Array manufacturing method |
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| 申请号 | JP2004029995 | 申请日 | 2004-02-05 | 公开(公告)号 | JP2004177415A | 公开(公告)日 | 2004-06-24 |
| 申请人 | Affymetrix Inc; アフィメトリックス インコーポレイテッド; | 发明人 | MARTIN J GOLDBERG; YAMAMOTO MEL; MCGALL GLENN H; WOODMAN STEVEN J; SPENCE ERIC; KAJISA LISA T; | ||||
| 摘要 | PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a modified method and device of preparing an array of a substance. SOLUTION: The method which removes a protecting group from a nucleotide includes a process in which the nucleotide is deprotected by using alkylamine diluted with H 2 O. COPYRIGHT: (C)2004,JPO | ||||||
| 权利要求 | アレイ製造方法であって、以下： 基板上で光分解工程を実施する工程であって、ここで該基板は、その表面上に官能基を含み、ここで該光分解工程は、フローセル内側で生じ、該フローセルは、０．１００”と０．００５”との間の深さを有する、工程；および 化学反応を実施する工程であって、ここで該化学反応は、該フローセル内側で生じる、工程、 を含む、方法。 前記深さが０．０５”と０．００５”との間である、請求項１に記載の方法。 前記深さが０．０３２”と０．０１０”との間である、請求項１に記載の方法。 前記深さが約０．０２０”である、請求項１に記載の方法。 前記フローセルが５”の幅および５”の長さを有する、請求項１に記載の方法。 請求項１に記載の方法であって、前記化学反応が以下： ５'ヒドロキシルの位置で光保護された３'−Ｏ−活性化ホスホラミダイト化ヌクレオシド（ホスホラミダイト）の付加、を含み、ここで該ホスホラミダイトが１ｍＭ〜約１００ｍＭの濃度で存在する、方法。 前記ホスホラミダイトが１０ｍＭ〜約５０ｍＭの濃度で存在する、請求項６に記載の方法。 前記ホスホラミダイトが１５ｍＭ〜約３０ｍＭの濃度で存在する、請求項６に記載の方法。 前記ホスホラミダイトが約２０ｍＭの濃度で存在する、請求項６に記載の方法。 請求項１に記載の方法であって、ここで前記フローセルは、詰め物および該フローセルの本体が、近接表面を形成するように製造され、ここで前記基板は該フローセル本体に接触する、方法。 請求項１０に記載の方法であって、ここで前記近接表面は、前記詰め物が溝に適合するように、該溝を前記本体内に機械加工することにより形成される、方法。 前記詰め物がｏ−リングを封入する、請求項１０に記載の方法。 アレイ製造方法であって、以下： 基板上で光分解工程を実施する工程であって、ここで該基板は、その表面上に官能基を含む、工程；および 化学反応を実施する工程であって、ここで該化学反応は、前記フローセル内側で生じ、ここで該化学反応は、５'ヒドロキシルの位置で光保護された３'−Ｏ−活性化ホスホラミダイトヌクレオシド（ホスホラミダイト）の付加を含み、ここで該ホスホラミダイトが１ｍＭ〜約１００ｍＭの濃度で存在する、工程； を含む、方法。 前記ホスホラミダイトが１０ｍＭ〜約５０ｍＭの濃度で存在する、請求項１３に記載の方法。 前記ホスホラミダイトが１５ｍＭ〜約３０ｍＭの濃度で存在する、請求項１３に記載の方法。 前記ホスホラミダイトが約２０ｍＭの濃度で存在する、請求項１３に記載の方法。 アレイ製造方法であって、以下： 基板上で光分解工程を実施する工程であって、ここで該基板は、その表面上に官能基を含む、工程；および 化学反応を実施する工程であって、ここで該化学反応は、フローセル内側で生じ、ここで該フローセルは、詰め物および該フローセルの本体が、近接表面を形成するように製造され、ここで該基板は該フローセルの本体に接触する工程； を含む、方法。 請求項１７に記載の方法であって、ここで前記近接表面は、前記詰め物が溝に適合するように、該溝を前記本体内に機械加工することにより形成される、方法。 前記詰め物がｏ−リングを封入する、請求項１７に記載の方法。 請求項１７に記載の方法であって、以下： 前記フローセルの入口点および出口点に静電除去装置を配置する工程、 をさらに含む、方法。 前記静電除去装置がイオン化ファンを含む、請求項２０に記載の方法。 前記静電除去装置がイオン棒を含む、請求項２０に記載の方法。 前記静電除去装置が少なくとも１つのイオン化ファンおよび少なくとも１つのイオン棒の配列を含む、請求項２０に記載の方法。 前記フローセルの少なくとも１つの表面がステンレス鋼から作製される、請求項１に記載の方法。 前記フローセルの少なくとも１つの表面がガラスから作製される、請求項１に記載の方法。 前記ガラスがホウケイ酸ガラスである、請求項２５に記載の方法。 |
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| 说明书全文 | 本発明は、アレイ製造のプロセスにおける使用のための改変された技術および方法に関する。 （関連の適用に対する相互参照） （発明の背景） チップ設計ファイルは、ＤＮＡのような分子のアレイの製造において用いられるリトグラフマスクを設計するシステム１０６に提供される。 このシステムつまりプロセス１０６は、マスク１１０を作製するのに必要なハードウエアならびに、また、効率的な様式でマスクパターンをマスク上に配列するために必要なコンピューターハードウエアおよびソフトウエア１０８を含み得る。 図１において他の特徴を有する場合、このような装置は、同じ物理的な部位に設置され得るか、または設置され得ないが、図１における図解を容易にするために一緒に示される。 システム１０６は、ポリマーアレイの製造における使用のためのクロム−オン−ガラス（ｃｈｒｏｍｅ−ｏｎ−ｇｌａｓｓ）マスクのようなマスク１１０を作製する。 マスク１１０、およびシステム１００からのチップの設計に関する選択された情報が、合成システム１１２に用いられる。 合成システム１１２は、基板またはチップ１１４上でポリマーのアレイを製造するために用いる必要なハードウエアおよびソフトウエアを含む。 例えば、シンセサイザー１１２は、基板およびチップ１１４が設置されている光供給源１１６および化学フローセル１１８を含む。 マスク１１０は、光供給源と基板／チップとの間に設置され、そして２つは、チップの選択された領域の脱保護のために適切な時間で互いに関連して変換される。 選択された化学試薬は、脱保護化領域に結合するため、ならびに洗浄および他の操作のためにフローセル１１８を通じて指向される。 すべての操作は、好ましくは、適切にプログラムされたデジタルコンピューター１１９により指示される。 これは、マスク設計およびマスク作製において用いられるコンピューターと同じコンピューターであり得るかまたはあり得ない。 合成システム１１２により製造される基板は、必要に応じて、より小さいチップへ細かく刻まれ、そして標識されたレセプターに曝露される。 このレセプターは、基板上の１つ以上の分子に相補的であり得るか、またはあり得ない。 このレセプターは、フルオレセイン標識のような標識を用いて標識され（図１において星印で示す）、そしてスキャンニングシステム１２０に設置される。 スキャンニングシステム１２０はまた、適切にプログラムされたデジタルコンピューター１２２の指示下で操作する。 これはまた、合成、マスク作製およびマスク設計において用いられるコンピューターと同じコンピューターであり得るか、またはあり得ない。 スキャナー１２０は、標識レセプター（＊）が基板に結合した位置を検出するために用いられる共焦点の顕微鏡またはＣＣＤ（電荷結合デバイス：ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）のような検出デバイス１２４を含む。 スキャナー１２０の出力は、フルオレセイン標識化レセプターの場合、基板上の位置の関数として蛍光強度（光子カウントまたは電圧のような他の関連する測度）を示すイメージファイル１２４である。 標識レセプターがポリマーのアレイにより強力に結合した場合、より高い光子カウントが観察されるので、そして基板上のポリマーのモノマー配列が位置の関数として公知であるので、レセプターに相補的な基板上のポリマーの配列を決定することが可能になる。 イメージファイル１２４は、分析システム１２６への入力として提供される。 また、分析システムは、広範な種々のコンピューターシステムの任意の１つであり得るが、好ましい実施態様では、この分析システムは、Ｓｕｎ Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎまたは等価物に基づく。 チップ設計ファイルおよびイメージファイルから得られる分子配列に関する情報を用いて、この分析システムは、１つ以上の種々のタスクを実行する。 １つの実施態様では、この分析システムは、目的のレセプターにより生成された蛍光のパターンを「野生」型レセプターから予期されるパターンと比較し、適切な出力１２８を提供する。 蛍光のパターンが野生型レセプターのパターンに適合（限度内で）する場合、目的のレセプターは、野生型レセプターと同じであると推定される。 蛍光のパターンが野生型レセプターのパターンと有意に異なる場合、このレセプターは、野生型レセプターではないと推定される。 このシステムは、ＤＮＡまたはＲＮＡのようなレセプターにおける特定の変異を同定するためにさらに用いられ得、そしていくつかの実施態様において、特定のレセプターのすべてまたは一部を新規に配列決定し得る。 図２Ａは、図１に示されるアレイを形成および分析するためのシステムと組み合わせて用いられるソフトウエアシステムの簡略化した説明図を提供する。 図２Ａに示されるように、このシステムは、工程２０２で、特定の分析における目的である遺伝子配列をまず同定する。 目的の配列は、例えば、遺伝を確認し、法医学の情報などを提供する遺伝子の正常部分または変異部分であり得る。 配列選択は、テキストファイルの手動入力を介して提供され得るか、ＧｅｎＢａｎｋのような外部供給源に由来し得る。 工程２０４で、このシステムは、遺伝子を評価し、どのプローブがチップ上で所望されるかを決定する際にユーザーを決定または補助し、そしてプローブについてのチップ上の適切な「レイアウト」を提供する。 このレイアウトは、エッジ効果の最小化、合成の容易さ、および／またはチップ上の整列（遺伝子配列の「読み取り」を可能にする）のような所望の特性を実行する。 工程２０６で合成のためのマスクが設計される。 また、このマスクは、１つ以上の所望の特質を実行するために設計される。 例えば、このマスクは、必要なマスクの数を減少するために、マスク上で「開口」されるべきピクセル（ｐｉｘｅｌ）の数を減少させるため、および／またはマスクの合成において必要な曝露の数を減少するために、設計され得、これにより実質的にコストを低下させる。 工程２０８で、ソフトウエアは、マスク設計およびＤＮＡまたは他のポリマーチップを作製するためのレイアウト情報を利用する。 このソフトウエア２０８は、数ある中で、基板およびマスクの相対変換、フローセルを通じた所望の試薬の流れ、フローセルの合成温度ならびに他のパラメーターを制御する。 工程２１０で、ソフトウエアの別の部分は、チップのスキャンニングに用いられ、従って、チップが合成され、標識されたレセプターへ曝露される。 ソフトウエアはチップのスキャンニングを制御し、従って、得られたデータを配列情報を抽出するために後で利用され得るファイル中に蓄積する。 工程２１２で、ソフトウエアシステムは、レイアウト情報および蛍光情報を利用し、チップを評価する。 ＤＮＡチップから得られる情報の重要な部分の間には、変異体レセプターの同定、および特定のレセプターの遺伝子配列の決定がある。 図２Ｂは、特定の標的ＤＮＡのＤＮＡプローブのアレイ１１４への結合を図示する。 この簡単な例で示されるように、以下のプローブが、アレイ内で形成される： ＶＬＳＩＰＳ（登録商標）と呼ばれる新しい技術は、数十万以上の異なる分子プローブを含む親指の爪よりも小さいチップの製造を可能にした。 これらの技術は、米国特許番号５，１４３，８５４号、ＰＣＴ ＷＯ９２／１００９２号、およびＰＣＴ ＷＯ ９０／１５０７０号（すべての目的のためにその全体が参照として本明細書に援用されている）に記載されている。 実際には、生物学的チップは、アレイに配列されたプローブ（それぞれのプローブ集団は特定の位置に割り当てられている）を有している。 生物学的チップは、その中で、それぞれの位置が、例えば、１０ミクロンの大きさを有して生産された。 上記のように、このチップは、標的分子がチップ上の任意のプローブと相互作用するか否かを決定するために用いられ得る。 選択された試験条件下で標的分子にアレイを曝露した後、スキャンニングデバイスは、アレイのそれぞれの位置を試験し得、そして標的分子がその位置でプローブと相互作用したか否かを決定し得る。 生物学的チップは、プローブまたは標的分子のいずれかについての情報を得るための種々のスクリーニング技術において有用である。 例えば、ペプチドのライブラリーは、薬物についてスクリーニングするためのプローブとして用いられ得る。 このペプチドは、レセプターに曝露され得、そしてレセプターに結合するそれらのプローブは、同定され得る。 例えば、プローブがオリゴヌクレオチドである生物学的チップ（「オリゴヌクレオチド アレイ」）は、期待を示す。 核酸プローブのアレイは、核酸サンプルから配列情報を抽出するために用いられ得る。 このサンプルは、ハイブリダイゼーションを可能にする条件下でプローブに曝露される。 次いで、このアレイは、スキャンされ、サンプル分子がどのプローブとハイブリダイズしたかを決定する。 アレイ上の特定の配列を用いるプローブの選択的タイリング（ｔｉｌｉｎｇ）、およびハイブリダイゼーションのパターンと非ハイブリダイゼーションのパターンを比較するためのアルゴリズムを用いることによって配列情報を入手し得る。 この方法は、核酸の配列決定のために有用である。 これはまた、遺伝的疾患についての、または特定の病原体もしくは病原体の株の存在についての診断的スクリーニングにおいて有用である。 種々の異なる型のポリマーを合成するための方法および装置は、当該分野において周知である。 例えば、Ａｔｈｅｒｔｏｎら、「Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｐｅｐｔｉｄｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ」、ＩＲＬ Ｐｒｅｓｓ、１９８９（すべての目的のために参考として本明細書に援用されている）に記載された「メリフィールド」法は、固体支持体上でペプチドを合成するために用いられた。 メリフィールド法において、アミノ酸は、不溶性のポリマーから作られた支持体に共有結合される。 α保護基を有する別のアミノ酸は、ジペプチドを形成するためにその共有結合されたアミノ酸と反応される。 洗浄後、保護基は、除去され、そしてα保護基を有する第３のアミノ酸がジペプチドに付加される。 このプロセスは、所望の長さのペプチドおよび配列が得られるまで続けられる。 ポリマー合成のため一連の反応容器を用いることがまた提案された。 例えば、管状のリアクターシステムは、自動化された試薬の連続添加により固相支持体上で直鎖ポリマーを合成するために用いられ得る。 既知の量の反応粒子を含む多孔性の容器内（この粒子は、容器の孔よりもサイズがより大きい）で、ポリマー配列の多数を調製する方法はまた、公知である。 この容器は、所望の物質と選択的に反応され、所望の配列の産物分子を合成し得る。 他の技術もまた所望された。 これらの方法は、標準的なマイクロタイタープレートの形式に適合する９６のプラスチックピン上でのペプチドの合成を含む。 固体基板上でポリマー配列の大きいアレイを作製するための方法がまた開発された。 ポリマー配列のこれらの大きい「アレイ」は、広範な範囲の適用を有し、そして薬学、生物工学および医療産業に対して実質的に重要である。 例えば、このアレイは、生物学的活性（例えば、レセプター結合能力）について多数の分子をスクリーニングすることにおいて用いられ得る。 あるいは、核酸プローブのアレイは、公知の配列において変異を確認するために用いられ得る。 特に注目すべきは、米国特許番号第５，４４５，９３４号（Ｆｏｄｏｒら）および米国特許番号第５，５１０，２７０号（Ｆｏｄｏｒら）に記載されている先駆的な研究である。 これは、光指向技術を用いる分子合成の改良方法を開示し、そしてすべての目的のためにその全体が参考として本明細書に援用されている。 本発明は、上記のように、アレイ製造のプロセスにおける使用のための改変された技術および方法に関する。 （発明の概要） （定義） モノマー：ポリマーを形成するために一緒に結合され得る低分子のセットのメンバー。 モノマーのセットは、例えば、通常のＬ−アミノ酸のセット、Ｄ−アミノ酸のセット、天然または合成アミノ酸のセット、ヌクレオチドのセットならびにペントース（五炭糖）およびヘキソース（六炭糖）のセットを含むがこれらに限定されない。 本明細書において用いる場合、モノマーは、ポリマーの合成のための任意の数の基礎的なセットをいう。 例えば、２０の天然に存在するＬ−アミノ酸のダイマーは、ポリペプチドの合成のために４００のモノマーの基礎セットを形成する。 モノマーの異なる基礎セットは、ポリマーの合成において、任意の連続的な工程で使用され得る。 さらに、それぞれのセットは、合成後に改変される保護されるメンバーを含み得る。 基板：剛性表面または半剛性表面を有する物質。 多くの実施態様において、基板の少なくとも１つの表面は、実質的に平坦である。 しかし、いくつかの実施態様において、異なるポリマーについての合成領域を例えば、ウエル、隆起領域、食刻された溝などで物理的に分離することが所望され得る。 他の実施態様に従って、小さいビーズが表面に提供され得る。 これは、合成の完了時に放出され得る。 保護基：モノマーユニットに結合し、そして反応基の曝露のためにそれから選択的に除去され得る物質。 保護基は、一般的に、保護基が除去される時まで、望ましくない反応を生じること（例えば結合）を防止する。 反応基：選択された環境下で別の部分との所望の結合または切断反応を行う分子の一部をいう。 このような結合は共有結合または他の型の結合を介し得る。 （発明の詳細な説明） 以前に記載されたように、基板の表面上の物質の合成は、例えば、米国特許第５，１４３，８５４および同第５，３８４，２６１号および公開ＰＣＴ出願番号ＷＯ９２／１００９２に記載されるような、光指向型方法、または米国特許第５，３８４，２６１号および公開ＰＣＴ出願番号ＷＯ９３／０９６６８（これらの各々は参考として本明細書中に援用される）に記載されるような、機械的合成方法を使用して実行され得る。 １つの実施態様において、合成は、光指向型合成方法を使用して実行される。 特に、これらの光指向型または写真平版型合成方法は、光分解工程および化学工程を含む。 手短に言うと、基板表面は、その表面上に官能基を含む。 これらの官能基は、光不安定性の保護基により保護される（「光保護される」）。 光分解工程の間に、基板の表面の部分は、光または他の活性化因子に曝露され、これらの部分内の官能基を活性化する（すなわち、光保護基を除去する）。 次いで、基板を化学工程に供し、ここで、少なくとも１つの官能基を光保護される化学モノマーは、次いで、基板の表面と接触される。 これらのモノマーは、保護されていない官能基を介して基板の活性化された部分に結合する。 引き続く活性化および結合工程は、モノマーを第一の領域の全てまたは一部と重複し得る他の予め選択された領域に結合する。 基板上の各領域での活性化および結合配列は、その上で合成されたポリマーの配列を決定する。 光指向型技術は、例示目的で本明細書中に記載されるが、本明細書中の発明は、インクジェットまたはフローセル合成方法（Ｗｉｎｋｌｅｒら、米国特許第５，３８４，２６１号を参照のこと）のような他の技術、および適用された電界の使用を介する他の技術（Ｆｏｄｏｒら、米国特許第５，１４３，８５４号を参照のこと）への適用、あるいは上記のまたは他の方法により支持体上で予め合成された物質の置換でさえも有する。 同時係属出願の米国特許シリアル番号０８／６３４，０５３号もまた参照のこと（これらの各々は、全ての目的のためにその全体が参考として、本明細書中に援用される）。 アレイ製造に関連する装置は、特にその年の特定の時間に、陰性または陽性のいずれかであり得る、非一貫性の静電荷を生成する傾向を有する。 この静電荷は、いくつかの場合において、製造されたアレイのコンシステンシーおよび質に影響する。 この静電荷は、主に、天候の変動により引き起こされ得ると考えられるが、しかし、この場合にもかかわらず、静電荷の除去または変化は、製造工程に有利であり得る。 従って、本発明は、１つの実施態様において、製造工程から静電荷の除去を提供する。 この静電荷の除去は、例えば、イオン化ファン（その装置の上の天井に埋め込まれた大きいファンか、または静電荷のレベルを有することが記録される領域に配置される小さなファンのいずれか）の追加により達成され得る。 いくつかの特定の場合において、この静電荷は、製造に必要な時間の長さの減少、または収量の増加のいずれかの点における、アレイ製造の性能を増強するために操作され得る。 光指向型合成を介して整列化されたポリマーの製造の１つの特定の例において、基板の調製プロセスは、１単位の操作において光分解工程および化学工程を組合わせる。 基板ウェーハは、光分解工程、および化学工程か、またはモノマー付加工程の両方の間に、フローセル中に搭載される。 特に、基板は、基板上の官能基を活性化するために基板の合成表面の光分解性曝露を可能にするリアクター系中に搭載される。 次いで、化学モノマーを含む溶液を、リアクター系に導入し、そして合成表面と接触させる。 ここで、そのモノマーは、基板表面上の活性な官能基と結合し得る。 次いで、溶液を含むモノマーを、リアクター系から除去し、そして別の光分解工程を実施して、基板表面の異なる選択された領域を曝露し、そして活性化する。 このプロセスは、所望のポリマーアレイが作製されるまで繰り返される。 個々のプロセスの組合せた光分解／化学工程を実行するためのデバイスの略図を、図３に示す。 図３のデバイスは、図１における化学フローセル１１８に対応する。 図は、リアクター系３００の横断面を示す。 そのデバイスは、１つの表面に配置される空洞３０４を有する本体３０２から構成されるフローセルを含む。 空洞は、一般に、空洞内へおよび空洞を通って流体を流すための流体入口３０８および出口３１０を含む。 必要に応じて、その空洞は、流体が空洞内へおよび空洞を通ってポンプ（ｐｕｍｐｅｄ）される場合に流体を混合するのを補助するために、空洞の背面上にリッジ３０６を含む。 基板３１２は、空洞に渡って搭載され、これにより基板ウェーハ３１４の前面（アレイが、その上で合成されるべき表面）は、空洞と流体伝達状態にある。 このデバイスはまた、選択された流体を空洞内に送達して、第１の基板表面に接触するための流体入口３０８に液体連絡する流体送達系を含む。 流体送達系は、代表的に、選択された流体（例えば、モノマー含有溶液、指数整合（ｉｎｄｅｘ ｍａｔｃｈｉｎｇ）流体、洗浄溶液など）を、１以上の試薬リザーバ３１８から空洞へ、流体入口３０８を経て送達する。 この送達系は、代表的に、ポンプ３１６および種々の試薬リザーバから選択するための１以上のバルブ３１７を含む。 本発明の局面は、同時係属出願の米国特許シリアル番号０８／６３４，０５３号（これは、全ての目的のために、本明細書中に援用される）にさらに詳細に記載される。 １つの好ましい実施態様に従って、静電荷除去デバイス３２２は、電荷の活性な除去のためのリアクター系３００と接触して、または近接して配置される。 １つの実施態様において、この静電荷除去デバイスは、小さなポータブル静電荷ファンであり、別の実施態様において、リアクター系の上の天井に埋め込まれた大きいファンである。 さらに別の実施態様において、荷電した静電棒が、系に組込まれ得、ここで、その棒からのイオンは、非静電荷ファンにより製造系を横切ってブローされる。 製造デバイスからの静電荷の除去の他の方法は、当業者に明らかであり、そしてこの開示は、上記の指定された方法に限定されることを意図されない。 本発明に従って、図４に示すように、静電荷除去デバイス３２２は、好ましくは、フローセル３０２の入口点および出口点に配置される。 図４は、フローセル３０２上の入口点４００および出口点４０１を示す。 このような出口点および入口点、４００、４０１は、例えば、ドアの形態であり得る。 しかし、種々の入口点および出口点は、所定のフローセル中で使用され得、そして種々の方法で物理的に構築され得る。 本発明のこの実施態様に従って、フローセル上の任意の入口点および出口点は、その近位に静電荷除去デバイス３２２を提供される。 このようなデバイス３２２は、静電荷散逸ファン、荷電した静電棒、または両方の組み合わせであり得る。 フローセルの入口点および出口点に静電荷除去デバイス３２２を配置することにより、所望しない静電が排除され、そしてアレイが組み立てられるフローセル中に生じる化学上の任意の可能性のある効果が、回避され得る。 フローセル中に生じる化学に影響を及ぼすことに加えて、静電気は、基板のフローセルへの固着を生じ得、従って、プロセス中に基板を移動する際に問題を生じる。 従って、フローセルの入口点および出口点での静電荷除去デバイス３２２の配置は、散逸効果の集約を提供するために機能を及ぼす。 このことは、基板が、フローセルに入る前およびフローセル内での化学を開始する前に、電荷的に中立であることを保証する。 さらに、基板は、電荷的に中立である結果、基板は、それが移動される際に、ドア、またはフローセルの他の任意の部分に物理的に固着しない。 図５は、フローセルを通って基板を移動するためのデバイスの横断面を示す。 代表的に、フローセルは、ロボットハンドラーが、フローセル内での処理後の基板をピックアップし得るように、基板５１４を押す金属ピン５２０を含む。 例えば、ドアまたはフローセルの他の部分に基板が物理的に固着されるように、静電が集積することが可能にされた場合、そのピンを使用して、フローセルから基板を押すことは、基板の分離を生じ得る。 本発明の別の局面において、上記に記載されるように、基板５１４をドアから押し上げるおよび押し下げるために使用される金属ピン５２０は、好ましくは、プラスチックまたはテフロン（登録商標）チップで被覆される。 被覆されない金属ピンが基板を解離するために使用される場合、合成後のウェーハ上で明らかな所望しない効果を生じる容量性の効果が生じることが見出された。 金属ピンを、プラスチック、テフロン（登録商標）、またはいくつかの他の非伝導性物質で被覆することにより、ピンがウェーハを移動するために押し上げられた場合、または合成の間（すなわち、フローセルのドアが、閉じている場合）に、ピンからウェーハの後方へ通過する任意の可能な電荷が回避される。 本発明はまた、フローセルへの設計の改変を提供する。 本発明の１つの実施態様において、フローセル本体は、基板が、基板とフローセル本体との間の強固なシールの形成が依然可能である間に、基板が適合し得る隣接する本体を形成するように、設計される。 この設計は、製造プロセスの間の基板の割れを防止すると考えられる。 本発明の１つの実施態様において、ｏ−リングをしばしば、封入する詰め物（シム、ｓｈｉｍ：詰め木）は、１つの隣接表面を形成するためにフローセルの表面内に機械化される。 図６は、フローセル設計の１つの実施態様の横断面を示す。 溝６０１は、空洞３０４を有するフローセル本体３０２に切り込まれている。 ｏ−リング６０４を備える、詰め物６０２は、本体と基板３１２との間に強固なシールを形成し、従って、平坦な、隣接した表面を作成し、ここで、基板はフローセル本体に接触する。 フローセルの空洞の容量をできるだけ小さく維持して、化学物質の温度または濃度のような反応パラメーターをより正確に制御することがしばしば望ましい。 しかし、非常に小さいフローセルの空洞（長さ５”および幅５”の寸法であるフローセルに対して、フローセル中において作動中の深さが０．０１０”以下）は、基板表面の反応流体への不完全な曝露を生じる、空洞中の反応流体からのトラップ（ｔｒａｐｐｉｎｇ）気泡による収率の減少を導き得る。フローセル空洞における試薬を、完全に混合するようにすることが重要である。長さ／幅の比に対しての不充分な深さを有するフローセル空洞はまた、不充分な反応容量の大きさにより生成される表面張力に起因して、完全な混合を阻害し得る。この因子に起因して、適切な反応空洞の深さは、フローセル空洞の幅および長さに伴い変化する。５”×５”の寸法のフローセルについて、好ましい反応空洞の深さは、０．１００”の作動中の深さ〜０．００５”の作動中の深さ、およびより好ましくは、０．０５０”〜０．００５”、より好ましくは、０．０３２”〜０．０１０”であり、０．０２０”の作動中の深さがもっとも好ましい。 本発明の別の局面において、フローセルの材料構築が議論されている。 代表的に、フローセルのチャンバー内で、１つの表面はガラスであり、それは、ウェーハ自体により形成される。 フローセルの他の表面は、ステンレス鋼またはガラスを含むいくつかの材料の１つであり得る。 ステンレス鋼を使用する実施態様において、ステンレス鋼材料は、好ましくは、フローセル内での混合特性を増強する滑らかさのために、パシット（ｐａｓｓｉｔｅｄ）され、そして電解研磨される。 ステンレス鋼は、費用効果的で、機械化し易い。 しかし、ステンレス鋼は、完全に化学的に不活性ではないために、ガラスがフローセルの第２の表面として、好ましく使用される。 特に、ホウケイ酸ガラスが、それが化学的に不活性であるために有用である。 しかし、基板に容易に混入し、腐食し、または分解しない限り、任意の化学的に不活性なガラスが使用され得る。 ホウケイ酸ガラスはまた、それが、最も滑らかな可能性のある表面を提供し、再度それが、化学物質に対する増強された混合特性を提供するという点で、ステンレス鋼を超える利点を提供する。 フローセルの第２の表面としてホウケイ酸ガラスを有する場合、全周をシールするＯ−リングシールを除いて、チャンバー中の全てのものがガラスである。 結果として、内部で行われる化学反応物を腐食し、酸化し、またはさもなければ分解し得るフローチャンバー内部の材料は存在しない。 光指向型合成において、各々の光分解工程後に、モノマー形成ブロックが導入されるか、または基板の合成表面と接触される。 付加されたモノマーは、しばしば、単一の活性な官能基を含み、例えば、オリゴヌクレオチド合成の場合、３'−ヒドロキシル基を含む。 ポリマー配列内のモノマーへの連結に関与する残存する官能基（例えば、ヌクレオチドの５'−ヒドロキシル基）は、一般に光保護される。 次いで、モノマーは、前述の光分解工程の間に活性化される基板の表面上の反応性部分と結合するか、または基質上に合成されているポリマーのリンカー分子の末端で結合する。 化学工程は、しばしば、当該分野で周知の固相ポリマー合成方法を含む。 例えば、ホスホラミダイト、亜リン酸トリエステル、ホスホトリエステル、およびＨ−ホスホン酸化学物質によるオリゴヌクレオチドの固相合成のための手順の詳細な記載は、広範に利用可能である。 Ｇａｉｔ編 Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ，ＩＲＬ 本発明の１つの実施態様において、５'ヒドロキシル基で光保護された、３'−０−活性化ホスホラミダイトヌクレオチド含む溶液は、基板の光活性化領域への結合のためにフローセル内に導入される。 代表的に、ホスホラミダイトヌクレオチドは、１ｍＭ〜約１００ｍＭ、より好ましくは１０ｍＭ〜約５０ｍＭ，より好ましくは１５ｍＭ〜約３０ｍＭの濃度の、そして最も好ましくは、約２０ｍＭの濃度のモノマー溶液で存在する。 基板ウェーハ上の所望のポリマーの全体的な合成に続いて、永久保護基（例えば、各合成工程の間に除去されなかった保護基）は、代表的に、合成オリゴヌクレオチドの核酸塩基およびリン酸骨格上に残存する。 これらの保護基の除去は、通常、水性水酸化アンモニウムの濃縮溶液を用いて達成される。 この方法は、保護基の除去に効果的であるが、これらの条件はまた、合成オリゴマーと支持体（通常、多孔質シリカ粒子）に結合する機能化されたシラン誘導体との間のエステル結合を加水分解することにより、その支持体からのその合成オリゴマーのいくらかの量の切断を生じ得る。 アレイにおいて、最終の脱保護工程後にオリゴヌクレオチドを基板へ連結する結合を防御することが望ましい。 この理由のために、合成は、ヒドロキシルアルキル−トリアルコキシシラン（例えば、ビス（ヒドロキシエチル）アミノプロピルシラン）で誘導体させた基板上で直接的に行われる。 しかし、これらの支持体は、脱保護に使用されるアルカリ加水分解の条件に完全に安定ではない。 持続時間に依存して、延長された期間で水性アンモニア中に放置される基板は、シラン結合相上の水酸化物イオンの攻撃に起因して、プローブの損失に陥り得る。 同時係属出願第０８／６３４，０５３号（全ての目的のために本明細書中に援用される）は、無水有機アミンを使用する、ポリマー配列の最終的な脱保護を記載する。 特に、第一級、および第二級アルキルアミンを使用して、最終的な脱保護をもたらす。 アルキルアミンは、未希釈で、または有機溶媒（例えば、エタノール、アセトニトリルなど）の溶液中で使用され得る。 本発明の１つの実施態様は、溶液中の活性成分が水で希釈されることを提供する。 好ましい実施態様は、メチルアミン（ＭＥＴ）／Ｈ ２ Ｏ、エチレンジアミン（ＥＤＡ）／Ｈ ２ Ｏ、エタノールアミン（ＥＴＡ）／Ｈ ２ Ｏ、および水酸化アンモニウム／Ｈ ２ Ｏを含むが、これらに限定されない。 代表的なアルキルアミンの溶液は、少なくとも約４０％アルキルアミン（ｖ／ｖ）である。 除去されるべき保護基に依存して、これらの溶液中での完全脱保護のために、「速い」塩基保護基（例えば、ＰＡＣまたはＤＭＦ保護Ａ、ＣまたはＧ、およびＩｂｕ保護Ｃ）について数分から、標準的な保護基（例えば、ベンゾイル保護Ａ、Ｃ、またはＧ、およびＩｂｕ保護Ｇ）について、例えば４〜２０時間からの範囲の時間が必要とされる。 １つの局面において、本発明は、以下を提供する：アレイを製造する方法であって、以下： １つの実施形態において、前記製造工程がリアクター系において生じる。 別の実施形態において、リアクター系がフローセルを含む。 なお別の実施形態において、前記フローセルの少なくとも１つの表面がステンレス鋼から作製される。 なお別の実施形態において、前記フローセルの少なくとも１つの表面がガラスから作製される。 なお別の実施形態において、前記ガラスがホウケイ酸ガラスである。 １つの実施形態において、前記アレイが生物学的アレイである。 １つの実施形態において、前記物質が無機化合物である。 １つの実施形態において、前記物質が有機化合物である。 １つの実施形態において、前記物質がポリマーである。 別の実施形態において、前記ポリマーが核酸を含む。 １つの実施形態において、静電気を除去する前記工程がイオン化ファンにより達成される。 別の実施形態において、前記イオン化ファンが携帯型のファンである。 なお別の実施形態において、前記イオン化ファンが永久設置型である。 なお別の実施形態において、前記イオン化ファンが天井設置型である。 別の実施形態において、前記ファンが、静電荷のレベルを有することが記録された領域に設置される。 別の実施形態において、前記ファンが前記製造工程が生じる位置に近接して設置される。 １つの実施形態において、前記静電気を除去する工程が静電気的なファンにより達成される。 １つの実施形態において、前記静電気を除去する工程が荷電静電棒により達成される。 別の実施形態において、前記荷電静電棒からのイオンが非静電気的なファンにより前記物質を横切ってブローされる。 １つの局面において、本発明は、以下を提供する：アレイの製造方法であって、以下： １つの実施形態において、前記操作する工程が、前記リアクターの入口点および出口点に静電除去装置を配置する工程を含む。 別の実施形態において、前記静電除去装置がイオン化ファンを含む。 別の実施形態において、前記静電除去装置がイオン棒を含む。 別の実施形態において、前記静電除去装置が少なくとも１つのイオン化ファンおよび少なくとも１つのイオン棒の配列を含む。 １つの局面において、本発明は、以下を提供する：ヌクレオチドから保護基を除去する方法であって、Ｈ ２ Ｏで希釈されたアルキルアミンを用いて該ヌクレオチドを脱保護する工程を含む、方法。 １つの実施形態において、前記ヌクレオチドが固体支持体に付着される。 別の実施形態において、前記固体支持体が空間的に位置付け可能なアレイである。 なお別の実施形態において、前記ヌクレオチドが多数のオリゴヌクレオチドを含む。 なお別の実施形態において、前記オリゴヌクレオチドが前記アレイ上で合成される。 １つの実施形態において、保護基を除去する前記工程が、アレイ製造プロセスにおける脱保護工程である。 １つの実施形態において、前記の脱保護工程が２分と２０時間との間で継続する。 １つの実施形態において、前記の脱保護工程が１時間と１０時間との間で継続する。 １つの実施形態において、前記の脱保護工程が４時間と８時間との間で継続する。 １つの局面において、本発明は、以下を提供する：アレイ製造方法であって、以下： １つの実施形態において、前記深さが０．０５”と０．００５”との間である。 １つの実施形態において、前記深さが０．０３２”と０．０１０”との間である。 １つの実施形態において、前記深さが約０．０２０”である。１つの実施形態において、前記フローセルが５”の幅および５”の長さを有する。１つの実施形態において、前記化学反応が以下：５'ヒドロキシルの位置で光保護された３'−Ｏ−活性化ホスホラミダイト化ヌクレオシド（ホスホラミダイト）の付加、を含み、ここで該ホスホラミダイトが１ｍＭ〜約１００ｍＭの濃度で存在する。別の実施形態において、前記ホスホラミダイトが１０ｍＭ〜約５０ｍＭの濃度で存在する。別の実施形態において、前記ホスホラミダイトが１５ｍＭ〜約３０ｍＭの濃度で存在する。別の実施形態において、前記ホスホラミダイトが約２０ｍＭの濃度で存在する。１つの実施形態において、前記フローセルは、詰め物および該フローセルの本体が、近接表面を形成するように製造され、ここで前記基板は該フローセル本体に接触する。別の実施形態において、前記近接表面は、前記詰め物が溝に適合するように、該溝を前記本体内に機械加工することにより形成される。別の実施形態において、詰め物がｏ−リングを封入する。１つの実施形態において、前記フローセルの少なくとも１つの表面がステンレス鋼から作製される。１つの実施形態において、前記フローセルの少なくとも１つの表面がガラスから作製される。別の実施形態において、前記ガラスがホウケイ酸ガラスである。 １つの局面において、本発明は、以下を提供する：アレイ製造方法であって、以下： １つの実施形態において、前記ホスホラミダイトが１０ｍＭ〜約５０ｍＭの濃度で存在する。 １つの実施形態において、前記ホスホラミダイトが１５ｍＭ〜約３０ｍＭの濃度で存在する。 １つの実施形態において、前記ホスホラミダイトが約２０ｍＭの濃度で存在する。 １つの局面において、本発明は、以下を提供する：アレイ製造方法であって、以下： １つの実施形態において、前記近接表面は、前記詰め物が溝に適合するように、該溝を前記本体内に機械加工することにより形成される。 １つの実施形態において、前記詰め物がｏ−リングを封入する。 １つの実施形態において、以下：前記フローセルの入口点および出口点に静電除去装置を配置する工程、をさらに含む。 別の実施形態において、前記静電除去装置がイオン化ファンを含む。 別の実施形態において、前記静電除去装置がイオン棒を含む。 別の実施形態において、前記静電除去装置が少なくとも１つのイオン化ファンおよび少なくとも１つのイオン棒の配列を含む。 １つの局面において、本発明は、以下を提供する：アレイ製造方法であって、以下： １つの実施形態において、前記静電気を除去する工程がイオン化ファンにより達成される。 別の実施形態において、前記イオン化ファンが携帯型ファンである。 別の実施形態において、前記イオン化ファンが永久設置型である。 なお別の実施形態において、前記イオン化ファンが天井設置型である。 別の実施形態において、前記ファンが、静電荷のレベルを有することが記録された領域に設置される。 別の実施形態において、前記ファンが前記製造工程が生じる位置に近接して設置される。 １つの実施形態において、前記静電気を除去する工程が静電気的なファンにより達成される。 １つの実施形態において、前記静電気を除去する工程が荷電静電棒により達成される。 別の実施形態において、前記荷電静電棒からのイオンが非静電気的なファンにより前記物質を横切ってブローされる。 １つの局面において、本発明は、以下を提供する：アレイ製造方法であって、以下： １つの実施形態において、前記静電気の除去工程がイオン化ファンにより達成される。 別の実施形態において、前記イオン化ファンが携帯型ファンである。 別の実施形態において、前記イオン化ファンが永久設置型である。 なお別の実施形態において、前記イオン化ファンが天井設置型である。 １つの実施形態において、前記ファンが、静電荷のレベルを有することが記録された領域に設置される。 １つの実施形態において、前記ファンが前記製造工程が生じる位置に近接して設置される。 １つの実施形態において、前記静電気を除去する工程が静電気的なファンにより達成される。 １つの実施形態において、前記静電気を除去する工程が荷電静電棒により達成される。 別の実施形態において、前記荷電静電棒からのイオンが非静電気的なファンにより前記物質を横切ってブローされる。 １つの局面において、本発明は、以下を提供する：アレイ製造方法であって、以下： １つの実施形態において、前記静電気を除去する工程がイオン化ファンにより達成される。 別の実施形態において、前記イオン化ファンが携帯型ファンである。 別の実施形態において、前記イオン化ファンが永久設置型である。 なお別の実施形態において、前記イオン化ファンが天井設置型である。 別の実施形態において、前記ファンが、静電荷のレベルを有することが記録された領域に設置される。 別の実施形態において、前記ファンが前記製造工程が生じる位置に近接して設置される。 １つの実施形態において、前記静電気を除去する工程が静電気的なファンにより達成される。 １つの実施形態において、前記静電気を除去する工程が荷電静電棒により達成される。 別の実施形態において、前記荷電静電棒からのイオンが非静電気的なファンにより前記物質を横切ってブローされる。 １つの局面において、本発明は、以下を提供する：アレイ製造方法であって、以下： １つの局面において、本発明は、以下を提供する：アレイ製造方法であって、以下： １つの局面において、本発明は、以下を提供する：アレイ製造方法であって、以下： 本発明は、物質のアレイの調製のための改変された方法および装置を提供する、ここで、それぞれのアレイは、基板の表面に会合するポリマー、低分子または無機物質の事前に選択された収集体を含む。 本発明の別の実施態様では、最適化されたフローセルの幾何学的条件が提供される。 本発明の別の実施態様では、アレイ製造の間、ホスホラミダイトの導入が提供される。 本発明の別の実施態様では、新規の脱保護溶液が提供される。 以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに限定されない。 （実施例） 図７は、静電荷測定の位置を示す。 装置７０１は、ロードパドル７０２、フローセル７０３、アンロードパドル７０５、およびフローセルインサート７０４を備える。 測定は、４つの位置（図７参照）、位置１、２、３、および４（有意な静電強度が以前に観察された）において行った。 参照測定はまた、別の研究室に配置した処理発生装置上で行った。 数の比較は、静電荷が１つの装置と別の装置で、および異なる時点での同じ装置の両方で大きく変わり得ることを示す。 表２のデータは、イオンエミッターファンが、装置上に設置された後に測定された強度を示す。 再度、測定の位置とは、図７における位置をいう。 Ｍｏｄｅｌ６４４０および６４３０イオンエミッターファン産物はまた、Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ． からのものであり、電界を中和するために使用された。 ３つ全ての装置上の合成処理の間に行なわれた電界計の読取りは、イオンエミッターファン静電的電場レベルを＋／−０．０１ｋＶに効果的に維持し得ることを示す。 電界計に接続された電荷プレートを使用して、１〜１．５ｋＶの電荷を適用して、どれくらい迅速に電荷を中和し得るかを観察するために、イオンフローに挿入した。 全ての測定は、類似の、および一致する装置の能力を示す。 定常状態強度は、バックグラウンド測定に類似する＋／−０．０３ｋＶに安定する。 より深いフローセルが、より大きな合成の均一性を生じる、より良好な試薬混合を可能にすると考えられる。 表３は、２５℃、３０分の標準的な条件下で、５０ｎＭのオリゴヌクレオチドの標的配列を使用するハイブリダイゼーションの結果を要約する。 ２０ｍｌのフローセルを作動して、そして２０ｍＭのホスホラミダイトの濃度を使用する場合の、平均のシグナル強度およびその対応するチップの変動係数の両方における改善が示される。 これらは、リプレニッシュ（ｒｅｐｌｅｎｉｓｈ）結合（表３のリプレニッシュ結合を参照のこと）を示すモジュラーオリゴ合成器（ＭＯＳ）回路と組合せられ、ここで、サイクルを完了して、そのサイクルの間の完全な試薬混合を確証する前に、試薬が添加され、混合され得、次いで、より多くの同じ試薬が添加される。 ウェーハを標準的なプロトコル条件下で合成し、次いでメチルアミン（ＭＥＴ）（Ｈ ２ Ｏ中、４０％ｗｔ）を用いて８時間で脱保護した。 次いで、脱保護したウェーハを、標準的なプロトコル条件下で、賽の目に切り、会合し、そしてハイブリダイズした。 これらのウェーハを分析し、そして結果を、エチレンジアミン（ＥＤＡ）（ＥｔＯＨ中、５０％ｗｔ）で脱保護した同一に処理したウェーハと比較した。 ＭＥＴウェーハは、フォアグラウンドのプローブ強度における１１０％の増加、バックグラウンドのプローブ強度における５８％の減少、およびコントロールのプローブ強度における１３０％〜４００％の増加を実証した。 上記に引用される全ての刊行物および特許出願は、個々の刊行物または特許出願が、参考として援用されるために特定におよび個々に示されたのと同様の範囲で、全ての目的のためにその全体が参考として援用される。 本発明は、明瞭さおよび理解の目的のための説明ならびに例示のために、幾分詳細に記載されるが、特定の変更および改変が、添付の特許請求の範囲内で実行されることは明らかである。 本発明は、物質のアレイの調製のための改変された方法および装置を提供し、ここで、各アレイは、基板の表面と結合するポリマー、低分子、または無機物質の予め選択された収集物を含む。 本発明の方法は、アレイ製造に使用される一般的な装置、フローセル幾何学条件、および溶液に改変を提供する。 |
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