軸接着剤を使用して、センサをフレックス回路に結合させた。調製例ＭＰ２６（ターポリマー）と同じようにして調製したポリマーを酢酸ブチルで１％に溶解し、エアゾールジェット被着システム（Ｍ３Ｄ−１０１モデル、オプトメック、米国ニューメキシコ州アルバカーキ（Ｏｐｔｏｍｅｃ， Ｉｎｃ．， Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅ， ＮＭ）から入手可能）を使用して、導波路層上にスプレー−ジェットした。
【０３２３】
次いで、センサのアクティブチャンネルに、アキュレートケミカルズ（Ａｃｃｕｒａｔｅ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から得られたウサギ抗黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）抗体、およびジャクソンイミュノリサーチ（Ｊａｃｋｓｏｎ Ｉｍｍｕｎｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）から参照チャンネルとして得られたトリ抗体を手で被覆した。抗体濃度をｐＨ９．０のＣＨＥＳ緩衝液（シグマ（Ｓｉｇｍａ）化学品から）で約５０μｇ／ｍＬに調整した。抗体を３０分間反応させておき、次いでＰＢＳ緩衝液、続いてツィーン（ＴＷＥＥＮ）２０を含む同じ緩衝液で洗浄し、最後にＰＢＳ緩衝液ですすいだ。次いで、フレックス時のセンサを、流れカートリッジに保管した。このカートリッジの温度を、定温浴から循環する流体で２８℃に維持した。
【０３２４】
センサを、６ポートバルブに結合しているシリンジポンプを経由して送達されるＰＢＳ−Ｌ６４緩衝液を走行させることによって３０分間平衡化した。システム中の空気気泡を除去するために流量を３ｍＬ／分に調整し、続いて３０μｌ／分の流れに調整した。平衡に達すると、タンパク質Ａ濃度が１μｇ／ｍＬのタンパク質Ａ溶液（タンパク質Ａ、米国カリフォルニア州サンフランシスコのＺｙｍｅｄから入手（Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ， ＣＡ））を６ポートバルブの１つを経由して注入した。ループサイズを５００μｌしか試料がセンサポッドに注入されないように調整した。この試料をカートリッジに送達した後、緩衝液を流量３０μｌ／分で再開した。
【０３２５】
位相データは、センサの各チャンネルごとに１．８ＭＨｚ周波数スパンにわたって１０３ＭＨｚ付近で収集した。測定値は、データ取得用のアジレント（Ａｇｉｌｅｎｔ）８７５３ＥＳネットワークアナライザーおよびラボビュー（ＬａｂＶｉｅｗ）ソフトウェアを使用して収集した。アクティブまたは参照チャンネル測定を実現してクロストークをなくすためのインラインスイッチを有する、プリント回路基板中の直線信号経路を使用した。取得データは、アクティブおよび参照の両チャンネルの位相対周波数対時間マトリックスから構成された。
【０３２６】
生の位相データをまず、一次音響波信号からのノイズをフィルターにかける機能を本質的に行う時間領域ゲーティングによって処理した。位相を固定周波数（１０３ＭＨｚ）で抽出した。データ抽出は、アクティブおよび参照の両チャンネルに対して個別に行われる。位相を使用して、応答を決定した。データ解析の最終ステップは、実験中に発生した環境ノイズ因子を除去するために、参照チャンネル信号をアクティブチャンネル信号から差し引くことであった。これによって、２つの基本的な領域：センサ表面全体にわたって分析物を注入する前のベースライン位相、および注入後のオフセット位相を成す単一曲線を生じた。オフセットの大きさは、分析物のタイプおよび濃度に依存した。
【０３２７】
上記手順は、様々な濃度の溶液中タンパク質Ａ、および記録されたセンサ応答、および下記の表５の結果で決定された位相変化に伴って繰り返した。
【０３２８】
【表６】

【０３２９】
本明細書に引用した特許の完全な開示、特許文献、および刊行物は、それぞれが個別に組み込まれたかのように、参照によりその全体を本明細書に組み込む。本発明に対する様々な修正形態および変更は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、当業者に明らかになるであろう。ある本発明は、本明細書に記載された例示的実施形態および実施例によって無為に限定されるものではないこと、このような実施例および実施形態は、例として提示されているものにすぎず、本発明の範囲は、以下の通り本明細書の請求の範囲によってしか限定されるものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０３３０】
【図１】本発明の音響センサの代表図である。
【図２】バイオセンサを含む検出装置の一例の略線図である。
【図３】代替の検出装置の略線図である。
【図４】検出カートリッジの一例の略線図である。
【図５】音響センサ検出システムの略線図である。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）次式を有する官能基からなる群から独立に選択された２つ以上の懸垂基を有する可溶性ポリマー：
【化１】

（式中、
Ｒ¹およびＲ²は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｒ³は、アルキル、アリール、アラルキル、または−ＮＲ^aＲ^b（式中、Ｒ^aおよびＲ^bはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員のヘテロ環状基を形成する）であり；
Ｒ⁴およびＲ⁵は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｒ⁶は、アルキル、フルオロアルキル、クロロアルキル、アリール、−ＮＲ^cＲ^d（式中、Ｒ^cおよびＲ^dはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員の環状基を形成する）であり、あるいはＲ⁶はＲ^eおよびこれらが結合している基と一緒になって、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｚは、アルキル、アリール、または−（ＣＯ）Ｒ^e（式中、Ｒ^eはＲ⁶およびこれらが結合している基と一緒になって、窒素ヘテロ原子および硫黄ヘテロ原子を有する４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し、前記ヘテロ環状またはヘテロ二環状基を、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる）であり；
Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、単結合、またはアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された２価基であり；かつ
Ｙ⁴およびＹ⁵はそれぞれ結合である）；あるいは
（ｂ）次式のモノマー：
Ａ−Ｒ⁷−Ｘ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ⁸）＝ＣＨ₂
（式中、
Ａは、式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＶ）を有する官能基からなる群から選択され；
Ｘは、−Ｎ（Ｒ⁹）−または−Ｏ−であり；
Ｒ⁷は、アルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、およびそれらの組合せ（ただし、アルキレンおよびヘテロアルキレンは場合によっては、１つまたは複数のカルボニルを含む）からなる群から選択された２価基であり；
Ｒ⁸は、水素またはメチルであり；かつ
Ｒ⁹は、水素またはＣ_1~6アルキル基である）；あるいは
（ｃ）次式の多官能性化合物：
（Ａ’−）_y−Ｑ
（式中、
Ａ’はそれぞれ独立に、式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＶ）を有する官能基からなる群から選択され；
Ｑは、単結合、またはｙ−価原子もしくは基であり；かつ
ｙは、２〜１０の整数であり；
ただし、Ｑ、Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³は、ジスルフィド基を含まないことを条件にする）；あるいは
（ｄ）式Ｉ、ＩＩ、またはＩＶ（式中、各Ｙ基（Ｙ¹、Ｙ²、Ｙ³）は、カルボキシ、ハロカルボニル、ハロカルボニルオキシ、シアノ、ヒドロキシ、メルカプト、イソシアナト、ハロシリル、アルコキシシリル、アシルオキシシリル、アジド、アジリジニル、ハロアルキル、第三級アミノ、第一級芳香族アミノ、第二級芳香族アミノ、ジスルフィド、アルキルジスルフィド、ベンゾトリアゾリル、ホスホノ、ホスホロアミド、ホスファト、エチレン性不飽和基、およびそれらの組合せからなる群から独立に選択された基板の反応性官能基に結合されている）で表される１つまたは２つの官能基を有する化合物；あるいは
（ｅ）１つまたは複数の様々なモノマー（ただし、少なくとも１つのモノマーは、（メタ）アクリラートモノマーである）から誘導され、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、またはＩＶを有する官能基を含まないポリマー；あるいは
（ｆ）Ｎ−ビニルカルバゾールおよび場合によっては他のエチレン性不飽和モノマーから誘導されたポリマー；あるいは
（ｇ）ＶＦ₂含有フルオロポリマー；
（ｈ）ポリエポキシド；あるいは
それらの組合せを含む表面を含む音響センサ。
【請求項２】
表面弾性波センサである、請求項１に記載の音響センサ。
【請求項３】
横波型表面弾性波センサである、請求項２に記載の音響センサ。
【請求項４】
ラブモードで動作することができる、請求項３に記載の音響センサ。
【請求項５】
導波路層および固定化オーバー層を含む、請求項１に記載の音響センサ。
【請求項６】
固定化層が、官能基（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、および（ＩＶ）からなる群から独立に選択された２つ以上の懸垂基を有する可溶性ポリマーを含む、請求項５に記載の音響センサ。
【請求項７】
可溶性ポリマーが、少なくとも１０００の分子量を有するランダムポリマーであり、かつ次式を有するものであり：
【化２】

（式中、
Ｒ’’はそれぞれ独立に、ＨまたはＣＨ₃であり；
Ｅはそれぞれ、−Ｏ−または−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）であり；
ｍ’、ｎ’、ｏ’、ｐ’は、各部分がポリマーに存在する回数を表し；
Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、およびＷ’は独立に、アルキル、アリール、ヒドロキシエステル、アルコキシアルキル、アルコキシアリール、エーテル、フルオロアルキル、トリアルコキシシリルアルキル、およびＮ含有基からなる群から選択され；かつ
Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、またはＷ’の少なくとも１つは、次式のアシルスルホンアミド基を含む：
【化３】

）；かつ
ポリマーは、少なくとも２つの異なる部分を含む、請求項６に記載の音響センサ。
【請求項８】
Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、またはＷ’の少なくとも１つが下記の基である、請求項７に記載の音響センサ：
【化４】

。
【請求項９】
可溶性ポリマーが下記からなる群から選択された、請求項８に記載の音響センサ：
【化５】

【化６】

（式中、ｍ’、ｎ’、ｏ’、およびｐ’は、各部分がポリマーに存在する回数を表す）。
【請求項１０】
可溶性ポリマーが次式を有する、請求項９に記載の音響センサ：
【化７】

。
【請求項１１】
導波路層が、２つ以上の異なるモノマー（ただし、少なくとも１つが、（メタ）アクリラートモノマーである）から誘導されたポリマー、Ｎ−ビニルカルバゾールから誘導されたポリマー、ポリエポキシド、ＶＦ₂含有フルオロポリマー、またはそれらの組合せを含む、請求項５に記載の音響センサ。
【請求項１２】
導波路層が、２つ以上の異なるモノマー（ただし、少なくとも１つが、（メタ）アクリラートモノマーである）から誘導されたポリマー、ポリエポキシド、またはそれらの組合せを含む、請求項１１に記載の音響センサ。
【請求項１３】
固定化層が、官能基（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、および（ＩＶ）からなる群から独立に選択された２つ以上の懸垂基を有する可溶性ポリマーを含む、請求項１１に記載の音響センサ。
【請求項１４】
固定化導波路層を含む、請求項１に記載の音響センサ。
【請求項１５】
固定化導波路層が、官能基（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、および（ＩＶ）からなる群から独立に選択された２つ以上の懸垂基を有する可溶性ポリマーを含む、請求項１４に記載の音響センサ。
【請求項１６】
固定化導波路層が、少なくとも１０００の分子量を有するランダムポリマーを含み、かつ次式を有するものであり：
【化８】

（式中、
Ｒ’’はそれぞれ独立に、ＨまたはＣＨ₃であり；
Ｅはそれぞれ、−Ｏ−または−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）であり；
ｍ’、ｎ’、ｏ’、ｐ’は、各部分がポリマーに存在する回数を表し；
Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、およびＷ’は独立に、アルキル、アリール、ヒドロキシエステル、アルコキシアルキル、アルコキシアリール、エーテル、フルオロアルキル、トリアルコキシシリルアルキル、およびＮ含有基からなる群から選択され；かつ
Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、またはＷ’の少なくとも１つは、次式のアシルスルホンアミド基を含む：
【化９】

）；かつ
ポリマーが、少なくとも２つの異なる部分を含む、請求項１５に記載の音響センサ。
【請求項１７】
Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、またはＷ’の少なくとも１つが次の基である、請求項１６に記載の音響センサ：
【化１０】

。
【請求項１８】
可溶性ポリマーが下記からなる群から選択された、請求項１７に記載の音響センサ：
【化１１】

【化１２】

（式中、ｍ’、ｎ’、ｏ’、およびｐ’は、各部分がポリマーに存在する回数を表す）。
【請求項１９】
可溶性ポリマーが次式を有する、請求項１８に記載の音響センサ：
【化１３】

。
【請求項２０】
次式を有する官能基からなる群から独立に選択された２つ以上の懸垂基を有する可溶性ポリマーを含む音響センサ：
【化１４】

（式中、
Ｒ¹およびＲ²は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｒ³は、アルキル、アリール、アラルキル、または−ＮＲ^aＲ^b（式中、Ｒ^aおよびＲ^bはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員のヘテロ環状基を形成する）であり；
Ｒ⁴およびＲ⁵は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｒ⁶は、アルキル、フルオロアルキル、クロロアルキル、アリール、−ＮＲ^cＲ^d（式中、Ｒ^cおよびＲ^dはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員の環状基を形成する）であり、あるいはＲ⁶はＲ^eおよびこれらが結合している基と一緒になって、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｚは、アルキル、アリール、または−（ＣＯ）Ｒ^e（式中、Ｒ^eはＲ⁶およびこれらが結合している基と一緒になって、窒素ヘテロ原子および硫黄ヘテロ原子を有する４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し、前記ヘテロ環状またはヘテロ二環状基は、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる）であり；
Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、単結合、またはアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された２価基であり；かつ
Ｙ⁴およびＹ⁵はそれぞれ結合である）。
【請求項２１】
可溶性ポリマーを含む固定化導波路層を含む、請求項２０に記載の音響センサ。
【請求項２２】
可溶性ポリマーが、少なくとも１０００の分子量を有するランダムポリマーであり、かつ次式を有するものであり：
【化１５】

（式中、
Ｒ’’はそれぞれ独立に、ＨまたはＣＨ₃であり；
Ｅはそれぞれ、−Ｏ−または−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）であり；
ｍ’、ｎ’、ｏ’、ｐ’は、各部分がポリマーに存在する回数を表し；
Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、およびＷ’は独立に、アルキル、アリール、ヒドロキシエステル、アルコキシアルキル、アルコキシアリール、エーテル、フルオロアルキル、トリアルコキシシリルアルキル、およびＮ含有基からなる群から選択され；かつ
Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、またはＷ’の少なくとも１つは、次式のアシルスルホンアミド基を含む：
【化１６】

）；かつ
ポリマーが少なくとも２つの異なる部分を含む、請求項２１に記載の音響センサ。
【請求項２３】
Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、またはＷ’の少なくとも１つが次の基である、請求項２２に記載の音響センサ：
【化１７】

。
【請求項２４】
可溶性ポリマーが下記からなる群から選択された、請求項２３に記載の音響センサ：
【化１８】

【化１９】

（式中、ｍ’、ｎ’、ｏ’、およびｐ’は、各部分がポリマーに存在する回数を表す）。
【請求項２５】
可溶性ポリマーが次式を有する、請求項２４に記載の音響センサ：
【化２０】

。
【請求項２６】
導波路層および固定化オーバー層を含み、固定化オーバー層が可溶性ポリマーを含む、請求項２０に記載の音響センサ。
【請求項２７】
導波路層が、ポリエポキシド、１つまたは複数の（メタ）アクリラートモノマーから誘導されたポリマー、スチレン含有ポリマー、Ｎ−ビニルカルバゾールおよび場合によっては他のエチレン性不飽和モノマーから誘導されたポリマー、ポリイミド、ＶＦ₂含有フルオロポリマー、またはそれらの組合せを含む、請求項２６に記載の音響センサ。
【請求項２８】
音響センサの被覆方法であって：
次式を有する官能基からなる群から独立に選択された２つ以上の懸垂基を有する可溶性ポリマーを、音響センサの表面に非接触被着技法を使用して塗布するステップを含む方法：
【化２１】

（式中、
Ｒ¹およびＲ²は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｒ³は、アルキル、アリール、アラルキル、または−ＮＲ^aＲ^b（式中、Ｒ^aおよびＲ^bはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員のヘテロ環状基を形成する）であり；
Ｒ⁴およびＲ⁵は、これらが結合しているジカルボキシミド基と共に、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｒ⁶は、アルキル、フルオロアルキル、クロロアルキル、アリール、−ＮＲ^cＲ^d（式中、Ｒ^cおよびＲ^dはそれぞれ、アルキル基であり、またはこれらが結合している窒素原子と一緒になって、４〜８員の環状基を形成する）であり、あるいはＲ⁶はＲ^eおよびこれらが結合している基と一緒になって、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し；
Ｚは、アルキル、アリール、または−（ＣＯ）Ｒ^e（式中、Ｒ^eはＲ⁶およびこれらが結合している基と一緒になって、窒素ヘテロ原子および硫黄ヘテロ原子を有する４〜８員のヘテロ環状またはヘテロ二環状基を形成し、前記ヘテロ環状またはヘテロ二環状基を、任意選択の芳香族基、任意選択の飽和もしくは不飽和の環状基、または任意選択の飽和もしくは不飽和の二環状基に縮合させることができる）であり；
Ｙ¹、Ｙ²、およびＹ³はそれぞれ独立に、単結合、またはアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、カルボニル、カルボニルオキシ、カルボニルイミノ、オキシ、チオ、−ＮＲ^f−（式中、Ｒ^fは、水素またはアルキルである）およびそれらの組合せからなる群から選択された２価基であり；かつ
Ｙ⁴およびＹ⁵はそれぞれ結合である）。
【請求項２９】
非接触被着技法が、エアゾールジェット被着方法を使用するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
音響センサが導波路層を含み、かつ可溶性ポリマーを導波路層の表面に塗布する、請求項２８に記載の方法。

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【公表番号】特表２００７−５１８０７３（Ｐ２００７−５１８０７３Ａ）
【公表日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４７１５２（Ｐ２００６−５４７１５２）
【出願日】平成１６年１２月１７日（２００４．１２．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０４２３８２
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６６０９２
【国際公開日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム　イノベイティブ　プロパティズ　カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】