JP2003519363A - 高分解能および高処理量の分離のための、微細加工されたインゼクタおよびキャピラリ・アレイ・アセンブリ - Google Patents

高分解能および高処理量の分離のための、微細加工されたインゼクタおよびキャピラリ・アレイ・アセンブリ

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、分子に高分解能高出力の電気泳動分離を行うための方法および装置に関する。好ましい実施形態では、この方法および装置はＤＮＡ塩基配列決定に有用なものである。この装置は、１つまたは複数のキャピラリのアレイに取着されている微細加工されたチップ・インゼクタを含んだハイブリッド機器を含む。チップ・インゼクタは、システム内の死空間が最小限に抑えられるように、またはその死空間がなくなるように、キャピラリに精密に合致するインゼクタ・チャネルを組み込んだ状態で設計される。７００塩基を超える塩基に関して実行される、実験操作時間が１時間未満のＤＮＡ塩基配列決定は、本明細書に開示した方法および装置により行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） この特許出願は、米国特許法第１１９条第（ｃ）項に基づき、１９９９年７月
８日出願の米国仮特許出願第６０／１４２，７３５号および２０００年６月２７
日出願の米国通常（Ｒｅｇｕｌａｒ）出願第（ ／ ， ）号の特典
を請求するものである。
【０００２】 １．発明の分野 本発明は、分子の高処理量アッセイの分野に関する。より詳細には、本発明は
、微細加工されたチップインゼクタに取着されている一連のキャピラリを含んだ
新規なハイブリッド装置を使用する、ＤＮＡ塩基配列決定およびその他の高処理
量アッセイに有用な方法および装置に関する。
【０００３】 ２．関連技術の説明 ＤＮＡ配列決定の化学的手法は、初めにＳａｎｇｅｒ他（１９７７）によって
、またＭａｘａｍおよびＧｉｌｂｅｒｔ（１９９７）によって開発された。Ｓａ
ｎｇｅｒのジデオキシ・チェイン・ターミネーター法が大量塩基配列決定に最も
広く使用されているが、これは標識されたプライマーまたはターミネーターに基
づいて自動蛍光塩基配列決定が開発されたためである（Ｓｍｉｔｈ他、１９８６
；Ｐｒｏｂｅｒ他、１９８７；Ｔａｂｏｒ他、１９９０；Ａｎｓｏｒｇｅ他、１
９８７）。この技術を実践することにより、容量が１〜２ｋｂ／時である自動ス
ラブ・ゲル・ベース・シーケンサが生成された（Ｈｕｎｋａｐｉｌｌｅｒ他、１
９９１）。この容量は、レーンの数を増加させ、ゲルの濃度を低下させ、標識の
化学的手法および検出能力を改善することによって、少しずつ改善することによ
り、５ｋｂ／時まで押し上げることができる。このような改善は、画期的な技術
が発明されて利用されない限り、あるレベルで頭打ちになる。一般にこのスラブ
・ゲルのフォーマットは、自動サンプル投入に容易に利用することができず、お
そらく塩基配列決定プロセスを縮小するさらなる努力と相容れないものである。
【０００４】 ＤＮＡ塩基配列決定の技術では、１９９０年以来いくつかの進展があった。こ
れらの進展は、２つの開発の成果から生じたものである。その第１は、ゲル・キ
ャビティの断面を縮小することによってゲル加熱異常を生じさせることなくより
強い電界を加えることができ、それによって、分離がより速くなる。第２は、レ
ーザで励起された蛍光の検出はその感度が非常に高いので、より小さい分離レー
ンを容易に検出することができることである。
【０００５】 何人かの研究員が、単色で、最終的には４色の検出フォーマットでＤＮＡ拡張
断片を迅速に分離するために、キャピラリ・ゲル電気泳動（ＣＧＥ）を使用する
ことについて調査をした（Ｄｒｏｓｓｍａｎ他、１９９０；Ｌｕｃｋｅｙ他、１
９９０；Ｓｗｅｒｄｌｏｗ他、１９９１；Ｃｏｈｅｎ他、１９９０；Ｒｕｉｚ−
Ｍａｒｔｉｎｅｚ他、１９９３；Ｂｅｓｔ他、１９９４）。ＤＮＡ塩基配列決定
断片のキャピラリ電気泳動（ＣＥ）分離は、スラブ・ゲルよりも約１０倍速く、
しばしば２時間以内で終了する。しかし、ＣＥをベースとしたＤＮＡ塩基配列決
定の処理量は、多数のキャピラリ（レーン）を平行に走らせる方法がないために
制限されていた。
【０００６】 Ｍａｔｈｉｅｓおよびその共同研究者（Ｈｕａｎｇ他、１９９２ａ、１９９２
ｂ；Ｍａｔｓｈｉｅｓ他、１９９２）は、一組のキャピラリの情報を得るために
レーザ励起型共焦点蛍光スキャナ（Ｍａｔｈｉｅｓ他、１９９４）を使用するこ
とによって、この制限に対する解決策を開発した。キャピラリは、集束レーザ・
ビームを通り過ぎるよう並進し、順次サンプリングされる。キャピラリは、アレ
イの注入端で分離しており、マイクロタイタ・ディッシュ・アレイからの迅速な
サンプル投入が容易になった。
【０００７】 代替のキャピラリ・アレイ装置が、いくつかの種々のグループによって開発さ
れた。Ｋａｍｂａｒａおよびその共同研究者（Ｔａｋａｈａｓｈｉ他、１９９４
）は、シース・フロー検出スキームをベースとしたキャピラリ・アレイ・システ
ムを開発した。２つの異なるレーザ励起ビームがシース・フローを通過し、その
蛍光をＣＣＤに結像させて、多色検出を行った。このフォーマットには、全ての
レーンが連続的に励起されてフロー・セルの光学的品質が良好であると共に散乱
ノイズが低いという利点がある。この配置構成の欠点には、シース・フロー・セ
ルの複雑さ、およびそのフロー・セル内の電界歪による著しいバンド・ブロード
化が含まれる。概念上同様のシステムについて、Ｄｏｖｉｃｈｉ他が記述してい
る（１９９５）。ＵｅｎｏおよびＹｅｕｎｇ（１９９４）は、レーザを固定アレ
イに線状集束させ、得られた蛍光をＣＣＤに結像させて検出を行うという、キャ
ピラリ・アレイ・システムを開発した。ＤＮＡ塩基配列決定には２色比法を使用
した。２種の９６キャピラリ・アレイＤＮＡシーケンサが首尾よく開発され、現
在も使用されている。１つはＭａｔｈｉｅｓの共焦点検出設計をベースとし、も
う１つはＫａｍｂａｒａのシース・フロー配置構成をベースとしている。
【０００８】 分離速度を速くするために、微細加工されたＣＥチップ上での短分離チャネル
（Ｗｏｏｌｌｅｙ他、１９９５；Ｓｃｈｍａｌｚｉｎｇ他、１９９８；Ｌｉｕ他
、１９９９）または短いキャピラリ（Ｍｕｌｌｅｒ他、１９９８）による塩基配
列決定に対しても研究努力がなされてきた。ＷｏｏｌｌｅｙおよびＭａｔｈｉｅ
ｓ（１９９５）は、微細加工ＣＥチップ上で、ＤＮＡ塩基配列決定断片の高速分
離を行った。ＤＮＡ分離は、２インチ×３インチ（約５ｃｍ×約７．６ｃｍ）の
ガラスのサンドイッチ構造に微細加工された５０μｍ×８μｍ×３．５μｍのチ
ャネル内で実現された。４色塩基配列決定混合物の約１５０塩基が９分で分離さ
れ、塩基の割当ての正確度は９７％であった。１塩基分解能は、１色分離および
４色分離の両方に関して２００塩基から行った。ＣＥチップ上で分離された分子
を検出する代替方法が開示されている（米国特許第５，９０６，７２３号、その
全体を参照により本明細書に組み込む）。
【０００９】 理論上、高速分離は、キャピラリが短いという条件で、その管上で実現される
べきである。Ｍｕｌｌｅｒ他（１９９８）は、これを、長さ７ｃｍ（内径約５０
μｍ）のキャピラリと１色塩基配列決定混合物を使用して実験で実証した。１塩
基分解能は、３００塩基まで３分で観察された。しかし、高処理量ＤＮＡ塩基配
列決定に際し、サンプル注入および分離を行うために、そのようなキャピラリを
９６またはそれ以上配置することは困難である。最近、Ｓｃｈｍａｌｚｉｎｇ他
（１９９８）は、長さ１１．５ｃｍの微細加工チャネルを使用して１色塩基配列
決定混合物の分離を行った。１塩基分解能は、約４００塩基まで１４分間で行っ
た。Ｌｉｕ他（１９９９）は、長さ７ｃｍの微細加工チャネル上での高速ＤＮＡ
塩基配列決定について実証した。１塩基分解能は、１色塩基配列決定混合物を使
用して５００塩基まで９．２分で行われ、４色塩基配列決定では、５００塩基ま
で、塩基呼出しの正確度が９９．４％であることが示された。
【００１０】 現在、高速および高処理量ＤＮＡ塩基配列決定の開発に関し、主に２つの領域
、すなわち従来のＣＧＥおよび微細加工された電気泳動チップに対して努力がな
されている。従来のＣＧＥに関する研究は、ふるい分けマトリックスおよび分離
条件の改善とキャピラリの数に焦点を当てている。微細加工電気泳動チップに関
する研究は、より探索的なものである。高速および高処理量分析を実現するため
に、Ｍａｔｈｉｅｓ他（１９９９）はラジアル・チップを開発した。このチップ
は、円形の直径１０ｃｍのウェーハの中心に共通のアノード貯蔵部を有し、一連
の９６チャネルが、このウェーハの周辺にあるインゼクタ・ユニットに向かって
外側に延びている。回転走査検出システムは、４色共焦点検出ユニットに結合さ
れた回転対物レンズ・ヘッドからなる。高速および高処理量アッセイは、遺伝子
型決定用のこのラジアル・チップ上で実証された。高品質塩基配列決定は、有効
分離距離に限度があるため実現されなかった。
【００１１】 その他の試みは、高品質塩基配列決定分離を実現するために、大型「チップ」
を製造することを対象とする。これらの手法では、従来のＣＧＥからのリード・
レングス(read-length）が取り戻されるが、微細加工ＣＥチップの分離速度が遅
くなる。さらに、欠陥のない２分の１メートル・サイズのチップの「微細」加工
が試みられている。
【００１２】 短分離チャネルを使用する塩基配列決定分離により（Ｓｃｈｍａｌｚｉｎｇ他
、１９９８；Ｌｉｕ他、１９９９）、分離速度は従来のキャピラリ（約４０ｃｍ
）に比べて約１０倍向上する。しかし、塩基配列決定リード・レングスは１．５
分の１〜２分の１に減少する。
【００１３】 サンプル体積が小さい少量のＤＮＡサンプルを使用して、５００塩基よりも著
しく長いＤＮＡ塩基配列を読み取ることが可能な高速高処理量ＤＮＡ塩基配列決
定法および装置を開発するという、未だ解決されていない技術が求められている
。上記論じた方法および装置のいずれもそのような分離をすることができない。
【００１４】 （発明の概要） 本発明は、１つまたは複数のキャピラリのアレイに取着された、微細加工され
たチップ・インゼクタを含む、高速高処理量の長リード・レングスＤＮＡ塩基配
列決定分離用ハイブリッド装置を提供することによって、当技術分野における長
年の課題を解決する。本発明の範囲内で、１、２、４、８、１６、２４、３２、
４８、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、２５６、２８８、３２０
、３５２、３８４、４１６、４８０、５４４、６０８、６７２、７３６、８００
、８６４、９２８、９６０、またはそれ以上のほとんどどのような数のキャピラ
リも、装置に組み入れることができる。
【００１５】 特に好ましい実施形態では、チップ・インゼクタは図１に示すように構成され
る。各キャピラリは接続チャネルに挿入される。各接続チャネルは、インゼクタ
、カソード貯蔵部、サンプル貯蔵部、および廃棄物貯蔵部に接続される。クロス
・チャネルが、サンプル貯蔵部および廃棄物貯蔵部とインゼクタとを接続する。
好ましい実施形態で、接続チャネルの内径（ｉ．ｄ．）は、キャピラリの外径（
ｏ．ｄ．）に精密に適合するよう製作され、一方インゼクタおよびクロス・チャ
ネルの内径は、キャピラリの内径に精密に適合するよう製作される。好ましい実
施形態で、死空間はキャピラリ当たり２ナノリットル未満であり、より好ましく
は１ナノリットル未満であり、より好ましくは５００ピコリットル未満であり、
より好ましくは２００ピコリットル未満であり、より好ましくは１００ピコリッ
トル未満であり、より好ましくは５０ピコリットル未満であり、より好ましくは
２０ピコリットル未満であり、より好ましくは１０ピコリットル未満であり、よ
り好ましくは５ピコリットル未満であり、より好ましくは２ピコリットル未満で
ある。特に好ましい実施形態では、接続チャネルとキャピラリとの接合部には不
適合部分がなく、したがってキャピラリが接続チャネルに完全に挿入された場合
、このシステムの死空間はゼロである。
【００１６】 好ましい実施形態で、ハイブリッド装置は、１回の実験操作で５００塩基より
も長いＤＮＡ塩基配列、より好ましくは８００〜１，０００塩基のＤＮＡ塩基配
列、または１，０００塩基よりもさらに長いＤＮＡ塩基配列の長リード・レング
スＤＮＡ塩基配列決定を行うことができる。好ましい実施形態で、装置は高速で
ある（実験操作時間は２時間未満であり、より好ましくは１時間未満である）。
【００１７】 本発明の、他の実施形態は、ハイブリッド装置と共に使用される回転式スキャ
ナを含む（その全体が参照により本明細書に組み込まれた米国特許第５，４８３
，０７５号参照）。
【００１８】 追加の実施形態では、本発明は、自動的にマトリックスに充填し、チップ・イ
ンゼクタを清浄にし、サンプルを投入し、塩基配列決定分離を行うための付属品
を含む。そのような付属品の設計および構成は、当技術分野で周知の方法によっ
て実現することができる。好ましい実施形態では、システム全体を自動化して、
必要とされる人間の操作を最小限に抑えるようにする。
【００１９】 その他の好ましい実施形態では、インゼクタが、５μｌまたはそれ以下のサン
プル体積で動作するように、より好ましくは０．５〜２．０μｌで動作するよう
に設計されるが、０．２５〜０．５μｌまたは０．１〜０．２５μｌのサンプル
体積であっても本発明の範囲内であることが企図される。
【００２０】 他の実施形態では、チップ・インゼクタを、ポリカーボネートやポリ（メタク
リル酸メチル）（ＰＭＭＡ）、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＡ）、ポリ
スチレン、ニトロセルロース、ポリ（テレフタル酸エチレン）（ＰＥＴまたはＭ
ｅｌｉｎｅｘ）、ポリ（テトラフルオロエチレン）（テフロン（登録商標））な
どのポリマー材料で、当技術分野で周知のレーザ・アブレーション、射出成形、
流し込み成形、または捺印技法を使用して作製する。
【００２１】 ある実施形態では、本発明は、フォトリソグラフィによるガラス・ウェーハの
エッチングと組み合せて２つのマスク、またはより好ましくは３つのマスクによ
る手順を使用して、死空間が最小限に抑えられた、またはより好ましくは死空間
がゼロであるハイブリッド・アレイを生成することを含んだハイブリッド装置の
製造方法に関する。
【００２２】 追加の実施形態では、本発明は、特許請求の範囲に記載されたサンガー・ジデ
オキシ反応からのＤＮＡ塩基配列決定生成物の電気泳動用装置を使用することを
含む、ハイブリッド装置の使用方法に関する。分離した反応生成物は、標準の方
法で検出し分析され、それによって、ＤＮＡ塩基配列データを長尺な高処理量お
よび高分解能ＤＮＡ塩基配列決定に提供することができる。
【００２３】 その他の実施形態では、本発明は、ＰＥＯやＨＥＣ、アガロース、多糖類、ポ
リアクリルアミド、および／またはこれらのマトリックスの混合物などのふるい
分けマトリックスを使用して、ペプチドやタンパク質、多糖類、脂質、および／
またはオリゴヌクレオチドなど他の分子を分離するための、ハイブリッド装置の
使用方法に関する。
【００２４】 ある実施形態では、本発明は、流体連絡用のハイブリッド機器を使用する装置
および方法に関する。例えば、２個またはそれ以上のチップ間、チップと器具の
間、またはサンプル源とチップの間の連絡をとるために、キャピラリを使用する
。当業者なら、これらの例が限定を意図するものではなく、むしろキャピラリ・
アレイを使用して第１のチップを第２のチップも含めた任意のその他の機器に接
続できることを理解するであろう。図１１に、２個のチップ間の連絡をとるハイ
ブリッド機器の非限定的な使用例を示す。図１１は、わずかに２個の機器同士の
間の接続を示すが、２個、３個、４個、またはそれ以上の機器であっても、キャ
ピラリを使用することによってこのように接続できることが企図される。図１１
で、第１のチップは、サンプルの消化および／または精製など１つまたは複数の
機能を発揮することができる。次いで処理されたサンプルは、１つまたは複数の
キャピラリを介して第２のチップに移される。第２のチップは、サンプルをさら
に処理しかつ／またはサンプル内の分子を分離するなど追加の機能を発揮するこ
とができる。別の非限定的な例は、チップと分析器具、例えばＵＶ／ＶＩＳまた
は蛍光分光光度計や、液体シンチレーション・カウンタ、電荷結合素子（ＣＣＤ
）、ガス・クロマトグラフ、質量分析計（ＭＳ）などとの連絡をとるために、キ
ャピラリを使用することと考えられる。サンプルは、チップ上で消化および／ま
たは分離し、次いで１つまたは複数のキャピラリを通して分析器具に送出して、
Ｚｈａｎｇ他（１９９９）に記載されるように同定することができる。
【００２５】 後述の図面は本明細書の一部を形成し、本発明のある特定の態様をさらに実証
するために含まれるものである。本発明は、本明細書に提示する特定の実施形態
の詳細な説明と併せてこれらの図面の１つまたは複数を参照することによって、
より良く理解することができる。
【００２６】 （例示的な実施形態の説明） ミクロ流体技法 ミクロ流体技法は、ＡＣＬＡＲＡ ＢｉｏＳｃｉｅｎｃｅｓ Ｉｎｃ．によっ
て設計されたミクロキャピラリや、Ｃａｌｉｐｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
Ｉｎｃ．製のＬａｂＣｈｉｐ（商標）液体集積回路などの、プラットホーム上
での分離を含む。これらのミクロ流体プラットホームは、他の分離技術がマイク
ロリットル体積を必要とするのとは対照的に、ナノリットル体積のサンプルしか
必要としない。遺伝子分析に必要なプロセスのいくつかを縮小することは、ミク
ロ流体機器を使用することにより実現されてきた。例えば、公開されたＰＣＴ出
願ＷＯ９４／０５４１４や、米国特許第５，３０４，４８７号、第５，２９６，
３７５号、第５，８５６，１７４号、第５，９５８，２０３号、第５，９７６，
３３６号、第６，００１，２２９号、第６，０４２，７０９号、および第６，０
４６，０５６号があり、そのそれぞれを参照により本明細書に組み込む。
【００２７】 キャピラリ電気泳動 いくつかの実施形態では、ミクロキャピラリ・アレイを使用することが企図さ
れる。ミクロキャピラリ・アレイ電気泳動は、一般に、特定の分離媒質を充填し
ても充填しなくてもよい細いキャピラリまたはチャネルの使用を含む。キャピラ
リによるサンプルの電気泳動によって、サイズ・ベースの分離プロフィルがサン
プルにもたらされる。ミクロキャピラリ電気泳動の使用は、例えばＷｏｏｌｌｅ
ｙおよびＭａｔｈｉｅｓ、１９９４に報告されている（その全体が参照により本
明細書に組み込まれた米国特許第６，０５４，０３４号も参照）。ミクロキャピ
ラリ・アレイ電気泳動によれば、一般に、分子のサイズ・ベースの分析に迅速な
方法が提供される。これらのキャピラリの表面と容積の比が大きいと、キャピラ
リの端から端までの熱のばらつきを大きくすることなく、より高い電界をキャピ
ラリの端から端までかけることが可能になり、その結果、より迅速な分離が可能
になる。ミクロキャピラリ電気泳動機器を含めたミクロ流体機器の微細加工は、
例えばＪａｃｏｂｓｅｎ他、１９９４；Ｅｆｆｅｎｈａｕｓｅｒ他、１９９４；
米国特許第５，９０４，８２４号であって参照により本明細書に組み込まれたも
のに、詳細に論じられている。一般にこれらの方法は、シリカ、シリコン、また
は他の結晶質基板、あるいはチップ上のミクロン規模のチャネルのフォトリソグ
ラフィによるエッチングを含み、本発明での使用に容易に適合させることができ
る。いくつかの実施形態では、レーザ・アブレーション、射出成形、流し込み成
形、または捺印技法を使用して、機器の本体の製作に関して述べたものと同じポ
リマー材料からキャピラリ・アレイを製作することができる。
【００２８】 多くのキャピラリ電気泳動法では、キャピラリに、適切な分離／ふるい分けマ
トリックスを充填する。一般に、様々なふるい分けマトリックスが当技術分野で
知られており、ミクロキャピラリ・アレイに使用することができる。そのような
マトリックスの例には、例えばヒドロキシエチルセルロースやポリアクリルアミ
ド、アガロースなどが含まれる。一般に、特定の適用例の分離特性を最大限にす
るために、特定のゲル・マトリックス、実験操作用緩衝液、実験操作条件が選択
される。例えば実験操作用緩衝液には、サンプル中の核酸を変性させるために、
尿素などの変性剤やカオトロピック剤を含めることができる。
【００２９】 ＣＧＥを使用するＤＮＡ分離の理論上の態様 Ｌｕｃｋｅｙ他（１９９３）は、ＣＧＥによるＤＮＡ塩基配列決定での分解能
について初めて系統的に調査をした。彼らの理論上の処理では、最終のバンド幅
に寄与する４つの要因、すなわち注入、拡散、熱勾配、および検出体積が考えら
れた。このモデルから得られた結論の１つは、バンドの拡がりの主な原因が注入
および長手方向の拡散だということである。熱勾配および検出体積は、彼らの実
験によれば、全ピーク分散の２％未満に寄与していた。バンドの拡がりに対する
熱勾配および検出体積の寄与は無視し、隣接する２つのピーク（１つの塩基が異
なるもの）が等しいと仮定する場合、これらの隣接するピークの分解能（Ｒ）は
下記の式（１）で表すことができ、
【数１】 ただしＬは分離距離であり、μ1およびμ2は２つの隣接するピークのＤＮＡ断片
の移動度であり、μaはμ1およびμ2の平均であり、Ｅinjおよびｔinjはそれぞ
れ注入の電界強度および時間であり、Ｄは２つの断片の拡散計数の平均であり、
Ｅは分離電界強度である。
【００３０】 図２は、参考文献（Ｌｕｃｋｅｙ他、１９９３）から得られたデータを使用し
て、拡散および注入に起因するピーク分散を、分離距離の関数として示す。短い
断片の場合、有効分離長さが７５ｃｍであっても、すなわちＳｍｉｔｈおよび共
同研究者が彼らの実験で使用した中で最も長い７５ｃｍであっても（Ｌｕｃｋｅ
ｙ他、１９９３）、サンプル注入が、最終のバンド幅に寄与する主な要因である
（図２）。長い断片の場合、拡散によって引き起こされたバンドの拡がりは、そ
の長い保持時間に起因してより著しくなる。分離距離が３７ｃｍまたはそれ以下
である場合には、サンプル注入が依然として主な要因である（図２参照）。図３
は、Ｌｕｃｋｅｙ他（１９９３）の表ＩＩＩのデータを表す。この図は、有効分
離長さが２５ｃｍである場合、試験を行った全ての断片の長さに関し、サンプル
注入が最終のピーク幅を支配することを示す。概して２５ｃｍの分離距離は、微
細加工されたＣＥチップ上では非常に長いとみなされる。
【００３１】 したがって、分離分解能を改善するには、注入のバンドを狭くすることが最も
有効な手段である。一方、分離速度が最終的に改善された状態で、注入プラグを
縮小することにより短くなったキャピラリを使用して、同じ分解能を維持するこ
とができる。
【００３２】 基本的な化学分離理論によれば、サンプルのバンド幅が小さくなるにつれて分
離効率が改善されると言われている。Ｌｉｕ他（１９９９）は、この理論がＣＥ
チップにあてはまることを証明した。図４は、分解能をインゼクタの幅の関数と
して示す。全てのその他の実験条件が同じに保たれる場合、インゼクタの幅が小
さいと高分解能が得られる。
【００３３】 Ｓｃｈｍａｌｚｉｎｇ他（１９９８）は最近、分離距離に対する分解能に特に
焦点を当てた、ＣＥチップ上で塩基配列決定分離を行うための同様の理論を開発
した。彼らは、ＰＡＡ（ポリアクリルアミド）がふるい分けマトリックスであり
、全ての塩基に関してＲ（分解能）の最小分解能基準＝０．５と仮定すると、１
０ｃｍ未満のチャネルを有する微細加工された機器上での４００塩基を超えるＤ
ＮＡ塩基配列決定はうまくいかないと結論付けた。分離距離が長くなるとリード
・レングスが長くなるが、本明細書に示される結果ならびに文献（Ｌｉｕ他、１
９９９）中のデータは、Ｓｃｈｍａｌｚｉｎｇ他（１９９８）によって予測され
た結果よりも良好な結果が得られることを提示している。
【００３４】 Ｓｃｈｍａｌｚｉｎｇ他（１９９８）のモデルでは、注入が寄与するバンド幅
は、理論上の開発によってほとんどなくなったと仮定された。これは、彼らの結
論にいくつかの不正確な点をもたらした主な理由の１つと考えられる。図４の実
験データは、注入が寄与するバンド幅を確認するものである。
【００３５】 ＣＥチップ上での塩基配列決定の利点および欠点 Ａ．利点 微細加工された電気泳動チップ上での塩基配列決定には多くの利点がある。そ
れらのほとんどはチップ・インゼクタの使用によるものである。これらについて
以下にまとめる。
【００３６】 微細加工されたＣＥチップ・インゼクタは、分離チャネルに細いサンプル・プ
ラグを導入するのに理想的である。ピンチ型注入（Ｊａｃｏｂｓｏｎ他、１９９
４）を使用して、１００μｍ以下のサンプル・プラグを通常通りに得る。これは
、サンプルのバンドが通常１ｍｍ以上に拡がる従来のＣＧＥよりも約１桁小さい
。
【００３７】 チップ・インゼクタを使用することにより、通常、断片サイズの広い範囲にわ
たって均一なシグナル強度プロフィルが得られる。ＣＥＧを使用する塩基配列決
定では、シグナル強度は指数関数的なプロフィルを有する。このプロフィルは、
検出のために広いダイナミック・レンジを必要とする。クロス・インゼクタまた
は対をなすＴ型のインゼクタによるチップ上での塩基配列決定分離では、一般に
均一なシグナル強度プロフィルが得られる（Ｌｉｕ他、１９９９）。注入中、サ
ンプルは、クロス・チャネルを通してインゼクタに至るまで電気泳動にかけられ
る。このＤＮＡ断片の電気泳動により、塩基配列決定断片の濃度に差が生じる。
小さいＤＮＡ断片および無機イオンの場合、サンプル／ゲル界面では濃度の変化
がほとんど生じないが、その理由は、それらの電気泳動移動度が自由な溶液中と
ふるい分けマトリックス中で類似しているからである。一方、大きい断片の場合
、サンプル／ゲル界面では定常状態の濃度に著しい増大が生じるが、その理由は
、それらの移動度がゲル中で低下するからである。このため、大きい断片では濃
度補償が生じる。大きい断片の濃度は、典型的な塩基配列決定サンプル中の小さ
い断片の濃度よりも常に低い。したがって均一な強度プロフィルが生成される。
【００３８】 チップ・インゼクタは、非常に少ない体積のサンプル、通常は１μＬ以下のサ
ンプルを必要とするが、これは従来のＣＧＥよりも約１桁小さいものである。
【００３９】 余分なサンプルの清浄は、チップ・インゼクタを使用して行う。サンプルを、
最適化された注入時間でクロス・チャネルを通してインゼクタに至るまで電気泳
動にかけると、大部分の断片はインゼクタ内で定常状態の濃度に達したが、大き
い鋳型および酵素分子は依然としてクロス・チャネル内を移行中である（Ｌｉｕ
他、１９９９）。電圧を切り換えて分離させると、分離中にインゼクタ内の断片
のみが分離チャネル内に注入され、一方、ＤＮＡの鋳型および酵素汚染物は分離
チャネルから除去される。これらの大きい分子の除去は、高品質の分離を実現す
るために非常に重要であることが報告されている（Ｓａｌａｓ−Ｓｏｌａｎｏ他
、１９９８ａ、１９９８ｂ；Ｒｕｉｚ−Ｍａｒｔｉｎｅｚ他、１９９８）。ＣＧ
Ｅでは、大きい分子はオフラインのメンブラン・フィルタを使用して除去される
（Ｒｕｉｚ−Ｍａｒｔｉｎｅｚ他、１９９８）。
【００４０】 体積測定インゼクタとして、対をなすＴ型のインゼクタを使用すると、塩の干
渉が最小限に抑えられる。界面動電注入を使用する従来のＣＥＧの場合、注入効
率が低下するのは主に塩の干渉による。大量の塩が存在すると、界面動電注入が
小さい塩イオンに偏るので、大きいＤＮＡ断片の分離キャピラリへの注入が不十
分になる。高品質の脱塩は、定型的な１０００塩基並列決定分離を実現する鍵と
考えられる（Ｓａｌａｓ−Ｓｏｌａｎｏ他、１９９８ａ、１９９８ｂ；Ｒｕｉｚ
−Ｍａｒｔｉｎｅｚ他、１９９８）。この手順は、ＣＧＥの場合オフライン（労
働力を要する）またはインライン（ＴａｎおよびＹｅｕｎｄ、１９９７；Ｓｗｅ
ｒｄｌｏｗ他、１９９７）（大量のＤＮＡサンプルを消費する）で行うことがで
きる。対をなすＴ型のインゼクタは、基本的に体積測定インゼクタ機器である。
塩基配列決定を行うサンプルは、インゼクタ内に物理的に（圧力、真空、または
毛管作用によって）移動させることができる。インゼクタ内の塩イオンを含めた
全てのＤＮＡ断片は、塩の濃度とは無関係に分離チャネルに注入される。
【００４１】 分離キャピラリは、ＣＥチップ・インゼクタに結合する場合、注入端から検出
点まで真っ直ぐである。この配置構成が、改善された分解能の実現を助け（特に
短い分離距離の場合）、分離カラムの加熱を都合の良いものにする。
【００４２】 Ｂ．ＣＥチップ上での塩基配列決定の制限 ＣＥチップ上での塩基配列決定には２つの主な制限があり、すなわち真っ直ぐ
なチャネルの長さが制限されることであり、貯蔵部の配置構成に利用可能なスペ
ースに制限があることである。
【００４３】 発明の背景のセクションで論じたように、リード・レングスをさらに改善する
には分離距離を長くすることが必要と考えられる。多数のチャネルがチップ上に
作製され、微細加工に若干の制約があることを考えると、直径６インチ（約１５
ｃｍ）のチップから得ることが可能な最も長い真っ直ぐなチャネルは１２〜１３
ｃｍである。チャネルを折り曲げることによって、小さいチップ上により長いチ
ャネルを作製することが可能になる。この戦略は、分離の質が低下するので、Ｄ
ＮＡ塩基配列決定には非実用的である（Ｃｕｌｂｅｒｔｓｏｎ他、１９９８）。
【００４４】 長く真っ直ぐなチャネルを実現するためのその他の方法は、大きいチップを作
製することである。欠点は、その製作コストである。現行の微細加工技術によれ
ば、直径が６インチ（約１５ｃｍ）までのチップを妥当な費用で製作することが
可能である。この費用は、その後、チップ・サイズと共に指数関数的に増大する
。２、３の研究グループ（ＬＬＮＬ、ＰＥ／ＡＢＤ、Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ Ｉｎ
ｓｔｉｔｕｔｅ）が、チャネルの長さを増大させるために「巨大」プレートを開
発している。チャネルの長さが４８である９６チャネルのプレートが、ＬＬＮＬ
ウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ−ｂｉｏ．ｌｌｎｌ．ｇｏｖ／ｂｂｒｐ／
ｈｔｍｌ／ｂａｌｃｈ．ａｂ．ｈｔｍｌ）に公表されている。製作が困難である
ことに加え、そのような大きいチップに９６チップ・インゼクタを組み込んで利
用することは非常に難しいことである。
【００４５】 多数チャネルのチップ上に配置することができる貯蔵部の数は、その貯蔵部の
サイズ、隣接する貯蔵部間の距離、貯蔵部の配置要件、およびチップに利用可能
なスペースによって制限される。これらの貯蔵部を収容するために、これらの貯
蔵部をプレート全面にわたって広げたが（Ｗｏｏｌｌｅｙ他、１９９７；Ｓｉｍ
ｐｓｏｎ他、１９９８）、チャネルはこれらの貯蔵部を使用するために湾曲させ
なければならない。この配置は、ある特定の分離の場合にうまく作用するが、Ｄ
ＮＡ塩基配列決定には受け入れられない。最近、Ｍａｔｈｉｅｓ他（１９９９）
は、９６チャネル用のラジアル・チップ・デザインを製作したが、アノード貯蔵
部を除く全ての貯蔵部が周辺を巡るように配置されている。この領域は、利用可
能なスペースと呼ばれる。ラジアル・チップの利用可能なスペースは、貯蔵部を
配置するために最大限にされる。しかし、最長の真っ直ぐなチャネルは、ラジア
ル設計を使用する直径６インチ（約１５ｃｍ）のチップから出て約６ｃｍに制限
される。
【００４６】 本発明の重要性 本発明の一実施形態は、１つまたは複数の通常のキャピラリのアレイ（図１）
に取着された、微細加工されたチップ・インゼクタを含み、それによってチップ
・インゼクタと長いキャピラリの両方の利点を組み合せたハイブリッド装置に関
する。
【００４７】 チップ上での塩基配列決定という点から見ると、ハイブリッド機器にはいくつ
かの制限がなくなっている。多数のハイブリッド機器のアセンブリは、基本的な
ラジアル・チップ設計を著しく改善したことを表している。任意の長さのキャピ
ラリをチップ・インゼクタと組み合せることができ、利用可能なスペースは「チ
ップ」の半径の一次関数であることから、真っ直ぐなチャネルの長さおよび利用
可能なスペースにはほとんど制限がなくなっている。有効分離距離が５０ｃｍの
キャピラリをチップ・インゼクタと組み合せる場合、そのハイブリッド機器は直
径１ｍのラジアル・チップと同等になる。そのような大きいラジアル「チップ」
の製作は、不可能ではないとしても極めて困難である。
【００４８】 ＣＧＥを使用する塩基配列決定という点から見ると、ハイブリッド機器は、チ
ップ上での塩基配列決定に関連して列挙された全ての利点をＣＧＥにもたらす。
分離キャピラリは、同じリード・レングスを維持しながら分離速度を速くするた
めに、短くすることができる。
【００４９】 チップ注入スキームを使用することにより、広範囲にわたる数の塩基全体を通
して均一なシグナル強度プロフィルが得られる。キャピラリ・ゲル電気泳動では
、シグナル強度は指数関数的なプロフィルを有する。このプロフィルは、検出の
ため広いダイナミック・レンジを必要とする。チップ上での塩基配列決定分離で
は、一般に均一なシグナル強度プロフィルが得られる。図１を参照すると、全て
のチャネルにはふるい分けマトリックスが充填されている。注入中、サンプルを
、クロス・チャネルを通してインゼクタに至るまで電気泳動にかける。このＤＮ
Ａ断片の電気泳動は、塩基配列決定サンプルの積み重なりに差が生じる。小さい
ＤＮＡ断片および無機イオンの場合、サンプル／ゲル界面では濃度に変化がほと
んどないが、その理由は、それらの電気泳動移動度が自由な溶液中とふるい分け
マトリックス中で類似しているからである。一方、より大きい断面の場合、サン
プル／ゲル界面で、定常状態の濃度に著しい増加が生じるが、その理由は、それ
らの移動度がゲル中では低下するからである。その結果、断片が大きくなるほど
、その断片は積み重なり易くなる。積み重なった断片は、濃度がほとんど変化し
ない状態でインゼクタへと移行する。このため、より大きい断片がより低い濃度
にある典型的な塩基配列決定サンプル中の断片濃度分布に理想的な補償がなされ
る。したがって均一な強度プロフィルが生成される。
【００５０】 注入する間、サンプルを、クロス・チャネルを通してインゼクタに至るまで電
気泳動にかける。最適化された注入時間で、大部分の断片がインゼクタ内で定常
状態の濃度に達し、一方、大きい鋳型および酵素分子は依然としてクロス・チャ
ネルに移行中である。分離中、インゼクタ内の断片のみが分離チャネル内に注入
される。すなわち、ＤＮＡの鋳型および酵素汚染物は、分離チャネルから除去さ
れる。
【００５１】 本発明のハイブリッド装置は、このように、微細加工されたチップ・インゼク
タの所望の特徴とキャピラリ電気泳動の長い電気泳動チャネルとを兼ね備え、シ
ステム単独であっても相当な利点をもたらすものである。
【００５２】 微細加工プロトコル ＣＥチップの製作に、当技術分野で周知の標準的なフォトリソグラフィ技術を
使用することができる。そのようなプロセスの非限定的な例は、Ｌｉｕ他（１９
９９）に報告された。エッチングおよび結合に使用されるウェーハは、Ｂｏｒｏ
ｆｌｏａｔガラス・ウェーハ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｇｌａｓｓ＆Ｏｐｔｉｃｓ
、Ｓａｎｔａ Ａｎａ、カリフォルニア州）であった。ウエハは、濃ＨＦ中で１
５秒間予めエッチングし、清浄化した後に、プラズマ増速型化学気相成長（ＰＥ
ＣＶＤ）システム（ＰＥＩＩ−Ａ、Ｔｅｃｈｎｉｃｓ Ｗｅｓｔ、Ｓａｎ Ｊｏ
ｓｅ、カリフォルニア州）内で、１５００オングストロームの非晶質シリコン犠
牲層を堆積させた。次いでウェーハにヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）を下塗
りし、フォトレジスト（Ｓｈｉｐｌｅｙ １８１８、Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ、
Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）を５５００ｒｐｍで回転塗布し、９０℃で２０〜
３０分間ソフト・ベークした。コンタクト・マスク・アライナ（Ｑｕｉｎｔｅｌ
Ｃｏｒｐ．Ｓａｎ Ｊｏｓｅ、カリフォリニア州）を使用して、フォトレジス
ト層にマスク・デザインを露光し、Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ現像液濃縮物（Ｓｈｉ
ｐｌｅｙ）と水が１：１の混合物を使用して、露光済みのフォトレジストを除去
した。現像されたウエハを、１２０℃で１０〜１５分間ハード・ベークし、ＰＥ
ＣＶＤ反応器内でＣＦ4プラズマを使用して、露出した非晶質シリコンを除去し
た。ウェーハを、濃ＨＦにより室温で化学的にエッチングして（エッチング速度
７μｍ／分）、深さが１０〜５０μｍのチャネルを生成した。残りのフォトレ
ジストは、濃硫酸と３０％過酸化水素が３：１のものを使用して剥離し、非晶質
シリコンをＣＦ4プラズマ・エッチングにより除去した。
【００５３】 エッチングされたウェーハに、直径０．７５ｍｍのダイヤモンド・ドリル・ビ
ット（Ｃｒｙｓｔａｌｉｔｅ、Ｗｅｓｔｅｒｖｉｌｌｅ、Ｏｈｉｏ）を用いてア
クセス・ホールをあけた。完成されたＣＥチップは、エッチングされ穴があけら
れたプレートと、これと同じサイズの平らなウェーハとを、プログラム可能な真
空炉（Ｃｅｎｔｕｒｉｏｎ ＶＰＭ、Ｊ．Ｍ．Ｎｅｙ、Ｙｕｃａｐｉａ、カリフ
ォルニア州）内で熱で結合させることにより準備した。チャネルは３０μｍの幅
にマスクされた。エッチングされたチャネルの最終的な幅はエッチングの深さに
依存し、深さが２０μｍから５０μｍのチャネルではその幅がそれぞれ７０μｍ
から１３０μｍであった。
【００５４】 チップ・インゼクタの準備および電気泳動 Ｌｉｕ他（１９９９）により開示されるように、チャネルの表面は、Ｈｊｅｒ
ｔｅｎの手順（１９８５）にわずかな変更を加えたものを使用して、線状ポリア
クリルアミドで被覆することができる。初めに、チャネルを１ＭのＮａＯＨで約
４５分間洗浄し、水ですすぎ、次いで［γ−（メタクリロキシ）プロピル］トリ
メトキシシラン（Ｓｉｇｍａ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）０．４％
（ｖ／ｖ）と０．２％酢酸をアセトニトリルに溶かした溶液を、真空を使用して
約１時間、チャネル内に通す。チャネルをアセトニトリルですすぎ、０．０１％
（ｗ／ｖ）過硫酸アンモニウムおよび０．０１％（ｖ／ｖ）Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′
−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）を含有するガス抜きした４％（
ｗ／ｖ）アクリルアミド溶液を充填する。この溶液は、約５分間チャネル内で重
合させることが可能であり、次いでチャネルに水を大量に流して洗浄し、真空に
よりチャネル内に空気を通すことによって乾燥させる。
【００５５】 Ｌｉｕ他（１９９９）は、さらに、Ｃａｒｒｉｌｈｏ他（１９９６）の手順に
よってＬＰＡを調製できることを開示している。６％（ｗ／ｖ）アクリルアミド
の１０ｍｌの溶液を、高純度のヘリウムで約１時間、０℃でパージする。過硫酸
アンモニウム（１０％ ｗ／ｖを１０μｌ）および１０％ＴＥＭＥＤ（１０％
ｖ／ｖを１０μｌ）をアクリルアミド溶液に添加して、重合を開始させる。氷浴
中に２４時間入れた後、尿素、１０×Ｔｒｉｓ−Ｔａｐｓ、および脱イオン水を
、重合したＬＰＡ溶液に添加して、３％または４％のＬＰＡ、７Ｍ尿素、および
１×Ｔｒｉｓ Ｔａｐｓを含有する最終のＬＰＡ分離マトリックスを生成する。
断片の寸法決めでは、１×ＴＡＥ緩衝液に０．７５％のヒドロキシメチルエチル
セルロースふるい分けマトリックスを溶かしたものを使用することができる。
【００５６】 本発明の実施の範囲内では、その他のふるい分けマトリックスを使用すること
ができる。濃度が最適化された高分子量の線状ポリアクリルアミド（ＬＰＡ）に
より、塩基配列決定リード・レングスは１時間で１０００塩基を超える塩基まで
押し上げられた（Ｓａｌａｓ−Ｓｏｌａｎｏ他、１９９８ａ、１９９８ｂ；Ｒｕ
ｉｚ−Ｍａｒｔｉｎｅｚ他、１９９８）。
【００５７】 電気泳動は、Ｌｉｕ他（１９９９）により開示されるように、標準の条件下で
行うことができる。１色または４色の塩基配列決定分離では、Ｌｉｕ他（１９９
９）により開示されたレーザ共焦点蛍光検出システムなどの検出システムを使用
することができる。
【００５８】 Ｇｉｄｄｉｎｇｓ他（１９９８）によるＢａｓｅＦｉｎｄｅｒプログラムを使
用して、生のＤＮＡ塩基配列決定データ・トレースを縮約し、塩基の呼出しをす
ることができる。まず、データを、ベースラインの補正によって処理し、次いで
多成分行列変換を行うことによって縮約し、スペクトルのクロス・トークを補正
する（Ｌｉｕ他（１９９９））。データは、プライマーのピークの削除、ベース
ラインの減算、クロス・トークを除去するためのスペクトル分離、数回にわたり
連続して行うノイズのフィルタリングおよびデコンボリューション(deconvoluti
on）、最終のノイズ・フィルタリング、ヒストグラムの均等化、移動度シフト補
正、および塩基の呼出しを含めて分析することができる（Ｌｉｕ他（１９９９）
）。
【００５９】 結合 結合欠陥は、一般に、ウェーハ表面上の粒子および化学的汚染物によって引き
起こされる。ウェーハの清浄化には、様々な表面清浄化法（ピラニア・エッチン
グ、ＨＦエッチング、アンモニア／Ｈ2Ｏ2など）を使用することができる。結合
中、炉内のむらのある温度ゾーンが原因となってチップに加えられる応力は、最
小限に抑えられるべきである。死空間がゼロのチップ・インゼクタを実現するに
は、炉内が均一な温度分布であることが非常に望ましい。
【００６０】 サンプル調製 基本的なプロトコルは、Ｌｉｕ他（１９９９）によって開示された。塩基配列
決定伸長反応は、シアニン供与エネルギー転移染料標識プライマーを有するジデ
オキシヌクレオチドを使用して生じさせることができる。本発明の実施に際し、
サンガーのジデオキシ反応に関してＬｉｕ他（１９９９）により開示された標準
的な方法および材料を使用することができる。そのような方法は非限定的なもの
であり、単なる例示を目的とする。当業者なら、本発明の実施に際し、当技術分
野で知られている様々なサンプル調製法および装置を使用できることが理解され
よう。
【００６１】 高処理量および自動化されたＤＮＡ塩基配列決定計測の開発により、処理量に
関する障害はサンプル調製へと移っている。現在使用されている基本的な手法は
、様々なアクティブ・ゲノム中心に代表される。マルチプレックス塩基配列決定
は、ｔｈｅ Ｈａｒｖａｒｄ ａｎｄ Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｒｅｓｅ
ａｒｃｈ ｇｏｕｒｐｓ（Ｃｈｕｒｃｈ、１９９４）によって、またＵｔａｈ（
Ｇｅｓｔｅｌａｎｄ他、１９９５）で開発され使用されている。直接トランスポ
ゾン戦略は、ＬＢＬ（Ｍａｒｔｉｎ他、１９９４）で、また様々な他の位置（Ｂ
ｅｒｇ他、１９９４；Ｋａｓａｉ他、１９９２）で、使用されている。
【００６２】 最近は、より便利でより自動化されたサンプル調製手順の開発に、集中的に力
が注がれている。塩基配列決定反応の準備を自動化するために、ＡＢＩ Ｃａｔ
ａｌｙｓｔ ８００やＢｉｏｍｅｋ １０００などのロボット・ワークステーシ
ョンを使用している。さらに、プラークのピッキングおよび成長、Ｍ１３鋳型精
製、およびＤＮＡ塩基配列決定反応を統合して自動化するロボット・ワーク・シ
ステムが開発された（Ｗａｔｓｏｎ他、１９９３）。後者の手法は、複雑な沈澱
または遠心分離ステップなしで迅速なＤＮＡ精製を可能にする磁気ビーズ鋳型捕
獲法（Ｈａｗｋｉｎｓ、１９９２；Ｕｈｌｅｎ、１９９３；Ｈｏｌｍｂｅｒｇ他
、１９９４）を利用する。プライマーに支配される自動塩基配列決定のために蛍
光の化学的性質を利用すること（Ｈａｗｋｉｎｓ他、１９９２；Ｗｉｌｓｏｎ他
、１９９０）、Ｍ１３鋳型ＤＮＡの迅速な調製（Ｗｉｌｓｏｎ、１９９３）、お
よびトランスポゾンで促進されるＤＮＡ塩基配列決定を行うこと（Ｍａｒｔｉｎ
他、１９９４；Ｓｔｒａｔｈｍａｎｎ他、１９９１）に関する詳細なプロトコル
が公表されている。一般に、これらの自動化されたサンプル調製法のほとんどは
、技術者によって行われるであろうその操作がロボットによって行われる。これ
らのサンプル調製法により、処理量が非常に高められたが、試薬のコストは依然
として塩基配列決定のコストの大部分を占めている。
【００６３】 試薬の消費量を最小限に抑えることが、塩基配列決定のコストを削減する１つ
の方法である。キャピラリ・アレイ器具は、各分離ごとにアットモル以下のサン
プルしか必要としない。約１０μｌのＤＮＡ塩基配列決定溶液の通常の調製では
、必要とされるサンプルよりも数桁多い量を含有する。したがって本発明は、サ
ンプル調製体積、およびそれに関連するＤＮＡ塩基配列決定のコストを十分に減
少させるべきである。
【００６４】 いくつかのグループは、処理量を増大させＤＮＡ塩基配列決定の反応体積を減
少させる技法の開発に関係している。ＴａｎおよびＹｅｕｎｇ（１９９８）は、
流体の取扱いに凍結融解弁作用を使用し、ＤＮＡを増幅させるためにキャピラリ
内で空気循環を行う、８チャネル自動流動機器を開発してきた。Ｆｒｉｅｄｍａ
ｎおよびＭｅｌｄｒｕｍ（１９９８）は、溶液を自動的に投入し、混合し、個々
に循環させることが可能な、８時間ごとに１，０００個のサンプルを処理するこ
とができるキャピラリ・サンプル調製システムを開発してきた。反応体積を減少
させるため、Ｃｕｌｂｅｒｔｓｏｎ他、（１９９８）は、ＣＥ器具に直接結合さ
れた６４ｎｌのキャピラリ内で固相サイクル塩基配列決定を行うための技法につ
いて記述したきた。上記開示された方法および装置のいずれも、あるいはそれら
と同等なものも、本発明の範囲内で、ハイブリッド・チップ・インゼクタおよび
キャピラリ・アレイと共に使用することができる。
【００６５】 単一の微細加工されたＣＥチャネル上での塩基配列決定 ＤＮＡ塩基配列分析用に微細加工されたチップ・インゼクタが、Ｌｉｕ他（１
９９９）により使用された。分離は、長さ７ｃｍの微細加工された電気泳動チャ
ネル上で行った（Ｌｉｕ他、１９９９）。１色塩基配列決定分離は約７００塩基
まで及び、５０２塩基は、単一の塩基の分解能（＞０．５）の状態で９．２分で
塩基配列決定された（Ｌｉｕ他、１９９９）。長さ６．５ｃｍのチャネル上での
Ｍ１３塩基配列決定サンプルの４色分離も示された（Ｌｉｕ他、１９９９）。約
６００塩基の塩基配列に対する分離時間は、約２０分であった（Ｌｉｕ他、１９
９９）。塩基呼出し正確度は、４５０塩基までが１００％に達し、５００塩基ま
では９９．４％に達した（Ｌｉｕ他、１９９９）。単一チャネル上ので塩基配列
決定は、高速で妥当な分解能であることが実証されたが、処理量は高くなかった
。本発明のハイブリッド装置は、キャピラリ・アレイの形をとる多数の電気泳動
チャネルを提供することによって、処理量の問題を解決するものである。
【００６６】 （実施例） 以下の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示すために含めるものである。
当業者なら、以下に続く実施例に開示される技法が、本発明の実施の際に十分機
能するよう本発明者等によって発見された技法を表し、したがってその実施のた
めの好ましい態様を構成するものとみなすことができると理解されるべきである
。しかし当業者なら、本発明の開示に照らし、開示された特定の実施形態に多く
の変更を加えることができ、本発明の精神および範囲から逸脱することなく同様
のまたは類似の結果をなお得ることができることを理解されるべきである。
【００６７】 実施例１：ガラス・チップの微細加工 本発明のハイブリッド装置の好ましい実施形態を示す概略図を図１に示す。当
技術分野で知られている様々な方法を使用して、特許請求の範囲に記載されたハ
イブリッド装置を作製し使用することができる。例えば、本発明のハイブリッド
装置ではなく電気泳動チップを構成するにはＬｉｕ他（１９９９）の方法を使用
するが、本発明のハイブリッド装置のチップ構成要素を製造するために、開示さ
れたチップ微細加工プロトコルまたはそれらと同等の当技術分野で知られている
ものを容易に適合させることができる。
【００６８】 本発明の範囲内で、当技術分野で知られている代替の方法を使用することがで
きる。例えばフォトリソグラフィでは、Ｃｒ／Ａｕの薄い犠牲層を堆積させ、そ
の後、フォトレジストで被覆することができる（ＦａｎおよびＨａｒｒｉｓｏｎ
、１９９４）。ソフト・ベーク後、フォトレジストを、マスクを通して紫外線で
露光することができる。フォトレジストを現像した後、マスク・パターンがウェ
ーハに転写されることになる。露出したＣｒ／Ａｕを、金およびクロムのエッチ
ング剤を使用してエッチング除去した後、チャネル・パターンを化学的にガラス
にエッチングする。次いで残留するフォトレジストおよびＣｒ／Ａｕを剥離する
ことができ、アクセス・ホールをあけた。エッチングされたウェーハは、熱によ
り別のウェーハに結合させることができる。
【００６９】 マスク 本発明の一実施形態では、２つのマスクによる手順を使用して、装置のチップ
・インゼクタ部分を作製する（図９参照）。マスクは、非常に微細な線（１０μ
ｍ以下）と共に生成され、その線のパターンは、一方の側から他方の側まで対称
的である。第１のマスク（図９上）は、インゼクタ・アレイの製作に使用される
。エッチング条件は、形成される溝の深さがアレイ・キャピラリの内側の半径よ
りもわずかに小さくなるように、または好ましくはその内側の半径と精密に合致
するように、選択される。第２のマスク（図９下）は、接続チャネルの製作に使
用される。このステップで、エッチング条件は、形成される溝がアレイ・キャピ
ラリの外側の半径よりもわずかに大きくなるように、または好ましくはその外側
の半径に精密に合致するように、選択される。等方性エッチング中、形成された
溝は、半円形に非常に近いプロフィルを有する。エッチングされた２枚のウェー
ハを位置合わせして結合させると、丸いチャネルが作り出される。得られたイン
ゼクタおよび接続チャネルは、それぞれ、アレイ・キャピラリの内径および外径
に合致する直径を有する。その結果、アセンブリには、電気泳動分離に関する死
空間がほとんどない。
【００７０】 丸いチャネルの製作には、適正なアライメントが極めて重要である。図８に示
すような断面のチャネルは、結合中のウェーハのアライメントが不十分であるた
めに、またはそのウェーハがずれることによって、形成されると考えられる。上
述の２つのマスクによるプロセスでは、２枚のウェーハのアライメントを±１０
μｍ以内で行うことが可能である。このアライメントが不十分である理由は、エ
ッチング後のアライメント・マーカがぼんやりした外形になるからである。チャ
ネルをエッチングすると、アライメント・マーカも同様にエッチングされる。マ
ーカの線幅は、約１００μｍに（クロス・チャネルと同じ幅に）、または約２０
０μｍに（接続チャネルと同じ幅に）変化する。このようにアライメント・マー
カが太くなると、２枚のウェーハを良好な正確度および精度で位置合わせするこ
とが困難になる。
【００７１】 アライメントの正確度を改善するために、３つのマスクによるプロセス（図１
０）を使用することができる。第１のマスクは、アライメント・マーカのみを作
製するために使用する。このマスクは３組のマーカからなり、１つは接続チャネ
ル用、１つはインゼクタおよびクロス・チャネル用、第３のマーカは結合用アラ
イメントのためのものである。図７に示すように、１０μｍ以下のチャネル幅を
有する使用されるウェーハ上には、３組のマーカが予めエッチングされることに
なる。この手法では、アライメントの正確度がかなり改善される。
【００７２】 死空間の低減および排除 本発明の好ましい実施形態では、ハイブリッド装置の死空間が最小限に抑えら
れ、またはほぼなくなる。死空間は、主に３つの原因から生じ（図１参照）、す
なわち（１）接続チャネルの内径とアレイ・キャピラリの外径との不適合、（２
）インゼクタおよびクロス・チャネルの内径とアレイ・キャピラリの外径との不
適合、および（３）接合部での不適合である。
【００７３】 ガラス・ウェーハをエッチングするためにフッ化水素酸を使用したウェット・
エッチングを使用する場合、このエッチング・プロセスの特徴とは、等方性であ
るということである。非常に狭い線開口（マスク・パターンの線幅）から開始す
ると、等方性エッチングにより、図５に示すような半円形のチャネルになる。例
えば、フォトマスクの線幅が５μｍである場合、深さ１００μｍのチャネルは、
長径が１０２．５μｍで短径が１００μｍの半円形に非常に近くなる。非常に「
丸い」チャネルは、エッチングされた２枚のウェーハを向かい合わせに整合させ
結合させた後に形成される。そのような「丸い」チャネルに外径２００μｍのキ
ャピラリを挿入する場合、死空間は非常に小さくなる。実際に、キャピラリ表面
のポリイミド被覆が、死空間をさらに最小限にするのを助ける。一般に、長径側
の面よりも短径側の面のほうが、より多くのポリイミド被覆が擦り取られる。こ
の死空間をさらに低減し、または完全になくすために、キャピラリを若干軟らか
い材料（例えばワックス）で被覆することができる。
【００７４】 第２の死空間を最小限に抑えるため、２つのマスクによるプロセスを使用して
、異なる半径（深さ）を有する半円形のチャネルを製作する。初めに１つのマス
クを使用してより広い接続チャネルをエッチングし、次いで別のマスクを使用し
てより狭いインゼクタおよびクロス・チャネルを製作する。チップ・インゼクタ
は、図１に概略的に示すように、エッチングされた２枚のウェーハを整合させ、
結合させた後に生成される。代替の実施形態では、３つのマスクによるプロセス
から、死空間がさらに小さい装置が得られる。
【００７５】 等方性エッチングにより、端部に丸みが付けられたチャネルが作製される。端
部が平らなキャピラリを、微細加工したチャネルに接続すると、死空間が生成さ
れる（図６参照）。この死空間は、一般に小さい（２ｎｌ未満）。死空間を最小
限にするために、キャピラリの平らな端部を研削することができ、または端部が
平らなチャネルを有する成形済みのプラスチック・インゼクタを使用することが
できる。
【００７６】 好ましい実施形態では、ハイブリッド装置のインゼクタ・チップおよびキャピ
ラリ・アレイを、完全に自動化されたＤＮＡ塩基配列決定システムに組み込むこ
とができる。自動プロセスには、サンプルを投入すること、蛍光またはその他の
検出器に対してチップを移動させ位置合わせすること、サンプルを、例えばピン
チ型注入を使用して動電的にインゼクタに移動させること、断片を電気泳動によ
って分離すること、使用されたチップを交換すること、最後に次のアッセイのた
め電極を洗浄することを含めることができる。全アッセイ時間は、１時間よりも
かなり短縮されると考えられる。キャピラリの長さおよびその他の条件に応じて
、１０分またはそれ以下という実験操作時間を実現することができる。
【００７７】 本明細書に開示しかつ特許請求の範囲に記載した組成物、方法、および装置は
、本発明の開示に照らして過度の実験をすることなく作製しかつ実行することが
できる。本発明の組成物および方法を好ましい実施形態に関して述べてきたが、
本発明の概念、精神、および範囲から逸脱することなく、本明細書に記述される
組成物、方法、および装置と方法のステップまたは一連のステップに、様々な変
更を加えることができることが当業者には明らかであろう。より詳細には、本明
細書で述べた薬剤の代わりに、これと同じかまたは類似する結果を得ることが可
能な、化学的にかつ生理学的に関係するある特定の薬剤を使用できることが明ら
かであろう。当業者に明らかなそのような類似の代替例および修正例の全ては、
添付の特許請求の範囲により定義された本発明の精神、範囲、および概念に含ま
れると考えられる。
【００７８】 （参考文献） 以下の参考文献を、本明細書で述べた内容を補う例示的な手順またはその他の
詳細を提供する範囲内で、参照により本明細書に特に組み込む。
【００７９】 Ａｎｓｏｒｇｅ他、Ａｕｔｏｍａｔｅｄ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｍｃｉｎｇ（自
動ＤＮＡ塩基配列決定）：Ｕｌｔｒａｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
ｏｆ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｂａｎｄｓ ｄｕｒｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｐｈｏｒｅｓｉｓ（電気泳動中の蛍光バンドの超高感度検出）。Ｎｕｃｌｅｉｃ
Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ １５：４５９３、１９８７。
【００８０】 Ｂｅｒｇ他、Ｔｒａｎｓｐｏｓｏｎ−Ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｄ Ｓｅｑｕｅｎ
ｃｉｎｇ（トランスポゾンにより促進された塩基配列決定）。Ａｕｔｏａｔｅｄ
ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓにおいて。Ａｄａ
ｍｓ，Ｍ．Ｄ．；Ｆｉｅｌｄｓ，Ｃ．；およびＶｅｎｔｅｒ，Ｊ．Ｃ．編、ｐｐ
．５１〜５９、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ、ＣＡ、１
９９４。
【００８１】 Ｂｅｓｔ他、Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｒａｇｍｅｎｔｓ ｕｐ ｔｏ
５７０ Ｂａｓｅｓ ｉｎ Ｌｅｎｇｔｈ ｂｙ Ｕｓｅ ｏｆ ６−Ｐｅｒ
ｃｅｎｔ Ｔ Ｎｏｎ−Ｃｒｏｓｓ−Ｌｉｎｋｅｄ Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉ
ｄｅ ｆｏｒ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｉｎ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ（キャピラリ電気泳動でのＤＮＡ塩基配列決定用
６％Ｔ無架橋ポリアクリルアミドの使用による、長さ５７０塩基までの断片の分
離）。Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６６：４０６３〜７、１９９４。
【００８２】 Ｃａｒｒｉｌｈｏ他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ ６８：３３０５〜１３、１９９６
。
【００８３】 Ｃｈｕｒｃｈｉ，Ｇ．Ｍ．Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ Ｓｅｑ
ｕｅｎｃｉｎｇ（自動多重塩基配列決定）。Ａｕｔｏａｔｅｄ ＤＮＡ Ｓｅｑ
ｕｅｎｃｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓにおいて。Ａｄａｍｓ，Ｍ．Ｄ．；
Ｆｉｅｌｄｓ，Ｃ．；およびＶｅｎｔｅｒ，Ｊ．Ｃ．編、ｐｐ．１１〜１５、Ａ
ｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ、ＣＡ。１９９４。 Ｃｏｈｅｎ他、Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄ
ＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｂｙ Ｃ
ａｐｉｌｌａｒｙ Ｇｅｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ（キャピラリ・ゲ
ル電気泳動によるＤＮＡ塩基配列決定反応生成物の分離および分析）。Ｊ．Ｃｈ
ｒｏｍａｔｏｇｒ．５１６：４９〜６０、１９９０。
【００８４】 Ｃｕｌｂｅｒｔｓｏｎ他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７０：３７８１〜３７８９
、１９９８。
【００８５】 Ｄｏｖｉｃｈｉ，Ｎ．Ｊ． Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｃｉ
ｅｔｙ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ−ＳＰＩＥ。Ｆｅｂ
．４〜１０、Ｓａｎ Ｊｏｓｅ、ＣＡ、１９９５。
【００８６】 Ｄｒｏｓｓｍａｎ他、Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ
ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｂｙ Ｃａｐｉｌｌａｒ
ｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ（キャピラリ電気泳動によるＤＮＡ塩基配
列決定反応の高速分離）。Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６２：９００〜３、１９９０。
【００８７】 Ｅｆｆｅｎｈａｕｓｅｒ他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、６６：２９４９〜２９５
３、１９９４。 ＦａｎおよびＨａｒｒｉｓｏｎ、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６６：１７７〜１８４
、１９９４。 Ｆｒｉｅｄｍａｎ，Ｎ．Ａ．およびＭｅｌｄｒｕｍ，Ｄ．Ｒ． Ｃａｐｉｌｌ
ａｒｙ Ｔｕｂｅ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｙｃｌｉｎｇ（毛
管耐性熱サイクル）。Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ、７０：２９９７〜３００２、１９９
８。
【００８８】 Ｇｅｓｔｅｌａｎｄ他、Ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａ
ｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅ
ｎｃｉｎｇ（大規模ＤＮＡ塩基配列決定用統合型自動システム）。Ｓａｎ Ｊｏ
ｓｅ、ＣＡ。Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ−ＳＰＩＥ、１９９５。
【００８９】 Ｇｉｄｄｉｎｇｓ他、Ｇｅｎｏｍｅ Ｒｅｓ．８：６４４〜６５、１９９８。 Ｈａｗｋｉｎｓ，Ｔ． Ｍ１３ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｔｒａｎｄｅｄ Ｐｕｒｉ
ｆｉｃａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｂｉｏｔｉｎｙｌａｔｅｄ Ｐｒｏｂｅ
ａｎｄ Ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ Ｃｏａｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｂｅａ
ｄｓ（ビオチニル化プローブおよびストレプタビジン被覆磁気ビーズを使用する
Ｍ１３一本鎖精製）。Ｊ．ＤＮＡ Ｓｅｑ．ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ ３：６５
〜９、１９９２。
【００９０】 Ｈａｗｋｉｎｓ他、Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｉｅｓ ｆ
ｏｒ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｐｒｉｍｅｒ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ ＤＮＡ Ｓｅｑ
ｕｅｎｃｉｎｇ（プライマー支配の自動ＤＮＡ塩基配列決定のための蛍光化学作
用）。Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ １３：５５２〜９、１９９２。
【００９１】 Ｈｊｅｅｒｔｅｎ、Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．３４７：１９１〜９８、１９
８５。 Ｈｏｌｍｂｅｒｇ他、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ
ＤＮＡ Ｔｅｍｐｌａｔｅｓ ｆｏｒ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ
ＡＢＩ Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ（ＡＢＩ
触媒ロボット・ワークステーションでの塩基配列決定用ＤＮＡ鋳型の自動調製）
。Ａｕｔｏｍａｔｅｄ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓ
ｉｓにおいて。Ａｄａｍｓ，Ｍ．Ｄ．；Ｆｉｅｌｄｓ，Ｃ．；およびＶｅｎｔｅ
ｒ，Ｊ．Ｃ．編、ｐｐ．１３９〜４５、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｓａｎ
Ｄｉｅｇｏ、ＣＡ、１９９４。
【００９２】 Ｈｕａｎｇ他、Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ａｒｒａｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅ
ｓｉｓ Ｕｓｉｎｇ Ｌａｓｅｒ−Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｃｏｎｆｏｃａｌ Ｆｌｕ
ｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（レーザ励起型共焦点蛍光検出を使用
するキャピラリ・アレイ電気泳動）。Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６４：９６７〜７２
、１９９２ａ。
【００９３】 Ｈｕａｎｇ他、ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｃａｐｉｌｌａ
ｒｙ Ａｒｒａｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ（キャピラリ・アレイ電気
泳動を使用するＤＮＡ塩基配列決定）。Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６４：２１４９〜
５４、１９９２ｂ。
【００９４】 Ｈｕｎｋａｐｉｌｌｅｒ他、Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａ
ｔｅｄ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ（大規模
な自動化されたＤＮＡ塩基配列決定）。Ｓｃｉｅｎｃｅ ２５４：５９〜６７、
１９９１。 ＪａｃｏｂｓｏｎおよびＲａｍｓｅｙ、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、６８：７２０
〜７２３、１９９６。 Ｊａｃｏｂｓｏｎ他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、６６：１１０７〜１１１３、１
９９４。
【００９５】 Ｋａｓａｉ他、Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｓｅｑｕｅｎ
ｃｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｅ．Ｃｏｌｉ Ｇｅｎｏｍｅ（大腸菌ゲノムの効率的
な大規模塩基配列決定）：Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｔｒａｎ
ｓｐｏｓｏｎ− ａｎｄ ＰＣＲ−ｂａｓｅｄ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｔ
ｈｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｏｒｄｅｒｅｄ λ−ｐｈａｇｅ ｃｌｏｎｅ
ｓ（定序λファージ・クローンを分析するためのトランスポゾンおよびＰＣＲを
ベースとした戦略の実施）。Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．２０：６５０９、
１９９２。
【００９６】 Ｌｉｕ他、Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ ＤＮＡ
ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｏｎ ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｃａｐｉｌ
ｌａｒｙ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｃｈａｎｎｅｌｓ（微細加工され
たキャピラリ電気泳動チャネルでの高速ＤＮＡ塩基配列決定の最適化）。Ａｎａ
ｌ．Ｃｈｅｍ．７１：５６６〜５７３、１９９９。
【００９７】 Ｌｕｃｋｅｙ他、Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｂ
ｙ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｂｙ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏ
ｒｅｓｉｓ（キャピラリ電気泳動による高速ＤＮＡ塩基配列決定）。Ｎｕｃｌ．
Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．１８：４４１７〜２１、１９９０。 Ｌｕｃｋｅｙ他、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．９７：３０６７〜７５、１９９３
。
【００９８】 Ｍａｒｔｉｎ他、Ｔｒａｎｓｐｏｓｏｎ−Ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｄ Ｓｅｑｕ
ｅｎｃｉｎｇ（トランスポゾンにより促進される塩基配列決定）：Ａｎ Ｅｆｆ
ｅｃｔｉｖｅ Ｓｅｔ ｏｆ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｔｏ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ
ＤＮＡ Ｆｒａｇｍｅｎｔｓ Ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈａｎ ４ｋｂ（４ｋｂよ
りも小さいＤＮＡ断片を塩基配列決定するための有効な一連の手順）。Ａｕｔｏ
ｍａｔｅｄ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓにおい
て。Ａｄａｍｓ，Ｍ．Ｄ．；Ｆｉｅｌｄｓ，Ｃ．；およびＶｅｎｔｅｒ，Ｊ．Ｃ
．編、ｐｐ．６０〜６４、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｌｏｎｄｏｎ、１９
９４。
【００９９】 Ｍａｔｈｉｅｓ，Ｒ．Ａ．およびＨｕａｎｇ，Ｘ．Ｃ． Ｃａｐｉｌｌａｒｙ
Ａｒｒａｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ（キャピラリ・アレイ電気泳動
）：Ａｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ，Ｈｉｇｈ−ｔｈｒ
ｏｕｇｈｐｕｔ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ（高速、高処理量ＤＮＡ塩基配
列決定を行う手法）。Ｎａｔｕｒｅ（Ｌｏｎｄｏｎ）３５９：１６７〜９、１９
９２。
【０１００】 Ｍａｔｈｉｅｓ他、Ｌａｓｅｒ−Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｃｏｎｆｏｃａｌ Ｆｌｕ
ｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｇｅｌ Ｓｃａｎｎｅｒ（レーザ励起型共焦点蛍光ゲル・
スキャナ）。Ｒｅｖｉｅｗｓ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅ
ｎｔｓ ６５：８０７〜１２、１９９４。
【０１０１】 Ｍａｔｈｉｅｓ他、Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ
Ａｒｒａｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｈｉ
ｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ａｎｄ Ｇｅ
ｎｏｔｙｐｉｎｇ（高性能ＤＮＡ塩基配列決定および遺伝子型決定のための、微
細加工されたキャピラリ・アレイ電気泳動システム）。ＨＰＣＥ’９９ Ｆｉｎ
ａｌ Ｐｒｏｇｒａｍ ｐ４１、１９９９、Ｐａｌｍ Ｓｐｒｉｎｇ、ＣＡ。
【０１０２】 Ｍａｘａｍ，Ａ．Ｍ．；Ｇｉｌｂｅｒｔ，Ｗ． Ａ Ｎｅｗ Ｍｅｔｈｏｄ
ｆｏｒ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ＤＮＡ（ＤＮＡを塩基配列決定するための新し
い方法ｈ）。Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ．Ｓ．Ａ．７４：５６
０〜４、１９７７。 ＭｃＣｏｒｍｉｃｋ他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６９：２６２６〜２６３０、１
９９７。 Ｍｕｌｌｅｒ他、Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ、１９：１４３６〜４４、
１９９８。 Ｍｕｌｌｉｋｉｎ，Ｊ．Ｃ．およびＭｃＭｕｒｒａｙ，Ａ．Ａ． Ｓｅｑｕｅ
ｎｃｉｎｇ ｔｈｅ Ｇｅｎｏｍｅ，Ｆａｓｔ（素早くゲノムを塩基配列決定す
ること）。Ｓｃｉｅｎｃｅ ２８３：１８６７〜８、１９９９。
【０１０３】 ＰＣＴ出願Ｎｏ．ＷＯ９４／０５４１４ Ｐｅｎｎｉｓｉ，Ｅ． Ｓｅｑｕｅｎｃｅｒｓ’Ｔｒｉａｌ ｂｙ Ｆｉｒｅ
。Ｓｃｉｅｎｃｅ ２８０：８１４〜８１７、１９９８。 Ｐｅｎｎｉｓｉ，Ｅ．Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｒｓ Ｃｈａｌｌ
ｅｎｇｅ Ｃｅｌｅｒａ ｉｎ ａ Ｓｐｒｉｎｔ ｔｏ Ｆｉｎｉｓｈ。Ｓｃ
ｉｅｎｃｅ ２８３：１８２２〜３、１９９９。 Ｐｒｏｂｅｒ他、Ａ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｒａｐｉｄ ＤＮＡ Ｓｅｑｕ
ｅｎｃｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｃｈａｉｎ−Ｔｅｒｍｉｎ
ａｔｉｎｇ Ｄｉｄｅｏｘｙｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ（蛍光チェイン・ターミネ
ーション・ジデオキシヌクレオチドにより迅速にＤＮＡ塩基配列決定するための
システム）。Ｓｃｉｅｎｃｅ ２３８：３３６〜４１、１９８７。
【０１０４】 Ｒｕｉｚ−Ｍａｒｔｉｎｅｚ他、ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｂｙ Ｃａ
ｐｉｌｌａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｗｉｔｈ Ｒｅｐｌａｃｅ
ａｂｌｅ Ｌｉｎｅａｒ Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ
−Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（置き換え
可能な線状ポリアクリルアミドによるキャピラリ電気泳動およびレーザ誘導蛍光
検出によるＤＮＡ塩基配列決定）。Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６５：２８５１〜８、
１９９３。
【０１０５】 Ｒｕｉｚ−Ｍａｒｔｉｎｅｚ他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７０：１５２８〜１
５３５、１９９８。 Ｓａｌａｓ−Ｓｏｌａｎｏ他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７０：１５２８〜１５
３５、１９９８ａ。 Ｓａｌａｓ−Ｓｏｌａｎｏ他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７０：３９９６〜４０
０３、１９９８ｂ。
【０１０６】 Ｓａｎｇｅｒ他、ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｃｈａｉｎ Ｔ
ｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓ（チェイン・ターミネーション阻
害剤によるＤＮＡ塩基配列決定）。Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ
．Ｓ．Ａ．７４：５４６３〜７、１９７７。
【０１０７】 Ｓｃｈｍａｌｚｉｎｇ他、ＤＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｏｎ ｍｉｃｒｏ
ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ（微
細加工された電気泳動機器でのＤＭＡ塩基配列決定）。Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、
７０：２３０３〜２３１０、１９９８。
【０１０８】 Ｓｃｈｍａｌｚｉｎｇ他、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳ．Ａ
、９４：１０２７３〜１０２７８、１９９７。 Ｓｈｉ，Ｙ．他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．承認済み。 Ｓｉｍｐｓｏｎ他、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ Ｓｃｉ．。ＵＳ．Ａ．、
９５：２２５６〜２２６１、１９９８。 Ｓｍｉｔｈ他、Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ａｕ
ｔｏｍａｔｅｄ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ（自動ＤＮＡ塩
基配列分析における蛍光検出）。Ｎａｔｕｒｅ ３２１：６７４〜９、１９８６
。
【０１０９】 Ｓｏｐｅｒ他、ＤＮＡ−ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ Ｐｅｒ
ｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ａ Ｓｏｌｉｄ−Ｐｈａｓｅ Ｎａｎｏｒｅａｃｔｏｒ
Ｄｉｒｅｃｔｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｇｅｌ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ（キャピラリ・ゲル電気泳動に直接結合された固相
ナノリアクタで行われるＤＮＡ塩基配列決定反応）。Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７０
：４０３６〜４３、１９９８。
【０１１０】 Ｓｔｒａｔｈｍａｎｎ他、Ｔｒａｎｓｐｏｓｏｎ−Ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｄ
ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ（トランスポゾンで促進されたＤＮＡ塩基配列決
定）。Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ ８８：１２４７〜５０
、１９９１。
【０１１１】 Ｓｗｅｒｄｌｏｗ他、Ｔｈｒｅｅ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｍｅｔｈ
ｏｄｓ Ｕｓｉｎｇ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｇｅｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅ
ｓｉｓ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ−Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ（キ
ャピラリ・ゲル電気泳動およびレーザ誘導蛍光を使用した３種のＤＮＡ塩基配列
決定方法）。Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６３：２８３５〜４１、１９９１。
【０１１２】 Ｓｗｅｒｄｌｏｗ他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６９：８４８〜８５５、１９９７
。 Ｔａｂｏｒ，Ｓ．およびＲｉｃｈａｒｄｓｏｎ，Ｃ．Ｃ．；ＤＮＡ Ｓｅｑｕ
ｅｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ ａ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｂａｃｔｅｒ
ｉｏｐｈａｇｅ Ｔ７ ＤＮＡ Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ
Ｐｙｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｏｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｌ Ｉｏｎｓ（ピロ
リン酸分解の変性バクテリオファージＴ７ＤＮＡポリメラーゼ作用および金属イ
オンによるＤＮＡ塩基配列分析）。Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２６５：８３２２
〜８、１９９０。
【０１１３】 Ｔａｋａｈａｓｈｉ他、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｈｅａｔｈ−ｆｌｏｗ Ｇｅｌ
Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ａｒｒａｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｆｏｒ
Ｍｕｌｔｉｃｏｌｏｒ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ＤＮＡ Ｄｅｔｅｃｔｉｏ
ｎ（マルチカラー蛍光ＤＮＡ検出のための多重シースフロー・ゲル・キャピラリ
・アレイ電気泳動）。Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６６：１０２１〜６、１９９４。 Ｔａｎ、およびＹｅｕｎｄ、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ、６９：６６４〜６７４、１
９９７。
【０１１４】 Ｔａｎ，Ｈ．およびＹｅｕｎｇ，Ｅ．Ｓ． Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ａｎｄ
Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ｓ
ａｍｐｌｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ−Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ＤＮＡ
Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ（高処理量ＤＮＡ塩基配列決定のためのキャピラリ電気
泳動によるマルチプレックス・オンライン・サンプル調製の自動化および統合）
。Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７０：４０４４〜５３、１９９８。
【０１１５】 Ｕｅｎｏ，Ｋ．およびＹｅｕｎｇ，Ｅ．Ｓ． Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｍ
ｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ＤＮＡ Ｆｒａｇｍｅｎｔｓ Ｓｅｐａｒａｔｅｄ
ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ
Ａｒｒａｙ ｏｆ １００ Ｃａｐｉｌｌａｒｉｅｓ（１００キャピラリのマ
ルチプレックス・アレイにおける電気泳動によって分離されたＤＮＡ断片の同時
モニタリング）。Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６６：１４２４〜３１、１９９４。 Ｕｈｌｅｎ，Ｍ． Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＤＮＡ
（ＤＮＡの磁気分離）。Ｎａｔｕｒｅ（Ｌｏｎｄｏｎ）３６２：５６９〜７０、
１９９３。
【０１１６】 米国特許第５，２９６，３７５号 米国特許第５，３０４，４８７号 米国特許第５，４８３，０７５号 米国特許第５，８５６，１７４号 米国特許第５，９０４，８２４号 米国特許第５，９０６，７２３号 米国特許第５，９７６，３３６号 米国特許第５、９５８，２０３号 米国特許第６，００１，２２９号 米国特許第６，０４２，７０９号 米国特許第６，０５４，０３４号 米国特許第６，０４６，０５６号
【０１１７】 Ｗａｔｓｏｎ他、Ｔｈｅ Ｃａｅｎｏｒｈａｂｄｉｔｉｓ Ｅｌｅｇａｎｓ
Ｇｅｎｏｍｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｐｒｏｊｅｃｔ（Ｃａｅｎｏｒｈａｂｄ
ｉｔｉｓ ｅｌｅｇａｎｓゲノム塩基配列決定プロジェクト）：Ｆｉｒｓｔ Ｓ
ｔｅｐｓ ｉｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（自動化における第１のステップ）。Ｎ
ａｔｕｒｅ（Ｌｏｎｄｏｎ）３６２：５６９〜７０、１９９３。
【０１１８】 Ｗｉｌｓｏｎ，Ｒ．Ｋ． Ｈｉｇｈ−Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｐｕｒｉｆｉｃ
ａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍ１３ Ｔｅｍｐｌａｔｅｓ ｆｏｒ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅ
ｎｃｉｎｇ（ＤＮＡ塩基配列決定のためのＭ１３鋳型の高処理量精製）。Ｂｉｏ
ｔｅｃｈ．１５：４１４〜２２、１９９３。
【０１１９】 Ｗｉｌｓｏｎ他、Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ａｎ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ
Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｏｒ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ＤＮＡ Ｓｅｑｕｅ
ｎｃｉｎｇ（蛍光ＤＮＡ塩基配列決定のための自動手順の開発）。Ｇｅｎｏｍｉ
ｃｓ ６：６２６〜３４、１９９０。
【０１２０】 ＷｏｏｌｅｙおよびＭａｔｈｉｅｓ、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ Ｓｃｉ
．Ｕ．Ｓ．Ａ．、９１：１１３４８〜１１３５２、１９９４。 ＷｏｏｌｅｙおよびＭａｔｈｉｅｓ、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、６７：３６７６
〜３６８０、１９９５。 Ｗｏｏｌｅｙ他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、６８：４０８１〜４０８６、１９９
６。 Ｗｏｏｌｅｙ他、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、６９：２１８１〜２１８６、１９９
７。
【０１２１】 Ｚｈａｎｇ他、Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ
Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ−Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒ
ａｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（キャピラリ電気泳動−エレクトロ
スプレイ質量分析法のための微細加工された機器）、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７１
：３２５８〜３２６４、１９９９。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハイブリッド・チップ・インゼクタ・キャピラリ・アレイ装置を示す概略図で
ある。
【図２】 注入および拡散に起因するピークの分散の比較を示す図である。
【図３】 有効分離長さが２５ｃｍであるときの、注入および拡散に起因するピークの分
散の比較を示す図である。
【図４】 インゼクタのサイズがＤＮＡ塩基配列決定分離での分解能に与える影響を示す
図である。
【図５】 等方性エッチングおよびエッチングされた２枚のウェーハの結合によって丸い
チャネルを形成する状態を示す図である。
【図６】 接合の不適合が死空間に与える影響を示す図である。
【図７】 粗い境界および平らな境界のチャネルを示す図である。
【図８】 チャネルのアライメントの作用を示す図である。
【図９】 チップ・インゼクタ用の２つのマスクによるプロセスを示す図である。
【図１０】 チップ・インゼクタ用の３つのマスクによるプロセスを示す図である。
【図１１】 キャピラリを介したチップからチップへの連絡の一例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/62 Ｇ０１Ｎ 33/53 Ｍ 33/50 33/566 33/53 33/58 Ａ 33/566 37/00 １０１ 33/58 27/26 ３１５Ｋ 37/00 １０１ ３２５Ａ ３３１Ｅ Ｃ１２Ｎ 15/00 Ａ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ， ＺＷ Ｆターム(参考） 2G043 AA04 BA16 CA03 DA01 DA02 DA05 EA01 EA19 FA09 GA07 GB01 GB02 GB05 GB16 JA01 KA09 2G045 AA35 BB14 BB48 BB51 FB02 FB05 FB08 FB12 4B024 AA19 CA01 HA19 4B029 AA07 AA23 BB20 CC03 CC08 CC13 FA12 4B063 QA13 QQ42 QR32 QR56 QS03 QS16 QS17 QS36 QS39

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つまたは複数のキャピラリに取着されている微細加工され
    たチップ・インゼクタを含む、高処理量高分解能電気泳動分離用ハイブリッド装
    置。
  2. 【請求項２】 微細加工されたチップ・インゼクタが、 ａ）キャピラリの外側の形状に合致する１つまたは複数の接続チャネルと、 ｂ）キャピラリの内側の形状に合致する１つまたは複数のインゼクタ・チャネ
    ルとを含み、 注入チャネルが組込みチャネルに滑らかに接続される請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 注入チャネルがキャピラリ内のチャネルにぴたりと合うよう
    に接触するまでキャピラリが接続チャネルに挿入され、その結果、アセンブリの
    死空間が最小限に抑えられる請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 チップ・インゼクタが図１に示す構成を有する請求項３に記
    載の装置。
  5. 【請求項５】 装置が少なくとも１つのキャピラリを含む、請求項３に記載
    の装置。
  6. 【請求項６】 装置が少なくとも１０のキャピラリを含む、請求項５に記載
    の装置。
  7. 【請求項７】 装置が少なくとも１００のキャピラリを含む、請求項６に記
    載の装置。
  8. 【請求項８】 装置が少なくとも２００のキャピラリを含む、請求項７に記
    載の装置。
  9. 【請求項９】 装置が少なくとも３００のキャピラリを含む、請求項８に記
    載の装置。
  10. 【請求項１０】 装置が少なくとも４００のキャピラリを含む、請求項９に
    記載の装置。
  11. 【請求項１１】 装置が少なくとも５００のキャピラリを含む、請求項１０
    に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 装置が少なくとも７００のキャピラリを含む、請求項１１
    に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 装置が少なくとも９００のキャピラリを含む、請求項１２
    に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 装置がＤＮＡ塩基配列の少なくとも５００塩基のＤＮＡ塩
    基配列分析を行うことができる、請求項３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 装置がＤＮＡ塩基配列の少なくとも８００塩基のＤＮＡ塩
    基配列分析を行うことができる、請求項１４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 装置が、ＤＮＡ塩基配列の８００塩基から１０００塩基の
    間の塩基のＤＮＡ塩基配列分析を行うことができる、請求項１５に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 装置が、ＤＮＡ塩基配列の１０００塩基を超える塩基のＤ
    ＮＡ塩基配列分析を行うことができる、請求項１５に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 装置が５．０μｌまたはそれ以下のサンプル体積で作動す
    るように設計されている、請求項３に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 回転式スキャナをさらに含む請求項３に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 ａ）塩基配列決定が行われるＤＮＡのサンプルとのサンガ
    ー・ジデオキシ反応を行うこと、 ｂ）前記反応の生成物を、請求項３に記載の装置の１つまたは複数のサンプル
    貯蔵部に投入すること、 ｃ）前記生成物の電気泳動分離を行うこと、 ｄ）前記分離された生成物を検出すること、および ｅ）前記検出された生成物を分析してＤＮＡ塩基配列データを提供すること を含むＤＮＡの塩基配列決定方法。
  21. 【請求項２１】 前記反応生成物が蛍光標識されている請求項２０に記載の
    方法。
  22. 【請求項２２】 ４色ＤＮＡ塩基配列決定をさらに含む請求項２１に記載の
    方法。
  23. 【請求項２３】 １つまたは複数の高処理量アッセイを行うために請求項３
    に記載の装置を使用することを含む、高処理量アッセイを行うための方法。
  24. 【請求項２４】 前記方法が、オリゴヌクレオチド、ペプチド、タンパク質
    、脂質、多糖、および炭化水素からなる群から選択された分子の高処理量アッセ
    イに使用される、請求項２３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 ａ）第１のウェーハのフォトリソグラフィによるエッチン
    グを行うこと、 ｂ）第２のウェーハのフォトリソグラフィによるエッチングを行うこと、 ｃ）前記エッチングした第１および第２のウェーハを一緒に結合してチップ・
    インゼクタを形成すること、および ｄ）前記チップ・インゼクタに１つまたは複数のキャピラリを挿入してハイブ
    リッド装置を形成すること を含む、ハイブリッド・ガラス・チップ・インゼクタ・キャピラリ・アレイ装置
    の製造方法。
  26. 【請求項２６】 ａ）第１のウェーハの射出成形、流し込み成形、捺印法、
    またはレーザ・アブレーションを行うこと、 ｂ）第２のウェーハの射出成形、流し込み成形、捺印法、またはレーザ・アブ
    レーションを行うこと、 ｃ）前記第１および第２のウェーハを一緒に結合してチップ・インゼクタを形
    成すること、および ｄ）前記チップ・インゼクタに１つまたは複数のキャピラリを挿入してハイブ
    リッド装置を形成すること を含む、ハイブリッド・ポリマー・チップ・インゼクタ・キャピラリ・アレイ装
    置の製造方法。
  27. 【請求項２７】 ２つのマスクによるプロセスを使用することをさらに含む
    請求項２５または２６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 使用するマスクが図９に示すものと同様である請求項２７
    に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 ３つのマスクによるプロセスを使用することをさらに含む
    請求項２５または２６に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 使用するマスクが図１０に示すものと同様である請求項２
    ９に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 請求項３に記載の装置を含む自動ＤＮＡシーケンサ。
  32. 【請求項３２】 回転式スキャナをさらに含む請求項３１に記載の自動ＤＮ
    Ａシーケンサ。 【請求項３２】 マトリックスの交換、貯蔵部の清浄、サンプルの投入、お
    よび緩衝液の投入を行うための自動化された付属品をさらに含む、請求項３１に
    記載の自動ＤＮＡシーケンサ。
  33. 【請求項３３】 前記１つまたは複数のキャピラリが第１のチップと第２の
    チップを接続する請求項１に記載の装置。
  34. 【請求項３４】 前記装置が図１１に示す構成を有する請求項３３に記載の
    装置。
  35. 【請求項３５】 前記１つまたは複数のキャピラリが第１のチップを２つま
    たはそれ以上のチップに接続する請求項１に記載の装置。
  36. 【請求項３６】 前記１つまたは複数のキャピラリが１つまたは複数のチッ
    プを１つまたは複数の器具に接続する請求項１に記載の装置。
  37. 【請求項３７】 前記１つまたは複数の器具が、ＵＶ／ＶＩＳ分光光度計、
    蛍光分光光度計、液体シンチレーション・カウンタ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、
    ガス・クロマトグラフ、または質量分析計（ＭＳ）からなる群から選択される請
    求項３６に記載の装置。
JP2001519106A 1999-07-08 2000-06-30 高分解能および高処理量の分離のための、微細加工されたインゼクタおよびキャピラリ・アレイ・アセンブリ Pending JP2003519363A (ja)

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US60/142,735 1999-07-08
US09/604,861 2000-06-27
US09/604,861 US6533914B1 (en) 1999-07-08 2000-06-27 Microfabricated injector and capillary array assembly for high-resolution and high throughput separation
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