大規模なFETアレイを用いて分析物を測定するための方法および装置
分析物測定のための非常に大規模なFETアレイに関連する方法および装置。chemFET(例えば、ISFET)アレイは、改良されたFET画素に基づく慣用的なCMOS加工技術、および測定の感度および精度を増加させ、同時に、小さな画素サイズおよび密なアレイを有意に促進するアレイ設計を用いて製造することができる。改良されたアレイ制御技術は、大きくかつ密なアレイからの迅速なデータ獲得を提供する。そのようなアレイを使用して、広く種々の化学的および/または生物学的プロセスにおける種々の分析物タイプの存在および/または濃度の変化を検出することができる。1つの例において、chemFETアレイは、無機ピロホスフェート(PPi)、水素イオン、およびヌクレオチド三リン酸の濃度の変化のモニタリングに基づき、DNA配列決定技術を促進する。
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【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の鋳型核酸を複数の反応チャンバー中に配置し、ここに前記複数の反応チャンバーの各々は、chemFETアレイ中の少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または、容量的にそれにカップリングしており、およびここに、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼに結合しており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
前記反応チャンバー中の認識可能なpH変化が無い、前記少なくとも1つのchemFETにおける電気的パラメータの変化によって、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項2】
複数の鋳型核酸を反応チャンバー中に配置し、ここに、前記複数の鋳型核酸は単一のビーズに付着しており、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズしており、ポリメラーゼに結合しており、および前記反応チャンバー中は化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているかまたは容量的にそれにカップリングしており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
前記chemFETにおける第一および第二の電気パルスの検出によって、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することことを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項3】
複数の鋳型核酸を複数の反応チャンバー中に配置し、ここに前記複数の反応チャンバーの各々は、chemFETアレイ中の少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または、容量的にそれにカップリングしており、およびここに、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼに結合しており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
放出された無機ピロホスフェートおよび取り込まれていないヌクレオチド三リン酸を検出することによって、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含む、核酸を配列決定する方法。
放出された無機ピロホスフェートを非酵素的に検出することによって前記既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出すること
【請求項4】
前記検出工程が前記反応チャンバー中の認識可能なpH変化の不存在下で起こる請求項3記載の方法。
【請求項5】
複数の鋳型核酸を複数の反応チャンバー中に配置し、ここに前記複数の反応チャンバーの各々は、chemFETアレイ中の少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または、容量的にそれにカップリングしており、およびここに、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼに結合しており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
放出された無機ピロホスフェートおよび取り込まれていないヌクレオチド三リン酸を検出することによって、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項6】
放出された無機ピロホスフェートがt0において検出され、取り込まれていないヌクレオチド三リン酸が異なる時間、時間t1において検出され、さらに、時間差t1−t0から、取り込まれた既知のヌクレオチド三リン酸の数を決定することを含む、請求項5記載の方法。
【請求項7】
鋳型核酸を配列決定プライマーおよびポリメラーゼと、鋳型/プライマーハイブリッドを形成するために前記鋳型核酸を前記配列決定プライマーに結合させ、および前記ポリメラーゼを前記鋳型/プライマーハイブリッドに結合させるのに十分な時間および条件で接触させ、
ヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
放出された無機ピロホスフェートおよび取り込まれていないヌクレオチド三リン酸を検出することによって、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出すること
を含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項8】
さらに、時間t0において放出された無機ピロホスフェートを検出し、時間t1において取り込まれていないヌクレオチド三リン酸を検出し、時間差t1−t0から、取り込まれていない既知のヌクレオチド三リン酸の数を決定することを含む、請求項7記載の方法。
【請求項9】
鋳型核酸を配列決定プライマーおよびポリメラーゼと、鋳型/プライマーハイブリッドを形成するために前記鋳型核酸を前記配列決定プライマーに結合させ、および前記ポリメラーゼを前記鋳型/プライマーハイブリッドに結合させるのに十分な時間および条件で接触させ、
低イオン強度環境において、1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
chemFETでの1以上の対応するイオンパルスの検出により、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取り込みを検出することことを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項10】
前記低イオン強度環境が1mM未満のMgCl2またはMnCl2を含む、請求項9記載の方法。
【請求項11】
前記低イオン強度環境が0.5mM未満のMgCl2またはMnCl2を含む、請求項9記載の方法。
【請求項12】
前記低イオン強度環境が100μM未満のMgCl2またはMnCl2を含む、請求項9記載の方法。
【請求項13】
chemFETと接触しているかまたは容量的にそれにカップリングされた溶液中でヌクレオチド三リン酸、鋳型/プライマーハイブリッドおよびポリメラーゼを合わせ、前記chemFETにおける電気パルスを検出することを含み、ここに、第一および第二のパルスの検出が、ヌクレオチド三リン酸の取り込みを示し、およびここに、第二のパルスではなく、第一のパルスの検出はヌクレオチド三リン酸の取り込みの欠如を示すことを特徴とする、ヌクレオチド三リン酸の新しく合成された核酸への取り込みを決定する方法。
【請求項14】
chemFETと接触しているかまたは容量的にそれにカップリングされた溶液中でヌクレオチド三リン酸、鋳型/プライマーハイブリッドおよびポリメラーゼを合わせ、
前記chemFETの不動態化層における結合事象とは独立した前記chemFETにおいて電気パルス/ピークを検出することを含み、
ここに、第一および第二のパルスの検出が、ヌクレオチド三リン酸の取り込みを示し、およびここに、第二のパルスではなく、第一のパルスの検出はヌクレオチド三リン酸の取り込みの欠如を示すことを特徴とする、ヌクレオチド三リン酸の新しく合成された核酸への取り込みを決定する方法。
【請求項15】
chemFETと接触しているかまたは容量的にそれにカップリングされた溶液中でヌクレオチド三リン酸、鋳型/プライマーハイブリッドおよびポリメラーゼを合わせ、
前記chemFETの前記不動態化層における結合事象から独立した前記chemFETにおいて電気パルス/ピークを検出することを含み、
ここに、第一および第二のパルスの検出は、少なくとも1つのヌクレオチド三リン酸の取り込みを示す、
ヌクレオチド三リン酸の新しく合成された核酸への取り込みを決定する方法。
【請求項16】
前記第一のパルスが時間t0で起こり、および前記第二のパルスが時間t1で起こり、およびt1−t0は取り込まれたヌクレオチド三リン酸の数を示す、請求項13、14または15記載の方法。
【請求項17】
前記ヌクレオチド三リン酸が既知である請求項13、14または15記載の方法。
【請求項18】
前記ヌクレオチド三リン酸が複数の同一のヌクレオチド三リン酸であり、前記鋳型/プライマーハイブリッドが複数の鋳型/プライマーハイブリッドであり、および前記ポリメラーゼが複数のポリメラーゼである、請求項13、14または15記載の方法。
【請求項19】
複数の鋳型核酸を複数の反応チャンバー中に配置し、ここに、前記複数の反応チャンバーの各々はchemFETのアレイ中の化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または容量的にそれにカップリングしており、反応チャンバー当たり少なくとも1つのchemFETを残し、およびここに、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズしており、ポリメラーゼに結合しており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
高さh0を有する時間t0において第一のパルス、および高さh1を有する時間t1において第二のパルスを前記少なくとも1つのchemFETにおいて検出することにより、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出し、ここに、h0およびh1は、各々、ベースラインを超える少なくとも約5mVであって、t1−t0は10〜50ミリ秒であることを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項20】
複数のビーズを複数の反応チャンバー中に配置し、ここに、各反応チャンバーは単一のビーズを含み、各ビーズは複数の同一の鋳型核酸に付着しており、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼに結合しており、およびここに、前記複数の反応チャンバーの各々は、各反応チャンバーのための少なくとも1つのchemFETを含むchemFETのアレイ中の化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しおり、または容量的にそれにカップリングしており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
前記アレイ内の少なくとも1つのchemFETにおいて第一および第二の電圧パルスを検出することによって前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出し、
ここに前記chemFETアレイは少なくとも3つのchemFETを含むことを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項21】
複数のビーズを複数の反応チャンバー中に配置し、ここに、各反応チャンバーは単一のビーズを含み、各ビーズは複数の同一の鋳型核酸に付着しており、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼに結合し、およびここに、前記複数の反応チャンバーの各々は、各反応チャンバーのための少なくとも1つのchemFETを含むアレイ中の化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または容量的にそれにカップリングしており、
複数の既知の同一のヌクレオチド三リン酸を各反応チャンバーに導入することによって新しい核酸ストランドの合成を開始し、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
前記アレイ内の少なくとも1つのchemFETにおいて第一および第二のパルスを検出することによって前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項22】
各反応チャンバーが、複数の既知の三リン酸を各反応チャンバーに導入することに先立ってアデノシン三リン酸を含む、請求項21記載の方法。
【請求項23】
(a)複数のビーズを複数の反応チャンバー中に配置し、各反応チャンバーは単一のビーズを含み、各ビーズは複数の同一の鋳型核酸に付着しており、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズしており、ポリメラーゼに結合しており、および各反応チャンバーは少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または容量的にそれにカップリングしており、
(b)複数の既知の同一のヌクレオチド三リン酸を各反応チャンバーに導入し、
(c)もし前記鋳型核酸における対応するヌクレオチドに相補的であれば、1以上のヌクレオチド三リン酸の前記配列決定プライマーの3’末端において順次の取込みを検出し、
(d)前記反応チャンバーからの取り込まれていないヌクレオチド三リン酸を洗浄し、
(e)異なる複数の既知のヌクレオチド三リン酸を用いて前記同一反応チャンバーにおいて工程(b)〜(d)を反復することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項24】
1以上のヌクレオチド三リン酸の前記順次の取込みが前記chemFETにおいて第一および第二のパルスによって検出される、請求項第23記載の方法。
【請求項25】
(e)が、各々異なる複数の既知のヌクレオチド三リン酸を各反応チャンバーに別々に導入することによって工程(b)〜(d)を反復することを含む、請求項23または24記載の方法。
【請求項26】
複数のビーズを複数の反応チャンバー中に配置し、ここに、各反応チャンバーは単一のビーズを含み、各ビーズは複数の同一の鋳型核酸に付着しており、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズしており、ポリメラーゼに結合しており、およびここに、前記複数の反応チャンバーの各々は、chemFETアレイ中の少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しており、または容量的にそれにカップリングしており、
二価カチオンを各反応チャンバーに導入することによって、新しい核酸ストランドの合成を開始し、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
前記アレイ内の少なくとも1つのchemFETにおいて第一および第二の電気パルスを検出することによって前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項27】
前記二価カチオンがMg2+またはMn2+である請求項26記載の方法。
【請求項28】
前記二価カチオンが1mM未満の濃度におけるものである請求項26または27記載の方法。
【請求項29】
前記二価カチオンが100μM未満の濃度におけるものである請求項26または27記載の方法。
【請求項30】
前記二価カチオンが約50μMの濃度におけるものである請求項26または27記載の方法。
【請求項31】
複数の同一の鋳型核酸を反応チャンバー中に配置し、ここに、前記反応チャンバーは化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているかまたは容量的にそれにカップリングしており、およびここに、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼに結合しており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込み、
前記chemFETにおける電気パルスによって、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出し、
ここに10〜1000ヌクレオチド三リン酸の取込みが検出されることを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項32】
250〜750のヌクレオチド三リン酸の取込みが検出される、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項33】
前記反応チャンバーが複数のパッキングビーズを含む、請求項1、2、3、5、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項34】
前記検出工程が複数のパッキングビーズの存在下で起こる、請求項7、9、13、14または15記載の方法。
【請求項35】
前記反応チャンバーが可溶性非核酸ポリマーを含む、請求項1、2、3、5、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項36】
前記可溶性非核酸ポリマーがポリエチレングリコールである請求項35記載の方法。
【請求項37】
前記検出工程が可溶性非核酸ポリマーの存在下で起こる、請求項7、8、13、14または15記載の方法。
【請求項38】
前記可溶性非核酸ポリマーがポリエチレングリコールである請求項37記載の方法。
【請求項39】
前記単一ビーズがポリエチレングリコールに付着している、請求項2、20、21、23または26記載の方法。
【請求項40】
前記ポリエチレングリコールがビオチニル化ポリエチレングリコールである請求項39記載の方法。
【請求項41】
前記方法が約7〜9のpHで行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項42】
前記方法が約8.5〜9.5のpHで行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項43】
前記方法が約9のpHで行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項44】
前記合成および/または検出工程が弱い緩衝液中で行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項45】
前記弱い緩衝液が、緩衝剤としてのTris−HCl、ホウ酸、ホウ酸塩緩衝液、モルホリン、酢酸塩、クエン酸、炭酸またはリン酸を含む請求項44記載の方法。
【請求項46】
前記合成および/または検出工程が1mM未満のTris−HClまたはホウ酸塩緩衝液中で行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項47】
前記合成および/または検出工程が、約1mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.9mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.8mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.7mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.6mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.5mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.4mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.3mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、または約0.2mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液中で行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項48】
前記合成および/または検出工程が約0.5mM Tris−HClまたはホウ酸塩緩衝液中で行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項49】
前記検出工程が検出可能なpH変化の不存在下で起こる、請求項2、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項50】
前記chemFETが比較的pH非感受性である、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項51】
前記合成および/または検出工程が約0.5mM Tris−HClまたはホウ酸塩緩衝液中で行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項52】
前記合成および/または検出工程が低イオン強度環境で行われる、請求項1、2、3、5、7、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項53】
前記合成および/または検出工程が、1mM未満のMgCl2またはMnCl2を含む低イオン強度環境で行われる、請求項1、2、3、5、7、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項54】
前記合成および/または検出工程が、1mM未満のMgCl2またはMnCl2を含む低イオン強度環境で行われる、請求項0.5、2、3、5、7、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項55】
前記合成および/または検出工程が、100μM未満のMgCl2またはMnCl2を含む低イオン強度環境で行われる、請求項1、2、3、5、7、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項56】
前記合成および/または検出工程が、1mM未満のMgCl2またはMnCl2を含む低イオン強度環境で行われる、請求項0.5、2、3、5、7、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項57】
前記合成および/または検出工程が約100μM MgCl2またはMnCl2、約75μM MgCl2またはMnCl2、約50μM MgCl2またはMnCl2、約40μM MgCl2またはMnCl2、約30μM MgCl2またはMnCl2、約20μM MgCl2またはMnCl2、または約10μM MgCl2またはMnCl2を含む低イオン強度環境において行われる、請求項1、2、3、5、7、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項58】
前記合成および/または検出工程が約0.5mM TRISおよび約50μM MgCl2中で行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項59】
前記ヌクレオチド三リン酸がブロックされていない、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項60】
前記ヌクレオチド三リン酸がデオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)である、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項61】
前記chemFETが窒化ケイ素不動態化層を含む、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項62】
前記chemFETが無機ピロホスフェート(PPi)受容体に付着した不動態化層を含む、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項63】
各反応チャンバーが単一のchemFETと接触している請求項1、2、3、5、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項64】
前記反応チャンバーが約1ピコリットル(pL)と等しいかまたはそれ未満の容量を有する、請求項1、2、3、5、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項65】
反応チャンバーが1〜10μMの中心間間隔によって分離されている、請求項1、2、3、5、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項66】
反応チャンバーが約9μm、約5μm、約2μmの中心間間隔によって分離されている、請求項1、2、3、5、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項67】
前記ヌクレオチド三リン酸がMg2+またはMn2+中に予め浸漬されている、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項68】
前記ポリメラーゼがMg2+またはMn2+に予め浸漬されている、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項69】
前記方法が単一の捕獲ビーズを含む反応チャンバー中で行われ、ここに、単一捕獲ビーズの直径に対する反応チャンバー幅の比率が少なくとも0.7、少なくとも0.8、少なくとも0.9である、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項70】
前記ポリメラーゼが溶液中で遊離している、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項71】
前記ポリメラーゼがビーズに固定化されている、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項72】
前記ポリメラーゼが捕獲ビーズに固定化されている、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項73】
無機ピロホスフェート(PPi)が、ヌクレオチド取込みの検出に先立って有意に加水分解されていない、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項74】
無機ピロホスフェート(PPi)が第一の電気パルスを検出するに先立って有意に加水分解されていない、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項75】
前記鋳型核酸が捕獲ビーズに付着されている、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項76】
前記chemFETが核酸に結合していない不動態化層を含む、請求項1、2、3、5、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項77】
少なくとも3つのchemFETを含むchemFETアレイの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触した、または容量的にそれにカップリングされた反応チャンバー中の鋳型核酸にハイブリダイズした配列決定プライマーの3’末端への1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項78】
標的核酸を断片化して複数の断片化された核酸を生じさせ、
前記複数の断片化された核酸の各々を個々のビーズに付着させて、単一の断片化された核酸に各々が付着された複数のビーズを生じさせ、
各ビーズ上の前記断片化された核酸を増幅し、その結果、各ビーズ上の複数の同一の断片化された核酸がもたらされ、
断片化された核酸に付着された複数のビーズを反応チャンバーのアレイに送達し、各反応チャンバーは化学的に電気化学的な非光学的センサーと検知関係にあり、ここに、唯1つのビーズが各反応チャンバー中に位置しており、
前記複数の反応チャンバー中で配列決定反応を同時に行うことを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項79】
前記センサーがchemFETである請求項78記載の方法。
【請求項80】
標的核酸を断片化して複数の断片化された核酸を生じさせ、前記複数の断片化された核酸の1以上を個々に増幅し、chemFETアレイを用いて前記個々に増幅された断片化された核酸を配列決定することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項81】
前記chemFETアレイが少なくとも3つのchemFETを含む請求項78記載の方法。
【請求項82】
前記chemFETアレイが少なくとも500のchemFETを含む請求項78記載の方法。
【請求項83】
前記chemFETアレイが少なくとも100,000のchemFETを含む請求項78記載の方法。
【請求項84】
前記複数の断片化された核酸が、油中水型エマルジョン増幅方法を用いて個々に増幅される請求項78記載の方法。
【請求項85】
標的核酸を断片化して複数の断片化された核酸を生じさせ、
前記複数の断片化された核酸の1以上を個々に増幅し、
chemFETアレイを用い、約1〜10μmの中心間距離を有する複数の反応チャンバー中で前記個々に増幅された断片化された核酸を配列決定することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項86】
前記中心間距離が約9μm、約5μm、または約2μmである請求項85記載の方法。
【請求項87】
少なくとも3つのchemFETを含むアレイ中のchemFETと接触しているか、または容量的にそれにカップリングされた反応チャンバー中で複数の同一の鋳型核酸を配列決定することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項88】
化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触した、または容量的にそれにカップリングされた反応チャンバー中で核酸の3’末端へのヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含み、ここに、取込みは、前記反応チャンバー中での取り込まれていないヌクレオチド三リン酸の前記核酸速度よりも大きい速度で起こることを特徴とする、ヌクレオチド三リン酸の核酸への取込みを検出する方法。
【請求項89】
前記chemFETがchemFETアレイ中に存在する請求項88記載の方法、。
【請求項90】
ゲノムまたはその部分からの断片化された核酸を、反応チャンバーの二次元アレイを含む配列決定装置に送達し、ここに、前記反応チャンバーの各々は少なくとも1つのchemFETにカップリングされており;
前記反応チャンバーの前記chemFETからのシグナルを介して前記反応チャンバーの少なくとも1つにおける配列決定反応を検出することを含む、ゲノムまたはその部分を配列決定する方法。
【請求項91】
ゲノムまたはその部分からの核酸を、反応チャンバーの二次元アレイに送達し、ここに、前記反応チャンバーの各々は容量的にchemFETにカップリングされており;
第一のdNTPを前記反応チャンバーの各々に実質的に同一の時間に送達し;
前記chemFETからのシグナルから前記ゲノムまたはその部分の配列を決定することを含む、ゲノムまたはその部分を配列決定する方法。
【請求項92】
送達が、前記第一のdNTPを実質的に同一時間に前記反応チャンバーの各々に送達することを含む請求項91記載の方法。
【請求項93】
疾患を有する複数の対象からの核酸を、反応チャンバーの二次元アレイを含む配列決定装置に送達し、ここに、前記反応チャンバーの各々はchemFETに容量的にカップリングしており;
前記chemFETからのシグナルから前記核酸の配列を決定し;前記複数の対象からの前記DNAの間の共通の配列を同定することを含む、疾患に関連する配列を同定する方法。
【請求項94】
前記疾患が癌、免疫抑制疾患、神経学的疾患、またはウイルス感染である請求項93記載の方法。
【請求項95】
活性剤に対して陽性応答を呈した複数の対象からの、および活性剤に対して陰性応答を有する複数の対象からのDNAを、chemFETのアレイを含む配列決定装置を用いて配列決定し;
陽性応答を呈した前記複数の対象における、あるいは前記他の複数の対象に存在しない陰性応答を呈した前記対象からの共通のDNA配列を同定することを含む、特定の活性剤に対する陽性応答に関連する配列を同定する方法。
【請求項96】
前記配列決定装置が、各々がchemFETのアレイを含む複数の装置を含む請求項95記載の方法。
【請求項97】
前記対象がヒトである請求項93または95記載の方法。
【請求項98】
前記DNAが血液、唾液、CSF、皮膚、毛髪、組織、尿、糞、および粘膜からなる群から選択される体液または組織から得られる請求項93または95記載の方法。
【請求項99】
少なくとも106、107または108の塩基対が配列決定装置当たり1時間当たりに配列決定される請求項95または96記載の方法。
【請求項100】
配列決定情報がパーソナルコンピューター、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話、ビデオゲームシステム、またはテレビに提供される請求項93または95記載の方法。
【請求項101】
前記配列決定がロボティックスを介して行われる請求項93または95記載の方法。
【請求項102】
個々のモノマーの延長しているポリマーへの取込みの反応時間を測定して、生物学的ポリマーの配列を決定することを含む、生物学的ポリマーを配列決定する方法。
【請求項103】
前記生物学的ポリマーが核酸鋳型であって、前記モノマーがヌクレオチドである請求項102記載の方法。
【請求項104】
前記生物学的ポリマーが、200〜700の塩基対を有する核酸鋳型である請求項102記載の方法
【請求項105】
前記測定がイオンパルスの検出を含む請求項102記載の方法。
【請求項106】
前記ポリマーが核酸鋳型であって、前記核酸鋳型が前記配列の決定に先立って増幅される請求項102記載の方法。
【請求項107】
前記測定が電気的変化の検出を含む請求項102記載の方法。
【請求項108】
前記個々のモノマーが所定のものである請求項102記載の方法
【請求項109】
前記測定がPPiの放出の検出を含む請求項102記載の方法
【請求項110】
前記配列決定が時間当たり少なくとも106、107、または108塩基の速度で行われる請求項102記載の方法。
【請求項111】
少なくとも100の配列決定反応を同時に行い;標識の使用なくして、および光学的検出の使用無くして配列を決定することを含む、核酸配列を決定する方法。
【請求項112】
前記核酸配列が哺乳動物ゲノムである請求項111記載の方法。
【請求項113】
前記核酸配列がヒトゲノムである請求項111記載の方法。
【請求項114】
前記決定工程が、1以上の第一のモノマーが伸長している配列に取り込まれるのに要する時間の量を測定することを含む請求項111記載の方法。
【請求項115】
前記配列決定が約1、5、10、15、20または24時間内に完了する請求項111記載の方法。
【請求項116】
配列決定に必要な出発物質が3μg未満の核酸である請求項111記載の方法。
【請求項117】
前記核酸配列が、配列決定に先立って増幅され、所望により、1以上のビーズに結合される請求項111記載の方法。
【請求項118】
前記配列決定がイオンパルスを検出することを含む請求項111記載の方法。
【請求項119】
前記配列決定がPPiの放出を検出することを含む請求項111記載の方法。
【請求項120】
500μM、400μM、または300μMまでのイオン強度を有する反応混合物中で配列決定反応を行うことを含むchemFETを用いて核酸鋳型を配列決定する方法。
【請求項121】
反応混合物が、100μM以下のMg2+またはMn2+の濃度を有する請求項120記載の方法。
【請求項122】
前記配列決定反応が、chemFETにカップリングされたポリマー材料、感光性材料またはSiO2のようなガラス中に形成されたウェルで起こる請求項120記載の方法。
【請求項123】
含む、生物学的ポリマーを配列決定する方法。
【請求項124】
さらに、前記反応チャンバー中でイオンパルスを検出することを含む請求項123記載の方法。
【請求項125】
前記方向づけが、前記反応チャンバーの下にある基板に対して平行な流動に前記流体を送達することを含む請求項123記載の方法。
【請求項126】
前記方向づけが、前記流体を前記反応チャンバーの各々を通って拡散させる請求項123記載の方法
【請求項127】
前記方向づけが、実質的に、第一の反応チャンバーおよび第二の反応チャンバーの流体の混合無くして起こる請求項123記載の方法。
【請求項128】
層流流体流動系を含むイオンパルスの検出のための装置。
【請求項129】
前記装置が、複数の核酸鋳型を配列決定するために用いられる請求項128記載の装置。
【請求項130】
前記装置が、アレイ上に沈積された複数の核酸鋳型を配列決定するのに用いられる請求項128記載の装置。
【請求項131】
前記装置が、複数の核酸鋳型を配列決定するために用いられる請求項128記載の装置。
【請求項132】
フォトリソグラフィーを用い、トランジスタのアレイの頂部上のガラス材料中にウェルを生じさせることを含む、配列決定デバイスの製造方法。
【請求項133】
その内多数のFETがフローティングゲートを含むか、またはフローティングゲートにカップリングされた、複数の電界効果トランジスタ(FET)を含む半導体チップを製造し;
形成性ガスアニールをダイシング工程に先立って前記半導体に適用し;
前記半導体をダイシングし;
形成性ガスアニールを前記ダイシング工程後に前記半導体に適用することを含み;
前記アニーリングが、前記フローティングゲート中のトラップされた電荷を、その存在が、前記FETの閾値電圧を、アレイ性能に有意に影響しない公称量を超えて変化しないようなレベルまで低下させるのに十分なように選択されることを特徴とする、
各々がフローティングゲートを有する、またはフローティングゲートにカップリングされたFETのアレイを製造する方法。
【請求項134】
前記半導体チップが少なくとも100,000のFETを含む請求項133記載の方法。
【請求項135】
前記多数のFETが化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)である請求項133記載の方法。
【請求項136】
さらに、誘電性材料層を前記半導体チップ上に蒸着させることを含む請求項133記載の方法。
【請求項137】
さらに、反応チャンバーのアレイを前記誘電性材料中に形成することを含む請求項133記載の方法。
【請求項138】
前記誘電性材料がポリマー材料、ガラス、感光性材料またはエッチング可能な薄いフィルム材料である請求項136記載の方法。
【請求項139】
chemFETのアレイを製造し;
前記アレイ上に誘電性材料を蒸着し;
前記chemFETアレイ上に、前記誘導性材料における反応チャンバーのアレイを形成し;
ダイシング工程前に形成性ガスアニールを前記アレイに適用し;
前記アレイをダイシングし;
前記ダイシング工程後に形成性ガスアニールを適用することを含む、配列決定装置を製造する方法。
【請求項140】
生物からの3μgまでのDNAを前記化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)のアレイまで送達し、前記chemFETからのシグナルに基づいて前記ゲノムの配列を決定することを含む、生物の全ゲノムを配列決定する方法。
【請求項141】
核酸鋳型を含む反応混合物に第一のdNTPモノマーを適用し;
酵素を適用して、使用されていないdNTPを分解し;
実質的に全ての酵素を除去することを含む、核酸鋳型を配列決定する方法。
【請求項142】
前記酵素がさらにPPiを分解する請求項141記載の方法。
【請求項143】
前記工程の全てがミクロ流体チャンバー中で起こる請求項141記載の方法。
【請求項144】
前記除去工程が、さらに、いずれの分解したdNTPも除去する請求項141記載の方法。
【請求項145】
前記工程の全てが層流中で起こる請求項141記載の方法。
【請求項146】
前記酵素の全ての除去が、機械的ポンプを用いることなく起こる請求項141記載の方法。
【請求項147】
第1の試料からの核酸に第一のプライマーをアニールし;
第二の試料からの核酸に第二のプライマーをアニールし;
前記第一および第二のプライマーと共に前記第一および第二の核酸をchemFETのアレイに適用し;
前記第一および第二の試料からの核酸配列を決定することを含む、複数の試料からの配列を決定する方法。
【請求項148】
前記第一の試料が第一の生物からのものであって、前記第二の試料が第二の生物からのものである請求項147記載の方法。
【請求項149】
前記決定行動が、(a)取り込まれたヌクレオチド三リン酸の数を示す、第一のパルスおよび第二のパルスの間の時間の差を決定し、(b)配列決定反応から放出されたPPiのレベルを決定し;または(c)配列決定反応の結果としてのpH変化を決定することを含む、請求項147記載の方法。
【請求項150】
各々がその表面上に、またはその表面に隣接して配置されたPPi受容体を有する複数のchemFETセンサーを含む化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)アレイを含み、ここに、前記アレイが少なくとも3つのchemFETセンサーを含む装置。
【請求項151】
前記アレイ中の隣接するchemFETセンサーが約10μm未満の中心間距離によって分離される請求項150記載の装置。
【請求項152】
前記中心間距離が約9μm、約5μm、約2μm未満である請求項151記載の装置。
【請求項153】
反応チャンバーの重ねられたアレイを有する化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)アレイを含み、ここに、各反応チャンバーは少なくとも1つのchemFETと接触しており、または容量的にそれにカップリングされている、装置。
【請求項154】
前記反応チャンバーの少なくとも90%がビーズを含む請求項153記載の装置。
【請求項155】
前記反応チャンバーの少なくとも95%がビーズを含む請求項154記載の装置。
【請求項156】
さらに、各反応チャンバーの開いた部分上を横方向に流動した流体を受け取り、前記反応チャンバーのアレイを前記流体に暴露するように構成および配置されたフローセル部材を含む請求項153〜155いずれか一項に記載の装置。
【請求項157】
前記流動が実質的に層流である請求項156記載の装置。
【請求項158】
各反応チャンバーが、開いた表面エリアにおいて100、70、50、または30μm2以下である請求項156記載の装置。
【請求項159】
前記chemFETが1以上の半導体チップにおける1以上のアレイに一体化され、前記反応チャンバーのアレイが前記chemFETアレイの少なくとも1つ上に配置され、それと共に一体アセンブリを形成する請求項158記載の装置。
【請求項160】
前記反応チャンバーアレイが少なくとも100、1,000、10,000、100,000、または1,000,000の反応チャンバーを含む請求項158記載のシステム。
【請求項161】
前記システムが、1、5、10、15、20または25時間までのうちに全ヒトゲノムを配列決定するように構成された請求項158記載のシステム。
【請求項162】
その中で配列決定反応が起こり得る少なくとも100チャンバーのアレイを含む、光学的検出なくして標識されていないポリマーを配列決定するのに適合した配列決定装置。
【請求項163】
前記チャンバーがchemFETにカップリングされた請求項162記載の装置。
【請求項164】
前記チャンバーがミクロ流体ウェルを含む請求項162記載の装置。
【請求項165】
前記装置が時間当たり少なくとも106、107、または108の塩基対を配列決定するのに適合した請求項162記載の装置。
【請求項166】
層流流体流動系を含むイオンパルスの検出のための装置。
【請求項167】
前記装置が、複数の核酸鋳型を配列決定するのに用いられる請求項166記載の装置。
【請求項168】
前記装置が、アレイ上に沈積された複数の核酸鋳型を配列決定するために用いられる請求項166記載の装置。
【請求項169】
前記装置が、複数の核酸鋳型を配列決定するのに用いられる請求項166記載の装置。
【請求項170】
PPiまたはdNTPまたは双方とのイオン相互作用に関連するイオンパルスを決定するためのロジックを含む、ポリマー配列決定のためのコンピュータ装置。
【請求項171】
前記ロジックが前記イオンパルスの特徴をポリマー配列決定情報に変換する請求項170記載のコンピュータ装置。
【請求項172】
イオンパルス間の時間に基づいて前記核酸鋳型の配列を決定するためのロジックを含むコンピュータ装置。
【請求項173】
さらに、chemFETのアレイ上の前記イオンパルスの空間的位置を決定するためのロジックを含む請求項172記載のコンピュータ装置。
【請求項174】
配列決定反応で利用すべき特定のdNTPで要する時間の持続に基づいて、核酸鋳型の配列を決定するためのロジックを含むコンピュータ装置。
【請求項175】
前記配列決定が実質的にリアルタイムで行われる請求項170〜174いずれか一項に記載のコンピュータ装置。
【請求項176】
前記ロジックが1以上のchemFETからのシグナルを受け取る請求項170〜174いずれか一項に記載のコンピュータ装置。
【請求項177】
チップ上で行われるべき反応のタイプ、またはチップ上で行われた反応の数を同定するレシーバーに情報を送達するための1以上のピンをその上に含む生物学的反応を実行するために構成されたエレクトロニクスチップ。
【請求項178】
行うべき前記反応のタイプが短ヌクレオチド多形検出、短タンデムリピート検出、または配列決定である請求項177記載のチップ。
【請求項179】
行うべき前記反応の数が100、1,000、10,000、100,000または1,000,000である請求項177記載のチップ。
【請求項180】
チップを受け取るために適合したチップ受け取りモジュール;
および前記エレクトロニクスチップからの情報を検出するためのレシーバーを含み、ここに、前記情報が、前記生物学的反応のいずれが、前記チップ上で、または前記チップの1以上のパラメータで行われるべきかが選択されるかを決定することを特徴とする、チップ上の1を超える生物学的反応を行うのに適合したシステム。
【請求項181】
さらに、前記選択された生物学的反応を行うための1以上の試薬を含む請求項180記載のシステム。
【請求項182】
反応チャンバーの空間的位置、前記空間的位置に加えられたモノマーのタイプ、複数の前記モノマーを含む試薬と延長ポリマーとの完全な反応に要する時間についての情報をリレーするように構成された少なくとも1つの集積回路を含むポリマー鋳型を配列決定するための装置。
【請求項183】
その各々が1以上のchemFETにカップリングされた少なくとも100ミクロ流体ウェルのアレイ。
【請求項184】
前記ウェルが誘電性材料中に形成された請求項183記載のアレイ。
【請求項185】
前記誘電性材料がガラス、SiO2、ポリマー材料、感光性材料、イオンエッチング可能な薄いフィルム材料または反応的にイオンエッチング可能な薄いフィルム材料である請求項184記載のアレイ。
【請求項186】
ウェルのアレイを含み、ここに、各ウェルは前記ウェルにおける活性を検知するためのセンサーに会合し、各ウェルは水平方向の幅および垂直方向の深さを有し、ここに、前記幅は、前記深さと同一であるか、または前記深さより小さいことを特徴とする、核酸配列決定装置。
【請求項187】
各センサーが1以上の電界効果トランジスタ(FET)を含む請求項186記載の装置。
【請求項188】
化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)のアレイを含み、ここに、前記chemFETの各々は、10平方ミクロンまでである前記アレイの面積を占有することを特徴とする装置。
【請求項189】
少なくとも2つの電界効果トランジスタを含み、ここに、前記トランジスタの少なくとも1つは、PPi受容体にカップリングされたchemFETであることを特徴とする装置。
【請求項190】
誘電性材料に一体化された半導体ウェハー層を含む配列決定デバイス。
【請求項191】
前記誘電性材料がガラス、SiO2、ポリマー材料、感光性、イオンエッチング可能な薄いフィムルの材料または反応的にイオンエッチング可能な薄いフィルムの材料である請求項190記載のデバイス。
【請求項192】
誘電性材料がガラスであり、ここに、前記ガラスは前記半導体ウェハーと一体化されている請求項190記載の配列決定デバイス。
【請求項193】
さらに、ポリマー層を含む請求項192記載の配列決定デバイス。
【請求項194】
前記ポリマー層が射出成形可能な材料である請求項193記載の配列決定デバイス。
【請求項195】
前記ポリマー層がポリカーボネートである請求項190記載の配列決定デバイス。
【請求項196】
前記ガラスがSiO2である請求項190記載の配列決定デバイス。
【請求項197】
前記ガラス層が非結晶性である請求項190記載の配列決定デバイス。
【請求項198】
フォトリソグラフィーを用い、トランジスタのアレイの頂部上のガラス材料中にウェルを生じさせることを含む、配列決定デバイスの製造方法。
【請求項199】
その存在が当該デバイスにおけるアレイ中のトランジスタの閾値電圧を公称量を超えて変化しない点までプロセス誘導のトラップされた電荷を制限するように製造され、かつ組み立てられた、少なくとも1つの誘電性層およびフローティングゲートを有する半導体デバイス。
【請求項200】
前記フローティングゲートおよび誘電性層がゼロまたは実質的にゼロのトラップされた電荷を有する請求項199記載の半導体デバイス。
【請求項201】
前記フローティングゲートが45μm2よりも大きな表面積を有する請求項199記載の半導体デバイス。
【請求項202】
その内多数のFETがフローティングゲートを含むか、またはフローティングゲートにカップリングされた、複数の電界効果トランジスタ(FET)を含む半導体チップを製造し;
形成性ガスアニールをダイシング工程に先立って前記半導体に適用し;
前記半導体をダイシングし;
形成性ガスアニールを前記ダイシング工程後に前記半導体に適用することを含み;
前記アニーリングが、前記フローティングゲート中のトラップされた電荷を、その存在が、前記FETの閾値電圧を、アレイ性能に有意に影響しない公称量を超えて変化しないようなレベルまで低下させるのに十分なように選択されることを特徴とする、
各々がフローティングゲートを有する、またはフローティングゲートにカップリングされたFETのアレイを製造する方法。
【請求項203】
前記半導体チップが少なくとも100,000FETを含む請求項202記載の方法。
【請求項204】
前記複数のFETが化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)である請求項202期些細の方法。
【請求項205】
さらに、誘電性材料層を前記半導体チップ上に蒸着させることを含む請求項202記載の方法。
【請求項206】
さらに、前記誘電性材料中に反応チャンバーのアレイを形成することを含む請求項202記載の方法。
【請求項207】
前記誘電性材料がポリマー材料、ガラス、感光性材料またはエッチング可能な薄いフィルム材料である請求項206記載の方法。
【請求項208】
chemFETのアレイを製造し;
前記アレイ上に誘電性材料を蒸着し;
前記chemFETアレイ上に、前記誘導性材料における反応チャンバーのアレイを形成し;
ダイシング工程前に形成性ガスアニールを前記アレイに適用し;
前記アレイをダイシングし;
前記ダイシング工程後に形成性ガスアニールを適用することを含む、配列決定装置を製造する方法。
【請求項209】
流体がミクロ流体反応チャンバーの全てに同時または実質的に同時に到達するように、流体を、少なくとも100K、500K、または1Mミクロ流体反応チャンバーのアレイまで流動するように方向づけるための1以上の開口を含む部材を含む流体アセンブリ。
【請求項210】
前記流体アセンブリが流体層流のために構成された請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項211】
前記流体流動が、前記反応チャンバーを支持する基板に対して平行である請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項212】
前記アセンブリが1000、500、200、100、50、20、または10までのレイノルズ数を有する請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項213】
前記部材が、流体を前記センサーアレイから離れるよう方向づけるための第二の開口を含む請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項214】
前記部材が、前記流体を、前記ミクロ反応チャンバーの各々まで実質的に同一時間内に送達するように構成された請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項215】
前記反応チャンバーの各々が容量的にchemFETにカップリングされた請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項216】
さらに、前記流体を移動させるための非移動圧力供給を含む請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項217】
その各々が入口ポートおよび出口ポートを有する蓋にカップリングされたウェルのアレイ、および前記入口および出口ポートからの流体を送達し、および除去するための流体送達システムを含むアセンブリ。
【請求項218】
さらに、前記流体を移動させるための非移動圧力供給を含む請求項217記載のアセンブリ。
【請求項219】
オプティックスまたは標識の使用無くしてゲノムからの3μgまでのDNAを用いて完全なヒトゲノムを配列決定するのに適合したデバイス。
【請求項220】
前記デバイスがchemFETのアレイを含む請求項219記載のデバイス。
【請求項221】
前記デバイスがミクロ流体反応チャンバーのアレイを含む請求項219記載のデバイス。
【請求項222】
前記デバイスが誘電性材料にカップリングされた半導体材料を含み、前記デバイスは前記半導体材料中に形成されたchemFETのアレイ、および前記誘電性材料中に形成された反応チャンバーの対応するアレイを含む請求項219記載のデバイス。
【請求項223】
chemFETのアレイを含む半導体製品と一体的に組み立てられたミクロ流体反応チャンバーのアレイを含む装置。
【請求項224】
前記アレイが少なくとも100,000チャンバーを含む請求項223記載の装置。
【請求項225】
前記半導体材料がchemFETのアレイを含む請求項223記載の装置。
【請求項226】
さらに、前記ガラス反応チャンバーの頂部にカップリングされたポリマー層を含む請求項223記載の装置。
【請求項227】
各チャンバーが水平方向の幅またはスパンおよび垂直方向深さを有し、かつ1:1以下の縦横比を有する請求項223記載の装置。
【請求項228】
前記ガラス反応チャンバー間の前記ピッチが10ミクロンまでである請求項223記載の装置。
【請求項229】
請求項223記載の装置、および1以上の増幅試薬を含むキット。
【請求項230】
chemFETに重ねられた誘電性層を含み、前記誘電性層は前記chemFETの上に横方向に中心がある窪みを有することを特徴とする配列決定装置。
【請求項231】
さらに、前記誘電性層に重ねられたポリマー材料層を含む請求項230記載の配列決定装置。
【請求項232】
前記誘電性層が二酸化ケイ素で形成された請求項230記載の配列決定装置。
【請求項233】
コンパクトな計算デバイス上に生物の完全なゲノムを表示するためのコンピュータ実行可能なロジック。
【請求項234】
chemFETアレイからのデータをコンパクトな計算デバイスで送るのに適合したコンピュータ実行可能ロジック。
【請求項235】
chemFETのアレイからのイオンパルスを処理して、注目するポリマーの前記配列を決定するためのコンピュータ実行可能ロジック。
【請求項236】
前記配列が実質的にリアルタイムに表示される請求項235記載のコンピュータ実行可能ロジック。
【請求項237】
さらに、ファイルの管理、ファイルの記憶、および可視化のためのロジックを含む請求項235記載のコンピュータ実行可能ロジック。
【請求項238】
さらに、前記イオンパルスをヌクレオチド配列に変換するためのロジックを含む請求項235記載のコンピュータ実行可能ロジック。
【請求項239】
さらに、コンパクトな計算デバイスに前記ヌクレオチド配列を送達するためのロジックを含む請求項238記載のコンピュータ実行可能ロジック。
【請求項240】
複数の少なくとも100の反応チャンバーであって、ここに、複数の反応チャンバーの各々は少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触するか、または容量的にそれにカップリングされている反応チャンバー、および
前記chemFET中で検知されるpH変化を決定するのに適合されたリーダーを含む装置。
【請求項241】
複数の反応チャンバーであって、ここに、複数の反応チャンバーの各々は少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または容量的にそれにカップリングしている反応チャンバー、および
拡散制限条件下で、1以上の試薬を前記複数の反応チャンバーに送達するための流体送達モジュールを含むシステム。
【請求項242】
前記流体送達モジュールが、流体を、前記chemFETの不動態化層の表面に対して平行に送達する請求項241記載のシステム。
【請求項243】
複数の反応チャンバーであって、ここに、複数の反応チャンバーの各々は少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または容量的にそれにカップリングしている反応チャンバー、および
時間t0における第一のパルスおよび時間t1における第二のパルスの間の時間の差を決定するのに適合したリーダーであって、ここに、前記差は、前記反応チャンバー中での反応において取り込まれたヌクレオチド三リン酸の数を示すリーダーを含むシステム。
【請求項244】
第1の試料からの核酸に第一のプライマーをアニールし;
第二の試料からの核酸に第二のプライマーをアニールし;
前記第一および第二のプライマーと共に前記第一および第二の核酸をchemFETのアレイに適用し;
前記第一および第二の試料からの核酸配列を決定することを含む、複数の試料からの配列を決定する方法。
【請求項245】
前記第一の試料が第一の生物からのものであって、前記第二の試料が第二の生物からのものである請求項244記載の方法。
【請求項246】
前記決定行動が、(a)取り込まれたヌクレオチド三リン酸の数を示す、第一のパルスおよび第二のパルスの間の時間の差を決定し、(b)配列決定反応から放出されたPPiのレベルを決定し;または(c)配列決定反応の結果としてのpH変化を決定することを含む、請求項245記載の方法。
【請求項1】
複数の鋳型核酸を複数の反応チャンバー中に配置し、ここに前記複数の反応チャンバーの各々は、chemFETアレイ中の少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または、容量的にそれにカップリングしており、およびここに、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼに結合しており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
前記反応チャンバー中の認識可能なpH変化が無い、前記少なくとも1つのchemFETにおける電気的パラメータの変化によって、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項2】
複数の鋳型核酸を反応チャンバー中に配置し、ここに、前記複数の鋳型核酸は単一のビーズに付着しており、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズしており、ポリメラーゼに結合しており、および前記反応チャンバー中は化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているかまたは容量的にそれにカップリングしており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
前記chemFETにおける第一および第二の電気パルスの検出によって、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することことを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項3】
複数の鋳型核酸を複数の反応チャンバー中に配置し、ここに前記複数の反応チャンバーの各々は、chemFETアレイ中の少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または、容量的にそれにカップリングしており、およびここに、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼに結合しており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
放出された無機ピロホスフェートおよび取り込まれていないヌクレオチド三リン酸を検出することによって、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含む、核酸を配列決定する方法。
放出された無機ピロホスフェートを非酵素的に検出することによって前記既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出すること
【請求項4】
前記検出工程が前記反応チャンバー中の認識可能なpH変化の不存在下で起こる請求項3記載の方法。
【請求項5】
複数の鋳型核酸を複数の反応チャンバー中に配置し、ここに前記複数の反応チャンバーの各々は、chemFETアレイ中の少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または、容量的にそれにカップリングしており、およびここに、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼに結合しており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
放出された無機ピロホスフェートおよび取り込まれていないヌクレオチド三リン酸を検出することによって、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項6】
放出された無機ピロホスフェートがt0において検出され、取り込まれていないヌクレオチド三リン酸が異なる時間、時間t1において検出され、さらに、時間差t1−t0から、取り込まれた既知のヌクレオチド三リン酸の数を決定することを含む、請求項5記載の方法。
【請求項7】
鋳型核酸を配列決定プライマーおよびポリメラーゼと、鋳型/プライマーハイブリッドを形成するために前記鋳型核酸を前記配列決定プライマーに結合させ、および前記ポリメラーゼを前記鋳型/プライマーハイブリッドに結合させるのに十分な時間および条件で接触させ、
ヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
放出された無機ピロホスフェートおよび取り込まれていないヌクレオチド三リン酸を検出することによって、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出すること
を含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項8】
さらに、時間t0において放出された無機ピロホスフェートを検出し、時間t1において取り込まれていないヌクレオチド三リン酸を検出し、時間差t1−t0から、取り込まれていない既知のヌクレオチド三リン酸の数を決定することを含む、請求項7記載の方法。
【請求項9】
鋳型核酸を配列決定プライマーおよびポリメラーゼと、鋳型/プライマーハイブリッドを形成するために前記鋳型核酸を前記配列決定プライマーに結合させ、および前記ポリメラーゼを前記鋳型/プライマーハイブリッドに結合させるのに十分な時間および条件で接触させ、
低イオン強度環境において、1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
chemFETでの1以上の対応するイオンパルスの検出により、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取り込みを検出することことを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項10】
前記低イオン強度環境が1mM未満のMgCl2またはMnCl2を含む、請求項9記載の方法。
【請求項11】
前記低イオン強度環境が0.5mM未満のMgCl2またはMnCl2を含む、請求項9記載の方法。
【請求項12】
前記低イオン強度環境が100μM未満のMgCl2またはMnCl2を含む、請求項9記載の方法。
【請求項13】
chemFETと接触しているかまたは容量的にそれにカップリングされた溶液中でヌクレオチド三リン酸、鋳型/プライマーハイブリッドおよびポリメラーゼを合わせ、前記chemFETにおける電気パルスを検出することを含み、ここに、第一および第二のパルスの検出が、ヌクレオチド三リン酸の取り込みを示し、およびここに、第二のパルスではなく、第一のパルスの検出はヌクレオチド三リン酸の取り込みの欠如を示すことを特徴とする、ヌクレオチド三リン酸の新しく合成された核酸への取り込みを決定する方法。
【請求項14】
chemFETと接触しているかまたは容量的にそれにカップリングされた溶液中でヌクレオチド三リン酸、鋳型/プライマーハイブリッドおよびポリメラーゼを合わせ、
前記chemFETの不動態化層における結合事象とは独立した前記chemFETにおいて電気パルス/ピークを検出することを含み、
ここに、第一および第二のパルスの検出が、ヌクレオチド三リン酸の取り込みを示し、およびここに、第二のパルスではなく、第一のパルスの検出はヌクレオチド三リン酸の取り込みの欠如を示すことを特徴とする、ヌクレオチド三リン酸の新しく合成された核酸への取り込みを決定する方法。
【請求項15】
chemFETと接触しているかまたは容量的にそれにカップリングされた溶液中でヌクレオチド三リン酸、鋳型/プライマーハイブリッドおよびポリメラーゼを合わせ、
前記chemFETの前記不動態化層における結合事象から独立した前記chemFETにおいて電気パルス/ピークを検出することを含み、
ここに、第一および第二のパルスの検出は、少なくとも1つのヌクレオチド三リン酸の取り込みを示す、
ヌクレオチド三リン酸の新しく合成された核酸への取り込みを決定する方法。
【請求項16】
前記第一のパルスが時間t0で起こり、および前記第二のパルスが時間t1で起こり、およびt1−t0は取り込まれたヌクレオチド三リン酸の数を示す、請求項13、14または15記載の方法。
【請求項17】
前記ヌクレオチド三リン酸が既知である請求項13、14または15記載の方法。
【請求項18】
前記ヌクレオチド三リン酸が複数の同一のヌクレオチド三リン酸であり、前記鋳型/プライマーハイブリッドが複数の鋳型/プライマーハイブリッドであり、および前記ポリメラーゼが複数のポリメラーゼである、請求項13、14または15記載の方法。
【請求項19】
複数の鋳型核酸を複数の反応チャンバー中に配置し、ここに、前記複数の反応チャンバーの各々はchemFETのアレイ中の化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または容量的にそれにカップリングしており、反応チャンバー当たり少なくとも1つのchemFETを残し、およびここに、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズしており、ポリメラーゼに結合しており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
高さh0を有する時間t0において第一のパルス、および高さh1を有する時間t1において第二のパルスを前記少なくとも1つのchemFETにおいて検出することにより、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出し、ここに、h0およびh1は、各々、ベースラインを超える少なくとも約5mVであって、t1−t0は10〜50ミリ秒であることを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項20】
複数のビーズを複数の反応チャンバー中に配置し、ここに、各反応チャンバーは単一のビーズを含み、各ビーズは複数の同一の鋳型核酸に付着しており、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼに結合しており、およびここに、前記複数の反応チャンバーの各々は、各反応チャンバーのための少なくとも1つのchemFETを含むchemFETのアレイ中の化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しおり、または容量的にそれにカップリングしており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
前記アレイ内の少なくとも1つのchemFETにおいて第一および第二の電圧パルスを検出することによって前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出し、
ここに前記chemFETアレイは少なくとも3つのchemFETを含むことを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項21】
複数のビーズを複数の反応チャンバー中に配置し、ここに、各反応チャンバーは単一のビーズを含み、各ビーズは複数の同一の鋳型核酸に付着しており、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼに結合し、およびここに、前記複数の反応チャンバーの各々は、各反応チャンバーのための少なくとも1つのchemFETを含むアレイ中の化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または容量的にそれにカップリングしており、
複数の既知の同一のヌクレオチド三リン酸を各反応チャンバーに導入することによって新しい核酸ストランドの合成を開始し、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
前記アレイ内の少なくとも1つのchemFETにおいて第一および第二のパルスを検出することによって前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項22】
各反応チャンバーが、複数の既知の三リン酸を各反応チャンバーに導入することに先立ってアデノシン三リン酸を含む、請求項21記載の方法。
【請求項23】
(a)複数のビーズを複数の反応チャンバー中に配置し、各反応チャンバーは単一のビーズを含み、各ビーズは複数の同一の鋳型核酸に付着しており、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズしており、ポリメラーゼに結合しており、および各反応チャンバーは少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または容量的にそれにカップリングしており、
(b)複数の既知の同一のヌクレオチド三リン酸を各反応チャンバーに導入し、
(c)もし前記鋳型核酸における対応するヌクレオチドに相補的であれば、1以上のヌクレオチド三リン酸の前記配列決定プライマーの3’末端において順次の取込みを検出し、
(d)前記反応チャンバーからの取り込まれていないヌクレオチド三リン酸を洗浄し、
(e)異なる複数の既知のヌクレオチド三リン酸を用いて前記同一反応チャンバーにおいて工程(b)〜(d)を反復することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項24】
1以上のヌクレオチド三リン酸の前記順次の取込みが前記chemFETにおいて第一および第二のパルスによって検出される、請求項第23記載の方法。
【請求項25】
(e)が、各々異なる複数の既知のヌクレオチド三リン酸を各反応チャンバーに別々に導入することによって工程(b)〜(d)を反復することを含む、請求項23または24記載の方法。
【請求項26】
複数のビーズを複数の反応チャンバー中に配置し、ここに、各反応チャンバーは単一のビーズを含み、各ビーズは複数の同一の鋳型核酸に付着しており、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズしており、ポリメラーゼに結合しており、およびここに、前記複数の反応チャンバーの各々は、chemFETアレイ中の少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しており、または容量的にそれにカップリングしており、
二価カチオンを各反応チャンバーに導入することによって、新しい核酸ストランドの合成を開始し、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込むことによって新しい核酸ストランドを合成し、
前記アレイ内の少なくとも1つのchemFETにおいて第一および第二の電気パルスを検出することによって前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項27】
前記二価カチオンがMg2+またはMn2+である請求項26記載の方法。
【請求項28】
前記二価カチオンが1mM未満の濃度におけるものである請求項26または27記載の方法。
【請求項29】
前記二価カチオンが100μM未満の濃度におけるものである請求項26または27記載の方法。
【請求項30】
前記二価カチオンが約50μMの濃度におけるものである請求項26または27記載の方法。
【請求項31】
複数の同一の鋳型核酸を反応チャンバー中に配置し、ここに、前記反応チャンバーは化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているかまたは容量的にそれにカップリングしており、およびここに、前記鋳型核酸の各々は配列決定プライマーにハイブリダイズし、ポリメラーゼに結合しており、
1以上の既知のヌクレオチド三リン酸を、順次、前記配列決定プライマーの3’末端に取り込み、
前記chemFETにおける電気パルスによって、前記1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出し、
ここに10〜1000ヌクレオチド三リン酸の取込みが検出されることを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項32】
250〜750のヌクレオチド三リン酸の取込みが検出される、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項33】
前記反応チャンバーが複数のパッキングビーズを含む、請求項1、2、3、5、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項34】
前記検出工程が複数のパッキングビーズの存在下で起こる、請求項7、9、13、14または15記載の方法。
【請求項35】
前記反応チャンバーが可溶性非核酸ポリマーを含む、請求項1、2、3、5、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項36】
前記可溶性非核酸ポリマーがポリエチレングリコールである請求項35記載の方法。
【請求項37】
前記検出工程が可溶性非核酸ポリマーの存在下で起こる、請求項7、8、13、14または15記載の方法。
【請求項38】
前記可溶性非核酸ポリマーがポリエチレングリコールである請求項37記載の方法。
【請求項39】
前記単一ビーズがポリエチレングリコールに付着している、請求項2、20、21、23または26記載の方法。
【請求項40】
前記ポリエチレングリコールがビオチニル化ポリエチレングリコールである請求項39記載の方法。
【請求項41】
前記方法が約7〜9のpHで行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項42】
前記方法が約8.5〜9.5のpHで行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項43】
前記方法が約9のpHで行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項44】
前記合成および/または検出工程が弱い緩衝液中で行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項45】
前記弱い緩衝液が、緩衝剤としてのTris−HCl、ホウ酸、ホウ酸塩緩衝液、モルホリン、酢酸塩、クエン酸、炭酸またはリン酸を含む請求項44記載の方法。
【請求項46】
前記合成および/または検出工程が1mM未満のTris−HClまたはホウ酸塩緩衝液中で行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項47】
前記合成および/または検出工程が、約1mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.9mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.8mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.7mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.6mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.5mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.4mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、約0.3mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液、または約0.2mMのTris−Hclまたはホウ酸塩緩衝液中で行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項48】
前記合成および/または検出工程が約0.5mM Tris−HClまたはホウ酸塩緩衝液中で行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項49】
前記検出工程が検出可能なpH変化の不存在下で起こる、請求項2、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項50】
前記chemFETが比較的pH非感受性である、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項51】
前記合成および/または検出工程が約0.5mM Tris−HClまたはホウ酸塩緩衝液中で行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項52】
前記合成および/または検出工程が低イオン強度環境で行われる、請求項1、2、3、5、7、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項53】
前記合成および/または検出工程が、1mM未満のMgCl2またはMnCl2を含む低イオン強度環境で行われる、請求項1、2、3、5、7、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項54】
前記合成および/または検出工程が、1mM未満のMgCl2またはMnCl2を含む低イオン強度環境で行われる、請求項0.5、2、3、5、7、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項55】
前記合成および/または検出工程が、100μM未満のMgCl2またはMnCl2を含む低イオン強度環境で行われる、請求項1、2、3、5、7、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項56】
前記合成および/または検出工程が、1mM未満のMgCl2またはMnCl2を含む低イオン強度環境で行われる、請求項0.5、2、3、5、7、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項57】
前記合成および/または検出工程が約100μM MgCl2またはMnCl2、約75μM MgCl2またはMnCl2、約50μM MgCl2またはMnCl2、約40μM MgCl2またはMnCl2、約30μM MgCl2またはMnCl2、約20μM MgCl2またはMnCl2、または約10μM MgCl2またはMnCl2を含む低イオン強度環境において行われる、請求項1、2、3、5、7、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項58】
前記合成および/または検出工程が約0.5mM TRISおよび約50μM MgCl2中で行われる、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項59】
前記ヌクレオチド三リン酸がブロックされていない、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項60】
前記ヌクレオチド三リン酸がデオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)である、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項61】
前記chemFETが窒化ケイ素不動態化層を含む、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項62】
前記chemFETが無機ピロホスフェート(PPi)受容体に付着した不動態化層を含む、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項63】
各反応チャンバーが単一のchemFETと接触している請求項1、2、3、5、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項64】
前記反応チャンバーが約1ピコリットル(pL)と等しいかまたはそれ未満の容量を有する、請求項1、2、3、5、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項65】
反応チャンバーが1〜10μMの中心間間隔によって分離されている、請求項1、2、3、5、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項66】
反応チャンバーが約9μm、約5μm、約2μmの中心間間隔によって分離されている、請求項1、2、3、5、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項67】
前記ヌクレオチド三リン酸がMg2+またはMn2+中に予め浸漬されている、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項68】
前記ポリメラーゼがMg2+またはMn2+に予め浸漬されている、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項69】
前記方法が単一の捕獲ビーズを含む反応チャンバー中で行われ、ここに、単一捕獲ビーズの直径に対する反応チャンバー幅の比率が少なくとも0.7、少なくとも0.8、少なくとも0.9である、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項70】
前記ポリメラーゼが溶液中で遊離している、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項71】
前記ポリメラーゼがビーズに固定化されている、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項72】
前記ポリメラーゼが捕獲ビーズに固定化されている、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項73】
無機ピロホスフェート(PPi)が、ヌクレオチド取込みの検出に先立って有意に加水分解されていない、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項74】
無機ピロホスフェート(PPi)が第一の電気パルスを検出するに先立って有意に加水分解されていない、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項75】
前記鋳型核酸が捕獲ビーズに付着されている、請求項1、2、3、5、7、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項76】
前記chemFETが核酸に結合していない不動態化層を含む、請求項1、2、3、5、9、13、14、15、19、20、21、23、26または31記載の方法。
【請求項77】
少なくとも3つのchemFETを含むchemFETアレイの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触した、または容量的にそれにカップリングされた反応チャンバー中の鋳型核酸にハイブリダイズした配列決定プライマーの3’末端への1以上の既知のヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項78】
標的核酸を断片化して複数の断片化された核酸を生じさせ、
前記複数の断片化された核酸の各々を個々のビーズに付着させて、単一の断片化された核酸に各々が付着された複数のビーズを生じさせ、
各ビーズ上の前記断片化された核酸を増幅し、その結果、各ビーズ上の複数の同一の断片化された核酸がもたらされ、
断片化された核酸に付着された複数のビーズを反応チャンバーのアレイに送達し、各反応チャンバーは化学的に電気化学的な非光学的センサーと検知関係にあり、ここに、唯1つのビーズが各反応チャンバー中に位置しており、
前記複数の反応チャンバー中で配列決定反応を同時に行うことを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項79】
前記センサーがchemFETである請求項78記載の方法。
【請求項80】
標的核酸を断片化して複数の断片化された核酸を生じさせ、前記複数の断片化された核酸の1以上を個々に増幅し、chemFETアレイを用いて前記個々に増幅された断片化された核酸を配列決定することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項81】
前記chemFETアレイが少なくとも3つのchemFETを含む請求項78記載の方法。
【請求項82】
前記chemFETアレイが少なくとも500のchemFETを含む請求項78記載の方法。
【請求項83】
前記chemFETアレイが少なくとも100,000のchemFETを含む請求項78記載の方法。
【請求項84】
前記複数の断片化された核酸が、油中水型エマルジョン増幅方法を用いて個々に増幅される請求項78記載の方法。
【請求項85】
標的核酸を断片化して複数の断片化された核酸を生じさせ、
前記複数の断片化された核酸の1以上を個々に増幅し、
chemFETアレイを用い、約1〜10μmの中心間距離を有する複数の反応チャンバー中で前記個々に増幅された断片化された核酸を配列決定することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項86】
前記中心間距離が約9μm、約5μm、または約2μmである請求項85記載の方法。
【請求項87】
少なくとも3つのchemFETを含むアレイ中のchemFETと接触しているか、または容量的にそれにカップリングされた反応チャンバー中で複数の同一の鋳型核酸を配列決定することを含む、核酸を配列決定する方法。
【請求項88】
化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触した、または容量的にそれにカップリングされた反応チャンバー中で核酸の3’末端へのヌクレオチド三リン酸の取込みを検出することを含み、ここに、取込みは、前記反応チャンバー中での取り込まれていないヌクレオチド三リン酸の前記核酸速度よりも大きい速度で起こることを特徴とする、ヌクレオチド三リン酸の核酸への取込みを検出する方法。
【請求項89】
前記chemFETがchemFETアレイ中に存在する請求項88記載の方法、。
【請求項90】
ゲノムまたはその部分からの断片化された核酸を、反応チャンバーの二次元アレイを含む配列決定装置に送達し、ここに、前記反応チャンバーの各々は少なくとも1つのchemFETにカップリングされており;
前記反応チャンバーの前記chemFETからのシグナルを介して前記反応チャンバーの少なくとも1つにおける配列決定反応を検出することを含む、ゲノムまたはその部分を配列決定する方法。
【請求項91】
ゲノムまたはその部分からの核酸を、反応チャンバーの二次元アレイに送達し、ここに、前記反応チャンバーの各々は容量的にchemFETにカップリングされており;
第一のdNTPを前記反応チャンバーの各々に実質的に同一の時間に送達し;
前記chemFETからのシグナルから前記ゲノムまたはその部分の配列を決定することを含む、ゲノムまたはその部分を配列決定する方法。
【請求項92】
送達が、前記第一のdNTPを実質的に同一時間に前記反応チャンバーの各々に送達することを含む請求項91記載の方法。
【請求項93】
疾患を有する複数の対象からの核酸を、反応チャンバーの二次元アレイを含む配列決定装置に送達し、ここに、前記反応チャンバーの各々はchemFETに容量的にカップリングしており;
前記chemFETからのシグナルから前記核酸の配列を決定し;前記複数の対象からの前記DNAの間の共通の配列を同定することを含む、疾患に関連する配列を同定する方法。
【請求項94】
前記疾患が癌、免疫抑制疾患、神経学的疾患、またはウイルス感染である請求項93記載の方法。
【請求項95】
活性剤に対して陽性応答を呈した複数の対象からの、および活性剤に対して陰性応答を有する複数の対象からのDNAを、chemFETのアレイを含む配列決定装置を用いて配列決定し;
陽性応答を呈した前記複数の対象における、あるいは前記他の複数の対象に存在しない陰性応答を呈した前記対象からの共通のDNA配列を同定することを含む、特定の活性剤に対する陽性応答に関連する配列を同定する方法。
【請求項96】
前記配列決定装置が、各々がchemFETのアレイを含む複数の装置を含む請求項95記載の方法。
【請求項97】
前記対象がヒトである請求項93または95記載の方法。
【請求項98】
前記DNAが血液、唾液、CSF、皮膚、毛髪、組織、尿、糞、および粘膜からなる群から選択される体液または組織から得られる請求項93または95記載の方法。
【請求項99】
少なくとも106、107または108の塩基対が配列決定装置当たり1時間当たりに配列決定される請求項95または96記載の方法。
【請求項100】
配列決定情報がパーソナルコンピューター、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話、ビデオゲームシステム、またはテレビに提供される請求項93または95記載の方法。
【請求項101】
前記配列決定がロボティックスを介して行われる請求項93または95記載の方法。
【請求項102】
個々のモノマーの延長しているポリマーへの取込みの反応時間を測定して、生物学的ポリマーの配列を決定することを含む、生物学的ポリマーを配列決定する方法。
【請求項103】
前記生物学的ポリマーが核酸鋳型であって、前記モノマーがヌクレオチドである請求項102記載の方法。
【請求項104】
前記生物学的ポリマーが、200〜700の塩基対を有する核酸鋳型である請求項102記載の方法
【請求項105】
前記測定がイオンパルスの検出を含む請求項102記載の方法。
【請求項106】
前記ポリマーが核酸鋳型であって、前記核酸鋳型が前記配列の決定に先立って増幅される請求項102記載の方法。
【請求項107】
前記測定が電気的変化の検出を含む請求項102記載の方法。
【請求項108】
前記個々のモノマーが所定のものである請求項102記載の方法
【請求項109】
前記測定がPPiの放出の検出を含む請求項102記載の方法
【請求項110】
前記配列決定が時間当たり少なくとも106、107、または108塩基の速度で行われる請求項102記載の方法。
【請求項111】
少なくとも100の配列決定反応を同時に行い;標識の使用なくして、および光学的検出の使用無くして配列を決定することを含む、核酸配列を決定する方法。
【請求項112】
前記核酸配列が哺乳動物ゲノムである請求項111記載の方法。
【請求項113】
前記核酸配列がヒトゲノムである請求項111記載の方法。
【請求項114】
前記決定工程が、1以上の第一のモノマーが伸長している配列に取り込まれるのに要する時間の量を測定することを含む請求項111記載の方法。
【請求項115】
前記配列決定が約1、5、10、15、20または24時間内に完了する請求項111記載の方法。
【請求項116】
配列決定に必要な出発物質が3μg未満の核酸である請求項111記載の方法。
【請求項117】
前記核酸配列が、配列決定に先立って増幅され、所望により、1以上のビーズに結合される請求項111記載の方法。
【請求項118】
前記配列決定がイオンパルスを検出することを含む請求項111記載の方法。
【請求項119】
前記配列決定がPPiの放出を検出することを含む請求項111記載の方法。
【請求項120】
500μM、400μM、または300μMまでのイオン強度を有する反応混合物中で配列決定反応を行うことを含むchemFETを用いて核酸鋳型を配列決定する方法。
【請求項121】
反応混合物が、100μM以下のMg2+またはMn2+の濃度を有する請求項120記載の方法。
【請求項122】
前記配列決定反応が、chemFETにカップリングされたポリマー材料、感光性材料またはSiO2のようなガラス中に形成されたウェルで起こる請求項120記載の方法。
【請求項123】
含む、生物学的ポリマーを配列決定する方法。
【請求項124】
さらに、前記反応チャンバー中でイオンパルスを検出することを含む請求項123記載の方法。
【請求項125】
前記方向づけが、前記反応チャンバーの下にある基板に対して平行な流動に前記流体を送達することを含む請求項123記載の方法。
【請求項126】
前記方向づけが、前記流体を前記反応チャンバーの各々を通って拡散させる請求項123記載の方法
【請求項127】
前記方向づけが、実質的に、第一の反応チャンバーおよび第二の反応チャンバーの流体の混合無くして起こる請求項123記載の方法。
【請求項128】
層流流体流動系を含むイオンパルスの検出のための装置。
【請求項129】
前記装置が、複数の核酸鋳型を配列決定するために用いられる請求項128記載の装置。
【請求項130】
前記装置が、アレイ上に沈積された複数の核酸鋳型を配列決定するのに用いられる請求項128記載の装置。
【請求項131】
前記装置が、複数の核酸鋳型を配列決定するために用いられる請求項128記載の装置。
【請求項132】
フォトリソグラフィーを用い、トランジスタのアレイの頂部上のガラス材料中にウェルを生じさせることを含む、配列決定デバイスの製造方法。
【請求項133】
その内多数のFETがフローティングゲートを含むか、またはフローティングゲートにカップリングされた、複数の電界効果トランジスタ(FET)を含む半導体チップを製造し;
形成性ガスアニールをダイシング工程に先立って前記半導体に適用し;
前記半導体をダイシングし;
形成性ガスアニールを前記ダイシング工程後に前記半導体に適用することを含み;
前記アニーリングが、前記フローティングゲート中のトラップされた電荷を、その存在が、前記FETの閾値電圧を、アレイ性能に有意に影響しない公称量を超えて変化しないようなレベルまで低下させるのに十分なように選択されることを特徴とする、
各々がフローティングゲートを有する、またはフローティングゲートにカップリングされたFETのアレイを製造する方法。
【請求項134】
前記半導体チップが少なくとも100,000のFETを含む請求項133記載の方法。
【請求項135】
前記多数のFETが化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)である請求項133記載の方法。
【請求項136】
さらに、誘電性材料層を前記半導体チップ上に蒸着させることを含む請求項133記載の方法。
【請求項137】
さらに、反応チャンバーのアレイを前記誘電性材料中に形成することを含む請求項133記載の方法。
【請求項138】
前記誘電性材料がポリマー材料、ガラス、感光性材料またはエッチング可能な薄いフィルム材料である請求項136記載の方法。
【請求項139】
chemFETのアレイを製造し;
前記アレイ上に誘電性材料を蒸着し;
前記chemFETアレイ上に、前記誘導性材料における反応チャンバーのアレイを形成し;
ダイシング工程前に形成性ガスアニールを前記アレイに適用し;
前記アレイをダイシングし;
前記ダイシング工程後に形成性ガスアニールを適用することを含む、配列決定装置を製造する方法。
【請求項140】
生物からの3μgまでのDNAを前記化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)のアレイまで送達し、前記chemFETからのシグナルに基づいて前記ゲノムの配列を決定することを含む、生物の全ゲノムを配列決定する方法。
【請求項141】
核酸鋳型を含む反応混合物に第一のdNTPモノマーを適用し;
酵素を適用して、使用されていないdNTPを分解し;
実質的に全ての酵素を除去することを含む、核酸鋳型を配列決定する方法。
【請求項142】
前記酵素がさらにPPiを分解する請求項141記載の方法。
【請求項143】
前記工程の全てがミクロ流体チャンバー中で起こる請求項141記載の方法。
【請求項144】
前記除去工程が、さらに、いずれの分解したdNTPも除去する請求項141記載の方法。
【請求項145】
前記工程の全てが層流中で起こる請求項141記載の方法。
【請求項146】
前記酵素の全ての除去が、機械的ポンプを用いることなく起こる請求項141記載の方法。
【請求項147】
第1の試料からの核酸に第一のプライマーをアニールし;
第二の試料からの核酸に第二のプライマーをアニールし;
前記第一および第二のプライマーと共に前記第一および第二の核酸をchemFETのアレイに適用し;
前記第一および第二の試料からの核酸配列を決定することを含む、複数の試料からの配列を決定する方法。
【請求項148】
前記第一の試料が第一の生物からのものであって、前記第二の試料が第二の生物からのものである請求項147記載の方法。
【請求項149】
前記決定行動が、(a)取り込まれたヌクレオチド三リン酸の数を示す、第一のパルスおよび第二のパルスの間の時間の差を決定し、(b)配列決定反応から放出されたPPiのレベルを決定し;または(c)配列決定反応の結果としてのpH変化を決定することを含む、請求項147記載の方法。
【請求項150】
各々がその表面上に、またはその表面に隣接して配置されたPPi受容体を有する複数のchemFETセンサーを含む化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)アレイを含み、ここに、前記アレイが少なくとも3つのchemFETセンサーを含む装置。
【請求項151】
前記アレイ中の隣接するchemFETセンサーが約10μm未満の中心間距離によって分離される請求項150記載の装置。
【請求項152】
前記中心間距離が約9μm、約5μm、約2μm未満である請求項151記載の装置。
【請求項153】
反応チャンバーの重ねられたアレイを有する化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)アレイを含み、ここに、各反応チャンバーは少なくとも1つのchemFETと接触しており、または容量的にそれにカップリングされている、装置。
【請求項154】
前記反応チャンバーの少なくとも90%がビーズを含む請求項153記載の装置。
【請求項155】
前記反応チャンバーの少なくとも95%がビーズを含む請求項154記載の装置。
【請求項156】
さらに、各反応チャンバーの開いた部分上を横方向に流動した流体を受け取り、前記反応チャンバーのアレイを前記流体に暴露するように構成および配置されたフローセル部材を含む請求項153〜155いずれか一項に記載の装置。
【請求項157】
前記流動が実質的に層流である請求項156記載の装置。
【請求項158】
各反応チャンバーが、開いた表面エリアにおいて100、70、50、または30μm2以下である請求項156記載の装置。
【請求項159】
前記chemFETが1以上の半導体チップにおける1以上のアレイに一体化され、前記反応チャンバーのアレイが前記chemFETアレイの少なくとも1つ上に配置され、それと共に一体アセンブリを形成する請求項158記載の装置。
【請求項160】
前記反応チャンバーアレイが少なくとも100、1,000、10,000、100,000、または1,000,000の反応チャンバーを含む請求項158記載のシステム。
【請求項161】
前記システムが、1、5、10、15、20または25時間までのうちに全ヒトゲノムを配列決定するように構成された請求項158記載のシステム。
【請求項162】
その中で配列決定反応が起こり得る少なくとも100チャンバーのアレイを含む、光学的検出なくして標識されていないポリマーを配列決定するのに適合した配列決定装置。
【請求項163】
前記チャンバーがchemFETにカップリングされた請求項162記載の装置。
【請求項164】
前記チャンバーがミクロ流体ウェルを含む請求項162記載の装置。
【請求項165】
前記装置が時間当たり少なくとも106、107、または108の塩基対を配列決定するのに適合した請求項162記載の装置。
【請求項166】
層流流体流動系を含むイオンパルスの検出のための装置。
【請求項167】
前記装置が、複数の核酸鋳型を配列決定するのに用いられる請求項166記載の装置。
【請求項168】
前記装置が、アレイ上に沈積された複数の核酸鋳型を配列決定するために用いられる請求項166記載の装置。
【請求項169】
前記装置が、複数の核酸鋳型を配列決定するのに用いられる請求項166記載の装置。
【請求項170】
PPiまたはdNTPまたは双方とのイオン相互作用に関連するイオンパルスを決定するためのロジックを含む、ポリマー配列決定のためのコンピュータ装置。
【請求項171】
前記ロジックが前記イオンパルスの特徴をポリマー配列決定情報に変換する請求項170記載のコンピュータ装置。
【請求項172】
イオンパルス間の時間に基づいて前記核酸鋳型の配列を決定するためのロジックを含むコンピュータ装置。
【請求項173】
さらに、chemFETのアレイ上の前記イオンパルスの空間的位置を決定するためのロジックを含む請求項172記載のコンピュータ装置。
【請求項174】
配列決定反応で利用すべき特定のdNTPで要する時間の持続に基づいて、核酸鋳型の配列を決定するためのロジックを含むコンピュータ装置。
【請求項175】
前記配列決定が実質的にリアルタイムで行われる請求項170〜174いずれか一項に記載のコンピュータ装置。
【請求項176】
前記ロジックが1以上のchemFETからのシグナルを受け取る請求項170〜174いずれか一項に記載のコンピュータ装置。
【請求項177】
チップ上で行われるべき反応のタイプ、またはチップ上で行われた反応の数を同定するレシーバーに情報を送達するための1以上のピンをその上に含む生物学的反応を実行するために構成されたエレクトロニクスチップ。
【請求項178】
行うべき前記反応のタイプが短ヌクレオチド多形検出、短タンデムリピート検出、または配列決定である請求項177記載のチップ。
【請求項179】
行うべき前記反応の数が100、1,000、10,000、100,000または1,000,000である請求項177記載のチップ。
【請求項180】
チップを受け取るために適合したチップ受け取りモジュール;
および前記エレクトロニクスチップからの情報を検出するためのレシーバーを含み、ここに、前記情報が、前記生物学的反応のいずれが、前記チップ上で、または前記チップの1以上のパラメータで行われるべきかが選択されるかを決定することを特徴とする、チップ上の1を超える生物学的反応を行うのに適合したシステム。
【請求項181】
さらに、前記選択された生物学的反応を行うための1以上の試薬を含む請求項180記載のシステム。
【請求項182】
反応チャンバーの空間的位置、前記空間的位置に加えられたモノマーのタイプ、複数の前記モノマーを含む試薬と延長ポリマーとの完全な反応に要する時間についての情報をリレーするように構成された少なくとも1つの集積回路を含むポリマー鋳型を配列決定するための装置。
【請求項183】
その各々が1以上のchemFETにカップリングされた少なくとも100ミクロ流体ウェルのアレイ。
【請求項184】
前記ウェルが誘電性材料中に形成された請求項183記載のアレイ。
【請求項185】
前記誘電性材料がガラス、SiO2、ポリマー材料、感光性材料、イオンエッチング可能な薄いフィルム材料または反応的にイオンエッチング可能な薄いフィルム材料である請求項184記載のアレイ。
【請求項186】
ウェルのアレイを含み、ここに、各ウェルは前記ウェルにおける活性を検知するためのセンサーに会合し、各ウェルは水平方向の幅および垂直方向の深さを有し、ここに、前記幅は、前記深さと同一であるか、または前記深さより小さいことを特徴とする、核酸配列決定装置。
【請求項187】
各センサーが1以上の電界効果トランジスタ(FET)を含む請求項186記載の装置。
【請求項188】
化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)のアレイを含み、ここに、前記chemFETの各々は、10平方ミクロンまでである前記アレイの面積を占有することを特徴とする装置。
【請求項189】
少なくとも2つの電界効果トランジスタを含み、ここに、前記トランジスタの少なくとも1つは、PPi受容体にカップリングされたchemFETであることを特徴とする装置。
【請求項190】
誘電性材料に一体化された半導体ウェハー層を含む配列決定デバイス。
【請求項191】
前記誘電性材料がガラス、SiO2、ポリマー材料、感光性、イオンエッチング可能な薄いフィムルの材料または反応的にイオンエッチング可能な薄いフィルムの材料である請求項190記載のデバイス。
【請求項192】
誘電性材料がガラスであり、ここに、前記ガラスは前記半導体ウェハーと一体化されている請求項190記載の配列決定デバイス。
【請求項193】
さらに、ポリマー層を含む請求項192記載の配列決定デバイス。
【請求項194】
前記ポリマー層が射出成形可能な材料である請求項193記載の配列決定デバイス。
【請求項195】
前記ポリマー層がポリカーボネートである請求項190記載の配列決定デバイス。
【請求項196】
前記ガラスがSiO2である請求項190記載の配列決定デバイス。
【請求項197】
前記ガラス層が非結晶性である請求項190記載の配列決定デバイス。
【請求項198】
フォトリソグラフィーを用い、トランジスタのアレイの頂部上のガラス材料中にウェルを生じさせることを含む、配列決定デバイスの製造方法。
【請求項199】
その存在が当該デバイスにおけるアレイ中のトランジスタの閾値電圧を公称量を超えて変化しない点までプロセス誘導のトラップされた電荷を制限するように製造され、かつ組み立てられた、少なくとも1つの誘電性層およびフローティングゲートを有する半導体デバイス。
【請求項200】
前記フローティングゲートおよび誘電性層がゼロまたは実質的にゼロのトラップされた電荷を有する請求項199記載の半導体デバイス。
【請求項201】
前記フローティングゲートが45μm2よりも大きな表面積を有する請求項199記載の半導体デバイス。
【請求項202】
その内多数のFETがフローティングゲートを含むか、またはフローティングゲートにカップリングされた、複数の電界効果トランジスタ(FET)を含む半導体チップを製造し;
形成性ガスアニールをダイシング工程に先立って前記半導体に適用し;
前記半導体をダイシングし;
形成性ガスアニールを前記ダイシング工程後に前記半導体に適用することを含み;
前記アニーリングが、前記フローティングゲート中のトラップされた電荷を、その存在が、前記FETの閾値電圧を、アレイ性能に有意に影響しない公称量を超えて変化しないようなレベルまで低下させるのに十分なように選択されることを特徴とする、
各々がフローティングゲートを有する、またはフローティングゲートにカップリングされたFETのアレイを製造する方法。
【請求項203】
前記半導体チップが少なくとも100,000FETを含む請求項202記載の方法。
【請求項204】
前記複数のFETが化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)である請求項202期些細の方法。
【請求項205】
さらに、誘電性材料層を前記半導体チップ上に蒸着させることを含む請求項202記載の方法。
【請求項206】
さらに、前記誘電性材料中に反応チャンバーのアレイを形成することを含む請求項202記載の方法。
【請求項207】
前記誘電性材料がポリマー材料、ガラス、感光性材料またはエッチング可能な薄いフィルム材料である請求項206記載の方法。
【請求項208】
chemFETのアレイを製造し;
前記アレイ上に誘電性材料を蒸着し;
前記chemFETアレイ上に、前記誘導性材料における反応チャンバーのアレイを形成し;
ダイシング工程前に形成性ガスアニールを前記アレイに適用し;
前記アレイをダイシングし;
前記ダイシング工程後に形成性ガスアニールを適用することを含む、配列決定装置を製造する方法。
【請求項209】
流体がミクロ流体反応チャンバーの全てに同時または実質的に同時に到達するように、流体を、少なくとも100K、500K、または1Mミクロ流体反応チャンバーのアレイまで流動するように方向づけるための1以上の開口を含む部材を含む流体アセンブリ。
【請求項210】
前記流体アセンブリが流体層流のために構成された請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項211】
前記流体流動が、前記反応チャンバーを支持する基板に対して平行である請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項212】
前記アセンブリが1000、500、200、100、50、20、または10までのレイノルズ数を有する請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項213】
前記部材が、流体を前記センサーアレイから離れるよう方向づけるための第二の開口を含む請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項214】
前記部材が、前記流体を、前記ミクロ反応チャンバーの各々まで実質的に同一時間内に送達するように構成された請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項215】
前記反応チャンバーの各々が容量的にchemFETにカップリングされた請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項216】
さらに、前記流体を移動させるための非移動圧力供給を含む請求項209記載の流体アセンブリ。
【請求項217】
その各々が入口ポートおよび出口ポートを有する蓋にカップリングされたウェルのアレイ、および前記入口および出口ポートからの流体を送達し、および除去するための流体送達システムを含むアセンブリ。
【請求項218】
さらに、前記流体を移動させるための非移動圧力供給を含む請求項217記載のアセンブリ。
【請求項219】
オプティックスまたは標識の使用無くしてゲノムからの3μgまでのDNAを用いて完全なヒトゲノムを配列決定するのに適合したデバイス。
【請求項220】
前記デバイスがchemFETのアレイを含む請求項219記載のデバイス。
【請求項221】
前記デバイスがミクロ流体反応チャンバーのアレイを含む請求項219記載のデバイス。
【請求項222】
前記デバイスが誘電性材料にカップリングされた半導体材料を含み、前記デバイスは前記半導体材料中に形成されたchemFETのアレイ、および前記誘電性材料中に形成された反応チャンバーの対応するアレイを含む請求項219記載のデバイス。
【請求項223】
chemFETのアレイを含む半導体製品と一体的に組み立てられたミクロ流体反応チャンバーのアレイを含む装置。
【請求項224】
前記アレイが少なくとも100,000チャンバーを含む請求項223記載の装置。
【請求項225】
前記半導体材料がchemFETのアレイを含む請求項223記載の装置。
【請求項226】
さらに、前記ガラス反応チャンバーの頂部にカップリングされたポリマー層を含む請求項223記載の装置。
【請求項227】
各チャンバーが水平方向の幅またはスパンおよび垂直方向深さを有し、かつ1:1以下の縦横比を有する請求項223記載の装置。
【請求項228】
前記ガラス反応チャンバー間の前記ピッチが10ミクロンまでである請求項223記載の装置。
【請求項229】
請求項223記載の装置、および1以上の増幅試薬を含むキット。
【請求項230】
chemFETに重ねられた誘電性層を含み、前記誘電性層は前記chemFETの上に横方向に中心がある窪みを有することを特徴とする配列決定装置。
【請求項231】
さらに、前記誘電性層に重ねられたポリマー材料層を含む請求項230記載の配列決定装置。
【請求項232】
前記誘電性層が二酸化ケイ素で形成された請求項230記載の配列決定装置。
【請求項233】
コンパクトな計算デバイス上に生物の完全なゲノムを表示するためのコンピュータ実行可能なロジック。
【請求項234】
chemFETアレイからのデータをコンパクトな計算デバイスで送るのに適合したコンピュータ実行可能ロジック。
【請求項235】
chemFETのアレイからのイオンパルスを処理して、注目するポリマーの前記配列を決定するためのコンピュータ実行可能ロジック。
【請求項236】
前記配列が実質的にリアルタイムに表示される請求項235記載のコンピュータ実行可能ロジック。
【請求項237】
さらに、ファイルの管理、ファイルの記憶、および可視化のためのロジックを含む請求項235記載のコンピュータ実行可能ロジック。
【請求項238】
さらに、前記イオンパルスをヌクレオチド配列に変換するためのロジックを含む請求項235記載のコンピュータ実行可能ロジック。
【請求項239】
さらに、コンパクトな計算デバイスに前記ヌクレオチド配列を送達するためのロジックを含む請求項238記載のコンピュータ実行可能ロジック。
【請求項240】
複数の少なくとも100の反応チャンバーであって、ここに、複数の反応チャンバーの各々は少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触するか、または容量的にそれにカップリングされている反応チャンバー、および
前記chemFET中で検知されるpH変化を決定するのに適合されたリーダーを含む装置。
【請求項241】
複数の反応チャンバーであって、ここに、複数の反応チャンバーの各々は少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または容量的にそれにカップリングしている反応チャンバー、および
拡散制限条件下で、1以上の試薬を前記複数の反応チャンバーに送達するための流体送達モジュールを含むシステム。
【請求項242】
前記流体送達モジュールが、流体を、前記chemFETの不動態化層の表面に対して平行に送達する請求項241記載のシステム。
【請求項243】
複数の反応チャンバーであって、ここに、複数の反応チャンバーの各々は少なくとも1つの化学的に感受性の電界効果トランジスタ(chemFET)と接触しているか、または容量的にそれにカップリングしている反応チャンバー、および
時間t0における第一のパルスおよび時間t1における第二のパルスの間の時間の差を決定するのに適合したリーダーであって、ここに、前記差は、前記反応チャンバー中での反応において取り込まれたヌクレオチド三リン酸の数を示すリーダーを含むシステム。
【請求項244】
第1の試料からの核酸に第一のプライマーをアニールし;
第二の試料からの核酸に第二のプライマーをアニールし;
前記第一および第二のプライマーと共に前記第一および第二の核酸をchemFETのアレイに適用し;
前記第一および第二の試料からの核酸配列を決定することを含む、複数の試料からの配列を決定する方法。
【請求項245】
前記第一の試料が第一の生物からのものであって、前記第二の試料が第二の生物からのものである請求項244記載の方法。
【請求項246】
前記決定行動が、(a)取り込まれたヌクレオチド三リン酸の数を示す、第一のパルスおよび第二のパルスの間の時間の差を決定し、(b)配列決定反応から放出されたPPiのレベルを決定し;または(c)配列決定反応の結果としてのpH変化を決定することを含む、請求項245記載の方法。
【図1】
【図2】
【図2A】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図10−1】
【図11A】
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【図11B−1】
【図11B−2】
【図11B−3】
【図11C−1−1】
【図11C−1−2】
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【図11C−3】
【図11D−1】
【図11D−2】
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【図12】
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【図13】
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【図16】
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【図2A】
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【図9】
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【図10−1】
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【図11C−1−2】
【図11C−2】
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【図31】
【図32】
【図33】
【図33A】
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【図33B−1】
【図33B−2】
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【図50】
【図51】
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【図56】
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【図59A】
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【図70】
【図71】
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【図73】
【図74A】
【図74B】
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【図75A】
【図75B】
【公表番号】特表2011−525810(P2011−525810A)
【公表日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−516300(P2011−516300)
【出願日】平成21年6月25日(2009.6.25)
【国際出願番号】PCT/US2009/003766
【国際公開番号】WO2010/008480
【国際公開日】平成22年1月21日(2010.1.21)
【出願人】(502221282)ライフ テクノロジーズ コーポレーション (113)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年6月25日(2009.6.25)
【国際出願番号】PCT/US2009/003766
【国際公開番号】WO2010/008480
【国際公開日】平成22年1月21日(2010.1.21)
【出願人】(502221282)ライフ テクノロジーズ コーポレーション (113)
【Fターム(参考)】
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