JPH08501489A

JPH08501489A - オンラインプロセスの流れおよび反応のモニタ

Info

Publication number: JPH08501489A
Application number: JP6503394A
Authority: JP
Inventors: エイキーナン、チャールズ; ジェイコアッシン、ピーター; ビーヘルフレイ、デイヴィド; ワイナー、ロジャー; ディー、ジュン−ジー
Original assignee: ベックマンインスツルメンツインコーポレーテッド
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1996-02-20
Also published as: DE69304542D1; EP0649341B1; DE69304542T2; US5447692A; WO1994001214A1; EP0649341A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、単一の検出器を使用していくつかのプロセス機能、例えば反応効率、試薬流速、空の試薬リザーバがあること、システムに化学反応装置コラムがないこと、流れのシステムの詰り等を、該流れのシステムの単一の場所で監視するものである。本発明の検出装置によれば、従来の器具の多数の検出器によるのと同程度（それより多くとは言えないまでも）の機能を達成するために１つの検出器があれば十分である。記載された実施例では、光学的検出器が化学反応室の下流側に位置している。この検出器は、反応効率を監視するために、反応室からの流出液を監視する。それはまた、反応室の上流側のシステム機能をも監視する。流れの速度は、既知の瞬間に流れの系に導入された気泡の存在を検出することによって監視される。リザーバ中の試薬の枯渇は、試薬が予期される時間に検出器に試薬がないことを監視することによって検出できる。流れの詰りまたは行方不明の流出成分を、該システムに導入された試薬の所定の連続に対応する検出器を通過した流れを監視することによって確認するため、該流出システムを定期的に診断してもよい。検出器によって監視された流れの予測可能な変化の連続からの偏向は、流出供給システムの妨害の可能性または行方不明の流出成分を示唆する。

Description

【発明の詳細な説明】オンラインプロセスの流れおよび反応のモニタ発明の背景発明の分野本発明は自動化された化学プロセスに関し、特に、試薬の流れおよび反応によって影響を及ぼされるようなプロセス効率のモニタに関する。関連技術の説明ＤＮＡ（核酸）合成、ペプチド合成およびペプチドの順次処理のようなプロセスのための自動化された化学的プロセッサは、一般に、所要の一連の化学反応が起こる反応容器に前もって定めた一連の化学薬品を供給するために、バルブと互いを連結する配管との系を必要とする。このようなプロセスの化学反応は公知である。たとえば、ＤＮＡ合成は、発明の名称を「ポリヌクレオチドを準備するプロセス」とし、カルサーズ他（Caruthers et al）に特許された米国特許明細書第4,458,066 号明細書に大体において記載されている。前記特許明細書は、ここに参照することによって組み込まれる。前記プロセスは、単一ストランドのオリゴヌクレオチドを形成するためにヌクレオチドのリンキングを含む。ヌクレオチドはＤＮＡのための基礎形成ブロックである。ＤＮＡを合成するいくつかのアプローチの１つは、いわゆる固相のけい光アミダイト（phosphoramidite）法である。これは、通常、固相の担体に固定されたストランドにヌクレオチドを付加するために、各合成サイクルにおいて非ブロック化（deblocking）、活性化、カップリング、キャッピングおよび酸化のステップを含む。自動化されたＤＮＡの合成装置では、典型的には、供給システムは、システムコントローラすなわちコンピュータからの指示による反応容器でのサイクルの前もって定めたシーケンスにおいて多量の化学試薬を消費する。所要数のサイクルが完了した後、オペレータは自動化された装置から反応容器を取り除き、反応容器から合成されたＤＮＡの残存部分を回収するために付加的な化学手順を行う。自動化されたステップを実行するには、種々の好ましくない状態が起こりうる。この状態は、減少された効率となり、または所要の化学反応の早過ぎる終結となる。たとえば、１つの好ましくない状態は、１つまたは複数の感知化学薬品がもはや有効に反応しないような化学薬品の悪化である。他の状態は、所要の化学試薬が減少された速度で供給されような供給配管の部分的な詰りや、特定の試薬リザーバにおける化学試薬の枯渇を含む。前記した状態が起こるときこの状態を検出し、前記状態がさらに継続する前に修正できるようにプロセスを停止することが望ましい。過去には、自動化されたＤＮＡの合成装置のオペレータは、反応が有効に継続し、かつ、全ての所要の化学薬品が適当に流れていることを確認するために、化学反応容器からの流出液を観察することの実務に従事していた。反応効率は、典型的には、非ブロック化ステップとして知られているプロセスの特定ステップでのジメトキシトリチルイオン（dimethoxytrityl ion）を含む流出液中の特性的な明るいオレンジ色の強さを観察することによって判断されている。流れの速度は、しばしば、一定の時間間隔にわたる流出液の量を測定することによって判断されている。しかしながら、オペレータが自動化された装置の操作を絶えず監視することの必要性は、自動化の目的の多くを無駄にしてしまう。流れシステムを監視する試みが過去に行われた。たとえば、バイオサーチコーポレーション（Biosearch Corporation）は、個々の試薬リザーバからの供給チューブにこれらチューブ内の試薬の不存在を検出するために光学的検出器を採用した。ファルマシアインストウルメンツ（Pharmacia Instruments/LKB）は、ジメトキシトリチルイオンの流出液を監視するために、かつ、そこから反応効率の測定を引き出すためにオンラインの色彩計を商業上のＤＮＡ合成装置に備えた。この装置は、反応効率が前もって定めた閾値以下になると、自動的に遮断される。全てのこのような装置のために、別個の検出器が各モニタ機能のために必要であり、装置の複雑さとコストとを付加している。発明の概要本発明は、いくつかのプロセス機能、たとえば、反応効率、試薬の流れの速度、空の試薬リザーバの存在、流れ系における化学反応容器の不存在、流れ系の詰りなどを流れ系での単一位置で監視するために単一の検出器を使用する。本発明の検出計画に従うと、唯一の検出器が従来の機器における多くの検出器と、多くないとしても、同じ機能を達成するために必要である。記載した実施例では、光学的検出器が化学反応室の下流に配置されている。この検出器は、反応効率を監視するために反応室からの流出液を監視する。前記検出器はまた、反応室の上流のシステム機能を監視する。システムの流れの速度は、既知の時間で流れに導入される化学的不連続性すなわち液体−気体の界面（すなわちメニスカス）の存在を検出することによって監視される。リザーバにおける試薬の枯渇は、試薬が予測される時間において検出器で試薬の不存在を監視することによって検出されうる。システムは、この系に導入される試薬の前もって定めた連続に相当する検出器を通過する流れを監視することによって、流れの詰りまたは流れ要素のないことを点検するために定期的に検査される。検出器によって監視された流れにおける変化の予測しうる連続からのいくらかの隔たりは、流れの供給系の可能な詰り、枯渇された試薬または流れの要素の喪失を指摘する。図面の簡単な説明図１は、本発明の１実施例に従う自動化された化学処理装置の簡略した配置の模式図である。図２は、本発明の１実施例に従う自動化されたＤＮＡ合成装置の詳しい模式流れ図である。図３は、青色ＬＥＤの発光特性とＤＭＴ溶液の吸光特性とを示すグラフである。図４は、青色ＬＥＤを含む光学的検出器の構造の模式図である。図５は、ＬＥＤ検出器のための回路図である。図６は、ＤＮＡ合成の非ブロック化ステップ中の時間の関数としての検出信号を示すグラフである。図７は、流れに乗ったヘリウム泡の特性を示す検出信号のグラフである。図８は、検出信号にヘリウムスパイクを置くように検出データを巻き込むのに使用されるデジタルフィルタ機能の表示を示すグラフである。図９Ａないし９Ｃは、異なるタイプの検出データで図８のデジタルフィルタ機能を使用する巻き込みの結果を示すグラフである。図示した実施例の説明以下の説明は、本発明を実施する最良のモードについてのものである。この説明は、本発明の一般的原理を示す目的でなされており、制限する意味にとられるべきではない。発明の範囲は、添付の請求の範囲を参照して最良に決定される。本発明はＤＮＡ合成の状況で説明されているけれども、本発明は他のタイプの化学反応プロセスのために実行しうることが理解されるべきである。ＤＮＡ合成装置の構造システム図１は、ＤＮＡを合成するために使用するのに適する自動化された化学処理装置の簡略した図式配置を示している。これは、本発明の基本概念を示す目的のための簡略した流れ図である。完全に自動化された装置は、典型的には、多くの試薬リザーバと付加的な流れ要素とを備える。自動化されたＤＮＡの合成装置を作るために必要な試薬リザーバと流れ要素とを組み込むことは、当業者の知識の範囲内である。前記合成装置は、ここに参照することによって組み込まれているカルザース他への前記米国特許第4,458,066 号明細書の開示を考慮して本発明に組み込まれる。さらに詳しい流れ図は、以下により詳細に説明する図２に示されている。図１を参照するに、リザーバ１、２、３は、ＤＮＡ合成のための適当な化学試薬を収容している。チューブ４、５、６は、前記試薬に漬けられた端部を有し、バルブ７、８、９に接続されている。これらバルブはリザーバ１、２、３からの流体供給を行い、また停止する。バルブ７は、通常閉じている２ポートのバルブである。バルブ７が作動されると、バルブ７はチューブ４からチューブ１３への流れを許容する。バルブ７の作動が解除されると、バルブ７はチューブ４とチューブ１３との間の流れを遮断する。バルブ８、９は、通常閉じている３ポートの２方向弁である。これらバルブ８、９の１つが作動されると、その全てのポートが開けられ、その結果、流れがどのポートを経るどの方向へも起こりうる。前記１つのバルブの作動が解除されると、関連するリザーバに接続されるポートだけが閉じられる。バルブ７、８、９は、コントローラ３０による制御下で作動される電気機械式のタイプとすることができる。バルブ７、８、９は直列に接続されて示されているけれども、ロータリバルブ４０が、図２に示すように、同様のまたは付加的なバルブ機能を形成するために使用しうる。各リザーバ１、２、３はキャップを被せられている。チューブ１１ａとチューブ１１ｃないしチューブ１１ｆとは、実質的に一定の圧力4 〜5psiで圧縮されたヘリウムのような不活性ガスをタンク１０から各リザーバの試薬レベルの上方へ供給する。その結果、バルブ７、８、９が作動されるとき、このバルブに接続されているリザーバ内の試薬は、圧縮されたガスによって関連した供給用チューブ４、５、６に押し出され、バルブを通る。系の圧力が許容レベル以下に低下する場合、コントローラ３０は、ユーザがトラブル源を調整するのを促すために合成プロセスを中止する。マニホルド４２が圧縮されたガスをリザーバに分配するために設けられている。圧縮されたガスのタンク１０に接続される付加的なバルブ１２が、バルブ７の下流にあるシステム内に設けられている。前記バルブ１２が作動されるとき、化学試薬の流れの連続性を阻止するためにガスが流れに噴射される。前記バルブの下流は化学反応室１７であり、この反応室１７では所要の化学反応、この場合にはオリゴヌクレオチドの合成が起こる。さらに下流には、通過する流体の流れを監視するために流路１８に沿い、または流路に近接して配置された検出器１９がある。化学反応からの選定された副生成物を収集することが望まれる場合、システム２０の終端には、この系を通って流された消費された試薬を集めるために廃液容器２１が設けられるか、または図示しない収集装置が設けられる。実際のＤＮＡ合成装置は、図１に示したものより多いリザーバやバルブからなるが、その操作は、本発明を検討する目的のために簡略したシステムを参照して十分に説明される。操作に際し、リザーバ内の試薬は、反応室１７で起こることを望む特別の化学反応のための所要のシーケンスでバルブ７、８、９の１つまたは複数を作動することによって反応室に供給される。たとえば、バルブ７はリザーバ１からの試薬をチューブ４、１３、１４、１５、１６を経て反応室１７に流れさせるために作動され、引き続くバルブ８の作動によってリザーバ２からの試薬をチューブ５、１５、１６を経て反応室１７に流れさせる。試薬の混合物はバルブの２つまたはそれ以上を同時に作動することによって供給される。ここに記載した系の別の機能ばかりでなくバルブ作動の同期化は、プログラムにより制御可能なコントローラ３０によって制御される。図２を参照するに、自動化されたＤＮＡ合成装置のより詳しい図式図が記載されている。図１にある類似部品は同じ参照符号を付けてある。この図では、圧縮されたヘリウムガスの分配のためにマニホルドが明瞭に示されている。特に、互いに結合されたプリナムを持つ３つのマニホルド４１、４２、４３がある。２つのマニホルド４１、４２には、液体試薬を収容しているリザーバ１、２等からの試薬の蒸気の逆流を阻止するためにチェックバルブ５０がプリナムの出口に設けられている。ＤＮＡ合成のための全ての必須の化学試薬が図に同定されている。図に示すように、キャッピング活性剤（capping activator）７４とアミド活性剤（amidite activator）７６とが、ロータリバルブ４０への入口の流路１４に沿う個々のバルブ７５、７７を経てアセトニトリルの流れに噴射される。装置の心臓部に多ポートのロータリバルブ４０があり、このロータリバルブ４０は種々の化学試薬の供給を反応室１７に導く。ロータリバルブ４０は、継続中の米国特許出願（1992年 7月 6日に出願され、第909,232 号の出願番号が付けられた本発明の譲受人に共通的に譲渡されている）の主題であり、したがってロータリバルブは詳細には説明されないであろう。ロータリバルブ４０は溶剤アセトニトリルのための環状の入口５２と、反応室１７への環状の出口５４と、入口５２と出口５４との間のいくつかの分岐５６−６３とを有し、ロータリバルブ４０では選定された化学試薬が付加的な個々のバルブ６４−７１の制御によって分岐に選択的に噴射されることを理解することが十分である。この系のさらに詳細な検討は、継続中の前記特許出願中に見つけられる。ロータリバルブ４０は、公知のＤＮＡの合成プロセスに従って化学試薬を供給するために前もって定めたシーケンスで異なる分岐５６−６３に接近するようにコントローラ３０による制御下で回転される。前記ＤＮＡの合成プロセスは、ここに参照することによって組み込まれている前記カルザースの特許に記載されたようなものである。ロータリバルブ４０と組み合せられた個々のバルブ６４−７１の使用によって、化学試薬の相互汚染が減少される。さらに、ロータリバルブ４０の分岐６４−７１に噴射された種々の化学試薬によって反応室まで移動される距離は、実行されているバルブ５６−６３の同期化制御を一層容易にするものと同じである。図示した系は、３０、２００および１０００nmol eのオリゴヌクレオチドの合成のために設計されている反応室１７と使用するのに適している。他の大きさは、それぞれの能力に関する流れ要素の適当な変更で使用しうる。検出器および（または）モニタ検出器１９は、チューブ１８を通過する試薬の光学的特性または電気伝導特性の変化を検出するタイプとすることができるが、光学的検出器を使用することが好ましい。これは光源と、光を感知する検出要素とを含む。ＤＮＡ合成の場合、前記光学的検出器は、反応室１７から流れる非ブロック化ステップの副生成物である、明るいオレンジ色のジメトキシトリチル（ＤＭＴ）イオンの強さを感知することができるだろう。他の場合、前記光学的検出器は、流れ内の吸光度または屈折率の差を感知することによってリザーバからの試薬を判別できるだろう。さらに、前記光学的検出器は、試薬の流れ内のガス泡の存在を検出できるだろう。好ましい光学的検出器は、炭化けい素の青色光を発光するダイオード（ＬＥＤ）と、シリコンフォトダイオードの光感知要素とを含む。検出器の構造は、図４に図式的に示してある。青色ＬＥＤ５０からの光はチューブ１８を経て焦点を合せられ、透過した光はフォトダイオード５４によって検出される。チューブ１８は、ＬＥＤの光に対して透過性であるべきである。ＦＥＰ（ふっ化エチレンポリプロピレン）のチューブを使用することが好ましく、それはＦＥＰが系内の化学薬品に不活性であり、ＬＥＤの光を比較的に透過するからである。図５は検出器のための回路図を示している。青色ＬＥＤは、アメリカ合衆国ノースカロライナ州ダーラムのクリーリサーチインコーポレイテッド（Cree Research, Inc.）から入手でき、またシリコンフォトダイオードは、日本国のハママツコーポレーシヨン（Hamamatsu Corp.）から入手できる。検出器１９は、フォトダイオード５４によって検出される青色ＬＥＤの光のレベルに比例する電圧信号を発生する。各試薬は光を弱め、特性的な量だけ信号レベルを減少する。そこで、信号はどの流体が検出器に存在するかを同定する手段を提供する。検出器によって発生された信号は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）（図示せず）を経て合成プロセス中毎秒５０回コントローラ３０に送られる。ＬＥＤのための駆動電流は、全ての計測のための前記ＡＤＣカウントがフルスケール内であるように調整される。前記検出器の読取りは、以下に述べるように種々の機能のために採用される。システムのモニタ機能前記システムは、合成生成物（オリゴヌクレオチド）の完全な状態と合成プロセスの効率とを確保するためにいくつかのモニタ機能によって実行される。システム性能とシステム要素の状態とが合成前および合成中、顕著に変化しないことを確保するために、システム要素の状態ばかりでなくシステム性能を監視する必要がある。次のセクションは、種々のモニタ機能を説明する。これは、システム補正機能と種々のシステム機能を実施するためのアルゴリズム方法論とについての説明を伴う。トリチルのモニタ前記青色ＬＥＤは図３に示すようなスペクトル特性９０を有する。これはまた、ＤＭＴ生成物の相対的な吸光度特性９２を示す。前記ＤＭＴ生成物は、主として、３５０nmから５５０nmの波長の光を吸収し、青色ＬＥＤは、主として、およそ４００nmから５５０nmの、約４７０nmにピーク値を持つ波長の光を発光する。したがって、青色ＬＥＤはＤＭＴ生成物の検出のための十分な光源である。紫外光源は、紫外範囲の光のほとんどがＤＭＴによって吸収されないため適当ではないであろう。前記吸光度はＤＭＴの濃度に依存する。このゆえに、吸光度信号は非ブロック化ステップによって解放されたＤＭＴの量を見積もるのに採用することができる。前記非ブロック化ステップは、所要の最終生成物に、この場合、合成されたオリゴヌクレオチドに導く反応効率の表示を与える。反応効率がある理由から減少すると、ＤＭＴ生成物は少なくなるであろう。前記検出器の信号は、ＤＭＴの存在量を見積もるために前記非ブロック化ステップの中時間の関数として測定される。図６は、ＡＤＣカウントにおける検出信号の理想化されたプロフィール９６を示している。前記検出器の信号は、非ブロック化ステップ中吸光度の逆の透過度に関係する。前記プロフィールから、前記コントローラは、ベースラインとＤＭＴの吸光度が最大すなわちピーク吸光度であるところで起こる最小値との間の信号レベルの差を測定する。この値から、解放されたＤＭＴの相対量が既知の参照事項と比べることによって決定される。解放されたＤＭＴの量は、サイクルのＤＭＴ収率といわれる。合成のカップリング効率与えられた合成サイクルのカップリング収率は、後続の非ブロック化反応のＤＭＴ収率に各アミダイト（amidite）のための補正係数を掛けた値に等しいとみなされる。これは次の式によって表現される。Ｙ_i ＝Ｔ_i ×Ａ_i ここで、Ｙ_i はサイクルｉのカップリンダ収率、Ｔ_i はサイクル（ｉ＋１）のＤＭＴ収率、Ａ_i はサイクルｉでのヌクレオチドのためのヌクレオチドの補正係数である。前記ヌクレオチドの補正係数は、Ｇヌクレオチドのトリチル（trityl）の収率が平均より系統的に高く、またＡ、ＣおよびＴヌクレオチドの収率が平均より低いという事実を補償する。補正係数Ａ_i は実験的研究から経験的に決定されうる。Ａ、Ｃ、ＧおよびＴヌクレオチドのための次の補正係数は、ここに記載したシステムのために実験的に得られたものである。これら補正係数は、別のシステムのパラメータに依存して変化する。Ａ_A ＝１．００Ａ_c ＝１．００Ａ_c ＝０．８５（３０nmole の合成用）Ａ_G ＝０．９４（２００nmole の合成用）Ａ_T ＝１．００このような補正係数と観察されたＤＭＴの収率とを使用して、コントローラは式に従ってカップリング収率Ｙ_i を計算する。それから、コントローラは、カップリング効率が満足なものであるか否かを評価するために次のテストを行う。テスト１：サイクル１のために、カップリング収率は８０ＡＤＣカウントより少ないか？標準の第１サイクルの収率は３０nmole のカラムでは約３００ＡＤＣカウント、２００nmole のカラムでは５５０ＡＤＣカウントである。このテストは、カラム、非ブロック化試薬または合成システムの何が徹底的に悪いのかを検出するために設計されている。テスト２：サイクル２のために、Ｙ₁ はＹ₀ の３０％より少ないか？このテストは第１サイクルの破局的に貧弱なカップリング効率を検出するために設計されている。それは、湿ったけい光アミダイトもしくは活性剤の試薬、またはけい光アミダイトおよび（もしくは）活性剤混合物のカラムへの貧弱な供給を指摘する。テスト３：サイクル２ないし１５のために、カップリング収率は２つの連続するサイクルで８０ＡＤＣカウントより少ないか？このテストはテスト１および２より破局性の少ない欠陥を検出するが、それにもかかわらず非常に厳しい。それは、最後の２サイクルまで十分に上昇している合成における効率の急な低下を検出するだろう。テスト４：サイクル３ないし４０のために、サイクルｉでの収率は２つの連続するサイクルのためのサイクル（ｉ−１）での収率の８５％より少ないか？換言すると、（Ｙ_i ／Ｙ_i-1）＜８５％か、また（Ｙ_i-1 ／Ｙ_i-2）＜８５％か？このテストはテスト３と同様なものであるが、厳しさの少ない欠陥を検出し、合成の多くに適用される。テスト５および６はサイクル４ないし４０に適用され、また３０nmole と２００nmole とで異なる。テスト５：３０nmole のために、サイクルｉでの収率はサイクル（ｉ−１）での収率の８０％より少ないか、またステップ１からｉまでの平均のカップリング効率は９０％より少ないか？２００nmole のために、サイクルｉでの収率はサイクル（ｉ−１）での収率の８０％より少ないか、またステップ１からｉまでの平均のカップリング効率は９６％より少ないか？平均のカップリング効率は次の式によって与えられる。Ｅ＝１０ｅｘｐ［（ｌｏｇＹ_i −ｌｏｇＹ₁）／（ｉ−１）］テスト６：３０nmole のために、３つの連続するサイクルで計算した平均のカップリング効率は９１％より少ないか？２００nmoleのために、３つの連続するサイクルで計算した平均のカップリング効率は９６％より少ないか？前記６つのテストのいずれかを越える欠陥は、合成装置にその合成を中止させる。効率テストの欠陥は、通常、合成にとって致命的である。それにもかかわらず、合成システムは、ユーザに合成を中止するのか、または欠陥があっても継続するのかの選択権を与える。ヘリウムの検出チューブの壁は極端に曲がっているため、検出器の信号はまた通過する流れの屈折率によって非常に影響を受ける。特に、ヘリウムの低い屈折率は光線のほとんどを偏光する効果を有する結果、ともかく非常に小さな信号がチューブを通して伝達され、ヘリウムが検出器１９のそばを通過するとき検出される。したがって、ヘリウムは比較的不透過性であるように現れる。ヘリウムのための検出された信号は、酸化剤を除くどの試薬より実質的に低い。酸化剤のための信号レベルはヘリウムのための信号よりはるかに低い。流れの速度のモニタ与えられた名目上の流れの圧力での流れの速度を監視するため、試薬がシステム内の２点間を流れるのに必要な時間長さが測定される。これは、試薬の信号特性とヘリウムの信号特性との間の移行を検出すること、すなわち液体−気体の界面を検出することによって簡単に達成される。１つのアプローチは、バルブ１２を既知の時間だけ瞬間的に作動させることによってヘリウムガスの泡が流れに発生することである。前記泡が検出器１９に到達するのに必要な時間は、ガスの泡が含まれている試薬の流れの速度を示す。流れの速度を監視する好ましいアプローチは、試薬が浄化された流路内を流れるのにかかる時間を測定することである。このアプローチでは、チューブ１４− １６、チューブ１８、２０および反応室１７から全ての液体を除いて浄化するために、まずヘリウムのバルブ１２が十分に長い時間開かれる。全体の流路が廃液容器２１までヘリウムで浄化された後、アセトニトリルを検出器１９までの流路に充満させるためにバルブ７が開かれる。アセトニトリルの検出器への到達は、ヘリウムの光学的特性からアセトニトリルの光学的特性への変化によって検出される。バルブ７の開放から検出までの時間の長さは、検出器１９の上流の流路部分における流れの速度を示す。検出器１９の上流の流れの系内に流れの詰りまたはある流れの要素（たとえば、反応カラム）の不存在のような異常がある場合、実際に経過した流れの時間は期待されている時間からずれるであろう。流れの速度が容認できるレベル以下である場合、システムはユーザがトラブル源を調整するために停止する。検出器１９の下流の流れの障害を検出するために、先のステップの後、検出器１９から廃液容器２１までの流路がアセトニトリルで充満される。バルブ７が閉じられ、バルブ１２から検出器１９までの流路をヘリウムで充満させるためにバルブ１２が開かれる。ヘリウムの検出器への到達はヘリウムの信号レベルへの移行によって検出される。前記システムは、システムの始動中に周期的に（たとえば、合成実行の各サイク中または合成実行と実行との間）またはユーザによる要求に応じて流れの速度テストを実行するようにプログラムを作ることができる。前記システムは、ロータリバルブ４０（バルブの分岐５６−６３に関連して）を経る８つの全ての流路を通る流れの速度を監視するようにプログラムを作ることができる。各流路のために、前記テストは４回行われ、４つの全ての測定結果が十分に合う場合、流れの速度が満足できるか否かを決定するために、各バルブのための平均が経験的に確立された基準と比較される。測定した流れの速度は、系内の別の流れのモニタ機能と結合して使用するためにメモリーに記憶される。さらに、全ての試薬のリザーバがアセトニトリルで充満され、各試薬リザーバからそれぞれの試薬制御用バルブ６４−７１と流路とを通って供給されるとき流れが測定される。試薬の枯渇モニタ検出器１９はまた、リザーバの１つの試薬が使い尽くされたか否かを表示するのに使用される。リザーバが空である場合、圧縮されたヘリウムガスはリザーバを通過し、その試薬のための制御用バルブを通って流路に入る。試薬が存在すると考えられていたとき検出器でヘリウムが現れることは、その試薬のリザーバが空になったにちがいないこと、そしてヘリウムガスがリザーバの頂部の空間から供給されていることを示す。試薬を除くためのヘリウムの使用と、洗浄のための溶剤の流れへのヘリウムの噴射とは、反応室に小さな泡を留まらせることが着目される。試薬が反応室を通って流れるとき、前記泡はでたらめな時に離れる傾向となり、検出器を通過する流れに乗ることとなる。図７を参照するに、ヘリウムの泡の低い透過率のために、泡は低い検出信号の瞬間的なピーク１００として検出信号に現れる。これらピークは、ヘリウム流れへの本物の移行のためであると間違われてはならないし、また非ブロック化ステップ中のＤＭＴの高い吸光度のためであると間違われてはならない。狭いヘリウムのピーク１００は、ＤＭＴイオンの吸光度に関連して短い期間で現れる広い、ゆっくり変化するピーク１０２と区別される（以下に述べる信号のろ過を参照）。多数のヘリウムのピーク１００が試薬が検出器を通って流れているであろうときのステップ中に観測されるとき、それはヘリウムが大量に流路に噴射されていることの表示である。この状態が起こる通常の状況は、２つの試薬の混合物で供給されている２つの試薬のうちの１つが空になったときである。試薬の枯渇を検出するための別のアプローチが利用できる。これは、２つの試薬が同時に供給されている状況に一層適する。試薬の供給が完了した後の溶剤の洗浄中、流路が溶剤で充満される。疑いをかけられた空のリザーバの試薬制御用バルブが、試薬のかたまりを検出器１９に導かれている流路に供給するために開かれる。それから、前記かたまりが検出器１９を通過するまで、溶剤が前記かたまりを押すために継続して供給される。ヘリウムの泡が試薬のかたまりが予期される時間頃に観測される場合、それは端を発しているリザーバが空であることを信じるためのありそうな原因である。ありそうな原因が定まったとき、先の３つのステップが確信をうるために必要なだけ何回も繰り返される。リザーバが空である場合、システムは、ユーザがトラブルを調整する、すなわちリザーバを再充填するのを可能にするために合成を中止する。システムはその後合成を完了するため再び始動する。試薬を浪費しないために、このアプローチは２つの状況においてのみ適用しうる。すなわち、既に述べたアルゴリズムが疑いをかけられた空のリザーバを検出するとき確認テストとして。前記試薬の記録された使用がリザーバがほとんど空であることを予告したときアミダイトおよびキャッピング試薬に。前記システムは、試薬のそれぞれの再充填の後、特別な合成の実行のために試薬の利用量を見積もり、合成中の中断を避けるために合成の開始前に低い試薬のレベルをユーザに警告するようにプログラムを作ることができる。さらに、前記システムは、推定された空のリザーバの状態を自動的に確認するようにプログラムを作ることができる（以下に記載）。ガス圧力のモニタ圧力モニタは、ヘリウムの加圧系における圧力を検出ためにセンサ３９（図２）を採用する。コントローラは合成の各サイクルの始動時に、また溶剤の洗浄を実行する前すなわち初期に前記センサの出力を調べる。センサの出力が確立された設定点の上下２０％以上に動くとき、コントローラは合成を中止し、システムにアセトニトリルを流れさせる。前記センサの設定点は校正され、ある平均的な定常流れを生じさせる圧力レベルに設定する。前記平均的な定常流れは、ロータリバルブ４０に関連する８つの流路のそれぞれを経てアセトニトリルを流すためのもので、たとえば、３０ないし１００nmole の合成スケールのために１０．０ ml/minである。システム・キャリブレーションシステム監視機能を効果的に実行するためには、試薬の吸光度特性に関して検出器信号のキャリブレーションをすることが必要である。以下の部分は、システム状態のチェックと各種のシステム構成要素の状態のキャリブレーションとを行うための規定条項に向けられる。漏洩試験システムの初期運転に先立って、システムを漏洩のためにチェックしなければならない。システムは、ヘリウムによる漏洩試験をされる。ヘリウムは、システムのそれぞれの場所に配置されかつ閉鎖弁と共同する空の試薬リザーバ内に導入される。システムのヘリウム圧力は圧力センサ３６を用いて感知され、所定時間を越える圧力低下（たとえば、２秒間で１．０ｐｉｓｇ）はシステムの漏洩を表す。システムは、また、液体漏洩試験をされる。アセトニトリルが試薬の部位に配置されたリザーバに入れられ、システムがシステム流路中に導入されたアセトニトリルで走行すなわち運転される。システムの液体漏洩は視覚的に確認することができ、適宜な訂正作業が行われる。ミス反応室の検出反応室１９がミスをすると、その状態を検出器が検出する。システムは、システムが始動する間、またはアセトニトリルによる洗浄に続く各合成の開始時、初期浄化をするようにプログラムされている。それゆえに、検出器に得られる最初の信号はヘリウム導入後の予定時間は”ヘリウム”信号でなければならず、その後に続く時間はアセトニトリル信号でなければならない。反応室がミスをすると、試験所操作者の不注意のために、ヘリウム特性信号が検出されず、流動物が間違っていることを表す。流量キャリブレーションシステムの流路に沿う流量のための標準は、”流量監視”部位に描かれた手法にしたがって最初に決定することができる。同じ試験は、いつでも、特に試薬オフセット・テーブルの新たなキャリブレーションを自動的に達成すべく合成運転間に実行することができる。検出器キャリブレーション各検出器の出力電圧は、ＬＥＤ輝度、ホトダイオード感度、検出器光学系のために、他の検出器と多少異なる。さらに、所定の検出器データすなわち検出器出力は、構成要素の年数または管の黒色化により時間とともに変化する。これらの理由のために、検出器１９は、アナログ−デジタル変換器の最適範囲に及ぶように、周期的にキャリブレーションをして出力の調節をしなければならない。流体がいつでも検出器に現れることを識別する目的で、機器は、システムの取付けの間各流体用の検出信号を測定することにより得られた各種の試薬およびヘリウムの検出器信号レベル特性のテーブルを必要とする。特性信号レベルが時間とともに変化すると、システムは、空のリザーバ、わずかな流量、低いトリチル生成物、または他のエラー状態の擬似の指示を与えるように開始してもよい。この場合、キャリブレーションを再度確立することが必要である。検出器１９のキャリブレーションは、検出器をアセトニトリル溶媒で満たし（最小の伝達信号）、ＡＤＣ出力が所定のレベルに達するまでＬＥＤ駆動電流を調節することにより行われる。ヘリウムおよび試薬（比較的高価なけい光アミダイトとアセトニトリルに終わる伝播とを予想する）は、ＬＥＤへの駆動電流を調節することによりＡＤＣ計数範囲の下端および上端とともにキャリブレーション値を確立すべく検出器１９に送出される。このキャリブレーションは、システムが設置されるときに自動的に行われる。それゆえに、検出器出力は、重要な変化をしないことを確認すべく全ての合成の開始時に監視される。システムは、検出器出力が再キャリブレーションを必要とするに十分に変化しているとき、検出器キャリブレーションを実行することのメッセージをシステムが使用者に表示するように、プログラムしてもよい。キャリブレーションを誤ると、試験が繰り返される。ヘリウムおよび異なる複数の試薬の相対的信号特性（変換されたデジタル計数値または１０２３−ＡＤＣ計数値において）は、以下の通りである。酸化剤７６０−８８０ヘリウム５５０−７００キャッピング：非ブロック７１０−２５０ (Capping; Deblock) アセトニトリル；アミディティーズ；アミディティー・アクチベータ６５−１３０ (Acetonitrule; Amidites; Amidity activator) 試薬の相対的信号は、検出器データを基に流体内の試薬からヘリウムを十分に識別する監視機能のために、ヘリウムのそれと少なくとも１５〜２０％異なることが好ましい。システムコンディショニング’ キャリブレーション値に関するシステム監視機能の有効性と合成能率とを改良するためのシステム調整手段を以下に説明する。試薬の装填試薬供給チューブの装填は、１）リザーバが離れている間気泡がそのチューブに導入され、試薬リザーバが交換される場合、または２）管壁を通して拡散した汚染物にさらされたことにより悪化するような長い期間供給チューブ内の試薬が静止される場合の２つの要因のいずれにおいても必要である。いずれの場合においても、薬品は、供給チューブの内容物を新鮮な試薬と交換するように、十分な量の試薬をリザーバから引き渡すべきすなわち放出すべきである。システムは、装填が必要であるか否かを見るべく試薬を放出させる前に直ちにチェックするようにプログラムされる。リザーバが交換される（使用者がシステムを中断し、リザーバが交換されたことをシステムに指示する）と、または最終時までの放出のための十分に長い時間期間試薬が静止されると、合成器は影響された試薬供給チューブを自動的に装填する。チューブが装填された後、システムは試薬の通常の放出処理をする。溶剤洗浄およびヘリウム浄化効率的に処理すべく合成サイクルの各ステップのために、放出された試薬は、可能な限り純粋でなければならず、処理ステップからの化合物により汚染されてはならない。これの最も攻撃する実施例は、引き続くサイクルの酸化から水の汚染物が結合効率を本質的に低減することができる結合ステップである。放出された試薬の純粋さを保証するために、合成サイクルの各ステップは、ヘリウム浄化を含む洗浄処理により先行され、引き継がれる。特に、アセトニトリル溶剤は、リザーバ１に配置され、引き続くステップを開始する前に、バルブ、チューブおよび反応室１７から残留化学物を洗浄することに使用される。溶剤洗浄ステップは、溶剤でチューブとバルブとを洗浄する効果を本質的に妨げる薄層状流効果を消散させるべくヘリウムガスの注入セグメントにより実行することが好ましい。溶剤洗浄の間、試薬の膜は、大量の溶剤が溶剤による洗浄に必要となるように、フロー・システムの壁に粘着する傾向を有する。これらの効果に反撃する適宜な手段は、洗浄効果を劇的に増大するヘリウムガス・セグメントを溶剤流中に注入することである。溶剤とガスとの間の各境界の乱流は、管壁を洗い落とし、また洗浄効果を劇的に高める。リザーバ１のアセトリトリルの分割流は，バルブ７および８を閉じている間、バルブ７および１２を速やかに交互に開放することにより放出される。ヘリウム気泡を有する溶媒は、チューブ１４，１５，１６，１８，２０と、バルブ８，９と、室１７と、検出器１９とを経て廃液容器２１に流出する。効果的な反応のために、各ステップにおいて放出された試薬は、溶剤により希釈されないように集中されねばならない。試薬の希釈を最小にするために、チューブおよび反応室１７からの洗浄溶剤は、各試薬の放出に先立って、ヘリウムガスで直ちに浄化されねばならない。ヘリウム浄化の後、バルブを介して導入されるヘリウム・セグメントとアセトニトリル流との間にヘリウムの小さいセグメントが残るように試薬を放出すににに、ヘリウム制御バルブ１２から作動された試薬制御バルブ６４〜７１までの流路をアセトニトリル溶剤で満たすことが好ましい（溶剤阻止ステップ）。これは、試薬制御バルブの多量のヘリウム・ガス・セグメント上流の加圧によって生じる反応室１７への試薬の流出を防止することが必要である。ヘリウム浄化は、また、洗浄用溶剤の使用を最小にする。反応が完了するとき、古い試薬は、溶剤洗浄を開始する前にヘリウムで浄化される。これは溶剤で洗浄しなければならない試薬量を減少させ、それにより完全なクリーニングのために必要な溶剤量が減少する。システム監視アルゴリズム監視機能に関連して利用するアルゴリズムを以下に説明する。アクティブ・フロー・タイムベース各種のシステム監視機能（たとえば、室のミス、流量、トリチル効果、リザーバの空）は、機能を実行するために検出器データを必要とする。また、検出器信号と関係するバルブ開閉操作が必要である。システムは、特殊な時間軸に関する２タイプのデータを記録している。監視タスクは、合成タスクがおかれている間、上記の機能を実行すべく合成タスクと平行して動作する。アクティブ・フロー・タイムベース(active flow timebase)は、流体が流れているときだけ動作するクロックにより達成される。クロックは、いずれかのバルブが開放しているとき動作を開始し、全てのバルブが閉じているとき動作を停止する。検出器データは、このクロックが動作しているときだけ得られる。バルブの開閉時間は、このクロックの時間に関して特徴付けられる。この時間軸は、監視タスクへの要素である経過時間が、液体が流れる間の経過時間であることを認識することにより理解してもよい。これは、１）検出器に光路変化がないので、流体が停止している間得られる検出器の値が静止していることと、２）バルブ操作の後、バルブと検出器との間のチューブに所定量の流体が流れた後だけ検出器に効果が表れることとから、真実である。監視タスク・データ・テーブル監視タスクは、監視機能の実行に必要なデータのいくつかのテーブルを保持している。検出器データ・バッファ監視タスクに保持された重要なテーブルは、検出器データ・バッファである。このバッファには、検出器１９による感知信号の変調バージョンが記憶されている。変調バージョンは、１０２３から生の検出器データ逐点(point-by-point)を減じ、得られた値（差）を記録することにより得られる。このコンバージョンの効果は、その値が、高吸光試薬の場合に高く、低吸光試薬の場合に低くなるように検出器データの感度を改良することである。検出器データ・バッファ内のデータは、試薬吸光度ではない。それらは、高吸光度が検出器データ・バッファ内の高い値に対応する感知において吸光度データと同じである。検出器データ・バッファは、合成開始時に空にされ、アクティブ・フロー・タイムの経過時間の最初の６分間、２０ｍｓ間に得られた検出器データで充満される。その後、所定期間での合成の間、アクティブ・フロー・タイムベースの引き続く６分間に得られた検出器データを格納する。バルブ・コマンド・バッファ第２の重要なテーブルは、バルブ・コマンド・バッファである。このバッファは、合成ステップの間、各バルブの開閉状態の記録を収容する。バッファは、合成の開始時に空にされ、各ステップの終りに再度空にされる。各バルブ状態用の記録情報は、１）バルブの識別、２）バルブの開閉状態、３）アクティブ・フロー・タイムベースにおける状態の時間である。トリチル効果バッファ第３のテーブルは、合成（第６図参照）の各非ブロックステップの間に検出された波高値を記録している。これらの波高値の決定に用いるプロセスは、すでに述べた結合効率の評価とトリチル生成物の測定のためである。領域バッファ領域バッファは、空の試薬リザーバを検出すべく審査される検出器データの複数の特定期間に関する情報のテーブルである。各期間は、”領域”として参照され、合成のいくつかのステップの中で決定されるように２０ある。各領域用の記録は、１）領域における最初のバルブの開放と最後のバルブの閉鎖の時間（アクティブ・フロー・タイムベースにおいて）と、２）領域における時間で閉じた試薬制御バルブのリストとである。試薬オフセット・テーブルリザーバの空を検出するために、監視タスクは、検出器に提供されるべき各試薬を予想すべきときを知らねばならない。最初の推定として、各試薬は、適当な試薬制御バルブが最初に開放された後、一定期間（アクティブ・フロー・タイムベースにおいて）で検出器データに現れるものと予想される。しかし、最初の推定は、後述する手法において明らかにする多くの不確実性を伴う。試薬オフセット・テーブルは、各リザーバから検出器１９までのアセトニトリルの放出のための一定期間の記録を維持し、システムが設置されたときの最初の流量試験の間に得られる。試薬伝送テーブルいくつかの機能動作のために、監視タスクは、試薬伝送テーブルを用いる。名前のように、このテーブルは、合成に使用する試薬を特徴付ける複数の検出器信号レベルの記録を収容する。これらのレベルは、伝送キャリブレーション手順の間、各試薬用の複数の信号示度（reading）を平均化することにより決定される。各記録は、また、平均化された示度の数と、示度の標準偏差とを表す。監視データ分析アルゴリズム監視タスクは、エラー状態が存在するか否かを決定すべく上記のデータを分析する。これらには、監視アルゴリズムにいくつかの特徴がある。ヘリウム・スパイク・サプレッション液流の中央に任意なときに生じる少量のヘリウム気泡は、検出器を経て流れ、４０ミリ秒またはそれ以下（第７図のピーク１００参照）の検出器信号に影響する傾向がある。影響期間の間、検出器データ・バッファは、３つのような多くの連続した示度を得る。ヘリウム・スパイク・サプレッション（Helium spaike suooression）は、大きなヘリウム気泡がデータに影響を与えないように検出器からの疑似信号示度を除去する。ヘリウム・スパイクは、第８図に示す”１−２−１”のデジタル・フィルタ・ファンクション１１０で検出器バッファのデータを巻き込む(convolving)ことにより決定される。検出器データが時間的に滑らかに変化する場合でも、この巻き込みの結果、どの部分でもほとんどゼロになる機能がある。しかし、検出器データがヘリウム気泡の前端または後端と共同する信号レベルにヘリウム・スパイクまたは急変部のような不連続の形状部を含むとき、その結果はゼロでない大きな値を含む。第９図Ａ−Ｃは、巻き込み１１２，１１３，１１４の結果と、検出器データ（滑らかな変化１１５、ヘリウム・スパイク１１６、大きいヘリウム気泡１１７）の３つの異なる特徴的パターンとを示す。監視タスクは、巻き込み逐点の結果を検討する。ヘリウム・スパイクが検出器データに存在する結果を呈するたびに、データ点がいくつかの隣接データ点の平均値と等しいことを記録することによりスパイクを圧縮する。流量試験、流量キャリブレーション、試薬伝送キャリブレーション、検出器キャリブレーション、およびオフセット・キャリブレーションは、全て、ヘリウム・スパイクが上記方法により圧縮された後のデータを用いる。非ブロックデータ・フィルタリング上記のヘリウム・スパイク・サプレッションに加えて、非ブロック・ステップの検出器データは、トリチル・ピーク評価アルゴリズムによる分析の前にさらに平滑化される。第２の監視機能は、スパイク圧縮データの４つの連続点と各点とを検討する。これらの５つの点のセットから、３のより低い点を平均化し、この平均に初期の点を置換する。トリチル・ピーク評価非ブロック試薬を送出するステップにおいて、監視タスクは、ピーク圧縮濾波データの最大値を見つけ、次いでその最大値から非ブロック試薬用の試薬伝送値減じることによりトリチル・ピーク高さを決定する。流量測定流量の測定は、上記に記載されている。ここで説明すべき付加的な点は、ヘリウム信号レベルからアセトニトリル信号レベルまでの推移を感知し再度戻ることにより範囲すなわち基準を記載することである。これらの推移の検出は、アセトニトリルのトリチル・セグメントが通常ヘリウム流に乗せられるという事実により複雑化する。検出器を経るアセトニトリル・セグメントの通路は、本来の推移のために間違ってはならない。モニターは、試薬伝送テーブルで発見したアセトニトリルおよびヘリウムの数値を、これらの試薬が存在するときの判定に使用する。流量試験の初期段階の間、モニタはスパイク波形のデータの逐点を検査してアセトニトリル信号レベルの発生を調べる。そのような数値を３つ連続して検出すれば、モニタはその３つの点の最初の時間をアセトニトリル移行時として記録する。流速テストの第２段階の間、同じ基準が逆にヘリウム流出への移行を検出するために適用される。この場合、モニタはヘリウム信号レベルの３つの連続した発生を調べる。空のリザーバの検出（主試験）空のリザーバは上記の領域中間装置に集められたデータを分析し、次に必要な確認テストを適用して検出される。空のリザーバに主試験を行うには、ユーザーは空のリザーバが検出可能な領域を選択する（または、システムが選択するようにプログラムされる）。適した領域は、試薬の送出を含み、ヘリウムの送出は含まない。特に、そのような領域は次の基準を満たす。１．領域には、前回最後のヘリウム弁開放（アセトニトリル欠を試験する場合は、２００ミリ秒）後、少なくとも３００ミリ秒の液体流出が先行する。２．領域には、後続のヘリウム弁開放（アセトニトリル欠を試験する場合は２００ミリ秒）前、少なくとも３００ミリ秒の液体流出が続く。３．領域に放出された試薬は、’溶剤阻止’手順（上記溶剤洗浄およびヘリウム除去に関連して説明した）による等、管類に残ったヘリウムの一部を伴出しない。４．領域は少なくとも２００ミリ秒で、長さ６０秒である。（理想的な領域長さは約８５０ミリ秒である。）５．領域は、非ブロックおよび酸化試薬以外の全試薬への試薬送出開始付近に位置することが好ましい。それは非ブロックまたは酸化試薬への送出終了付近に位置することが好ましい。使用者またはシステムが上記基準にしたがって適する検出領域を確認した場合はいつでも、その領域の始まりと終わりに監視タスクに第１および第２のコマンドを挿入することによって、その領域の始まりと終わりとを指定する。その期間、次の分析のために情報が集められ、記憶される。監視タスクは、最初の弁開放の時間に注目し、その領域内のいつでも開くすべての弁のリストを記憶することによって、最初のコマンドに応答する。それは領域の最後の弁閉鎖の時間に注目し、領域内で送出されたどの試薬が、試薬伝送テーブルにおいて最高および最低の数値を有するかを突き止めるべく、弁開放のリストを再吟味することによって、第２のコマンドに応答する。それは最高値にヘリウム伝送値の２０％を付加した値を、その領域の最高予期伝送値として記憶する。それは最低値からヘリウム伝送値の２０％を差し引いた値を、その領域の最小予期伝送値として記憶する。それは更にその領域を’非ブロック’領域、’キャッピング’領域、’酸化’領域、’結合’領域、あるいは’洗浄’領域として特徴づけるべく、弁開放を検査する。それは、分与される試薬の確認に基づいて、各領域をこれらのクラスの１つ、しかもただ１つだけに割り当てる。第１および第２のコマンドに応答して集められたデータは、直ちには決定されず、動作シーケンスか完成したステップとしてまとめて理解されるまで領域バッファに維持される。そのとき、監視タスクは、ステップの全ての領域バッファのデータを調べ、空のリザーバがそのいずれに現れたか否かを決定する。空のリザーバが生じたか否かを評価する第１のタスクは、領域に送出された試薬が検出器１９を通過したことを予想したとき決定すべきである。監視タスクは、第１のバルブの開放状態に対応して試薬オフセット・テーブルのオフセット時間を探しだす。監視タスクは、合成スケールと領域のタイプ（非ブロック、酸化等）のための補正すべく製表時間を調節する。次いで、監視タスクは、調整済の試薬オフセット時間を、試薬が検出器になければならない期間を見つけるべく、第１のバルブの開放時間と最終バルブの閉鎖時間とに加える。これは、検出器領域のための一般的な期間である。次いで、監視タスクは、試薬オフセット時間が同じでないので、検出器領域に送出される全ての試薬が検出器１９に送出されていると考えられる期間の間の時間枠を決定すべくその期間（’洗浄’領域の場合、４５０ミリ秒）の各終りに２０ミリ秒を加える。これは、検出領域用の空のリザーバ検出窓である。最後に、監視タスクは、空のリザーバ検出窓に集められた検出器示度を検討する。１．バルブが領域に送出された試薬の示度（これらは正しい示度である）である検出示度の数を計数する。正しい示度を見つけるべく、モニタは、すでに述べたヘリウム・スパイク・サプレッション・アルゴリズムによりデータを評価する。２．値がヘリウムの特性である示度（これら’ヘリウム’示度である）の数を計数する。ヘリウム示度を見つけるべく、モニタは、検出器データ・バッファからの平滑化されないデータを評価する。３．正しい示度の数が特定の閾値より少ないと、またはヘリウム示度の数が他の閾値より多いと、監視タスクは、領域の予想される空のリザーバであることを結論付ける。非ブロックおよび酸化を除く全ての領域において、検出器示度は、それらがその領域用の最小および最大の予想伝送値間にあるとき、正しい示度として計数する。酸化を除く全ての領域のために、示度は、それらが試薬伝送テーブルの平均ヘリウム値の１０％〜１２０％の範囲にあるとき、ヘリウム示度として計数される。酸化示度のために、それらの示度は、それらが８０％〜１１５５であるとき計数される。非ブロック示度および酸化示度のためには、異なる範囲が正しい示度の計数のために適用され、それらの示度は試薬伝送テーブルの平均ヘリウム値の１１０５より大きい場合および９０％より小さい場合に正しい示度として計数される。さらに、たとえば、非ブロック示度および酸化示度のためには、監視タスクは、全体の空のリザーバ検出窓の全体の示度を計数しなくてもよい。モニタは、窓の中心の平滑検出器データの検討を開始し、両端に向かって示度を計数する。モニタは、いずれの方向において正しくない示度に遭遇すると、その方向における５つの示度を飛び越し、計数を再開する。モニタは、窓の端に達する前に第２の正しくない示度に遭遇すると、その方向への計数を停止する。同じ手法が異なる方向の計数にも適用される。上記のように、正しい示度およびヘリウム示度の総数は、空のリザーバが存在するか否かを判定すべく、適用可能な複数の閾値と比較される。これらの経験的に決定された閾値は、領域のタイプ、合成のスケール、および通常の期間に得られた示度の総数に関係される。空のリザーバ検出（確認試験）監視タスクが空のリザーバの存在を表す上記の評価により終了すると、監視タスクは主試験を確立すべく第２の試験を適用する。確認試験のために、監視タスクは、アセトニトリルまたはヘリウムのいずれかと、空の試薬とを所定量付加的に送出する。酸化を除く全ての示度のために、モニタは、少量の試薬（合成スケールおよび試薬に依存する量）の８５〜２５０ミリ秒間第２のアセトニトリルを送出する。リザーバが完全に空になると、試薬バルブが開放してアセトニトリル流にヘリウムを導入する。監視タスクは、検出器への予想到達時間を計算し、ヘリウム示度の数を計数すべく予想到達時間の始めに予想される検出器データを検討する。計数値が閾値を越えると、リザーバが空であるという結論を予想する。空のリザーバであると予想される場合、モニタは、確認試験を再度繰り返す。酸化した試薬のためには、酸化試薬の送出が２つのヘリウム送出の間に存在する場合を除いて、同様の試験が適用される。モニタは、試薬伝送テーブル平均酸化試薬値の９０％または平均ヘリウム値の１１５％（いずれも小さい）閾値より大きい検出器示度の数を計数する。試験は、数示度が閾値を越えた場合に酸化試薬リザーバが空であることを予想する。空のリザーバが予想される場合、その試験が繰り返される。確認試験の終了の後、システムは、アセトニトリルおよびヘリウムの流路を洗浄する。空のリザーバの状態が検出されかつ再度予想されると、合成を中止する。上記の主空のリザーバ試験に加えて、監視タスクは、リザーバ内の試薬量が空のための３つの逸脱基準内であると計算されるたびに、予想される空のリザーバであることを宣言する。（システムは、試薬リザーバの引き続く交換プロセスのために試薬の推定タスクを維持するように、プログラムされる。）この場合、主空のリザーバ試験により検出された場合その段階で確認試験を適用する。システム制御のプログラミング前記した種々のシステムの機能に関して、コントローラ３０のソフトウエアのプログラミングは、達成されるべき所望の機能の開示を可能とする与えられた通常のプログラミング技術を必要とする。したがって、ここでは、ソフトウエアのプログラミングの議論は省略する。本発明を図示の実施例に関して説明したが、本発明の範囲および精神から逸脱することなしに種々の変更および改善をなし得ることは当業者に明らかであろう。したがって、本発明が特定の図示の実施例によってではなく、添付の請求の範囲によってのみ制限されることが理解されよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ (72)発明者コアッシン、ピータージェイアメリカ合衆国 92675 カリフォルニア州サンジュアンカピストラノパセオソナタ 27626 (72)発明者ヘルフレイ、デイヴィドビーアメリカ合衆国 92701 カリフォルニア州サンタアナエスバーチ 714 (72)発明者ワイナー、ロジャーアメリカ合衆国 90293 カリフォルニア州プラヤデルレイマニトバ 8357 (72)発明者ディー、ジュン−ジーアメリカ合衆国 92686 カリフォルニア州ヨーバリンダヴィアカータジナ 5300

Claims

【特許請求の範囲】１自動化された化学反応処理装置であって、所要の化学反応プロセスにおいて使用される試薬を収容する試薬のリザーバと、反応室と、該反応室を介して所定の順序での試薬の供給を制御する手段を含む流れのシステムと、前記反応室からの流出液の特性を監視するモニタ手段であって予期される流出液の特性に照らして種々の流出液の特性における偏向を識別し、前記処理装置の多種のシステム状態における偏向を決定するための処理手段を有するモニタ手段とを含む、自動化された化学反応処理装置。２前記化学反応方法は核酸の合成である、請求項１に記載の化学反応処理装置。３前記モニタ手段は、前記反応室からの流出液を検出するために配置された検出器を含む、請求項１に記載の化学反応処理装置。４前記検出器は、前記反応室からの流出液の流路に沿う単一の場所で検出するように形成されている、請求項３に記載の化学反応処理装置。５前記システム状態は、反応効率、試薬の枯渇、流れの速度及び流れの詰りのうちの二つ以上を含む、請求項１に記載の化学反応処理装置。６前記モニタ手段は、流出液の特性の１つにおける予測可能な変化を導入する事象を発生させる手段を含み、前記処理手段は、流出液の特性における如何なる変化をも識別し、かつ、検出された流出液の特性と前記事象から派生する予期された流出液の特性との間に偏向があるか否かを決定する、請求項１に記載の化学反応処理装置。７前記発生させる手段は、既知の時間で流れの変化を起こさせ、それによって前記処理手段が前記変化の予期される効果に照らして前記流れに詰りがあるか否かを決定する、請求項６に記載の化学反応処理装置。８前記発生させる手段は、既知の時間で少なくとも１つのリザーバから少なくとも１つの試薬の供給を制御し、それによって、前記モニタ手段のそばを通過する少なくとも１つの試薬の予期される効果を参照することによって前記少なくとも１つのリザーバにおける前記少なくとも１つの試薬の枯渇があるか否かを前記処理手段が決定する、請求項６に記載の化学反応処理装置。９前記発生させる手段は、液体−気体の界面を作るために前記流れにある量の気体を噴射する手段を含み、これによって前記モニタ手段が前記界面の存在を検出する、請求項６に記載の化学反応処理装置。１０前記モニタ手段は、前記界面と検出前に経過した時間とによる移動距離からに流れの速度を確認するための手段を含む、請求項９に記載の化学反応処理装置。１１自動化された核酸の合成装置であって、核酸の合成に使用する試薬を収容する試薬リザーバと、核酸の合成反応のための反応室と、該反応室を介して所定の順序での試薬の供給を制御する手段を含む流れのシステムと、前記反応室からの流出液の特性を監視するモニタ手段であって予期される流出液の特性に照らして種々の流出液の特性における偏向を識別し、前記合成装置のシステム状態における偏向を決定するための処理手段を有するモニタ手段とを含む、自動化された核酸の合成装置。１２前記モニタ手段は、前記反応室からの流出液を検出するために配置された検出器を含む、請求項１１に記載の合成装置。１３前記システム状態は、反応効率、試薬の枯渇、流れの速度及び流れの詰りのうちの二つ以上を含む、請求項１１に記載の合成装置。１４前記モニタ手段は、青色ＬＥＤ源と、流出液の移行中の変化を検出するように形成され、流出液の流路に沿って配置されたセンサーとを含む、請求項１１に記載の合成装置。１５前記青色ＬＥＤ源は、前記反応室からの流路に沿った単一の場所に配置されている、請求項１４に記載の合成装置。１６前記処理手段は、流出液の特性に基づいて合成効率を決定する手段を含む、請求項１１に記載の合成装置。１７前記処理手段は、合成効率が所定のレベルより低いと決定されたときに合成作業を中止する手段を含む、請求項１６の装置。１８前記処理手段は、２つの合成サイクルの前記合成効率の差が所定の値より大きいときに合成操作を中止する手段を含む、請求項１６の装置。１９前記モニタ手段は、試薬供給のタイミングを見失わないようにする活性流れのタイムベース手段を含み、それによって前記処理手段か流出液の特性を前記流れシステムの操作に相関させるために前記活性流れのタイムベースからの情報を利用する、請求項１１に記載の合成装置。