JP2001021558A - ポリヌクレオチドアレイの製作法 - Google Patents

ポリヌクレオチドアレイの製作法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上にポリヌクレオチドアレイを製作する
方法を提供する。 【解決手段】 (a)ポリヌクレオチドデポジションシス
テムを作動させて、前記基板上にポリヌクレオチド含有
する流体小滴のアレイをデポジットし、乾燥すると、ポ
リヌクレオチドを含有するスポットのターゲット・パタ
ーンを提供するステップと、(b)前記システムによって
デポジットした小滴が乾燥するのに十分な時間を経過さ
せ、実際のパターンの乾燥スポットが生じるようにする
ステップと、(c)前記実際のパターンを観察するステッ
プと、(d)前記実際のパターンと、ポリヌクレオチドを
含有するスポットの前記ターゲット・パターンを比較す
るステップ、とを含む方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アレイ(arrays)に
関するものであり、とりわけ、診断、スクリーニング、
遺伝子発現解析、及び、他の用途において役立つ、DNA
アレイなどのポリヌクレオチドアレイに関する。
【0002】
【従来の技術】ポリヌクレオチドアレイ(DNAアレイま
たはRNAアレイなど)は、既知のところであり、例え
ば、診断またはスクリーニング用ツールとして用いられ
ている。こうしたアレイには、基板上に所定の構造をな
すように配置された、通常は異なるシーケンス(sequenc
e)のポリヌクレオチドからなる領域(スポットまたはフ
ィーチャーと称される場合もある)が含まれている。こ
うしたアレイは、ある試料にさらされると、ある観察さ
れた結合パターンを示す。この結合パターンは、例え
ば、試料中の全てのポリヌクレオチド・ターゲット(例
えば、DNA)に適合するラベル(蛍光化合物のよう
な)によってラベル付け(labeling)を行い、アレイにお
ける蛍光パターンを正確に観察することによって検出す
ることが可能である。シーケンスの異なるポリヌクレオ
チドが、所定の構造に従って正しくデポジットさせられ
たものと仮定すると、観察される結合パターンは、試料
の1つ又はより多くのポリヌクレオチド成分の存在及び
/または濃度を表すことになる。
【0003】バイオポリマーアレイは、生体内原位置合
成法(in situ synthesis method)を用いるか、あらかじ
め取得したバイオポリマーのデポジション(depositio
n、堆積)を利用して、製作する(fabricate)ことが可能
である。生体内原位置合成法には、米国特許第5,449,75
4号に記載のペプチドアレイを合成するための方法、並
びに、WO98/41,531号及びそれらで引用されている参考
文献に記載のポリヌクレオチド(とりわけ、DNA)を
合成するための方法が含まれる。こうした生体内原位置
合成法は、基本的に、(a)基板上の所定の位置上に保護
モノマーの小滴をデポジットして、適切に活性化させた
基板表面(または、あらかじめデポジットさせた保護解
除モノマー)、と結合させ(link);(b)デポジットされ
たモノマーを保護解除して、続いてデポジットされた保
護モノマーと反応できるようにし;(c)結合のために別
のモノマーをデポジットさせること、からなる小滴をデ
ポジットするシーケンス(sequence)の繰り返し(iterati
on)とみなすことが可能である。完成したアレイの異な
る領域が異なる所望のバイオポリマーシーケンスを有す
ることができるようにするために、いずれの1つの繰り
返しの間でも、基板上の異なる領域に異なるモノマーを
デポジットさせることができる。各繰り返し毎に、酸化
ステップ及び洗浄ステップといった、1つ又はより多く
の追加中間ステップが必要とされてる場合がある。これ
らのデポジション方法は、基本的に、バイオポリマーを
連結させることができるように、適正に活性化された基
板上の所定の位置にバイオポリマーをデポジットさせる
ことを包含する。基板の異なる領域にシーケンスの異な
るバイオポリマーをデポジットさせることによって、完
成されたアレイを得ることが可能である。洗浄または他
の追加ステップを使用することも可能である。
【0004】ポリヌクレオチド、とりわけ、全オリゴマ
またはcDNAのようなDNAのデポジション技術分野
において既知の典型的な手法は、ピンの先端などの1つ
又はより多くの小滴ディスペンサー、あるいは開放毛細
管に少量のDNA溶液を充填し、ピンまたは毛細管を基
板表面に接触させることである。こうした手法について
は、米国特許第5,807,522号に記載されている。流体が
表面に接触すると、流体の一部が転移される。ピンまた
は毛細管は、アレイ上にスポット(spot)するための次の
タイプのDNAをピックアップする前に洗浄されなけれ
ばならない。このプロセスは、多くの異なるシーケンス
について繰り返され、最終的に、所望のアレイが製作さ
れる。あるいは、又、インク・ジェット・ヘッドの形態
の小滴ディスペンサにDNAを充填して、基板に噴射す
ることが可能である。こうした技法については、例え
ば、PCT公開公報WO95/25,116号及びWO98/41,531号、及
び、その他に記載がある。この方法は、非接触デポジシ
ョン(non-contact deposition)の利点がある。さらに他
の方法には、Biodot装置(Biodot equipment)(米国カリ
フォルニア州アーヴィンのBio-Dot inc.から入手可能)
などの、ピペット式容積式ポンプ(pipetting and posit
ive displacement pumps)が含まれる。
【0005】アレイ製作において、アレイに利用可能な
DNAの量は、通常、極めてわずかであるが、高価であ
る。テストに利用可能な試料の量も、通常極めてわずか
であり、従って、アレイ上の多数の異なるプローブに対
して同じ試料を同時にテストすることが望ましい。これ
らの条件は、多数の極めて小さく、間隔の密なスポット
を備えたアレイの使用を必要とする。こうしたアレイに
おいては、スポットが、実際に存在すること、所望のパ
ターンをなすように正確に配置されること、正しいサイ
ズであること、及び、DNAがスポット内に均一にコー
ティングされることが重要になる。
【0006】次に、スポット・エラーを容易に検出でき
るようにアレイを製作し得ることが有用である。さら
に、エラーが存在する場合、ある態様では(例えば、そ
れによって、アレイの使用中に、エラーを補償すること
が可能になるような)、エラーの定量化が可能であるこ
とが有用である。さらに、小滴のデポジットに続いてさ
え生じる可能性のあるエラーの検出及び/又は定量化が
可能であれば、さらに有用である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、多くの要因に
よって、スポット位置エラーまたはその他のスポット・
エラーが生じる可能性のあることを理解している。例え
ば、小滴分配中に、基板に対する期待される小滴ディス
ペンサ位置が、製作公差(manufacturing tolerances)ま
たは振動のためにわずかに変位する可能性がある。ま
た、1つ又はより多くのディスペンサが、その耐用期間
中のある時期に誤動作を生じ、配分する小滴が並はずれ
て小さいか、全く配分されなくなる可能性がある。さら
に、本発明では、ターゲット位置に小滴が正しくデポジ
ットしても、完全に乾く前に、振動、及び、おそらく
は、基板表面の疎水性及びその他の要因の変動のため
に、ターゲット位置から移動する可能性のあることも十
分に理解されている。従って、デポジット直後の小滴位
置を評価するだけの方法では、乾燥したスポットの実際
の最終位置を検出できない可能性がある。さらに、本発
明では、オペレータが、ポリヌクレオチド(とりわけD
NA)を要求される溶液の形態で提供することができな
いという可能性のあることも十分に認識されている。ま
た、ポリヌクレオチドが増幅反応(周知のPCR増幅法
など)によって作られる場合、さまざまな理由から、そ
の技法が、時にはうまくゆかない可能性もあり、通常
は、成功を確認するために、別の分析ステップが必要に
なるであろう。デポジット直後の小滴の位置を観察する
だけの方法を使用すると、こうしたオペレータまたは反
応の失敗の兆候は簡便に得られないであろう。
【0009】従って、本発明は、基板上にポリヌクレオ
チドアレイを製作する方法を提供する。この方法には、
乾燥すると、あるターゲット・パターンをなすポリヌク
レオチド含有の乾燥スポットを提供するために、ある配
列のポリヌクレオチドを含有する流体小滴を基板上にデ
ポジットすることを包含する。1つのアレイに小滴をデ
ポジットするために使用できる任意のデバイスまたは装
置が、この目的を達成するためのデポジションシステム
として用いることが可能である。従って、ターゲット・
パターンが、目的のパターンまたは所望のパターンであ
る。システムによってデポジットされた小滴が乾燥し
て、実際の乾燥したスポット・パターンを生じるよう
に、十分な時間が経過させられる。その後、実際のパタ
ーンが観察される。即ち、実際のパターンの少なくとも
1つの特性(特定の位置における乾燥スポットの存在な
ど)が、例えば、乾燥した実際のスポットを備える基板
のイメージを獲得することによって決定される。実際の
パターンとターゲット・パターンの比較が行われる。こ
れによって、実際のパターンの決定された特性が、対応
するターゲット・パターンの特性と比較される(例え
ば、特定の位置における乾燥スポットの実際の有無が、
ターゲット位置と比較される)ことが参照される。比較
結果を表示する信号が発生され得る。ターゲット・パタ
ーンと実際のパターンには、とりわけ、ターゲット位置
及び寸法を含ませることが可能であり、パターン比較に
は、イメージからの実際の乾燥スポット位置または寸法
とポリヌクレオチドを含有するスポットのターゲット位
置または寸法との比較を含ませることができる。
【0010】流体小滴の少なくともある部分は、典型的
にそれぞれの異なるポリヌクレオチドが含有されてい
る。1つ又はより多くのポリヌクレオチド流体は又塩も
含み得る。十分な量の塩が存在すると、ポリヌクレオチ
ドのイメージングが強化される。即ち、塩が存在する場
合、乾燥スポット中におけるポリヌクレオチドの有無の
識別が容易である。とりわけ、ポリヌクレオチドがDN
Aである場合、塩が存在すると、潜在的なポリヌクレオ
チド流体のエラー(オペレーターまたは反応の失敗に起
因するDNAの不在といった)の確認が容易になる。ポ
リヌクレオチドは、少なくともヌクレオチド6個又は10
個の長さとすることもできるし、あるいは、少なくとも
ヌクレオチド100個又は1,000個の長さとすることも可能
である。ポリヌクレオチドは、RNA、DNA(例えば、cDN
A)とすることもできるし、あるいは、以下に述べるよ
うな合成のバックボーン(backbone)を含有することも可
能であり、そして、一方、典型的には一本鎖になるが、
二本鎖ポリヌクレオチドを含むことも可能である。イメ
ージ捕捉中に、乾燥スポットの多くの特性のうちいずれ
か1つをイメージング(imaging)することが可能であ
る。例えば、可視光または他の光を用いるといった方法
で、乾燥スポットの光散乱特性をイメージングすること
もできるし、あるいは、乾燥スポットの蛍光特性をイメ
ージングすることもできる。
【0011】典型的な操作において、デポジションシス
テムは、異なる基板上あるいは同じ基板上に複数のポリ
ヌクレオチドアレイを製作するように操作される。本発
明は又、あるアレイに関する1回又はより多くの比較結
果が所定の許容差を超える際、そのアレイに関連したエ
ラー表示を格納することも意図するものである。エラー
表示(「エラー・データ」と称される場合もある)は、
単に何らかのエラー(例えば、特定のスポットの位置決
めに誤りがあるといった)表示である場合もあれば、あ
るいは、エラーの大きさの表示(例えば、位置決めに誤
りがあるスポットの実際の位置)を含む場合もある。こ
のエラー表示は、いくつもの方法で使用され得る。例え
ば、それを用いて関連アレイを排除することが可能であ
る。こうして、最終的にエンド・ユーザに供給されるア
レイにおいて、低エラー割合が維持される。エラー表示
をある媒体に書き込み、その媒体とアレイを物理的に関
連づけることが可能である。代替案では、エンド・ユー
ザに供給できるのは、関連アレイの識別子だけである。
これは、ある媒体にエラー識別子を書き込み(人間及び
/または機械に読み取り可能な文字で)、その媒体とア
レイを物理的に関連づけることによって実施可能にな
る。識別子も、対応するエラー表示と共にメモリに記憶
することが可能である。こうして、アレイのユーザー
は、後で、アレイに関連した媒体に書き込まれた識別子
を用いて、メモリからエラー表示を検索することが可能
になる。追加として、または、代わりになるべきものと
して、この方法には、さらに、あるアレイに関する1回
又はより多くの比較結果が、所定の許容差を超えるとエ
ラー状態を表示し、デポジションシステムの先の動作が
自動的に停止し、可視または可聴警報を発生することを
含むことが可能である。これによって、オペレーターに
よるエラー源の調査及び修正が可能になり、許容できな
いエラーをもったアレイのそれ以上の複製を回避するこ
とが可能になる。追加として、または、代わりになるべ
きものとして、これによって、既に製作されたアレイに
おける少なくともいくつかのタイプのエラーを修正する
ことも可能になる(例えば、所定のパルス・ジェット
が、噴射できないか、または、噴射ミスを生じた場合、
別のパルス・ジェットを用いて、正しく小滴をデポジッ
トさせることが可能になる)。
【0012】流体分配ヘッドが、複数小滴ディスペンサ
を備えていて、複数エラー表示が発生する(同じアレイ
または異なるアレイについて)場合、この方法には、さ
らに、同じ小滴ディスペンサに原因があるか否かを評価
することを含むことも可能である。この評価結果によっ
て、同じ小滴ディスペンサに原因がある可能性があるこ
とが明らかになると、原因となる小滴ディスペンサの表
示を含む、可視オペレータ警報(CRT上におけるよう
な)または可聴オペレータ警報(合成音声のような)を
発生させることが可能である。この表示は、例えば、原
因となる小滴ディスペンサの直接表示(例えば、原因と
なる小滴ディスペンサの物理的位置の形をとる)とする
ことが可能である。オペレーターは、この情報を用い
て、例えば、ヘッドが取り替えを必要としているか否か
を評価し、あるいは、そのディスペンサによって分配さ
れるようにあらかじめ選択された溶液にエラーがある
(例えば、ポリヌクレオチドの濃度がかなり間違ってい
るために、ポリヌクレオチドが不在の可能性がある)か
否かをチェックすることが可能である。代替案として、
この表示は、ディスペンサによって分配されるようにあ
らかじめ選択され溶液にエラーの可能性があることを示
唆することによって、間接的表示とすることも可能であ
る。
【0013】分配ヘッドが、複数小滴ディスペンサを備
えており、デポジションシステムに、制御プロセッサが
含まれている場合、制御プロセッサは、ディスペンサの
少なくとも一部に同じ流体が充填される、あるパターン
をなすように、ディスペンサの充填を命じることが可能
である。例えば、2つ又は6つで1セットの複数セット
のディスペンサを備えたヘッドの各ディスペンサ・セッ
ト毎に、同じ流体を充填することが可能である。この状
況において、複数エラー状況が発生すると、制御プロセ
ッサは、エラー表示のパターンとディスペンサの充填パ
ターンを比較する。プロセッサは、これに基づいて、そ
のエラー表示が、1つ又はより多くの小滴ディスペンサ
と、ポリヌクレオチドを含有する流体のエラーのいずれ
に原因があるかを評価することが可能である。例えば、
プロセッサによって、同じ流体を充填されたあるセット
の同じ小滴ディスペンサからエラーが繰り返されるが、
そのセットを構成する他のディスペンサからはエラーが
ないと判定される場合、これは、特定の小滴ディスペン
サの誤動作の形をとる、小滴ディスペンサの潜在的エラ
ーが存在することを示すものと解釈することが可能であ
る。一方、同じ流体を充填されたあるセットの全ての構
成ディスペンサからエラーが繰り返される場合には、こ
れは、流体に潜在的エラーが存在することを示すものと
解釈することが可能である(例えば、期待濃度のポリヌ
クレオチドが含まれていない)。
【0014】複数エラー表示の評価によって、複数小滴
ディスペンサ・ヘッドの同じ小滴ディスペンサに原因が
ある可能性がある(すなわち、疑わしい)ことが明らか
になる場合、この方法には、疑わしい小滴ディスペンサ
が用いられないように、ヘッドからの初期デポジション
パターン(例えば、制御プロセッサによって系統化また
はアクセスされた可能性のある)を変更することが含ま
れる。それにもかかわらず、疑わしいディスペンサが小
滴をデポジットさせたであろう基板に対する同じパス時
か、あるいは、別のパス時かはともかく、ヘッドにおい
て別のディスペンサを用いて、以前疑わしいディスペン
サによって要求されたデポジションを実施することによ
って、ターゲットアレイパターンを得ることが可能であ
る。
【0015】本発明は、さらに、本発明の方法の任意の
1つを実行することが可能な装置を提供する。実施態様
の1つでは、基板上にポリヌクレオチドのアレイを製作
するための本発明の装置には、既述のようなポリヌクレ
オチドデポジションシステムが含まれる。実際のパター
ンのイメージを捕捉するため、イメージング・システム
が設けられる。イメージング・システムには、小滴(本
発明においてどちらを利用することが所望されるかによ
って決まる、乾燥状態か液体状態の何れか)の位置また
は他の特性(サイズのような)に関する空間情報を提供
することが可能な任意のシステムを含むことが可能であ
る。プロセッサは、デポジションシステムを制御して、
アレイをなす小滴をデポジットさせ、小滴を乾燥させ
て、実際のパターンを生じさせるための所定の時間の経
過後、イメージング・システムに、実際のパターンのイ
メージを捕捉させる。プロセッサは、実際のパターンと
ターゲット・パターンの比較を行う。デポジションシス
テムには、それぞれが流体の小滴を基板に分配すること
が可能な複数ジェットを備えるヘッドを含むことが可能
である。各ジェットには、オリフィスを備えたチャンバ
と、作動させると、オリフィスから小滴を噴出するエジ
ェクタが含まれている。
【0016】プロセッサは、装置の残りの部分に、本発
明の方法の任意の1つが必要とするステップの任意の1
つを実行させるように構成することが可能である。これ
らのステップには、デポジションシステムを操作して、
複数ポリヌクレオチドアレイをデポジットさせるステッ
プと、イメージング・システムに、こうしたアレイの1
つ又はより多くのイメージを捕捉させるステップと、こ
うしたアレイの比較を実施するステップと、デポジショ
ンシステムを操作して、検出されたエラーを修正するス
テップと、複数エラー表示が生じると、デポジションシ
ステムの後続作業を自動的に停止させるステップと、出
力装置によってオペレータ警報の任意の1つを発生する
ステップと、上述の小滴ディスペンサ及びポリヌクレオ
チドを含有する流体のエラーを評価するステップと、初
期分配パターンを変更するステップの任意の1つが含ま
れる。
【0017】本発明は、さらに、ポリヌクレオチドのよ
うな生体部分(biological moieties)のアレイを担持す
る基板を備えたキットを提供する。このキットには、ア
レイにおける1つ又はより多くのエラーを記述するエラ
ー・データを担持する媒体が含まれている。媒体は、特
に、機械可読媒体(コンピュータによる読み取りが可能
な光学または磁気ディスク、テープ、または、他の媒
体)とすることが可能である。
【0018】本発明の装置及び方法を任意に利用して、
ヌクレオチド・モノマ(ポリヌクレオチドアレイを製作
するためにインシチュ(in situ)・プロセスに利用可能
な)またはタンパク質のような他の成分のアレイを製作
することが可能である。さらに、エラー表示及び1つ以
上のエラー表示に作用する任意の後続ステップ(遠隔ユ
ーザによる修正を含む)は、代わりに、スポット位置を
検出する他の手段(デポジットした液体小滴のイメージ
ング手段のような)と共に使用することが可能である。
しかし、本明細書に記載の理由から、実際の乾燥したス
ポットの1つ又はより多くのイメージをを使用するのが
望ましい。
【0019】本発明はその後さらに、別の態様におい
て、デポジション装置を用いて、ターゲットアレイパタ
ーンに従って基板上にバイオポリマー・プローブのアド
レス可能アレイ(addressable array)を製作する方法を
提供する。デポジション装置は、装置の基準動作パラメ
ータ(nominal operating parameters)に基づくターゲッ
ト駆動パターンに従って動作させると、基板上にターゲ
ットアレイパターンをなすプローブを生じさせる。この
方法には、装置の少なくとも1つの動作パラメータにつ
いて基準値(nominal value)からのエラーがないかどう
かを検査することが含まれている。このエラーは、ター
ゲットアレイパターンと実際のデポジットアレイパター
ンとの相違を生じさせるターゲット駆動パターンを利用
する結果となる。エラーが検出されると、エラーに基づ
いて、ターゲット駆動パターンとは異なる修正駆動パタ
ーンを導き出し、修正駆動パターンを用いることによっ
て、ターゲットアレイパターンと実際のアレイパターン
との相違が減少するようにする。この方法は、例えば、
同じ基板上の全部より少ないフィーチャー(多数アレイ
か、単一アレイかはともかく)が、ターゲットアレイパ
ターンと実際のデポジットアレイパターンとの間の特定
の相違によって影響を受ける場合に適用することが可能
である。
【0020】この方法には、修正された駆動パターンに
従ってデポジション装置を動作させることを含むことも
可能である。さらに、本発明は、さまざまなタイプのバ
イオポリマー、または、ペプチド及びDNAまたはRN
Aのようなポリヌクレオチドを含む、他のさまざまな化
学的部分(chemical moieties)でさえ、これらをデポジ
ットさせるために使用することができる。従って、本発
明のさまざまな追加実施態様は、本明細書に記載のバイ
オポリマー・プローブを化学的部分に置き換えることに
よって説明することが可能である。ターゲット駆動パタ
ーンは、初めにデポジション装置のメモリに保存してお
くことが可能であり、修正された駆動パターンも、任意
により、メモリに保存することが可能である(例えば、
その導出後または導出中に)。特定の構成の1つでは、
デポジション装置には、プローブまたはプローブ前駆物
質(例えば、モノマー)を含有する流体小滴を分配する
分配ヘッド(dispensing head)と、ヘッドから小滴が分
配される際、分配ヘッドと基板の少なくとも一方をもう
一方に対して移動させ、アレイが製作されるようにする
移送システム(transport system)が含まれている。この
場合、駆動パターンによって、移送システムの動作が制
御される。修正された駆動パターンの保存は、分配装置
を動作させる前に実施することが可能である。代替案と
して、アレイを製作するプローブのデポジション時に、
検出エラーに基づいて、ターゲット駆動パターンに基づ
く少なくとも1つのデポジション装置コンポーネントに
対する命令を修正することによって、修正駆動パターン
を導き出すことが可能である。例えば、ターゲット駆動
パターンに基づく命令を上記分配ヘッドに送ることがで
きるが、その命令は、あるやり方で実際にヘッドを駆動
する前に、検出されたエラーに基づいて修正される。こ
の構成では、従って、修正駆動パターンが、装置の動作
中に導き出される。
【0021】デポジットした実際のアレイパターンに影
響を及ぼすであろう、1つ又はより多くの任意のパラメ
ータから、少なくとも1つの動作パラメータを選択する
ことが可能である。例えば、こうしたパラメータには、
分配ヘッドまたは分配装置の他のコンポーネントの位
置、分配ヘッドまたは基板の位置を検出するために用い
られるエンコーダの正確度、移送システムが、コマンド
(例えば、対応する基準移動軸(nominal axis of movem
ent)からの実際の移動の偏差)に応答して、基板または
ヘッドを期待位置まで移動させる能力の正確度、あるい
は、複数ノズルの分配ヘッドにおけるあるノズルの位置
の位置が含まれる。「位置(position)」には、線形位
置、並びに、1つのコンポーネントの他のコンポーネン
トに対する配向が含まれており、絶対量または相対量と
すること(例えば、ヘッドにおける1つの分配ジェット
の、そのヘッドにおける他ジェットまたは基板に対する
位置)が可能であるという点に留意されたい。従って、
位置には、ディスペンサの配向(パルス・ジェットの場
合、パルス・ジェットの軌道に対応する)が含まれてい
る。パラメータは、直接検査することもでき(例えば、
移送システムまたはノズルの移動を検査することによっ
て)、また、間接的に検査することも可能である(例え
ば、装置の前回のデポジションによる実際の結果を検査
し、予想結果と比較することによって)。こうした検査
は、所定のアレイの製作中に実施することもできるし、
あるいは、例えば、テストデポジション(「テスト・プ
リント」と称される場合もある)または前回のアレイデ
ポジション(直前のアレイデポジションなどの)といっ
た、前回のデポジションの間(又は前回のデポジション
から)装置から獲得することも可能である。
【0022】本発明の方法の他の態様によれば、ターゲ
ット駆動パターンは、デポジション装置のメモリに記憶
され、少なくとも1つの動作パラメータに基準値からの
エラーが存在すると、修正駆動パターンが、ターゲット
駆動パターンから導き出され、修正駆動パターンを用い
ることによって、ターゲットアレイパターンと実際のア
レイパターンの間の相違が減少することになる。
【0023】本発明は、1つ又はより多くの態様におい
て、前記いずれかの方法に関して説明したタイプのもの
とすることができる、装置をも提供する。こうした装置
には、1つの態様として、ターゲットアレイパターンと
実際にデポジットされたアレイパターンとの相違を生じ
させるターゲット駆動パターンを利用することになる基
準値からのエラーに対し少なくとも1つの動作パラメー
タを探知するためのセンサが含まれる。この装置は、セ
ンサデバイスによってエラーが検出されると、そのエラ
ーに基づいて、ターゲット駆動パターンとは異なる修正
駆動パターンを導き出すプロセッサも備えており、この
修正駆動パターンは、これを用いることによってターゲ
ットアレイパターンと実際のアレイパターンとの相違が
減少する。
【0024】装置は、又、ターゲット駆動パターンを保
存するため、プロセッサによるアクセス可能なメモリを
備え得る。そしてプロセッサにおいてエラーが検出され
なければ、ターゲット駆動パターンに従って装置を動作
させる。プロセッサは、さらに、任意に修正駆動パター
ンをメモリに保存することもできる。あるいは、又、プ
ロセッサは、上述のように、検出されたエラーに基づい
て、ターゲット駆動パターンに基づく少なくとも1つの
装置コンポーネントに対する命令に修正を加えることに
よって、アレイを製作するプローブのデポジション中
に、修正駆動パターンを導き出し得る。装置は、さら
に、既述のように、プロセッサによって制御される分配
ヘッドと移送システムを備える得る。さまざまなパラメ
ータは、やはり既述のところである。
【0025】他の態様では、装置は、基板上にターゲッ
トアレイパターンをなすようにプローブを生じさせる、
装置の基準動作パラメータに基づくターゲット駆動パタ
ーンを記憶するためのメモリを備える。装置のこの態様
は、既述のタイプのエラー表示を受信して、修正駆動パ
ターンを導き出すプロセッサも備える。
【0026】本発明は、さらに、既述の1つ又はより多
くの装置タイプに使用することが可能なコンピュータ・
プログラム製品を提供する。コンピュータ・プログラム
製品には、コンピュータにロードされると、プロセッサ
に命じて、上述のステップを実行させるコンピュータ・
プログラムが記憶されるコンピュータ可読記憶媒体が包
含される。
【0027】本発明の方法、装置、及び、キットによれ
ば、いずれか1つ又はより多くの有効な利点が提供され
得る。例えば、エラー(スポットがデポジットしないと
か、スポット位置のエラーといった)が見つかると、デ
ポジションシステムは、製作プロセス中に、アレイの再
加工を行うことが可能である(例えば、無スポットの形
のエラーが見つかった位置にスポットをデポジットさせ
るための別のジェットを用いることによって)。また、
アレイがエラー(スポット位置エラーまたはポリヌクレ
オチドの濃度エラーといった)伴って作製される場合、
本発明の方法及び装置によって、所望の場合には、アレ
イの製作または使用中に、その存在を補償することがで
きるほど十分にこのエラーを識別することができる。塩
をも含有する、ポリヌクレオチド含有溶液(緩衝液な
ど)は、ポリヌクレオチドが全く、あるいはほとんど存
在しない溶液からとりわけ容易に区別され、エラーの存
在及びタイプの評価をいっそう助ける。アレイは、ター
ゲットアレイパターンに近い実際のアレイパターンにな
るように製作することも可能である。さらに、本発明
は、比較的信頼性が高く、過剰なコストがかからない。
【0028】
【発明の実施の形態】本明細書において、相反する意図
が示されない限り、下記の用語は、表示された特性を表
すものとする。「バイオポリマー」は、1つ又はより多
くの型の繰り返し単位を含むポリマーである。バイオポ
リマーは、生物学システムにおいて見いだされるもので
あり、特にペプチドまたはポリヌクレオチドを含み、加
えて、このような化合物は、アミノ酸またはヌクレオチ
ド類似体または非ヌクレオチド類から構成されるか、ま
たは、これらを含有する。これには、従来のバックボー
ンが、非自然発生または合成バックボーンで置き換えら
れたポリヌクレオチド、及び、1つ又はより多くの通常
塩基が、Watson-Crick型の水素結合相互作用に参加する
ことが可能な合成塩基で置き換えられた核酸が含まれ
る。ポリヌクレオチドは、一本鎖または複数鎖構造を包
含し、1つ又はより多くの鎖は、互いに完全にアライメ
ントがとれている場合もあれば、いない場合もあり得
る。「ヌクレオチド」は、核酸のサブユニットを表して
おり、ホスフェート基、5炭素糖、及び、含窒素塩基、
並びに、こうしたサブユニットの類似体(analog)を包含
する。このような類似体には、ポリマーの形(ポリヌク
レオチドのような)で、2つの自然発生ポリヌクレオチ
ドと類似したシーケンス特定のやり方で、自然発生ポリ
ヌクレオチドとハイブリッド製作することが可能な、サ
ブユニットの機能類似体(合成のもの、自然発生のもの
いずれも)が含まれる。例えば、これらには、米国特許
第5,948,902号、及び、出所を問わずそこで引用された
参考文献(その全てが、参考までに本明細書において援
用されている)に記載のPNA及び他のポリヌクレオチド
のサブユニットが含まれている。すなわち、「バイオポ
リマー」は、DNA(cDNAを含む)、RNA、及び、オリゴヌ
クレオチドを包含する。「オリゴヌクレオチド」は、一
般に、長さがヌクレオチド約10〜100個分のヌクレオチ
ド・マルティマー(multimer)を表し、一方、「ポリヌク
レオチド」は、任意の数のヌクレオチドを有するヌクレ
オチド・マルティマーを包含する。「バイオモノマー」
は、同じまたは他のバイオモノマーと結合してバイオポ
リマー(例えば、その一方または両方が除去可能な保護
基を有してもよい2つの結合基を有する単一アミノ酸ま
たはヌクレオチド)を製作し得る単一ユニットを表す。
バイオモノマー流体またはバイオポリマー流体は、それ
ぞれ、バイオモノマーまたはバイオポリマーを含有する
液体(典型的には溶液)を表す。「アレイ(array)」
は、相反する意図が示されない限り、特定のバイオポリ
マー部分(moieties)(例えば、異なるポリヌクレオチド
シーケンス)を有する不連続の領域である1次元または
2次元いずれかの構成を含む。本明細書全体を通じて、
「上方」、「下方」、及び、「その」といった言葉が、
重力に関する装置の特定の配向に関連して用いられてい
るということも認識されるであろう。しかし、重力に関
して、装置またはそのコンポーネントのいずれか1つの
他の動作配向も可能であることは理解されよう。本明細
書において、パルス・ジェットから分配される「小滴」
が意味するのは、ただ単に、パルス・ジェットの単一パ
ルス(エジェクタの単一起動に対応)で分配される個々
の少量の流体(大抵は約1,000pl未満)を表しているに
すぎず、この用語はこの個々の少量の流体のいずれか特
定の形状を要するものではない。「スポット」が使用さ
れる場合、文脈によっては、分配された小滴を乾燥させ
ることによって生じる基板上の乾燥スポットを表してい
る場合もあれば、まだ乾燥していない分配された小滴か
ら生じる基板上の湿潤スポットを表している場合もあ
る。「流体」は、本明細書では、液体を表すために用い
られる。1つのアイテムが他のアイテムから「遠隔」で
あるというのは、それらが少なくとも異なる建物内にあ
り、少なくとも1マイル、少なくとも10マイル、また
は、少なくとも100マイルは離れ得ることを表す。
【0029】以下、本発明を添付図面について説明す
る。理解を容易にするため、可能な限り同一の参照数字
が、図面に対し共通な同一の要素を指示するのに使用さ
れている。
【0030】最初に、図1〜図3を参照すると、典型的
に、本発明は単一基板14の全表面にわたって多数の同一
アレイ12(図1には、その一部だけしか示されていな
い)を製造する。ただし、所与の基板上に製作されるア
レイ12は、同一である必要はなく、そのいくつかまたは
全てが異なる場合もあり得る。アレイ12の各アレイは、
基板14の表側11a上に多数のスポットまたは領域16を含
む。典型的なアレイ12は、100〜100,000の領域を含み得
る。領域の全てが異なる場合もあれば、その一部または
全てが同じ場合もある。各領域は、特定のアレイを有す
る所定のポリヌクレオチド、または、所定のポリヌクレ
オチド混合物を担持する。この概略が、図3に例示され
ているが、ここでは領域16は、異なるポリヌクレオチド
アレイを担持するものとして示されている。
【0031】図4を参照すると、この装置は、基板14を
装着できる基板ステーション20を備える。図4におい
て、装着される基板は、基板14aとして識別され、一
方、基板ステーション20に既に装着済みの基板は、基板
14bとして識別される(これらは、両方とも、包括的に
基板14として識別され、基板14bは後述のように切断さ
れている)。基板14はガラス製である場合が多いので、
基板ステーション20には、基板14にあまり高い圧力をか
けずにこれを保持するため、適切な真空源(図示せず)
に接続された真空チャックを備えることができる。装填
ステーション30(load station)が、基板ステーション20
から間隔をあけて配置される。装填ステーション30は、
ヘッド210に装填するための少量の異なる流体を保持す
ることができる領域を備える、任意の構造とすることが
可能である。例えば、装填ステーション30は、親水性領
域において異なる小滴を保持するための別個の疎水性領
域と親水性領域を有するガラス表面とし得る。代替案と
して、可撓性のマイクロタイター・プレート(microtitr
e plate)を使用することも可能である。図において、装
填ステーション30の上方表面には、バイオポリマー流体
の多数の個別小滴をその表面上に保持しておくのを補助
するための小さいノッチ32が設けられている。ノッチ32
または個々の流体の小滴を保持するための他の領域の数
は、少なくともプリンタ・ヘッド210の貯蔵室の数に等
しく(それを超えることも可能である)、ヘッド210の
オリフィス214とアライメントがとれるように間隔をあ
けて配置されている。
【0032】分配ヘッド210は、ヘッド・リテーナ208(h
ead retainer)によって保持される。ヘッド210は、ポジ
ショニング・システム(positioning system)によって、
装填ステーション30あるいは基板ステーション20のいず
れかの方に向くように配置することが可能である。ポジ
ショニングシステムには、上記ステーションのそれぞれ
に接続されたキャリッジ62、ライン66を介してプロセッ
サ140によって制御されるトランスポータ60、及び、ラ
イン106を介してプロセッサ104によって制御される第2
のトランスポータ100が含まれる。トランスポータ60及
びキャリッジ62は、矢印63の方向に移動させることによ
り、分配ヘッド210と向き合うステーション20及び30の
いずれかの1軸位置決めを行うために使用され、一方、
トランスポータ100は、垂直方向202または方向204にお
いて、ヘッド210の位置の2軸調整を提供するために使
用される。さらに、一旦、基板ステーション20とヘッド
210が向き合う配置になると、その配置を使用して、典
型的には、装着された基板14を横切って、走査線毎に、
ヘッド208の走査が行われる(他の走査構成を利用する
ことも可能であるが)。しかし、適切な構造を備えたト
ランスポータ60及び100の両方、あるいはいずれか一方
を使用して、ステーションのいずれかに対するヘッド21
0の必要な位置決め(上記走査を含む)を実施すること
が可能である。従って、本願書において、ある構成要素
(ヘッド210など)の別の構成要素(ステーション20及
び30のいずれか一方など)に対する「位置決め」と記載
される場合には、もちろん、いずれかの構成要素または
両方の組み合わせを移動させることによって、必要な移
動を達成することが可能であることは理解されよう。
【0033】ヘッド・リテーナ208、従って、ヘッド210
は、パージング流体源(source of purging)(図示せ
ず)及び適合する制御圧力源と連絡し得る。さらに、パ
ージング・ステーション及びクリーニング・ステーショ
ンを設けて、ヘッド210の内側と外側の両方をクリーニ
ングすることが可能である。ヘッド210は、インク・ジ
ェット・タイプのプリンタに一般に用いられているタイ
プとすることが可能であり、例えば、平行する2つの列
のそれぞれに150個の小滴分配オリフィスと、300個のオ
リフィスに連絡している、ポリヌクレオチド溶液を保持
するための6つのチャンバと、チャンバ内において、対
応するオリフィスに向かい合う位置に配置300のエジェ
クタを備え得る。各エジェクタは、プロセッサ140の制
御下において加熱素子として作用する電気抵抗器の形態
をとる(代わりに、圧電素子を用いることも可能である
が)。接続されたエジェクタ及びチャンバの一部を備え
る各オリフィスは、対応するパルス・ジェットの範囲を
限定する。従って、この構成の場合、300個のパルス・
ジェットが存在するが、もちろん、例えば、所望に応じ
て、ヘッド210のパルス・ジェットを増減させる(例え
ば、パルス・ジェットを少なくとも10または少なくとも
100)ことも可能である。この場合、エジェクタに単一
電気パルスを印加することによって、小滴が対応するオ
リフィスから分配される。上記構成において、一般に、
6つのインク溜容器(reservoirs)からなる各グループの
約20のオリフィス(オリフィスの多くは、使用されてお
らず、グルーで塞がれている)が、同じ流体を分配す
る。ヘッド210のいくつかの構成要素は、部品番号HP516
45Aとしてヒューレット・パッカード・カンパニーから
入手可能な市販のサーマル・インク・ジェット・プリン
トヘッドの部品から改造することが可能である。
【0034】インク・ジェット印刷技術において周知の
ように、パルス・ジェットの単一起動事象において噴射
される流体量は、とりわけ、オリフィス径、オリフィス
長(オリフィスにおけるオリフィス部材の厚さ)、付着
室のサイズ、及び、加熱素子のサイズを含む、いくつか
のパラメータの1つ以上を変更することによって制御可
能である。単一起動事象中に噴射される流体量は、一般
に、約0.1〜1,000pL、通常は、約0.5〜500pL、大抵は、
約1.0〜250pLの範囲内である。流体がチャンバから噴射
される一般的な速度は、約1m/sを超え、通常は、約10m
/sを超え、約20m/s以上もの速さにすることも可能であ
る。オリフィスが、エジェクタの起動時に、受け表面に
対して移動中である場合、材料の実際の付着(デポジシ
ョン)位置が、オリフィスに関する視野方向における起
動時の位置ではなく、所与の距離及び速度について予測
可能な位置になるのは明らかであろう。
【0035】スポット・サイズは、約10μmである最小
値から約1.0cmである最大値までの範囲の幅(すなわ
ち、円形のスポットの場合には径)を有し得る。極めて
小さいスポット・サイズまたは特徴のあるサイズが所望
される実施態様の場合、その幅が、約1.0μm〜1.0mm、
通常は、約5.0μm〜500μm、大抵は、約10μm〜200
μmの範囲内の幅を有する小さいスポットをなすよう
に、本発明に従って材料をデポジットさせることが可能
である。
【0035】この装置には、デポジット小滴が乾燥し
て、スポットが製作された、基板ステーション20上の基
板14の1つ又はより多くのイメージを捕捉するカメラ30
0を含むイメージング・システムを有する検査ステーシ
ョンをさらに備える。カメラ300は、基板全体14にわた
るイメージの捕捉を容易にするため、ヘッド・リテーナ
208(従って、ヘッド300)と共に移動するように取り付
けられているが、所望の場合には、適合するカメラ300
を固定位置に取り付けることも可能である。しかし、カ
メラ300から高解像度のイメージを得ることが必要とさ
れ、また、一般的な基板は約12”×12”とすることがで
きるので、カメラ300が、所与の基板14における全アレ
イ12の要求される解像度のイメージを同時に生じること
はおそらく不可能である。従って、カメラ300を精密に
移動させることが要求される。ヘッド210と共に移動さ
せるためのカメラ300の装着は、トランスポータ100によ
って既に与えられた精密な移動を利用する。もちろん、
受光素子(ミラーなど)をヘッド210と一緒に移動する
ように取り付け、光をセンサに向けるように配置すれば
(例えば、他の可動及び/または固定ミラーを利用し
て)、カメラの光センサは他の位置に取り付けることが
できる潜在的可能性を有する。任意の適合するアナログ
またはデジタル・イメージキャプチャデバイス(image c
apture device)(ライン・バイ・ライン・スキャナを含
む)をカメラ300として利用することが可能であるが、
もし、アナログ・カメラが用いられる場合、プロセッサ
300には、適合するアナログ/デジタル変換器を備える
べきであり、所望であれば、さらに2つ又はより多くの
カメラを使用することも可能である。プリンタ350、デ
ィスプレイ310、スピーカー314、及び、オペレータ入力
装置312と共に、ディスク・ドライブ320の形態のライタ
も設けられている。ライタ320は、ポータブル記憶媒体3
24(例えば、光または磁気ディスク)に書き込み可能
な、光または磁気ライタ(例えば、CDまたはディスク・
ドライブ)とすることが可能である。オペレータ入力装
置312は、例えば、キーボード、マウス等とすることが
可能である。プロセッサ140は、メモリ141にアクセス
し、プリント・ヘッド210(とりわけ、中のエジェクタ
の起動)、位置決めシステムの動作、プリント・ヘッド
210の各ジェットの動作、カメラ300からのイメージの捕
捉、ライタ320、プリンタ350、ディスプレイ310、及
び、スピーカ314の動作を制御する。メモリ141は、磁
気、光、または、固体記憶素子(磁気または光ディスク
またはテープまたはRAM、または、他の任意の適合デバ
イス)のような、プロセッサ140がデータを記憶し、検
索することが可能な、任意の適合するデバイスとするこ
とが可能である。プロセッサ140には、本発明によって
要求されるステップを全て実行するように適正なプログ
ラミングを施された汎用デジタル・マイクロプロセッ
サ、または、要求される機能を実施する任意のハードウ
ェアまたはソフトウェアの組み合わせを含み得る。
【0037】基板14は、任意の所望の寸法を有し得る。
しかし、カメラ300は、十分な解像度を有し、アレイの
各スポットを弁別して、観察できなければならない。カ
メラ300がヘッド・リテーナ300共に移動することによっ
て、基板全体14にわたる走査を行い、各アレイ12の各ス
ポット16の良好なイメージが得られるように、十分な解
像度で複数イメージを捕捉するのが容易になる。カメラ
300は、約1〜100マイクロメートル、より一般的には、
約4〜10マイクロメートルのピクセル・サイズをもたら
す解像度を備えることが望ましい。
【0038】図6〜図8に示すように、カメラ300及び
付属する光源(図示せず)に関するさまざまな構成を利
用することが可能である。例えば、図6の場合、光源に
よって、基板14に対してある角度をなす入力光4が生じ
る。この構成の利点は、反射光5が基板14の表面から同
じ角度で反射されるので、ガラス基板14が、カメラ300
にとって暗く見える点にある。しかし、スポット16、と
りわけ、その中の乾燥した塩結晶は、散乱光6の形で入
射光4の一部を散乱させ、前記散乱光はカメラ300に送
られる。これによって、プロセッサ140は、カメラ300か
ら高コントラストのイメージを得ることが可能になる。
図7には、代替構成が例示されている。図7の場合、入
力光4は、基板14に対して垂直である。基板14の表面か
らの反射光5は、まっすぐに光源に送り返され、基板14
の非被覆領域からカメラ300に極めて明るいイメージが
与えられる。しかし、乾燥スポット16(とりわけ、その
中の乾燥した塩結晶)によって、散乱光6が生じ、スポ
ット16は、カメラ300にとって暗く見える。図6の構成
と同様、図7の構成の構成によって、高コントラストの
イメージが生じる。ポリヌクレオチドを含有しない乾燥
スポット(ただし、その他は同じ)に対してポリヌクレ
オチドを含有する乾燥スポットの可視度を高めるために
利用可能な任意の特定のタイプの塩の量は、様々な濃度
の対象とする塩及びポリヌクレオチドを含有する乾燥ス
ポットのイメージと、ポリヌクレオチドがない点を除け
ば同じ組成の乾燥スポットのイメージを比較することに
よる実験によって容易に決定することが可能である。後
述の理由から塩の使用が望ましいが、上記構成の任意の
1つにおいて、塩の代わりに、乾燥スポット中の光を散
乱させる他の成分を使用し得ることは明らかである。
【0039】図8には、第3の構成が例示されている。
この構成の場合、入力光4は、図7と同様、基板14に向
けて直角に送られる。しかし、この場合、ポリヌクレオ
チド流体には、各スポット16によって、励起入力光4と
は波長の異なる光6がカメラ300に送り返されるよう
に、すでに蛍光色素が加えられている。カメラ300は、
フィルタを使用して蛍光スポット16からその波長の光だ
けを検出することができる。図8の構成には、塩結晶が
存在しなくても、スポット16が容易に検出されるという
利点がある(すなわち、この構成では、ポリヌクレオチ
ド溶液中の塩に頼っていない)。さらに、図8の構成の
場合、アレイ12のスポット16は、試料に曝露された後及
び観察される結合パターンの走査直前にイメージするこ
とができる。ユーザは、その後、結果情報を利用して、
結果を廃棄または修正することができる。
【0040】次に、本発明の方法による図4の装置の操
作について以下に説明する。まず、メモリ141には、タ
ーゲット・パターン(各スポットに関するターゲット位
置及び寸法を含む)をなすように異なるポリヌクレオチ
ドのスポット16をデポジットさせるため、ヘッド210の
操作及び座標走査移動(co-ordinating scanning moveme
nt)を行うための初期小滴分配パターンが保持されてい
るものと仮定する。この初期小滴分配パターンには、そ
れに合わせて、ポリヌクレオチド溶液が各パルス・ジェ
ットに装填されることになる命令(すなわち、「装填パ
ターン」)が含まれている。この初期小滴分配パターン
は、ターゲット・スポット・パターンに基づいており、
適切な情報源(ポータブル磁気または光媒体、または、
遠隔サーバ)から入力された可能性もあるし、あるい
は、ターゲット・スポット・パターン及びヘッド210の
パルス・ジェット構成に基づいてプロセッサ140によっ
て決定されたものかもしれない。さらに、異なるバイオ
モノマーまたはバイオポリマーを含有する流体(または
他の流体)の小滴が、装填ステーション30のそれぞれの
領域(前述のタイタ・プレートのウェル、または、ノッ
チ32など)に配置されているものと仮定する。この配置
は、パルス・ジェットの全てに装填するのに必要な体積
を備えるガラス・ロッドを用いて、装填ステーション30
に小滴の手動または自動ピペッティングまたはスポッテ
ィングによって達成され得る。ノッチ32上における配置
パターンは、オペレータの知識によって決定するか、ま
たは、自動スポッティング・システムを制御することが
可能な、あるいは、手動スポッティングの場合には、デ
ィスプレイ310によってオペレータに適正な指示を与え
ることが可能なプロセッサ140によって決定することが
可能である。以下のシーケンス(sequence)の操作は、相
反する指示が行われない限り、オペレータによる初期起
動の後、プロセッサ140によって制御される。
【0041】任意の所与の基板14に関する操作は、基本
的に次の通りである。(i)ヘッド210にポリヌクレオチド
を含有する溶液の第1のセットを装填する(例えば、所
与のヘッドには、n個の異なる構成溶液を保持すること
が可能である);(ii)多数のアレイの個々上への第1の
セットのターゲット・パターンの提供を求める方法で、
ヘッド210から基板14または1セットの基板に小滴を分
配する;及び(iii)要求される全ての溶液が基板14に分
配されるまで、第2のセット及びそれに後続するポリヌ
クレオチドを含有する溶液のセットを用いて、ステップ
(i)から始まる前述のシーケンスを繰り返す(例えば、
各アレイがm×n個の構成要素を有する場合、シーケン
スはm回繰り返されることになる)。1つ又はより多く
のイメージを捕捉して比較を行う検査は、所望に応じ
て、上記手順により、交互にあるいは多数回実行するこ
とができる。例えば、各サイクルのステップ(ii)の後で
検査を実行することが可能である。所与の基板14の全て
のアレイに対する検査を済ませてから、エンド・ユーザ
に対して出荷するのが望ましい。以上のステップについ
ては、さらに詳細に後述することにする。
【0042】ヘッド210の装填シーケンスの間、プロセ
ッサ140は、位置決めシステムに命じて、装填ステーシ
ョン30上の適合するそれぞれの小滴に対して整合(align
ed)がとれ、向かい合い、隣接するように、オリフィス
と装填ステーション30とが向かい合うようにヘッド210
を配置する。前述のように、いずれかの位置決め操作の
間、トランスポータ60による1つの軸に沿った移動、及
び、トランスポータ100による他の2つの軸に沿った移
動によって、要求されるステーションと向かい合う位置
にヘッド210を配置できる。プロセッサ140は、ヘッド21
0内の圧力を制御して、ヘッド内のチャンバ内部に各ポ
リヌクレオチド溶液をオリフィスを介して引抜き(drawi
ng)により装填する。
【0043】基板14は、オペレータによる手動によっ
て、あるいは、任意に、例えば、プロセッサ140などで
制御される適切な自動駆動装置(図示されず)によっ
て、基板ステーション20上に取り付けられる。
【0044】次に、デポジション・シーケンス(deposit
ion sequence)を開始して、基板上にポリヌクレオチド
を含有する流体の小滴の所望のアレイをデポジットし、
基板上において、それぞれのターゲット位置に、それぞ
れのターゲット寸法で、ターゲット・パターンに基づく
乾燥小滴が提供される。このシーケンスにおいて、プロ
セッサ140は、位置決めシステムにヘッド210の位置決め
を実施させて、基板ステーション20、特に、ヘッド210
と基板14の間に適正な距離を開けて取り付けられた基板
14に向かい合うようにする。次に、プロセッサ140は、
位置決めシステムに命じて、ヘッド210が基板14全体に
わたって走査線毎に(または他の所望のパターンで)走
査を行うようにし、一方、ヘッド210内のエジェクタの
起動を調整して、ターゲット・パターンに従って小滴が
分配されるようにする。必要または所望の場合、プロセ
ッサ140は、ヘッド210が、ターゲット・パターンに従っ
て小滴をデポジットさせ、基板14上に全アレイ12が製作
されるまで、装填及び分配シーケンスを1回又はより多
く繰り返すことが可能である。例えば、任意のあるアレ
イ12におけるスポット数は、少なくとも10、少なくとも
100、少なくとも1,000、あるいは、少なくとも100,000
にさえなる可能性がある。
【0045】この時点において、小滴分配シーケンスは
完了する。次に、デポジションシステムによってデポジ
ットした小滴が乾燥するように、十分な時間が経過した
後、実際の全アレイパターンの1つ又はより多くのイメ
ージがカメラ300及びプロセッサ140によって捕捉され
る。上記経過時間の一般的な値は、少なくとも約1秒の
場合もあれば、あるいは、少なくとも約1分の場合もあ
る。この時間は、小滴デポジットがデポジションステー
ション20においていつ完了したかを認知するプロセッサ
140によって測定することができる。デポジションシー
ケンスの間、もし全ての小滴が、初期デポジションパタ
ーンに従って正しくデポジットされ、それ以上の移動を
生じることなく乾燥した場合、ポリヌクレオチド・スポ
ットのターゲットアレイパターンが得られる。しかし、
実際には、上述のような要因のため、実際のスポット・
パターンとターゲット・パターンは異なる可能性があ
る。従って、乾燥時間が経過すると、プロセッサ140
は、基板14b上における実際のパターンの1つ又はより
多くのイメージを捕捉する。ここで留意されるべきは、
カメラ300または他の撮像装置に、絶えず基板14b又はそ
の不存在を継続的に検分させることができるということ
である。この文脈においてイメージを「捕捉する」とい
うのは、ただ単に、この場合、プロセッサ140が、分析
のため、カメラ300または他の撮像装置からイメージを
得るということを表しているだけのことにすぎない(例
えば、所定の乾燥時間の経過後、プロセッサ140が、カ
メラ300から使用のための単一フレームを選択でき
る)。代替案として、所定の乾燥時間の経過後、プロセ
ッサ140は、カメラ300に信号を送り、さらに後述するよ
うに、プロセッサ140が解析のために使用する単一フレ
ームを捕捉させ得る。捕捉されたイメージは、プロセッ
サ140によってメモリ141に記憶することができる。
【0046】プロセッサ140は、次に、今や両方ともメ
モリ141に格納されている、捕捉されたイメージ内に含
まれる実際のスポット・パターンとターゲット・パター
ンの比較を行う。このパターン比較は、スポット位置と
寸法(各スポットの面積など)を特に包含し得る。プロ
セッサ140は、比較結果に基づいて信号を発生する。こ
の信号は、例えば、対応する実際のスポットの位置に対
する各ターゲット・スポットの位置の差(ターゲット・
スポット位置と実際のスポット位置の重なり度によって
測定することが可能である)を表した値とすることが可
能である。この信号には、さらに、実際のスポットとタ
ーゲット・スポットのサイズの差を含むことも可能であ
る。これらの位置及び寸法比較結果信号のそれぞれの値
は、所定の許容差と対照してテストすることが可能であ
る。実際のスポットの全比較結果値が、許容差内に含ま
れる(例えば、位置及びサイズ値が許容差内に含まれ
る)場合、そのスポットは、それ以上テストしなくても
許容可能とみなされ(すなわち、エラーがないとみなさ
れ)、比較結果を記憶する必要はない。実際のスポット
に、許容差を超える1つの比較結果値が含まれる場合、
そのスポットにはエラーがあるとみなされ、エラー表示
が、基板14b上の特定のアレイの識別子に関連づけてメ
モリ141に記憶される。記憶されたエラー表示には、特
定のアレイにおけるスポット位置の識別子、及び、エラ
ーのタイプ及び大きさが含まれる。例えば、スポット識
別子以外に、エラー表示によって、特定のスポットが、
基板上における他のスポットに対して識別された位置ま
たは基準位置に実際に配置されていること、あるいは、
そのスポットが、所定の値の間違った面積を備えている
ことを識別することが可能である。留意すべきは、この
時点において、任意により、許容可能とみなされたスポ
ットの表示を記憶して、メモリ141に、各アレイにおけ
る全ての実際のスポットの完全な実際のパターン(すな
わち、「マップ」)が格納されるようにすることもでき
る点である。要するに、メモリ141には、従って、全て
のスポットに関するエラーが格納されることになるが、
任意によりこのマップには許容可能とみなされた全ての
スポットに関する情報を納めることも可能である。
【0047】次に、14bなどの基板は、典型的に(必然
ではない)カッター150(手動または自動で操作可能
な)によって所望の個数に切断され、それぞれ、1つ又
はより多くのアレイを担持する分割セクション(セクシ
ョン15など)が、さらに、それぞれのパッケージ(パッ
ケージ340など)に送り込まれ、遠隔の顧客に配送され
る。
【0048】上記シーケンスは、所望する場合多数の基
板14について順に反復することができる。任意のシーケ
ンスにおいて、基板14上における各アレイの実際のパタ
ーンのイメージを捕捉し、実際のスポット・パターンと
ターゲット・スポット・パターン(とりわけ、実際のス
ポット位置または寸法とターゲットスポット位置または
寸法)を比較した後、プロセッサ140は、以下に述べる
中の任意のもので応答することが可能である。
【0049】プロセッサ140に、エラーに対していくつ
かある方法の任意の1つで応答するようにあらかじめプ
ログラムしておくこともできるし、あるいは、ディスプ
レイ310において、いくつかの異なる応答オプションを
オペレータに提示し、入力装置312によって、オペレー
タの所望の応答オプションが選択されるようにすること
も可能である。特定の実施例では、プロセッサ140は、
第1レベル及び第2レベルのエラー・テストで操作し得
る。第1レベルのエラーは、所定の許容差内にあるスポ
ット・エラーとみなし得る。第2レベルのエラーは、配
列内の所定のスポット数(1つ又はより多く、あるいは
10以上といった)が、1つ又はより多くの許容差を所定
の量だけ超える場合に生じるものとみなすことが可能で
ある。例えば、第2レベルのエラーは、アレイ内の多数
のスポットがエラーを有する場合、または、より少ない
数のスポットが、所定の量だけ許容差を超えるエラーを
有している場合に生じるものとみなし得る。この実施(i
mplementation)の場合、第1レベルのエラーは、関連す
るアレイ(または、同じ基板上の少なくともいくつかの
アレイ)が、それでも有効である場合において、「許容
可能」とみなされるエラーであり得る。一方、第2レベ
ルのエラーは、そのアレイの使用を要しない(すなわ
ち、拒絶される)とされるほど厳しいものとみなされ
る。基板14上の1つ又はより多くのアレイに第1レベル
のエラーがある場合、プロセッサ140は、ドライブ320に
よって、これらのエラーの識別子がポータブル記憶媒体
324に書き込まれるようにすることができる。代替案と
して、あるいは、追加案として、これらのエラーの識別
子は、プリンタ350によって、機械に読み取り可能な文
字(例えば、バーコード)または人間に読み取り可能な
文字(例えば、英数字または他の文字)で、用紙354の
形態の媒体に書き込むことも可能である。これらの識別
子は、スポット・エラー・タイプ及びその大きさを特定
する実際のデータを含み得る。あるいは又、これらの識
別子は、プロセッサ140によって生成され、実際のエラ
ー・マップと関連づけてメモリ141に記憶される独特な
任意の識別子とすることができ、この結果、アレイのエ
ンド・ユーザが識別子を用いて、メモリ141から実際の
エラー・マップを検索することが可能になる(例えば、
後述するように、通信回線を介して遠隔コンピュータか
ら)。識別子の書き込まれる媒体は、各アレイと任意の
こうした媒体を単一パッケージ340として一緒にまとめ
ることによって、セクション15のようなセクションにお
ける対応するアレイと物理的に関連づけることが可能で
ある。例えば、用紙354は、基板14の裏面に装着可能な
ように、粘着性のものとすることができる。ユーザに提
供される基板14が多数のアレイ12を担持するという点
で、媒体は、関連する(例えば、アレイ位置または数を
基準にして)アレイの識別子を担持する。
【0050】第2レベルのエラーの場合、プロセッサ14
0には、エンド・ユーザが使用できないように、関連す
るアレイの拒絶を命じるようプログラムすることができ
る。これは、何通りもの方法で行い得る。例えば、プロ
セッサ140は、ディスプレイ310に命令を表示するか、ス
ピーカ314によって命令を伝えることによって、オペレ
ータに命じて、こうした識別されたアレイを手動で拒絶
させることができる。オペレータは、例えば、拒絶され
るアレイを有する基板14bなどの基板全体を処分するこ
とによって、アレイを拒絶することが可能である。ある
いは又、自動装置を用いて、基板14を取り扱い、パッケ
ージ340などのそれぞれのパッケージに送り込む場合、
プロセッサ140は、拒絶される個々のアレイまたはこう
したアレイを有する基板14全体を廃棄物ビン(bin)に送
り込むことができる。個々のアレイ及び基板14のそれぞ
れの部分が、1つ又はより多くのアレイを担持するセク
ション(セクション15など)に分割される(例えば、カ
ッタ150による切断)場合、プロセッサ140は、第2レベ
ルのエラーを有するアレイの識別子を記憶し、その位置
を追跡して、分割後、そのアレイを担持する断片を廃棄
物ビンに送り込む。
【0051】さらに、第2レベルのエラーの場合、ある
いは、任意の選択されたエラーについて、オペレータが
所望する場合(ディスプレイ310に示された選択画面に
基づいて、入力装置312で選択することによって)、装
置の動作を自動的に停止させ、ディスプレイ310または
スピーカ314によって可視または可聴オペレータ警報を
発生させることが可能である。この警報には、エラー・
タイプの識別子及びその大きさを含み得る。
【0052】同じアレイまたは異なるアレイに多数のエ
ラーが生じる場合、プロセッサ140は、エラー原因を評
価し得る場合がある。プロセッサ140は、とりわけ、ヘ
ッド210にポリヌクレオチドを含有する流体が装填され
るパターンと比較させる際、実際のスポット・パターン
を使用してこの評価を実施することができる。このプロ
セスについては、図9を参照することによってより明確
に理解することができる。下記の規則が、図9〜図13の
それぞれにおける特定のスポットを識別するために使用
される。すなわち、例示の各アレイ部分は、行番号(row
numbers)(「r」で始まる)と列番号(column numbers)
(「c」で始まる)が割り当てられる。1つのスポット
の識別子には、図番号と後続する行番号及び列番号が含
まれる。例えば、図9のスポット16aは、9r3c2として識
別される。
【0053】図9を参照すると、サイズの異なる実線の
円は、カメラ300によって捕捉されるイメージによって
見得る実際の乾燥スポット16を表している。このアレイ
部分は、図9で見た時左から右への1つのパスにおい
て、それぞれが8つのパルス・ジェットである2つの行
を有する仮想ヘッドによってデポジットされた小滴から
製作されたものである。従って、この単純な事例の場
合、列c1及びc2は、こうしたヘッドにおける対応する
パルス・ジェットからの小滴のデポジションによって製
作されたものである。同様に、列c3及びc4は、図9に
おけるヘッドの右への移動後に、同じ対応パルス・ジェ
ットからの後続のデポジションによって製作されたもの
である。さらにヘッドを移動させ、作動させることによ
って、小滴がデポジットされ、列c5及びc6のスポット
16が製作された。このヘッドには、図9の列方向に隣接
したパルス・ジェットの各対が同じcDNA溶液を有するよ
うなパターンであらかじめ装填された。従って、9r1c
1及び9r2c1は、同じcDNAを有するはずである。同様
に、例えば、以下の対の構成スポットは、それぞれが同
じcDNAを有することになる(各対は、他の対と異なるcD
NAを有する可能性があるが):9r5c1/9r6c1;9
r7c1/9r8c1;9r1c2/9r2c2;9r3c2/9
r4c2;9r5c2/9r6c2;9r5c5/9r6c5;9
r7c5/9r8c5他。
【0054】図9において、スポット9r4c1(スポッ
ト16bとしても識別される)を除けば、全てのスポット1
6がターゲット位置にあり、通常の矩形アレイを形作っ
ている。プロセッサ140は、実際の乾燥スポット・パタ
ーンとターゲット・パターンとを比較することによっ
て、スポット9r4c1がそのターゲット位置17(図9の
破線の円によって表示)から変位していることを確認
し、変位の大きさ(方向を含む)を計算することが可能
である。この変位は、所定の位置許容差を超える変位で
あると推定され、従って、スポット16bには変位エラー
がある。一方、多数の実際のスポット16(スポット9r
2c1、9r7c1、9r8c1、9r2c2他)の全面積
は、ターゲット面積(例えば、スポット16aによって表
される)よりもかなり小さくなる。これらの面積は、所
定の面積許容差を超える量だけターゲット面積と異なる
ものと推定される。
【0055】プロセッサ140は、次に、必要に応じてヘ
ッドの装填パターンと共に、乾燥スポットにおけるエラ
ー・パターンを検査することによって、エラー原因の評
価を試みることが可能である。例えば、スポット9r4c
1は、エラーのないスポットr4c3及びr4c5と同じパ
ルス・ジェットによってデポジットされたものである。
従って、任意の事象におけるアレイのこの部分に基づい
て(もっと大きい部分になると、代替表示が生じる可能
性がある)、スポット9r4c1のエラーがランダムな要
因(例えば、振動)によって生じたものであると推定し
ても、おそらく差し支えないかもしれない。一方、スポ
ット9r2c1、9r2c3、及び、9r2c5は、それぞ
れ、面積エラーを示している。これは、パルス・ジェッ
トのエラーである可能性もあり、あるいは、後述のよう
に、パルス・ジェットが正常に機能していても、DNAの
不足によって小さいスポット・サイズが生じた可能性も
ある。しかし、スポット9r1c1、9r1c3、及び、9
r1c5は、何らのサイズ・エラーを示しておらず、隣接
パルス・ジェットから分配された同じポリヌクレオチド
溶液から製作されているので、そのエラーがその溶液に
はなく、単一パルス・ジェットが、スポット9r1c1、
9r1c3、及び、9r1c5の製作の原因となる推定して
も差し支えない。ひるがえってスポット対9r7c1/9
r8c1、9r7c3/9r8c3、及び、9r7c5/9r8c
5を参照すると、これら全てのスポットには面積エラー
がある。既述のように、これは、cDNA溶液または原因と
なるパルス・ジェットのエラーによって生じた可能性が
ある。しかし、2つの隣接ジェットが失敗する確率は、
おそらくわずかであり、これらのスポット・エラーの最
も可能性の高い原因は、おそらく、cDNA溶液のエラーで
ある。1つ又はより多くのエラーが第2レベルのエラー
として処理されるか否かに関わらず、前述の評価から決
定されたスポット・エラーのいずれかの最もありそうな
原因は、これら原因(例えば、潜在的なポリヌクレオチ
ド含有流体エラー、又は潜在的なパルス・ジェットエラ
ー)による潜在的なエラーとして、ディスプレー310又
はスピーカー314上に報告され得る。
【0056】次に、図10〜図13を参照すると、これら
は、ポリヌクレオチド溶液(特にcDNA溶液)における失
敗が、著しく低減されたスポット面積として現れる得る
ことを示しており、他の要因は同じままである。すなわ
ち、図10において用いられる溶液を得るために、800ml
の水に、175.3gのNaClと88.2gのクエン酸ナトリウムを
溶解させて"SSC"緩衝液を作製することができる。pH
を、数滴の10NのNaOH溶液で7.0に調整する。量は、水
で1リットルに調整され、その結果生じる溶液は、水で
1/20の濃度に希釈される。行1〜7内にスポットを製
作するために用いられる溶液に関しては、cDNA濃度は、
0.25μg/μlのSSC緩衝液によって提供された。行1
〜7及び10のそれぞれには、それぞれ異なるcDNAが含
まれている。行8及び行9の場合、同じSSC緩衝液が、D
NAを添加せずに用いられた。cDNAを含有する全てのスポ
ットについて、直径が約70μmの円形スポット・サイズ
が得られるように、同じ量の溶液がガラス基板上にデポ
ジットされた。一方、DNAを含んでいない行8及び9の
小滴は、面積がかなり小さい。同様に、図11〜図13の全
てにおいて同じDNAがSSC溶液に用いられたが、濃度は異
なった。すなわち、図11の場合、偶数行(r8など)
は、0.025μg/μlの濃度を使用するが、各奇数行(r
7など)では濃度が0.25μg/μlのcDNAをそれぞれ
使用した。同様に、図12の場合、偶数行(r6など)
は、0.25μg/μlのDNA濃度を使用し、一方、奇数行
(r5のような)は、0.001μg/μlのDNA濃度を使用
した。図13の場合、偶数行(r4など)は、0.005μg/
μlのDNA濃度を使用し、一方、奇数行(r5など)は、
0.025μg/μlのDNA濃度を使用した。同じ濃度におい
ては、異なるcDNAのスポット・サイズにそれほど変化が
ない点に留意されたい。また、濃度変化が一桁の場合、
スポット面積は確実には減少しないが、図10において明
らかなように、濃度がはるかに高い小滴の場合、スポッ
ト・サイズは著しく減少する。従って、cDNA濃度の顕著
なエラー(オペレータのエラーまたは増幅反応の失敗の
ために、cDNAが存在しない場合など)が、前述の塩溶液
において検出され得る。
【0057】図14には、図10〜13と同じ方法で製作され
たアレイ上の乾燥スポットが例示されている。第1行の
左側における最初の4つのスポットは、SSC中における
濃度が0.125μg/μlの第1のDNAを用いて調製され
た。第1行の右側における最後の4つのスポットは、最
初の4つのスポットと同様にして、ただし、DNAなしで
(すなわち、SSC溶液だけ)調製された。第2行の左側
における最初の4つのスポットは、SSC塩が省かれた、
濃度0.50μg/μlの第1のDNAを使用した。第2行の
右側における最後の4つのスポットは、濃度が0.125μ
g/μlの第2のDNAを使用した。図14から明らかなよ
うに、乾燥スポット中に塩が存在すると、DNAの可視度
がかなり向上する。
【0058】場合によっては、プロセッサ140は、エラ
ーの原因を評価するだけでなく、エラーの補償も行うこ
ともできる。例えば、パルス・ジェットの動作不良の場
合、プロセッサ140は、初期小滴分配パターンを変更し
て、疑わしいパルス・ジェットの使用が回避される新た
な分配パターンを製作することが可能である。この新た
な分配パターンは、さらに、プロセッサ140によってメ
モリ141に記憶されて、新たな初期分配パターンにな
り、その後、別のエラー・パターンによって、別の潜在
的なエラー原因が示されるまで(その場合、小滴分配パ
ターンを再び変更することが可能である)、プロセッサ
140によって、同じターゲット・パターンのアレイに関
する後続の小滴分配が実施される。製作されるアレイ及
び分配ヘッドのパルス・ジェット構成に従って、新たな
分配パターンは基板に対して初期パターンよりも1回又
はより多いヘッドの追加パスを要求できる。
【0059】遠隔顧客は、パッケージ340などのパッケ
ージを受け取ると、適合する条件下(ハイブリッド製作
条件など)において、受け取ったセクション15を既知の
方法で試料(ラベル付けが可能な)に曝露し得る。結果
生じる観察された結合パターンは、リーダー162によっ
て判定することができる。リーダー162は、例えば、既
知の方法でラベルの蛍光を検出できるようにし得る。言
うまでもなく、デポジションの間、ポリヌクレオチドを
含有する流体において第1の蛍光化合物を使用して、カ
メラ300及びプロセッサ140が、第1の化合物の蛍光に基
づいて実際のスポット・パターンを識別できるようにす
る場合、リーダー162が、ラベルではなく、第1の蛍光
化合物の蛍光を検出するのを回避するため、いずれかの
蛍光ラベルが、第1の蛍光化合物とは異なるスペクトル
(及び、好ましくは実質的な長さ)を発光することが望
ましい。この状況において、リーダー162は、特にラベ
ルの蛍光を検出ことが可能な検出器を当然有すべきであ
る。
【0060】リーダー160は、ポータブル記憶媒体324の
識別子または用紙354の識別子を読み取ることが可能で
ある。用紙354の識別子が人に読み取り可能な文字であ
る場合、リーダー160は、単なるオペレータ入力装置と
することが可能である。リーダー160によって読み取ら
れた識別子に、エラー・マップの形をなす実際のエラー
表示が含まれている場合、リーダー162は、このデータ
を利用して、観察された結合パターンの初期判定に修正
を加えるか、または、エラー・パターンに関して受け取
ったエラー表示に基づいて、判定結果を変更することが
可能である。例えば、エラー表示が、スポット16に欠陥
があり、使用してはならないというものであれば、リー
ダー162は、そのスポットからの蛍光に関する判定をス
キップすることによって、観察された結合パターンの初
期判定を修正することが可能である。あるいは又、上述
のように、リーダー160によって読み取られた識別子
は、プロセッサ140によって生成され、上述のように、
実際のエラー・マップに関連づけてメモリ141に記憶さ
れた独特の任意の識別子とすることが可能である。この
場合、エラー・マップは、通信チャネル(インターネッ
トを含むネットワークなど)を介して、通信モジュール
144及びプロセッサ140と連係して動作する通信モジュー
ル164によって、遠隔メモリ141から検索することが可能
である。この構成において、プロセッサ140は、遠隔サ
ーバの働きをする。検索が済むと、リーダー162は、既
述のように、エラー・マップを利用して、セクション15
の初期読み取りの制御または読み取ったデータの補正を
行うことが可能になる。
【0061】上述の特定の実施態様は、もちろん、修正
を加えることが可能である。例えば、あるパターンのア
レイが所望の場合、図1のアレイ12の編成行及び列とは
異なる、さまざまな幾何学アレイの任意の1つを構成す
ることが可能である。例えば、アレイ12は、基板表面全
域に一連の曲線行をなす構成(例えば、一連の同心円ま
たは半円のスポット)等を施すといったことが可能であ
る。同様に、乾燥スポット16のパターンを図2の編成行
及び列から変更して、例えば、基板表面全域にわたる一
連の曲線行(例えば、一連の同心円または半円のスポッ
ト)等が含まれるようにすることも可能である。
【0062】図15を参照すると、図示の装置は、図4の
装置の大部分と同様であり、対応する部分には同じ番号
が付されている。図15の装置は、やはり、装填ステーシ
ョンを備えることができるが、これは、簡略化のため示
されていない。この装置には、もう1つのカメラ304の
形態をとるセンサ、並びに、位置エンコーダ31及び34も
含まれている。基板ステーション20にピンまたは同様の
手段(図示せず)を設けて、基板14と基準位置のアライ
メントがほぼとれるようにすることが可能である。基板
ステーション20には、基板14はガラス製の場合が多いの
で、あまり圧力をかけすぎないようにして、基板14を保
持するため、適合する真空源(図示せず)に接続された
真空チャックを含むことが可能である。エンコーダ31
は、プロセッサ140との通信によって、基板ステーショ
ン20(従って、基板ステーション20に正しく配置された
場合には、基板14)の正確な位置に関するデータを供給
し、一方、エンコーダ34は、ホルダ208(従って、ホル
ダ208に正しく配置された場合には、ヘッド210)の正確
な位置に関するデータを供給する。線形位置に関するデ
ータを供給する、光学エンコーダのような任意の適合す
るエンコーダを利用することが可能である。図15の装置
の場合、基板ステーション20の角度的位置は、プロセッ
サ140の制御下において、軸202周囲で基板ステーション
20を回転させることが可能なトランスポータ120によっ
て得られる。一般に、基板ステーション20(従って、装
着された基板)は、カメラ300で基板14上の1つ又はよ
り多くの標準マーク(とりわけ、標準マーク18)を検分
することにより、プロセッサ140によって判定される基
板14の観察された角度的位置に応答し、プロセッサ140
の制御下において、トランスポータ120によって回転さ
れる。この回転は、基板14が、分配ヘッド210に対して
所定の角度的関係に達するまで続行されることになる。
正方形または矩形の基板の場合、一般に、取り付けられ
た基板14を回転させて、1つのエッジ(縦または横)と
軸204に沿ったヘッド210の走査方向とのアライメントが
とられることになる。
【0063】ヘッド210の標準マーク及び/またはヘッ
ド210のノズル位置を検分するために、カメラ340が配置
されている。典型的な標準マークが、ヘッド210の側部
に標準マーク211として見えるように示されているが、
実際には、カメラ304によって検分される標準マーク
は、ヘッド210の下側につけることが可能である。カメ
ラ300の形をとるセンサは、基板上における基準マーキ
ング18の位置(並びに、上述のデポジションスポットの
位置)を観察することも可能である。カメラ300及び304
は、プロセッサ140との通信を行うが、それぞれ、約1
〜100マイクロメートル、より一般的には、約4〜50マ
イクロメートル、または、1〜5マイクロメートルもの
ピクセル・サイズをもたらす解像度を備えているべきで
ある。こうしたカメラに、任意の適合するアナログまた
はデジタル撮像装置(ライン・バイ・ライン・スキャナ
を含む)を使用することが可能であるが、アナログ・カ
メラが使用される場合、プロセッサ140には、適合する
アナログ/デジタル変換器を含むことが望ましい。さら
に、別の数のカメラを利用することも可能である。例え
ば、カメラ300及び304の代わりに、正しい配向及びパラ
メータをもつ単一のカメラを利用することも可能であ
る。
【0064】上述のように、プロセッサ140には、必要
なプログラム・コードを備えたコンピュータ可読媒体に
よって、後述のように、それに要求される機能の全てを
実行するように適正にプログラムされた汎用デジタル・
マイクロプロセッサを含むことが可能である。言うまで
もないことではあるが、この明細書全体を通じてプロセ
ッサ140などの任意の「プロセッサ」に言及する場合、
それには、必要な機能を実施する任意のハードウェア及
び/またはソフトウェアの組み合わせが包含される。例
えば、移送システムにエラーがある場合、デポジション
装置の移送システムを検査することによって取得した測
定エラー・データを用いて、米国カリフォルニア州ラン
チョ・コルドバのRSF Electronik社から入手可能なProg
rammableError Correction PKE 80などの装置にプログ
ラムすることによって、修正駆動パターンを得ることが
可能である。ターゲット駆動パターンを供給するマイク
ロプロセッサは、上記プログラムされた装置と共に、本
発明の「プロセッサ」として機能する。プログラミング
内容は、遠隔のプロセッサ140に供給することもできる
し、メモリ141のようなコンピュータ・プログラム製
品、または、メモリ141に関連して後述するデバイスの
任意の1つを用いた他の何らかの携帯用または固定式コ
ンピュータ可読記憶媒体に、あらかじめ保存しておくこ
とも可能である。例えば、磁気または光ディスク324a
は、プログラム内容を格納することができ、ディスク・
リーダー326によって読み取ることが可能である。
【0065】次に、図4及び図16に関連して、本発明の
方法による、図15の装置の働きについて述べる。まず、
メモリ141がターゲット駆動パターンを保持しているも
のと仮定する。このターゲット駆動パターンは、必要に
応じて、装置のコンポーネントを駆動し、基板14上にタ
ーゲットアレイ(各スポットに関するターゲット位置及
びターゲット寸法を含む)を製作するための命令であ
り、例えば、トランスポータ60及び100に対する移動コ
マンド、並びに、ヘッド210及び基板14の移動と連係し
たヘッド210の各パルス・ジェットに対する噴射コマン
ド、並びに、各パルス・ジェットにどのポリヌクレオチ
ド溶液(すなわち前駆物質)を装填すべきかに関する命
令(すなわち、「装填パターン」)を含んでいる。この
ターゲット駆動パターンは、ターゲットアレイパターン
に基づくものであり、適合する情報源(そのどれもが、
プロセッサ140との通信を行う、入力装置312、ポータブ
ル磁気または光媒体、または、遠隔サーバなど)から入
力される可能性もあるし、あるいは、入力されたターゲ
ットアレイパターン(前述の適合する情報源の任意の1
つを用いて)及びあらかじめ分かっている装置の基準動
作パラメータ(400)に基づいて、プロセッサ140によって
決定された可能性もある(402)。更に異なるバイオモノ
マー又はバイオモノマー含有流体(又は他の流体の小滴
は充填ステーションのそれぞれの区域(図示せず))に
置かれていると仮定されるであろう。引続くシーケンス
の作業は、相反する指示がない限り、引続く初期オペレ
ータ起動の後、プロセッサ140によって制御される。
【0066】任意の所与の基板14に対し、作業は基本的
に下記の通りである:(i)基準動作パラメータ及びター
ゲット・ポリヌクレオチドアレイパターンに基づいて、
ターゲットアレイパターンを得るためのターゲット駆動
パターン(既に与えられていなければ)を決定する(40
2);(ii)センサ300、304からの動作パラメータ・データ
(404)を検査して(406)、ターゲットアレイパターンと、
それを用いるとデポジットされるであろう実際のアレイ
パターンとの間に相違を生じさせるターゲット・パター
ンを結果として用いることになる、基準値からのエラー
を求める;(iii)1つ又はより多くの動作パラメータに
エラーがなければ(406)、ターゲット駆動パターンに従
って装置を動作させる;(iv)1つ又はより多くの動作パ
ラメータ(406)にエラーがあれば、プロセッサ140は、エ
ラーに基づいて、ターゲット・パターンから修正駆動パ
ターンを導き出し、修正駆動パターンを用いることによ
って、ターゲットアレイパターンと実際のアレイパター
ンとの相違が、ターゲット駆動パターンを用いた場合に
生じたであろう相違よりも減少するようにする。
【0067】基準パラメータと実際の検知パラメータと
の相違は、所定のしきい値に合致するか、それを超える
場合、任意により、単なる動作パラメータにおける「エ
ラー」として分類することが可能である。図15の装置に
生じる可能性のある動作パラメータ・エラーの特定の例
には、下記の任意の1つ又はより多くが含まれる。 1.エンコーダ31またはエンコーダ34に対する基板14の
位置決めが、不正確に行われ得る。 2.エンコーダ34に対するヘッド210の位置決めが、不
正確に行われ、あるいは、装置に多数ヘッド210が存在
する場合、その1つ又はより多くが互いに不正確に位置
決めされ得る。 3.ヘッド210は、非対称(配向エラー)となる場合が
あるので、そのノズルが、エンコーダ34に対する所望の
位置及び/または配向からずれる。 4.エンコーダ31、34が、固有のエラーを有し得る場合
があるので、間違った位置を報告する。 5.基板14、または、エンコーダ31、34のいずれかが、
熱膨張で損傷し得る。 6.基準軸63の方向(ヘッド210の走査方向204に対して
直交する)に基板を移動させるために用いられるトラン
スポータ60及びキャリッジ62は、やはり、熱膨張による
固有のエラーを有するか、あるいは、基準軸63からはず
れて(軸204の方向における非直線的ずれ及び/または
軸202の方向における不均一なずれを生じて)動作する
可能性がある。さらに、コンポーネントの欠陥によっ
て、トランスポータがアッベ・エラー(Abbe error)を被
る可能性がある。 7.ヘッド210のノズルが、意図する角度に対してある
角度をなして噴射し得る。上記動作パラメータ・エラー
は、プロセッサ140によって検知し、下記のように、実
際の駆動マップを導き出すために利用することが可能で
ある。 1.基板14の実際の位置は、カメラ300で標準マーク18
を観察することによって求めることができる。基板ステ
ーション20に異なる基板が繰り返し配置される場合に
は、このエラーは、その配置毎に求めればよい。 2.ヘッド210の位置は、カメラ304で標準マーク211及
び/またはノズル自体を観察することによって求めるこ
とが可能である。望ましい実施態様の場合、同じカメラ
を用いて、この観察及び基板の標準マーク18の観察が行
われるが、この方式には、カメラ間の較正が不要になる
という利点がある。 3.2と同じ。 4.エンコーダのエラーのレーザ干渉計マッピングは、
当該技術において確立した方法であり、エンコーダに沿
った多くのポイントにおける相対的エラーの測定を可能
にする。 5.熱膨張は、カメラ300で基板の標準マーク18を繰り
返し観察することによって、及び、カメラ304、また
は、任意により2つのカメラで、移動後、ヘッドの標準
マーク211を繰り返し観察することによって測定するこ
とが可能である。代替案として、サーミスタ(thermisto
r)を利用し、予測熱膨張を計算することが可能である。 6.トランスポータ60及びキャリッジ62の動作エラー
は、カメラ300によってマッピングすることが可能であ
り、熱膨張は、カメラ(または、任意により2つのカメ
ラ)でキャリッジ62の標準マークを観察することによっ
てマッピングすることが可能である。非直線度及び/ま
たは均一性は、レーザ干渉計測定によって求めることが
可能である。一般に、移送システムにおけるアッベ・エ
ラーのレーザ干渉計測定によるマッピングは、既知の技
法である。 7.カメラ(カメラ300など)でテスト・プリント・パ
ターンを観察して、小滴の配置を観察することが可能で
ある。乾燥小滴または液体小滴の観察に適した方法につ
いては、上述のところである。
【0068】この装置は、従って、下記のように動作さ
せられる(410)。(a)ヘッド210に第1のセットをなすポ
リヌクレオチドを含有する溶液またはその前駆物質を装
填する(例えば、所与のヘッドによって、n個の異なる
構成溶液を保持することができ得る);(b)ターゲット
または修正駆動パターンに従って、基板14または1セッ
トの基板にヘッド210から小滴を分配し、多数アレイ12
のそれぞれに第1のセットに関するターゲットアレイパ
ターンが製作されるようにする;(c)第2のセット及び
その後続セットをなすポリヌクレオチドを含有する溶液
またはその前駆物質によって、必要とされる全ての溶液
が基板14に分配されるまで、ステップ(i)から始まる前
述のシーケンスを繰り返す(例えば、各アレイがm・n
の構成要素を備え、あらかじめ合成されたポリヌクレオ
チドが分配される場合、シーケンスは、m回繰り返され
ることになる)。任意により、動作パラメータ・データ
が得られるようにするもう1つの手段として、デポジッ
トしたアレイについて、例えば、カメラ300で1つ又は
より多くのイメージを捕捉し、デポジットしたアレイパ
ターンとターゲットアレイパターンを比較することによ
って、検査することが可能である。上記比較結果の差
は、特定のタイプのエラーを示している可能性がある
(例えば、ヘッド210の単一ノズルが、ヘッド210の他の
ノズルに対して間違った配向を施されている)。例え
ば、検査は、各サイクル毎に、ステップ(c)の後で実施
することが可能である。所与の基板14の全アレイの検査
が済んでから、エンド・ユーザに出荷することが望まし
い。上記ステップについては、以下でさらに詳述するこ
とにする。
【0069】プロセッサ140によって行われる修正の方
法については、図17〜図19を参照することによってより
容易に理解することができる。すなわち、図17は、ター
ゲット駆動パターンの一部に関するメモリ141内のイメ
ージを表している。このパターンは、3×2のマトリッ
クスをなす分配ジェットを備えた(図17〜図19におい
て、3つのジェットが垂直方向に、2つのジェットが水
平方向に配置された)分配ヘッドによって生成されたも
のであり、従って、全てのジェットの噴射の後、ヘッド
を変位させ、さらに、全てのジェットのもう1つの噴射
が必要になる。従って、図17は、デポジション装置の全
ての関連コンポーネントが、その通常のパラメータに従
って動作している(この文脈において、「動作」には、
静的か動的はともかく、正しい位置決めが含まれる)場
合の、ターゲットアレイパターンの外観に対応する。し
かし、プロセッサ140は、カメラ300による前回のテスト
・プリントの観察結果に基づき、スポット16aを製作す
るヘッド210のノズルの相対的配向にエラーがあるもの
と判定する。同様に、スポット16bを製作するヘッド210
のノズルによってデポジットした流体量にエラーがある
ものと判定される。次に、プロセッサ140は、修正駆動
パターンを導き出すが、図17には、修正駆動パターンの
メモリ内におけるイメージが例示される。この修正駆動
パターンには、測定されたエラーの逆が組み込まれる。
すなわち、スポット16aの変位(図18において見た場合
の上方向)を修正するため、実際の駆動イメージには、
ヘッドを図17の基準位置より下方に移動させて(図19に
おいて見た場合)、図18の変位を補償する命令が含まれ
ることになる。同様に、フィーチャー16bを製作するジ
ェットによって噴射される予測量(すなわち、基準量)
未満の量を修正するため、実際の駆動イメージには、そ
のジェットが、多数スポットの噴射またはより大きいエ
ネルギによる噴射を行って(これは、図19において拡大
されたフィーチャー16bとして表示)、少量エラーの補
償を行うようにさせる命令が含まれることになる。ある
いは又、実際の駆動イメージは、所定の許容差を超える
可能性のある基準値からの偏差に遭遇すると、ヘッドの
別のジェットにスイッチし、それに従って、異なるジェ
ットの異なる位置を補償する命令とすることが可能であ
る。図18に示すエラーは、個々のスポットに関連してい
るが、他のエラーは、全てのエラーに関連しているので
一般的である得る。例えば、基板ステーション20におけ
る基板14の位置エラーは、一般的なエラーであり、修正
駆動パターンは、ターゲット駆動パターンと同じである
が、このエラーを補償するため、位置決めシステムを基
準位置からオフセットする、トランスポータ60、100、1
20の1つまたは任意の組み合わせに対する単一命令など
の位置決めシステムに対する1セットのオフセット命令
が追加されたものとすることが可能である。
【0070】基板14は、オペレータによって手動、ある
いは、任意により、例えば、プロセッサ140の制御を受
ける適切な自動駆動装置(図示せず)によって基板ステ
ーション20に搭載される。
【0071】次に、デポジションシーケンスが開始され
て、所望のアレイをなすポリヌクレオチドを含有する流
体の小滴が基板上にデポジットされ、上述のように、乾
燥小滴がそれぞれターゲット・パターンに従って、それ
ぞれのフィーチャー位置及び寸法になるように、基板上
に製作される。既述のように、この場合、プロセッサ14
0は、ターゲットまたは修正駆動パターンに従って装置
を操作する。
【0072】この時点において、小滴分配シーケンスが
完了する。
【0073】上述の実施態様の代替案においては、修正
駆動パターンは、小滴のデポジション開始前に導き出さ
れるのではなく、「実行中に」生成することが可能であ
る。この実施方法の1つでは、修正駆動パターンは、検
出されたエラーに基づいて、少なくとも1つのデポジシ
ョン装置のコンポーネントに対するターゲット駆動パタ
ーンに基づく命令に修正を加えることによって生成され
る。これは、プローブまたはプローブ前駆物質のデポジ
ションの間に実施される。例えば、エンコーダ34は、単
にある空間周波数でヘッドにパルスを送るだけのタイプ
とすることが可能であり、こうした各パルス毎に、イメ
ージ・ファイルが駆動電子回路にどのノズルから噴射さ
せるべきかを命じる。メモリ141の修正駆動パターンを
取り出し、エンコーダ・パルスによって正確にプリント
させるのではなく、プロセッサ140によってエンコーダ
信号に処理を加えることによって、歪みのないイメージ
を正確にプリントさせることが可能である。
【0074】本発明の装置、方法、または、コンピュー
タ・プログラムの場合、エラーが検出されるとターゲッ
トアレイパターンから実際にターゲット駆動パターンを
導き出すのではなく、代わりに、単にターゲット・パタ
ーン、基準条件及び検出エラーから修正駆動パターンを
導き出すことが望ましい。これは、少なくとも、所与の
アレイの製作が開始される前に、エラーが検出されると
(例えば、既に製作済みのアレイを検査して、動作パラ
メータを検査した結果として)、こうしたアレイの製作
が開始される前、又は、こうしたアレイの製作中に実施
することが可能である。さらに、ターゲット駆動パター
ンは、メモリに保存することもできるし、あるいは、た
だ単に実際のアレイ製作中に導き出して、命令として直
接装置コンポーネントに送ることも可能である。
【0075】本発明の方法及び装置は、可撓性基板及び
剛性基板の両方を含み、さまざまな異なる基板のいずれ
かの表面にバイオポリマーまたは他の成分をデポジット
するために使用することが可能である。望ましい材料
は、デポジション材料を物理的に支持し、デポジション
プロセスの条件及び特定のアレイを使用する場合に遭遇
する可能性のある任意の後続処理または取扱いまたはプ
ロセスの条件に耐えるものである。アレイ基板は、単純
な構造から複雑な構造に及ぶさまざまな構造の任意の1
つをとり得る。従って、基板は、例えば、スライドまた
はプレート構造として、矩形または正方形またはディス
クのようなほぼ平坦な形状を有し得る。多くの実施態様
において、基板は、典型的に縦が約4mm〜200mm、通常
は、約4mm〜150mm、より通常は4mm〜125mmの範囲であ
り、横が約4mm〜200mm、通常は、約4mm〜120mm、より
通常は4mm〜80mmの範囲であり、厚さが約0.0011mm〜
5.0mm、通常は、約0.1mm〜2mm、より通常は0.2mm〜1m
mの範囲である、矩形の固体として成形されることにな
る。アレイの構造は、製造、取扱い、及び、使用上の考
慮事項に従って選択することが可能である。
【0076】基板は、様々な材料のいずれか1つから製
作することが可能である。例えば、研究及び関連用途に
用いるための結合対アレイの生産が所望される場合な
ど、ある実施態様において、基板を製作することができ
る材料は、原則的には、ハイブリッド化(hybridizatio
n)中、低レベルの非特異的結合を示すべきである。多く
の状況において、可視光及び/または紫外光に対して透
明な材料を用いることも望ましい。可撓性基板について
は、ナイロンフィルム並びにその誘導体が、特にこの実
施態様において有効である場合、関与する材料には、ナ
イロン(改質と非改質の両方)、ニトロセルロース、ポ
リプロピレン等が含まれる。剛性基板については、関与
する特定の材料には、ガラス、プラスチック(例えば、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリス
チレン、ポリカーボネート、その混合物等)、金属(例
えば、金、プラチナ等)が含まれる。
【0077】ポリヌクレオチド組成物または他の成分が
デポジットされる基板表面は、平滑またはほぼ平坦な場
合もあれば、くぼみまたは隆起といった凹凸を備える場
合もある。この表面は、望ましい方法で表面特性を修飾
する働きをする1つ又はより多くの異なる化合物層で修
飾することが可能である。こうした修飾層は、存在する
場合、典型的には、厚さが単分子厚〜約1mm、通常は単
分子厚〜約0.1mm、より通常は単分子厚〜約0.001mmの範
囲にわたることになる。重要な修飾層には、金属、酸化
金属、高分子、小有機分子等のような無機層及び有機層
が包含される。重要な高分子層には、ペプチド、多核
酸、または、そのミメティック(mimetics)(例えば、ペ
プチド核酸等);多糖、リン脂質、ポリウレタン、ポリ
エステル、ポリカーボネート、ポリ尿素、ポリアミド、
ポリエチレンアミン、硫化ポリアリーレン、ポリシロキ
サン、ポリイミド、ポリアセテート等が含まれる。高分
子が、ヘテロポリマーまたはホモポリマーとすることが
でき、それに付加される(例えば、共役させられる)独
立した官能部分を有する場合もあれば、有しない場合も
ある。
【0078】上述の特定の実施態様に対しては、もちろ
ん、様々な修正を加えることが可能である。従って、本
発明は、これまでに詳述した特定の実施態様に制限され
るものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法及び装置によって製作すること
が可能な、多数(multiple)アレイを担う基板の透視図で
ある。
【図2】 図1の単一アレイの識別可能な個々の領域の
いくつかを示す図1の一部に関する拡大図である。
【図3】 図2の一部の拡大断面図である。
【図4】 本発明の装置の概略図である。
【図5】 図4の装置の装填ステーションの拡大断面図
である。
【図6】 図4の装置のイメージング・システムのコン
ポーネントに関するさまざまな構成を示す図である。
【図7】 図4の装置のイメージング・システムのコン
ポーネントに関するさまざまな構成を示す図である。
【図8】 図4の装置のイメージング・システムのコン
ポーネントに関するさまざまな構成を示す図である。
【図9】 パターン評価によって、エラーをいかにして
表示することができるかを示す、あるアレイの乾燥スポ
ットの拡大略示平面図である。
【図10】 DNA濃度がそれぞれに異なる実際のアレイ
の乾燥スポットの拡大写真である。
【図11】 DNA濃度がそれぞれに異なる実際のアレイ
の乾燥スポットの拡大写真である。
【図12】 DNA濃度がそれぞれに異なる実際のアレイ
の乾燥スポットの拡大写真である。
【図13】 DNA濃度がそれぞれに異なる実際のアレイ
の乾燥スポットの拡大写真である。
【図14】 塩が存在する効果を示した、図10〜図1
3と同様の写真である。
【図15】 図4の装置と同様の、本発明のもう1つの
装置を示す図である。
【図16】 本発明の方法を示すフローチャートであ
る。
【図17】 本発明の方法の作用を示すメモリ・イメー
ジである。
【図18】 本発明の方法の作用を示すメモリ・イメー
ジである。
【図19】 本発明の方法の作用を示すメモリ・イメー
ジである。以下に、本発明の本発明及びその好ましい実
施の態様を要約して示す。 1. 基板上にポリヌクレオチドアレイを製作する方法
であって、(a)ポリヌクレオチドデポジションシステム
を作動させて、前記基板上にポリヌクレオチドを含有す
る流体小滴のアレイをデポジットし、乾燥すると、ポリ
ヌクレオチドを含有するスポットのターゲット・パター
ンを提供するステップと、(b)前記システムによってデ
ポジットした小滴が乾燥するのに十分な時間を経過さ
せ、実際のパターンの乾燥スポットが生じるようにする
ステップと、(c)前記実際のパターンを観察するステッ
プと、(d)前記実際のパターンと、ポリヌクレオチドを
含有するスポットの前記ターゲット・パターンを比較す
るステップ、とを含む方法。 2. 1つ又はより多くのポリヌクレオチドを含有する
流体に、それぞれ、ポリヌクレオチドの溶液と、ポリヌ
クレオチドのイメージングを強化するのに十分な量の塩
が含まれている、上記1に記載の方法。 3. 基板上にポリヌクレオチドアレイを製作する方法
であって、(a)ポリヌクレオチドをデポジットするシス
テムを作動させて、前記基板上にポリヌクレオチドを含
有する流体小滴のアレイをデポジットし、デポジットさ
れる実際のパターンとは異なる可能性のある、ポリヌク
レオチドを含有するスポットのターゲット・パターンを
提供するステップと、(b)前記実際のパターンのイメー
ジを捕捉するステップと、(d)前記実際のパターンとポ
リヌクレオチドを含有するスポットの前記ターゲット・
パターンを比較するステップと、(e)1つのアレイで1
回又はより多くの比較結果が所定の許容差を超えると、
前記アレイに関連したエラー表示を発生するステップ
と、(f)媒体にエラー表示またはエラー表示の識別子を
書き込み、前記媒体と前記アレイを物理的に関連させ、
前記エラー表示の識別子が前記媒体に書き込まれると、
前記エラー表示に関連したメモリに前記識別子を記憶す
るステップとを含む方法。 4. エラー表示の識別子を担持する媒体に結合され
た、基板上におけるポリヌクレオチドアレイのエラーを
識別する方法であって、前記識別子と前記エラー表示が
記憶されている遠隔サーバに前記識別子を伝達するステ
ップと、それに応答して、前記遠隔サーバから前記エラ
ー表示を受信するステップと、前記アレイを生物学的試
料に曝露するステップと、前記曝露されたアレイの観察
結合パターンを判定するステップと、前記受信エラー表
示に基づいて前記判定を修正するか、または、前記判定
結果を変更するステップを含む方法。 5. 基板上にポリヌクレオチドのアレイを製作する方
法であって、(a)ポリヌクレオチドをデポジットするシ
ステムを作動させて、前記基板上にポリヌクレオチドを
含有する流体小滴のアレイをデポジットし、ポリヌクレ
オチドを含有するスポットのターゲット・パターンを提
供するステップと、(b)デポジットされたスポットの実
際のパターンを観察するステップと、(d)デポジットさ
れたスポットの前記実際のパターンとポリヌクレオチド
を含有するスポットの前記ターゲット・パターンとを比
較するステップを含み、前記ポリヌクレオチドデポジッ
トするシステムに、多数の小滴ディスペンサを備えた流
体分配ヘッドが含まれていることと、さらに、アレイに
対する1回又はより多くの比較結果が所定の許容差を超
えると、エラー表示を発生するステップが含まれる方
法。 6. 多数のエラー状態が発生した場合、同じ小滴ディ
スペンサに原因があるか否かを評価するステップと、前
記評価によって、同じ小滴ディスペンサに原因があるこ
とが明らかになると、前記原因となった小滴ディスペン
サの表示を含む、可視または可聴オペレータ警報を発生
するステップが含まれる、上記5に記載の方法。 7. 前記原因となった小滴ディスペンサの前記表示
に、その小滴ディスペンサによって分配されるようにあ
らかじめ選択された、ポリヌクレオチドを含有する流体
における潜在的エラーの表示が含まれる、上記6に記載
の方法。 8. 前記ポリヌクレオチドをデポジットするシステム
に、多数の小滴ディスペンサと制御プロセッサを備えた
流体分配ヘッドが含まれることと、さらに、前記制御プ
ロセッサが、前記ディスペンサの少なくともいくつかに
同じ流体が装填されるパターンをなすように、前記ディ
スペンサに装填することと、複数エラー標示が発生する
と、前記制御プロセッサがエラー標示のパターンと前記
ディスペンサの前記装填ターンとの比較を行い、前記エ
ラー標示の原因が、1つ又はより多くの小滴ディスペン
サとポリヌクレオチドを含有する流体におけるエラーの
いずれにあるかを評価するステップを含む、上記5に記
載の方法。 9. ポリヌクレオチドデポジションシステムに、多数
の小滴ディスペンサを備えた流体分配ヘッドが含まれて
いることと、上記多数のディスペンサから分配される初
期小滴パターンを使用して、各アレイのデポジションが
実施されることになることと、さらに、多数エラー標示
が発生すると、同じ小滴ディスペンサに原因がある可能
性があるか否かを評価するステップと、前記評価によっ
て、同じ小滴ディスペンサに原因がある可能性があるこ
とが明らかになると、同じ小滴ディスペンサが用いられ
ないように、前記初期パターンを変更するステップが含
まれる、上記5に記載の方法。 10. 基板上にポリヌクレオチドアレイを製作するた
めの装置であって、(a)前記基板上にポリヌクレオチド
を含有する流体小滴のアレイをデポジットし、実際のデ
ポジションパターンとは異なる可能性のある、ポリヌク
レオチドを含有するスポットのターゲット・パターンを
提供するポリヌクレオチドデポジションシステムと、
(c)前記スポットの実際のパターンのイメージを捕捉す
るイメージング・システムと、(d)前記デポジションシ
ステムを制御して、前記アレイの小滴をデポジットし、
前記イメージング・システムに前記実際のパターンを捕
捉させて、前記実際のパターンとポリヌクレオチドを含
有するスポットの前記ターゲット・パターンとを比較す
るプロセッサを含み、前記デポジションシステムに、流
体分配ヘッドを受けるヘッド・リテーナと、前記ヘッド
・リテーナを前記基板に対して移動させるトランスポー
タを含み、前記イメージング・システムに、前記トラン
スポータによって移動するように装着されたセンサを含
む装置。 11. 基準動作パラメータに基づくターゲット駆動パ
ターンに従って作動すると、基板上にターゲットアレイ
パターンをなすようにフィーチャーの形のプローブを提
供するデポジション装置を用いて、前記ターゲットアレ
イパターンに従って、前記基板上にバイオポリマー・プ
ローブのアドレス可能アレイを製作する方法であって、
(a)少なくとも1つの動作パラメータを検査して、前記
基板上の様々なフィーチャーに応じてそれぞれに異な
る、前記ターゲットアレイパターンと実際のアレイパタ
ーンとの相違を生じさせる前記ターゲット駆動パターン
を利用することになる、基準値からのエラーを求めるス
テップと、(b)エラーが検出されると、前記エラーに基
づいて、前記ターゲット駆動パターンとは異なる修正駆
動パターンを導き出し、前記修正駆動パターンを用いる
ことによって、前記ターゲットアレイパターンと前記実
際のアレイパターンとの相違が減少するようにするステ
ップを含む方法。 12. 前記相違が、フィーチャーまたは前記フィーチ
ャーを製作するためにデポジットされた反応物のサイズ
である、上記11に記載の方法。 13. デポジション装置に、プローブまたはプローブ
前駆物質を含有する流体小滴を分配する多数ノズルを備
えた分配ヘッドと、前記ヘッドから小滴を分配する際、
前記分配ヘッドと前記基板の一方をもう一方に対して移
動させ、前記アレイが製作されるようにする移送システ
ムを含むことと、前記駆動パターンによって、前記移送
システムの動作が制御されることと、前記動作パラメー
タが、前記基板の動的位置決め、または、前記分配ヘッ
ドまたはノズルの位置であり、前記基板、前記分配ヘッ
ド、または、前記ノズル、あるいは、前記ヘッドからあ
らかじめ分配された小滴パターンを検分することによっ
て検査される、上記11に記載の方法。 14.基準動作パラメータに基づくターゲット駆動パタ
ーンに従って作動すると、基板上にターゲットアレイパ
ターンをなすようにプローブを生じさせる、前記ターゲ
ットアレイパターンに従って、前記基板上にバイオポリ
マー・プローブのアドレス可能アレイを製作する装置で
あって、(a)少なくとも1つの動作パラメータを検知し
て、前記基板上の様々なフィーチャーに応じてそれぞれ
に異なる、前記ターゲットアレイパターンとデポジット
された実際のアレイパターンとの相違を生じさせる前記
ターゲット駆動パターンを使用することになる、基準値
からのエラーを求めるセンサと、(b)前記センサによっ
てエラーが検出されると、前記エラーに基づいて、前記
ターゲット駆動パターンとは異なる修正駆動パターンを
導き出し、前記修正駆動パターンを用いることによっ
て、前記ターゲットアレイパターンと前記実際のアレイ
パターンとの相違が減少するようにするプロセッサを含
む装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/566 C12N 15/00 A (71)出願人 399117121 395 Page Mill Road P alo Alto,California U.S.A. (72)発明者 マイケル・ピー・カレン アメリカ合衆国カリフォルニア州94303, パロアルト,クララ・ドライブ・756 (72)発明者 カイル・ジェイ・シュレイファー アメリカ合衆国カリフォルニア州94086, サニーベイル,アパートメント・7,アカ ランス・ドライブ・187 (72)発明者 ハーバート・エフ・キャテル アメリカ合衆国カリフォルニア州94040, マウンテン・ビュー,トルマン・アベニュ ー・3386 (72)発明者 リチャード・ピー・テラ アメリカ合衆国カリフォルニア州94087, サニーベイル,チロキン・コート・583

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にポリヌクレオチドアレイを製作
    する方法であって、 (a)ポリヌクレオチドデポジションシステムを作動させ
    て、前記基板上にポリヌクレオチドを含有する流体小滴
    のアレイをデポジットし、乾燥すると、ポリヌクレオチ
    ドを含有するスポットのターゲット・パターンを提供す
    るステップと、 (b)前記システムによってデポジットした小滴が乾燥す
    るのに十分な時間を経過させ、実際のパターンの乾燥ス
    ポットが生じるようにするステップと、 (c)前記実際のパターンを観察するステップと、 (d)前記実際のパターンと、ポリヌクレオチドを含有す
    るスポットの前記ターゲット・パターンを比較するステ
    ップ、とを含む方法。
JP2000126767A 1999-04-30 2000-04-27 ポリヌクレオチドアレイの製作法 Pending JP2001021558A (ja)

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