(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の組合せライブラリに対するライブラリ設計を生成するためのコンピュータ実装方法であって：
材料のライブラリを設計する為の作業領域を含むグラフィカルユーザインターフェースを提供するステップと；
一つ以上のソースおよび一つ以上の宛先を規定するステップであって、各ソースは前記組合せライブラリを作成することに使用される成分を表す電子データであり、各宛先はセルの編成を表す電子データである、前記ステップと；
前記グラフィカルユーザインターフェースの作業領域内で規定された一つ以上の宛先の視覚表示を表示するステップであって、各宛先の表示は、対応する編成内に一つ以上のセル表示を含む、前記ステップと；
第１マッピングを規定する入力を受取るステップであって、前記第１マッピングは前記規定された宛先内の複数のセルへ、前記規定されたソースの一つにより表された第１成分を割当てるための変化度配分パターンを規定する電子データであり、対応する宛先内の複数のセルのいずれかへ割当てられる前記成分と、前記複数のセルにわたり前記成分の前記最少量および最大量の間に適用される変化度との最少量および最大量により、前記入力が前記変化度配分を特定する、前記ステップと；
前記第１マッピングを使用して、前記複数のセルの各々に堆積される成分の量を計算するステップと；
計算された量の視覚表示を含めるように前記規定された宛先の視覚表示を修正するステップと；
前記ライブラリ設計を規定するデータファイルを生成するステップであって、前記データファイルは前記ソース、前記宛先および前記マッピングを表す電子データを含む、前記ステップと；を含む方法。
【請求項２】
第１マッピングを規定する前記入力は、利用可能なマッピング種類のセットからの選択を含み、前記利用可能なマッピング種類のセットは、ソースから前記編成中のセルへの成分の１対１のマッピング、および、ソースから前記編成中の複数のセルへの成分の１対多のマッピングを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
材料の組合せライブラリに対するライブラリ設計を生成するためのコンピュータ実装方法であって：
材料のライブラリを設計する為の作業領域を含むグラフィカルユーザインターフェースを提供するステップと；
一つ以上のソースおよび一つ以上の宛先を規定するステップであって、各ソースは前記組合せライブラリを作成することに使用される成分を表す電子データであり、各宛先はセルの編成を表す電子データである、前記ステップ；
前記グラフィカルユーザインターフェースの作業領域内で規定された一つ以上の宛先の視覚表示を表示するステップであって、各宛先の表示は、一つ以上の宛先区域を含み、各宛先区域は、対応する編成内に一つ以上のセル表示を含む、前記ステップと；
複数の式を特定し、前記複数の式を一つ以上の前記宛先区域を用いて連係する入力を受取るステップ；
前記規定された宛先により表された前記編成内の一つ以上のセルに割当てられる前記規定されたソースにより表された一つ以上の第１成分の量と、前記セルを含む区域を用いて連係された式により計算される前記編成内の所定セルに割当てられる前記一つ以上の第１成分の量とを計算する為に前記複数の式を解くステップ；
計算された量の視覚表示を含めるように前記規定された宛先の視覚表示を修正するステップ；
前記ライブラリ設計を規定するデータファイルを生成するステップであって、前記データファイルは前記ソース、前記宛先および前記マッピングを表す電子データを含む、前記ステップ；を含む方法。
【請求項４】
前記複数の式の少なくとも一つは：
セルへ割当てられる成分の量を前記セルへ割当てられる別の成分の量の関数として規定する比率の式と；
セルへ割当てられる成分の量を前記セルへ割当てられる複数の成分の総計容積の関数として規定する容積の式と；
セルへ割当てられる成分の量を前記セルへ割当てられる複数の成分の総計質量の関数として規定する質量の式と；
から成るグループから選択される、請求項３の方法。
【請求項５】
更に：
変化度マッピングを規定する入力を受取るステップであって、前記変化度マッピングは前記編成中のセルへ第２成分を配分するための配分パターンを規定する電子データであり、前記配分パターンは前記編成の複数のセルのいずれかへ割当てられる前記第２成分の最少量と最大量と、前記複数のセルにわたり前記第２成分の前記最少量および最大量間に適用される変化度とを含む、前記ステップ；
前記第２マッピングを使用して、前記複数のセルの各々に堆積される前記第２成分の量を計算するステップ；
前記規定された宛先の前記視覚表示を修正するステップは、前記第１成分及び第２成分の計算された量の視覚表示を含むように前記視覚表示を修正することを含む、請求項３の方法。
【請求項６】
第１マッピングを規定するユーザの入力を受取るステップは、前記規定されたソースにより表示された複数の成分を前記規定された宛先に割当てる為の複数のマッピングを規定するユーザの入力を受取る工程であって、前記複数のマッピングの各々は、前記規定された宛先内の対応する複数のセルに対し、一つ以上の前記複数の成分の量を記述する宛先パターンを規定する電子データを含む、前記工程を含み、
前記規定された宛先の視覚表示を修正するステップは、視覚表示を修正し前記複数の成分の量の視覚表示を含める工程を含む、請求項１の方法。
【請求項７】
更に：
前記複数のマッピングの一つ以上を修正する入力を受取るステップ；
前記修正されたマッピングにより前記規定された視覚表示を修正するステップ；
修正されたライブラリ設計を規定するデータファイルを生成するステップ；
によって前記修正されたライブラリ設計を生成するステップを含む、請求項６の方法。
【請求項８】
前記宛先区域を規定するために前記宛先表示を仕切るユーザ入力を受取るステップを更に備える、請求項３の方法。
【請求項９】
前記グラフィカルユーザインターフェースの前記ワークピース内の前記規定されたソースの視覚表示を表示するステップ、
一つ以上のソースの表示を前記宛先区域に連係する入力を受取るステップ、
を更に備え、
前記編成中の所定セルに割当てられる前記第１成分は、前記セルを含む前記区域と連係されるソースにより定められる、請求項３の方法。
【請求項１０】
ソースを規定するステップは、材料のライブラリを作成することに使用される化学物質のクラスを表示する種類と一つ以上の成分を連係することを含み、
複数の式を特定するユーザの入力を受取るステップは、前記種類の関数として、一つ以上の前記複数の式を特定するユーザの入力を受取ることを含み、
式を解くステップは、前記種類の為に連係された対応する連係成分を置換することにより所定の宛先区域の為の種類の関数として特定された式を解くことを含む、請求項３の方法。
【請求項１１】
自動化された材料取扱装置に、前記計算された量に従って宛先基板上の所定場所に前記成分を堆積させるように実行可能な１セットの合成指示を発生させるステップ、
前記１セットの合成指示を実行し、材料のライブラリを作成するステップ、
を更に含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
一つ以上の材料取扱装置を使用して作成される材料のライブラリを設計する為の自動化システムであって：
材料のライブラリの為のライブラリ設計を生成する為に前記請求項１〜１１のいずれか一項の方法を行う為に実行可能なプログラム指示を記憶するデータ記憶システムと；
前記データ記憶システムに結合されたプログラム可能なプロセッサであって、前記プログラム指示を作動可能である、前記プロセッサと；
ユーザからプログラム入力を受ける為に前記プログラム可能なプロセッサに結合された入力装置と；
前記ユーザにプログラム出力を提示する為に前記プログラム可能なプロセッサに結合された出力装置と；
を備える、前記システム。
【請求項１３】
前記プログラム可能なプロセッサに結合された自動化材料取扱装置であって、前記プログラム可能なプロセッサは、前記生成されたライブラリ設計に基づき１セットの材料取扱指示を生成させるように作動可能であり、前記材料取扱指示は、前記ライブラリ設計に従い前記自動化材料取扱装置に前記材料のライブラリを作成させる為に実行可能である、前記自動化材料取扱装置を更に備える、請求項１２記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願のクロスリファレンス】
本願は、全体を引用して本願に組込まれて３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１２０の下での優先権主張に基づく１９９８年１０月１９日出願の米国特許出願第０９／１７４，８５６号の一部継続出願である。
【０００２】
【発明の背景】
本発明は、材料の組合せライブラリのコンピュータ実装設計に関する。従来、材料の発見および開発は圧倒的に、一度に一回の実験でデータを生成する科学者によって行われる試行錯誤プロセスであった。このプロセスは、特に望まれる材料が複雑さを増すのに伴い、低い成功率、長い時間、および高いコストに悩まされている。材料が多くの成分で構成される場合、理論はほとんど手引きとならず、広範な可能性のある成分組合せは、調製して分析することに多大の時間がかかってしまう。
【０００３】
組合せ材料科学 (combinatorial materials science) がこの難関の幾つかを解決する。組合せ材料科学は、一般的に化学的に多種多様な化合物または材料の集合またはライブラリを創出するための方法、および／または所望の性能特性および性質を有する化合物または材料を求めてこのライブラリを迅速に試験し選別するための方法を称する。多数の化合物または材料の並列試験または迅速な逐次試験によって、組合せ技術は研究の速度を加速し、ブレークスルーを容易にし、しかも研究者に利用可能な情報の量を拡大する。その上、何百または何千もの材料間の関係を短時間で観察する能力は、科学者が発見のプロセスで精通した判断を下すことを可能にし、予期しない傾向を見出すことを可能にする。
【０００４】
組合せ技術を採用する研究者は、出発の化学薬品の多数組合せを含むライブラリつまりアレイを設計する。出発成分の所望の相領域 (phase space) を探究し、妥当なコストと時間で良好な実験結果を実現するよう、そのようなライブラリを設計することが望ましい。コンピュータプログラムが生命科学ライブラリのために使用され、幾つかのソフトウエアアプリケーションが、材料へ適用された。これらプログラムの多くは、材料ライブラリを合成するための詳細なプロトコルの一歩一歩の入力を可能にするが、化学薬品比率またはプロセスパラメータを規定できるようにはしない。そのようなプロトコルを実施するために、ユーザは、各ライブラリ構成部分での出発材料の所望の比率を達成するよう各出発材料の適正な濃度および分量を手動で決定しなくてはならない。これは、共有出発溶液を持つ大きなライブラリにとって、一つのライブラリ内で研究される多様性を著しく限定せずに手動で解くには非実際的になる。他のプログラムは、全ライブラリへ適用する化学薬品比率またはプロセスパラメータを規定すること可能にするが、ライブラリの空間的次元にわたりこれらの比率またはパラメータの多次元変動の高レベル規定を提供せず、これも、単一のライブラリ内で研究され得る多様性を制限する。これらプログラムの幾つかは、スプレッドシートベースまたはグラフィックベースであった。スプレッドシート類のインタフェースは、多くのユーザにとって、直感的でなく、習熟が困難である。グラフィックベースのインタフェースは、ある程度は直感的であるが、特定のロボットシステム上で大量の液体を移動する直接機械命令 (direct machine instructions) を供給することに限定される。そのようなインタフェースは、材料発見化学者が非常に有益と思えるような包括的かつ概念的なライブラリ設計支援を提供できない。多くの既存プログラムは製薬業界で使用されるような特定の化学作用に限定され、特定種類の合成機器とだけインタフェースできる。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は材料の組合せライブラリを設計するためのコンピュータ実装方法および装置を提供する。本発明はグラフィカルユーザインタフェースを提供し、それを介してユーザがライブラリを概念的に設計するが、このライブラリは、成分材料の多重の相互依存変化度またはその比率など成分材料間の種々の相互関係について、多数のライブラリ構成部分の所望の材料組成を特定する能力を持つ。結果として得られる概念的ライブラリ設計は、利用可能なライブラリの基板または設備の物理的限界によって制約されることはない。本発明のグラフィカルインタフェースは、ユーザが、一つのライブラリにわたり、またはそのライブラリの一つ以上の明確で部分的に交差するか完全に重複するサブ領域にわたる化学薬品比率またはプロセスパラメータの変動を規定できるようにする。本発明は、ユーザの概念的設計を受取り、ライブラリの各構成部分の正確な組成を決定するのに必要な詳細計算を遂行する。本発明は、従来の材料取扱装置を使用して、手動または自動のライブラリ作成に適したフォーマットでデータファイルを出力する。出力は、ライブラリを作成することで遂行されるマッピングリストを含むことができる。
【０００６】
一般的に、一つの態様で、本発明は材料の組合せライブラリに対するライブラリ設計を生成するためのコンピュータ実装方法を特徴とする。この方法は一つ以上のソースおよび一つ以上の宛先を規定すること、第１マッピングを規定する入力を受取ること、第１マッピングを使用して、宛先のセルの一つ以上へ割当てられる一つ以上の材料の組成を計算すること、ライブラリ設計を規定するデータファイルを生成することを含む。各ソースは、組合せライブラリを作成することに使用される成分を表す電子データである。各宛先は、セルの編成を表す電子データである。第１マッピングは、編成中のセルへ成分を割当てるための配分パターンを規定する電子データである。配分パターンは、編成のいずれかのセルへ割当てられる成分の最少量と最大量と、セルにわたり成分の最少量および最大量の間に適用される変化度とを含む。データファイルは、ソースと、宛先と、マッピングとを表す電子データを含む。
【０００７】
本発明の実施例は以下の有利な特徴の一つ以上を含むことができる。この方法は、セルの一つ以上へ割当てられる一つ以上の材料の組成をグラフで記述するライブラリ設計の表出を表示することを含む。データファイルは、一つ以上の性質のセットを表す電子データを含み、各性質のセットはソース、宛先、またはマッピングの一つに連係する。ソースおよび宛先を規定することは、グラフィカル入力装置からの入力を受取ることを含む。第１マッピングを規定する入力は、利用可能なマッピング種類のセットからの選択を含み、一つのソースから編成中の一つのセルへの一成分の１対１のマッピング、および一つのソースから編成中の複数のセルへの一成分の１対多のマッピングを含む。利用可能なマッピング種類のセットは、複数のソースから編成中の複数のセルへの複数の成分の多対多のマッピング、複数のソースから編成中の一つのセルへの複数の成分の多対１のマッピング、または、一つ以上のユーザ規定の式のセットも含む。変化度は、直線、対数、指数、多項式、および等比級数、から成るグループから選択される。マッピングに連係する性質のセットは、ソース名、ソースジオメトリ、宛先名、宛先ジオメトリ、変化度種類および変化度を規定する変化度パラメータのセットとを含む。本方法は、第２マッピングを規定する入力を受取ること、第１および第２のマッピングを使用してセルの一つ以上へ割当てられる一つ以上の材料の組成を計算することを含む。第２マッピングは、編成中のセルへ第２成分を配分するための第２配分パターンを規定する電子データである。第２配分パターンは、編成中の一つ以上のセルへ割当てられる第２成分の固定量を指定する電子データを含む。第２配分パターンは、編成のセルのいずれかへ割当てられる第２成分の最少量と最大量と、セルにわたり第２成分の最少量と最大量間に適用される第２変化度とを指定する電子データを含む。本方法はソース、宛先、またはマッピングを再規定する入力を受取ること、セルの一つ以上へ割当てられる一つ以上の材料の組成を再計算すること、修正されたライブラリ設計を規定するデータファイルを生成すること、によって修正されたライブラリ設計を生成することを含む。本方法は、一つ以上のパラメータを規定する入力を受取ることを含み、データファイルは、一つ以上のパラメータを表す電子データを含む。各パラメータはプロセスパラメータに対応し、編成の一つ以上のセルに対するパラメータ値を規定する電子データである。パラメータ値は最少量と最大量間で変化する。編成は２つ以上のセル、１０以上のセル、または約９６以上のセルを備える。
【０００８】
一般的に、別の態様で、本発明は材料の組合せライブラリに対するライブラリ設計を生成するためのコンピュータ実装方法を特徴とする。本方法は、一つ以上のソースのおよび一つ以上の宛先のセットを規定すること、第１マッピングのセットを規定する入力を受取ること、式のセットを使用して宛先での一つ以上のセルへ割当てられる材料の組成を計算すること、ライブラリ設計を規定するデータファイルを生成することを含む。各ソースは、組合せライブラリを作成することに使用される成分を表す電子データである。各宛先は、セル編成を表す電子データである。第１マッピングのセットは、編成中の一つ以上のセルへ割当てられるべき一つ以上の成分の量を計算するための式のセットを規定する電子データである。データファイルは、ソースと、宛先と、マッピングとを表す電子データを含む。
【０００９】
本発明の実施例は以下の有利な特徴の一つ以上を含むことができる。本方法はライブラリ設計の表出を表示することを含む。この表出は、セルの一つ以上へ割当てられるべき一つ以上の材料の組成をグラフで記述する。編成中のセルへ割当てられる成分は編成内のセルの場所によって決定される。材料の組成は式のセットのサブセットを使用して決定され、式のサブセットは編成内のセルの場所によって決定される。本方法は、式のセット中の式の数がソースのセット中のソースの数と等しくない場合に作動してエラー指示信号を生成する命令を含む。少なくとも一つの式のセットは、セルへ割当てられる成分の量をセルへ割当てられる別の成分の量の関数として規定する比率の式と、セルへ割当てられる成分の量をセルへ割当てられる複数の成分の総計容積の関数として規定する容積の式と、セルへ割当てられる成分の量をセルへ割当てられる複数の成分の総計質量の関数として規定する質量の式とから選択される。式のセットは、変化量に従い複数セルの各々へ割当てられる成分の量を規定する変化量の式を含む。式のセットは、編成内のセルの場所に従い編成の一つ以上のセルへ割当てられる。本方法は、相互依存する式のセットを同時に解くことを含む。方法は、式のセットを解くことに逆行列技法 (matrix inversion technique) を使用することを含む。本方法は、第２マッピングを規定する入力を受取ること、第１マッピングのセットおよび第２マッピングを使用してセルの一つ以上へ割当てられる材料の組成を計算することを含む。第２マッピングは、編成中のセルへ成分を配分するための配分パターンを規定する電子データである。配分パターンは、編成のセルのいずれかのセルへ割当てられる成分の最少量と最大量と、複数のセルにわたり成分の最少量および最大量の間に適用される変化量とを含む。
【００１０】
一般的に、別の態様で、本発明は材料の組合せライブラリに対するライブラリ設計を生成するためのコンピュータ実装方法を特徴とする。本方法は、一つ以上のソースのおよび一つ以上の宛先のセットを規定すること、複数のマッピングを規定することと、一つ以上のパラメータを規定する入力を受取ること、ライブラリ設計を規定するデータファイルを生成することを含む。各ソースは、組合せライブラリを作成することに使用される成分を表す電子データである。各宛先はセルの編成を表す電子データである。総体でのマッピングは、編成中の複数のセルへ割当てられる複数の材料の各々に対する組成を規定する。各パラメータは、プロセスパラメータに対応し、編成の一つ以上のセルに対するパラメータ値を規定する、電子データである。パラメータ値は、最少量と最大量との間で変化する。データファイルはソース要素と、宛先要素と、マッピングと、パラメータとを記述する電子データを含む。
【００１１】
本発明の実施例は以下の有利な特徴の一つ以上を含むことができる。パラメータ値は、時間と共に、編成中の２つ以上のセルにわたり、または時間と共に編成中の２つ以上のセルにわたり、変化するよう規定される。パラメータ値は直線、対数、指数、多項式、および等比級数から成るグループから選択される変化度に従い変化する。パラメータ値は温度、圧力、時間、流量レート、および撹拌速度から成るグループから選択されるプロセスパラメータに対応する。
【００１２】
一般的に、別の実施の形態で、本発明は基板上で材料の組合せライブラリを作成するためのコンピュータ実装方法を特徴とする。本方法は、設計要素のセットを規定することによってライブラリ設計を創出すること、設計要素のセットを記述する電子データを備えるデータファイルを生成すること、データファイルを使用して自動材料取扱装置に基板上で組合せライブラリを組立させることを含む。設計要素のセットは、組合せライブラリを作成することに使用される成分を表す一つ以上のソースと、その各々が一つ以上のセルの編成を含む一つ以上の宛先と、編成の一つ以上のセルへ成分の一つ以上の量を割当てるためのスキームを規定するマッピング、およびプロセスパラメータに対応するパラメータから成るグループから選択される一つ以上の要素とを含む。パラメータは、編成の一つ以上のセルに対するパラメータ値を規定する。パラメータ値は最少量と最大量間で変化する。
【００１３】
一般的に、別の実施の形態で、本発明は材料の組合せライブラリに対するライブラリ設計を生成するためのコンピュータ解読可能な媒体上のコンピュータプログラム製品を特徴とする。コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに、一つ以上のソースおよび一つ以上の宛先を規定する入力を受取り、第１マッピングを規定する入力を受取り、第１マッピングを使用して宛先での一つ以上のセルへ割当てられる一つ以上材料の組成を計算し、およびライブラリ設計を規定するデータファイルを生成させるよう動作可能な命令を含む。各ソースは組合せライブラリを作成することに使用される成分を表す電子データである。各宛先はセルの編成を表す電子データである。第１マッピングは編成中でのセルへ成分を割当てるための配分パターンを規定する電子データである。配分パターンは、編成のいずれかのセルへ割当てられる成分の最少量と最大量と、複数のセルにわたり成分の最少量および最大量間に適用される変化度とを含む。データファイル、ソースと、宛先と、マッピングとを表す電子データを含む。
【００１４】
本発明の実施例は以下の有利な特徴の一つ以上を含むことができる。コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに、セルの一つ以上へ割当てられる一つ以上の材料の組成をグラフで記述するライブラリ設計の表出を表示させるよう動作可能な命令を含む。データファイルは性質の一つ以上のセットを表す電子データを含み、性質の各セットはソース、宛先、または、マッピングの一つに連係する。ソースおよび宛先を規定する入力はグラフィカル入力装置からの入力を含む。第１マッピングを規定する入力は、利用可能なマッピング種類のセットからの選択を含む。利用可能なマッピング種類のセットは、一つのソースから編成中の一つのセルへの一つの成分の１対１のマッピング、一つのソースから編成中の複数のセルへの一つの成分の１対多のマッピング、複数のソースから編成中の複数のセルへの複数の成分の多対多のマッピング、複数のソースから編成中の一つのセルへの複数の成分の多対１のマッピング、または、一つ以上のユーザ規定の式のセットを含む。変化度は直線、対数、指数、多項式、および等比級数から成るグループから選択される。マッピングに連係する性質のセットはソース名と、ソースジオメトリと、宛先名と、宛先ジオメトリと、変化度種類と、変化度を規定する変化度パラメータのセットとを含む。コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに、第２マッピングを規定する入力を受取り、第１および第２のマッピングを使用してセルの一つ以上へ割当てられる一つ以上の材料の組成を計算させるよう動作可能な命令を含む。第２マッピングは編成中のセルへ第２成分を配分するための第２配分パターンを規定する電子データである。第２配分パターンは編成中の一つ以上のセルへ割当てられる第２成分の固定の量を指定する電子データを含む。第２配分パターンは、編成のセルのいずれかへ割当てられる第２成分の最少量と最大量と、セルにわたり第２成分の最少量および最大量の間に適用される第２変化度とを指定する電子データを含む。コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサにソース、宛先、または、マッピングを再規定する入力を受取ること、セルの一つ以上へ割当てられる一つ以上の材料の組成を再計算すること、修正されたライブラリ設計を規定するデータファイルを生成すること、によって修正されたライブラリを生成させるよう動作可能な命令を含む。コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに一つ以上のパラメータを規定する入力を受取らせるよう動作可能な命令を含み、データファイルは一つ以上のパラメータを表す電子データを含む。各パラメータは、プロセスパラメータに対応し、編成の一つ以上のセルに対するパラメータ値を規定する、電子データである。パラメータ値は最少量と最大量間で変化する。編成は２つ以上のセル、１０以上のセル、または約９６以上のセルを備える。
【００１５】
一般的に、別の実施の形態で、本発明は材料の組合せライブラリに対するライブラリ設計を生成するためのコンピュータ解読可能な媒体上のコンピュータプログラム製品を特徴とする。コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに、一つ以上のソースのおよび一つ以上の宛先のセットを規定する入力を受取り、第１マッピングのセットを規定する入力を受取り、式のセットを使用して宛先のセルの一つ以上へ割当てられる材料の組成を計算し、そしてライブラリ設計を規定するデータファイルを生成させるよう動作可能な命令を含む。各ソースは組合せライブラリを作成することに使用される成分を表す電子データである。各宛先はセルの編成を表す電子データである。第１マッピングのセットは、編成中の一つ以上のセルへ割当てられる一つ以上の成分の量を計算するための式のセットを規定する電子データである。データファイルはソースと、宛先と、マッピングとを表す電子データを含む。
【００１６】
本発明の実施例は、以下の有利な特徴の一つ以上を含むことができる。コンピュータプログラムは、セルの一つ以上へ割当てられる一つ以上の材料の組成をグラフで記述するライブラリ設計の表出を表示するよう動作可能な命令を含む。編成中のセルへ割当てられる成分は、編成内のセルの場所によって決定される。材料の組成は、編成内のセルの場所によって決定される式のサブセットを使用して決定される。コンピュータプログラムは、式のセットでの式の数がソースのセットでのソースの数と等しくない場合、エラー指示信号を生成するよう動作可能な命令を含む。式のセットの少なくとも一つは、セルへ割当てられる成分の量をセルへ割当てられる別の成分の量の関数として規定する比率の式と、セルへ割当てられる成分の量をセルへ割当てられる複数の成分の総計容積の関数として規定する容積の式と、セルへ割当てられる成分の量をセルへ割当てられる複数の成分の総計質量の関数として規定する質量の式とから選択される。式のセットは、変化量に従い複数のセルの各々へ割当てられる成分の量を規定する変化量の式を含む。式のセットは、編成内のセルの場所に従い編成の一つ以上のセルへ割当てられる。式のセットを使用してプログラム可能なプロセッサにセルの一つ以上へ割当てられる材料の組成を計算させるよう動作可能な命令は、相互依存する式のセットを同時に解く命令を含む。相互依存する式のセットを同時に解く命令は、式のセットを解くことに逆行列技法を使用する命令を含む。コンピュータプログラムは、第２マッピングを規定する入力を受取り、第１マッピングのセットおよび第２マッピングを使用してセルの一つ以上へ割当てられる材料の組成を計算するよう動作可能な命令を含む。第２マッピングは編成中のセルへ成分を配分するための配分パターンを規定する電子データである。配分パターンは、編成のセルのいずれかのセルへ割当てられる成分の最少量と最大量と、複数のセルにわたり成分の最少量および最大量間に適用される変化量とを含む。
【００１７】
一般的に、別の実施の形態で、本発明は材料の組合せライブラリに対するライブラリ設計を生成するためのコンピュータ解読可能な媒体上のコンピュータプログラム製品を特徴とする。コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに、一つ以上のソースのおよび一つ以上の宛先のセットを規定する入力を受取り、複数のマッピングを規定する入力を受取り、一つ以上のパラメータを規定する入力を受取り、そしてライブラリ設計を規定するデータファイルを生成させるよう動作可能な命令を含む。各ソースは組合せライブラリを作成することに使用される成分を表す電子データである。各宛先はセルの編成を表す電子データである。総体でのマッピングは、編成中の複数のセルへ割当てられる複数の材料の各々に対する組成を規定する。各パラメータは、プロセスパラメータに対応し、編成の一つ以上のセルに対するパラメータ値を規定する、電子データである。パラメータ値は最少量と最大量間で変化する。データファイルはソース要素と、宛先要素と、マッピングと、パラメータとを記述する電子データを含む。
【００１８】
本発明の実施例は、以下の有利な特徴の一つ以上を含むことができる。パラメータ値は、時間と共に編成中の２つ以上のセルにわたり、または時間と共におよび編成中の２つ以上のセルにわたり変化するよう規定される。パラメータ値は、直線、対数、指数、多項式、および等比級数から成るグループから選択される変化度に従い変化する。パラメータ値は温度、圧力、時間、流量レート、および撹拌速度から成るグループから選択されるプロセスパラメータに対応する。
【００１９】
一般的に、別の態様で、本発明は材料の組合せライブラリに対するライブラリ設計を生成するためのコンピュータ解読可能な媒体上のコンピュータプログラム製品を特徴とする。コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに、設計要素のセットを規定することによってライブラリ設計を創出し、設計を記述する電子データを含むデータファイルを生成し、およびデータファイルを使用して自動材料取扱装置に基板上で組合せライブラリを組立させるよう動作可能な命令を含む。設計要素のセットは、組合せライブラリを作成することに使用される成分を表す一つ以上のソースと、一つ以上の宛先と、編成の一つ以上のセルへ成分の一つ以上の量を割当てるためのスキームを規定するマッピング、およびプロセスパラメータに対応するパラメータ、から成るグループから選択される一つ以上の要素とを含む。各宛先は、一つ以上のセルの編成を含む。パラメータは編成の一つ以上のセルに対するパラメータ値を規定し、パラメータ値は最少量と最大量間で変化する。
【００２０】
本発明の実施例に見ることができる利点は以下の一つ以上を含む。本発明は、ユーザが組合せライブラリを概念的に設計することを可能にする一方、所望の場合示され得るが、好ましくはユーザに不可視である、プロセスにおける各ライブラリ構成部分で材料の厳密な割当に対して必要とされる大量の詳細計算を自動的に遂行する。ユーザは、概念的ライブラリ設計を可視化し、実際のライブラリ合成に着手する前に潜在的なエラーを識別することができる。ライブラリ設計のライブラリ合成からの分離は、特別の宛先基板または合成装置の物理的限界を顧慮せずに、ユーザがライブラリ設計を概念的に配列することを可能にする。ライブラリ設計は、各ライブラリ構成部分の組成を規定する多数の相互依存する材料の変化度または比率を特定することによって、ライブラリ構成部分にわたる化学薬品組成の変化を柔軟に規定できる。ライブラリ設計は、時間にわたるまたはライブラリ構成部分にわたるプロセスパラメータ変化を含むこともでき、それは、ユーザが材料組成へのプロセス条件を変更することの影響を組合せ的に探究することを可能にする。設計プロセスの出力は、概念的設計に対応するライブラリの自動合成を可能にするレシピファイルである。化学情報、ライブラリ設計および組成データのデータベースを保持することは、ライブラリ設計を加速し、旧い実験の繰返しを回避し、多種多様な材料の調合および性質を探究することに必要とされる実験の全般的計画および実行を支援する。
【００２１】
本発明の一つ以上の実施の形態の詳細は、添付図面および以下の説明に明らかにされる。本発明の他の特徴および利点は説明、図面、および特許請求の範囲から明白になるであろう。
【００２２】
【詳細な説明】
図１および図２に示すように、システム１００は、入力／出力装置１２０を装備するコンピュータ１１０を含む。システム１００の普通のユーザは化学者である。ユーザインタフェース１６０を介して、ユーザは、システム１００を初期化し、設計モジュール１３０を使用して材料の組合せライブラリに対するライブラリ設計を生成する（ステップ２００）。本明細書で使用される場合、組合せライブラリは、化学薬品組成、化学薬品量、反応条件、および／または、プロセス条件で幾らかの相違を含有する２つ以上の構成部分の集合であり、ここで構成部分は、反応またはプロセスの条件の一つのセットを受ける化学薬品の一つのセットを含有するライブラリにおける単一の位置である。
【００２３】
ライブラリ設計に基づいて、設計モジュール１３０は、材料取扱命令のセットを創出し、それはデータファイルまたは「レシピファイル」の形式を取り得て（ステップ２１０）、それは合成モジュール１４０へ提供され得る（ステップ２２０）。合成モジュール１４０は、例えば、材料取扱装置１８０に、設計で特定された組合せライブラリを合成させることによって、命令を実施する（ステップ２３０）。材料のライブラリを合成するというレシピファイルからの材料取扱命令の実施は、１９９９年５月５日出願の同時係属米国特許出願第０９／３０５，８３０号に更に詳細に記述されており、それはその全体を引用して本明細書に組込まれる。代替として、設計モジュール１３０は、材料取扱命令のセットを、設計モジュール１３０による後の修正または合成モジュール１４０による実施のためにメモリ１５０内のファイルまたはリレーショナルデータベースに格納する。
【００２４】
設計モジュール１３０を使用して、ユーザは、設計作業領域(design workspace) に対応する設計要素のセットと、材料を個々のライブラリ構成部分へ割当てるための一つ以上のマッピングつまり配分スキームと、オプションで、一つ以上のライブラリ構成部分へ適用される一つ以上のプロセスパラメータとを規定することによってライブラリを設計する。図３は、材料の組合せライブラリを設計することにシステム１００を使用する方法をより詳細に示す。ユーザインタフェース１６０を介して、ユーザは、一つ以上のソース（ステップ３００）および一つ以上の宛先（ステップ３１０）を規定することによって作業領域を規定する。本明細書で使用される場合、ソースは、ライブラリを創出することに成分として使用されるであろう化学薬品または化学薬品の混合物であり、一方、宛先は、組合せライブラリを表すセルの概念的編成である。一つの実施の形態では、宛先は、ライブラリがその中またはその上に創出される物理的基板を表できる。しかし、他の実施の形態では、宛先は、実際の物理的基板を表すことに制約されず、そうでなく、概念的ライブラリ環境に対応できる。従って、例えば図４に示すように、ユーザは、３成分Ａ、ＢおよびＣの３元系ライブラリを、三角形４００の各頂点は対応する成分の１００パーセントの組成に対応する、三角形宛先上へ設計できる、その一方で、後に更に詳細に説明するように、設計モジュール１３０は三角形の概念的設計をマイクロタイタープレートでのウエルまたはウェーハ上の場所に対応する通常の方形の格子へ翻訳する。ユーザは、各ソースおよび宛先を指定する情報を入れることによって規定し、それは、後に更に詳細に説明するように、ユーザ入力で規定された連係する性質を有する対応するソースまたは宛先のデータオブジェクトを設計モジュール１３０に創出させることができる。代替として、ユーザは、ソースまたは宛先をメモリ１５０から予め規定されたソースまたは宛先を取出すことによって規定する。
【００２５】
ソースおよび宛先の規定を、図５Ａ〜Ｃを参照して更に詳細に説明する。ユーザは、必要なソース（ライブラリを設計し合成することに使用される成分を意味し、それは、後に説明するように、一つ以上の宛先区域に配置される材料を含み得る）および宛先を、概要ペイン５１０、規定ペイン５３０、およびグラフィカルペイン５４０を含む、設計ウインドウ５００を使用して規定する。概要ペイン５１０は、ライブラリ設計およびその内容の階層的概観図を図示する。最上位レベルで、概要ペイン５１０は、ライブラリ設計フォルダ５１１のリストを表示し、各々がライブラリ設計を含有する。次のレベルは、例えば、ソースフォルダ５１２、宛先フォルダ５１３、化学薬品フォルダ５１４、式フォルダ５１５、および、パラメータフォルダ５１６を含む、各設計の内容に対応する副フォルダをリストする。第３レベルで、概要ペイン５１０は、例えば、ソース５１７、宛先５１８、化学薬品５１９、式、およびパラメータを含む、個々の設計要素を図示するアイコンを表示する。ユーザが所望の要素に対応するアイコンを選択する場合、ユーザインタフェース１６０は、その要素に関連する情報を表示する、例えば、ソース５１７の選択は、ソースの構成成分化学薬品の名前または他の関連する性質を指定するダイアログの表示の結果となる。概要ペイン５１０での階層的概観図は、ライブラリ設計に対応するレシピファイルを表すアイコン５２０も含む。
【００２６】
ユーザは、ライブラリを創出することに使用される（溶媒に溶解された一つ以上の化学薬品を含有する貯蔵溶液等の）ソースのセットを、例えば、「貯蔵材料」タブ５２５（または、ツールバー５６０上の対応するボタン、メニュ５７０でのメニュ項目など）を選択することによって規定し、それは規定ペイン５３０に貯蔵材料レイヤーを表示させる。適切なソース材料（すなわち、ライブラリ設計での使用のための成分）は、化学薬品元素、化学薬品化合物、または、化学薬品組成を含むことができ、それは、一つ以上の元素または化合物をそれ自体が含むことができる。ソース材料は、気体、液体、または固体の相であることができる。
【００２７】
各ソース材料に対して、ユーザは、ソース名をフィールド５３１に割当て、種類（または副種類）、（例えば、規定された化学薬品のリストから選択される）名前、分子量、当量、構造、密度、および、濃度等の、各構成成分化学薬品の属性を含む、ソースの性質を規定する情報を対応するフィールド５３２〜５３９へ入れ得る。ソースの性質に対応する値は、いずれか好都合な単位で入れることができ、それは、その後の計算のために設計モジュール１３０によって共通の単位へ変換される。グラフィカル表示を容易にするために、各ソースは、明確な色を割当てられることができる。ソースが規定されると、それは概要ペイン５１０内のソースフォルダ５１２にソースアイコン５１７として図示される。各ソースは、グラフィカルペイン５４０内のアイコンつまり形状５４１によっても表され、それはユーザによって、例えばアイコンをグラフィカルペイン５４０のいずれか所望の場所へ移動する、つまりドラッグする、または、所望の場合アイコンをサイズ変更するようマウスまたは他の入力装置を使用することによって操られることができる。
【００２８】
化学薬品（合成設計内の単一材料成分、例えば、ソースでの使用のために購入されるまたは合成される試薬）を規定するために、ユーザは、階層の規定ペイン５３０内の「化学薬品」タブ５４５を選択するなどの適切な選択をして、そのペインを図５Ｂに示すような化学薬品規定レイヤー５５０へ切替させる。代替として、ユーザは、ツールバー５６０上の新規化学薬品ボタン５６１、吊下げ (drop-down) メニュ５７０から適切な見出し (entry)、または、他の選択素子を選択する。ユーザは、化学薬品の名前を化学薬品名フィールド５５２内へ入れ、分子量、当量、構造、および、密度等の化学薬品の性質を規定する情報を、対応するフィールド５５３、５５４、５５５、および、５５６内へ入れる。オプションとして、ユーザは、化学薬品「種類」−ライブラリを創出することで設計パラメータとして使用され得る化学薬品の種別を記述するユーザ選択のラベル−も種類フィールド５５１内へ名前を入れることによって割当てる。規定された各化学薬品種類は、一つ以上の副種類を含むことができる。代替として、ユーザは、予め規定された一つの化学薬品または複数の化学薬品に対する関連するデータをメモリ１５０内のデータベースから取出し、データを化学薬品規定レイヤーの対応するフィールド内へ直接転送できる。
【００２９】
ライブラリ設計の実施を容易にするために、一つの実施の形態で、設計モジュール１３０は、ライブラリを合成することに使用される実際の貯蔵溶液の手動または自動化調合のために使用できる貯蔵溶液調合ワークシートを出力する。貯蔵溶液が調合された後に、ユーザは、貯蔵溶液成分の質量、容積および濃度の実際の値を入れ得て、設計モジュール１３０が利用可能な貯蔵溶液の実際の組成に基づき貯蔵材料の使用量を再計算することを可能にできる。
【００３０】
ユーザは、ツールバー５６０上の新規宛先ボタン５６３等の適切なボタンまたはメニュ項目を選択し、宛先の名前およびジオメトリの情報を入れることによって一つ以上の宛先を規定する。各宛先は一つ以上の区域を含み、その各々は、一つ以上のセルの編成（例えば、アレイ）における一つのセルまたはセルのグループとして表されることができる。宛先は、２つ以上のセル、好ましくは、４、１０、２０または９６以上でさえものセルの編成を含むことができる。宛先のセルまたは区域は、組合せライブラリの構成部分と、その上にライブラリが創出されるであろう（マイクロタイタープレート、ウェーハ、などのような）物理的基板上の場所とに対応できるが、必ずしもしなくてよい。しかし、宛先は究極の物理的基板のジオメトリに対応できる一方で、宛先は、より概念的レベルでライブラリを表し得て、後に更に詳細に説明するように、究極のライブラリ設計において抽象的中間物に対応できる。宛先は一つ以上のライブラリ設計を包含でき、逆に、ライブラリ設計は、宛先に連係する単一のセルからセルの総計数まで、宛先のいずれの数の区域またはセル、を包含できる。記載の実施の形態では、宛先は、正方形または長方形のアレイとして図示される。しかし、宛先およびそれが表すライブラリは、正方形、長方形、円形、三角形、などのようないずれか好都合な形状に設計され得る。所望の編成の選択は、この発明によって操られできる選択の範囲である。組合せライブラリを設計するための戦略は、１９９８年９月１８日出願の同時係属米国特許出願第０９／１５６，８２７号、および米国特許第５，７７６，３５９号に記述されており、その両者は引用して本明細書に組込まれる。
【００３１】
従って、ユーザは、例えば、宛先の境界付ける (bounding) マトリックスを規定する行および列の数を、図５Ｃに示す宛先性質ダイアログ５８０のフィールド５８１と５８２内へ入れることによって、宛先を規定する。規定された各宛先は、宛先フォルダ５１３における宛先アイコン５１７として、および、グラフィカルペイン５５０における適切な形状の適切な大きさにされた空の編成５４２として表され、上記でソースに対して説明したように、グラフィカルペイン５５０の所望の場所へドラッグすることによって、または、サイズ変更することによって、のようにユーザによって操られる。
【００３２】
図３を再度参照すると、ユーザは、（化学薬品を含む）成分をソースから宛先区域へ割当てることによって組合せライブラリを設計し、各ライブラリ構成部分の組成を規定する（ステップ３２０）。図６Ａ−６Ｃを参照して詳細に説明する、一つの実施の形態では、ユーザは、一つ以上の宛先セルへの一つ以上の成分の割当てを表す一つ以上のマッピングを直接規定する。グラフィカルペイン６００でそれぞれ円形６０１−６０３および編成６０７として表される、必要なソースおよび宛先を規定した後に、ユーザは、ツールバー６１０を使用することによってライブラリを設計し、一つ以上のマッピングの系列を規定し、マッピングの各々は、一つのソースまたは複数のソースから一つの宛先区域（すなわち、一つのセルまたはセルのグループ）、または、一つの宛先区域から一つの同じまたは異なる宛先の一つ以上の他のセルへの一つの成分または複数の成分の量を割当てるためのスキームつまりパターンを包有する。後に説明するように、マッピングは、単一のソースから単一の宛先区域へ、一つのソースから多数の宛先区域へ、または、多数のソース（または宛先区域）から多数の宛先区域へ規定できる。一つ以上の宛先区域へ適用される数学的変化度によってまたは一つ以上の統御式のセットによって、または、これらの方法の幾つかの組合せによって、規定される均一な量でまたは変化する量で、一つ以上の成分が一つ以上の宛先区域へ割当てられることを特定することによって、ユーザはマッピングを規定できる。
【００３３】
マッピングを規定するために、ユーザは、例えば、ツールバー６１０での適切なボタンを選択することによってマッピングモードを選択する。一つの実施の形態では、単一の成分を単一の宛先セルへ割当てる「１対１」マッピングを規定するために、ユーザは１対１マッピングボタン６１５を選択する。次に、ユーザは、例えば、円形６０１のようなグラフィカルペイン６００でのアイコンつまり形状をハイライトすることによって所望のソースを選択する。次に、ユーザは、例えば、宛先編成６０７でのセル６２０を選択することによって宛先セルを選択する。次に、ユーザは、選択された宛先セルへ割当てられる選択された成分の量を入れるよう促される。代替として、ユーザは、後に説明するように、式を規定することによって宛先セルへ割当てられる成分の量を特定できる。
【００３４】
ユーザは、多数のソース（一つの宛先での多数の区域を含む）から別の宛先での多数の区域（または、所望の場合同じ宛先での別の区域のセット）へ、例えば、「多対多」マッピングボタン６１４を選択することによってマッピングを規定できる。ユーザは、例えば、宛先編成６０７での所望のセルの上にカーソルをドラッグすることによって出発宛先でのセルのグループ、および、目標宛先でのセルのグループ（それは出発宛先と同じであり得るし同じでなくても良い）を選択する。目標セルのグループは、宛先でのいずれの数のセルを含み得るし、セルの一つ以上の行または列、または、一つ以上の行または列の一部分を含み得る。設計モジュール１３０は、選択された出発セルから選択された目標セルへ割当てられる一つの成分または複数の成分の量を入力するようユーザインタフェース１６０を介してユーザに促す。
【００３５】
オプションとして、ユーザは、例えば、Microsoft？ Excel で生成されたタブで範囲を定めた (tab-delimited) スプレッドシートファイル等の、適切なテキストファイルを参照して、適切なボタン６１６または６１７を選択することによって、１対１または多対多のマッピングを規定できる。設計モジュール１３０は、一つのソースまたは複数のソースおよび一つの宛先区域または複数の宛先区域を指定するようユーザに促し、所望のマッピング情報を含有するファイルを選択するようユーザに促す。設計モジュール１３０は、選択されたファイルの内容に従い選択された一つの成分または複数の成分を選択された宛先のセルへ割当てる。従って、例えば、選択されたファイルは、選択された宛先アレイの対応するセルへ成分を割当てることに使用される一定値のタブで範囲を定めたアレイを含有できる。代替として、設計モジュール１３０は、選択されたファイルに含有される、指数的、対数的、多項式的、または、等比級数的の式などのような式に基づき、選択された宛先での各セルへ割当てられる一つ以上の成分の量を計算できる。
【００３６】
ユーザは、一つのソースから多数の宛先セルへのマッピングを、例えば、「１対多」マッピングボタン６１３を選択することによって規定する。設計モジュール１３０は、上記で説明したように、所望のソースおよび所望の宛先でのセルのグループを選択するようユーザに促す。次に、設計モジュール１３０は、選択された宛先セルの上に適用される配分スキームを特定するようユーザに促し、例えば、出発および終了の量と、方向と、（長方形、三角形または他の所望の形状のような）配分パターンとを入れることによって、直線的配分変化度を規定する。
【００３７】
図６Ｂは、マッピング配分を更に詳細に規定するためのダイアログの一つの実施例を示す。ダイアログ６３０は、長方形または三角形のような、種々の変化度形状の選択の範囲をユーザに提供するラジオボタンのペイン６３５を含む。ペイン６４０で、ユーザは変化度の配向−宛先アレイにおいて成分の量が増大する一つの方向または複数の方向−を選択する。ユーザは、変化度に対する最小値および最大値をフィールド６４５および６５０に入力し、変化度のステップサイズを特定する、宛先での行または列の数をフィールド６５５に入れる。設計モジュール１３０は、特定された変化度に従い第１セルに最少量で始まり最大量まで増大するよう、宛先での選択された各セルに対する量を計算する。
【００３８】
他の実施の形態で、ユーザインタフェース１６０および設計モジュール１３０は、他の配分スキームに基づきマッピングを規定するよう構成できる。例えば、図６Ｂに示す実施の形態は直線的変化度を規定するためのダイアログを図示する一方で、ユーザインタフェース１６０および設計モジュール１３０は、指数的、対数的、多項式的、または、等比級数的関数等の、一つ以上の他の良く知られた数学的形式に従い変化度を規定するよう構成できる。同様に、設計モジュール１３０は、上記で説明したように、各ソースから材料の一定の量、または変化度によって規定される変化する量を使用して、多数のソースから単一の宛先区域へ材料の量を割当てるための「多対１」のマッピングを規定するよう構成できる。なお別の実施の形態で、設計モジュール１３０は、一つのソースまたは複数のソースから一つ以上の他のソースへ（または一つの宛先区域または複数の宛先区域から一つ以上のソースへ）のマッピングを許容するよう構成できる。
【００３９】
図６Ｂに示す実施の形態は特定の測定の単位を参照せず変化度の規定を提供する一方で、ユーザインタフェース１６０および設計モジュール１３０は、ユーザが、例えば、モル濃度、重量、容積、または、厚さの単位等の、いずれか好都合な測度で値を入力することを許容するよう構成できる。そのような実施の形態では、設計モジュール１３０は、マッピング量の計算のために選択された単位を適切な単位へ自動的に変換し、必要な変換をする責務からユーザを解放する。従って、ユーザは、成分の貯蔵溶液を調合するために最も好都合である単位を使用してライブラリ設計のためのソースを規定し、その目的に最も適切な別の単位のセットでライブラリを設計できる、その一方で、設計モジュール１３０は、ライブラリの合成に適切な更に別の単位のセットでレシピファイルを出力する。
【００４０】
ユーザは、例えば、ユーザインタフェース１６０での適切なメニュ項目、ツールバーボタン、または他のグラフィカル素子を選択することによってアクセスされる、図６Ｃでのダイアログ６６０のような適切なマッピングダイアログを介して、規定された各マッピングオブジェクトの性質（例えば、ソース、宛先、量、形状、など）、および、全般的マッピング系列を概観できる。規定された各マッピングを選択された宛先へ適用する結果は、グラフィカルペイン６００に表示され、それは、現在のライブラリ設計での各宛先区域の組成をグラフで図示する。図６Ａに例示された実施の形態では、宛先編成６０７に対する組成データは、層状グラフ形式で表示され、宛先での各セルは彩色されたまたはパターン化された層つまりバーに分割され、そのサイズがそのセルへ割当てられた各成分の相対的量を表す。図６Ａでの概要ペイン６７０内の各ソース（または、選択された概観図オプションに依存して、化学薬品）に連係するチェックボックスを選択するまたは選択しないことによって、ユーザは、所定のセルへ割当てられる幾つかまたは全ての成分の相対的割合を概観できる。従って、例えば、ユーザがソースＡチェックボックス６７５を非選択する場合、設計モジュール１３０は、アレイ６０７での各セルからそのソースに対応する層を除去し、ユーザが各宛先区域へ割当てられたそのソースの量を顧慮せずに残存する成分の相対的割合を概観することを可能にする。オプションとして、ユーザは、後に図８Ｃに関連して更に詳細に説明する円グラフのセットの形式で組成データを概観でき、各個々の円グラフはその宛先区域へ割当てられた対応する成分の相対的量を図示する彩色された楔形に分割される。ユーザは、ユーザインタフェース１６０での適切なメニュ項目、ツールバーボタンまたは類似のグラフィカル素子を選択することによってスプレッドシート形式で数値組成データへもアクセスできる。
【００４１】
ユーザインタフェース１６０および設計モジュール１３０は、一つ以上の宛先区域へ割当てられる、一つの成分または複数の成分の量、または、２つ以上のそのような成分間の比率、を規定する一つ以上の式の体系を使用して、ユーザが配分スキームを規定することも可能にする。ユーザは、そのような「式による設計」マッピングスキームを採用でき、上記で検討した変化度マッピング実施と組合せて、全体の組合せライブラリに対するマッピングを規定する、または、多数マッピングライブラリ設計の一つ以上のマッピングを規定する。
【００４２】
図７Ａに示すように、ユーザは、ツールバー６１０上の式設計ボタン等の、適切なツールバーボタンまたはメニュ項目を選択することによって式を規定し、ユーザインタフェース１６０に、式設計編成７０５および連係する式設計ツールバー７１０をペイン７００に表示させる。ユーザは、式設計ボタン７１１を選択することによって式設計を始動し、例えば、マウスまたは他の入力装置により所望の区域を選択することによって、アレイ７０５を区域７０６、７０７、７０８および７０９等の区域へ区分する。行区分ボタンまたは列区分ボタン７１５および７１６の選択は、設計モジュール１３０に、列ヘッダ７２０のような行ヘッダまたは列ヘッダを挿入させ、対応するヘッダへ割当てられるいずれかの式によって統御されるであろう宛先セルのグループ−例えば、区域７０６でのセルのグループ−を創出する。宛先区域の種々のサイズで区分操作を繰返すことによって、ユーザは、後に説明するように、宛先編成７０５のセルへ多数の式を適用する能力のある多数の行ヘッダおよび列ヘッダを創出できる。
【００４３】
ユーザは、成分（すなわち、一つの化学薬品または複数の化学薬品を含む一つのソースまたは複数のソース）をヘッダへ、適切なアイコン（例えば、アイコン７３１）を概要ペイン７３０での現在のライブラリ設計フォルダから選択し、選択されたソースをドラッグし、それを宛先編成７０５での所望のヘッダ７２０内へ投入することによって、割当て得る。この行動は、設計モジュール１３０に、後に説明するように、これらのセルを統御する式での使用のために、ソースアイコン７３１によって表された成分をヘッダ７２０へ割当てられた全てのセルへ割当てさせる。オプションとして、ユーザは、成分（ソースまたは化学薬品）を一つ以上の個々のセルまたはセルのグループへ、選択された成分をドラッグし、所望の一つのセルまたは複数のセル内へ投入することによって、割当て得る。ユーザは、多数の成分も宛先へ、適切なソースのアレイ−例えば、同じ種類の異なる化学薬品のアレイ−を最初に規定し、ソースのアレイを所望の宛先上へドラッグすることによって割当てることができる。
【００４４】
ユーザは、例えば、所望のヘッダを選択し、設計モジュール１３０に、例えば、図７Ｂに示すような式の性質ダイアログ７４０を介して関連する式の性質を入れるようユーザに促させることによって、式を規定する。ダイアログ７４０で、ユーザは、例えば、２つ以上の成分または化学薬品種類の間の関係を重み付け項の合計 (sum of weighted term) として記述する比率の式を規定する。フィールド７４２で、ユーザは、ユーザ規定の種類または副種類（例えば、触媒、相互触媒 (co-catalysts)、溶媒、イニシエータ、モノマー、表面活性剤、配位子、金属、など）、ソース、化学薬品、または総計質量、総計容積、などのような合成パラメータ、を含み得る所望の項を指定する。一つの実施の形態では、フィールド７４２内の項は、上記で検討したように、規定された利用可能な選択の範囲を指定するプルダウンメニュを発動する、フィールド７４２に連係する矢印ボタン７４４を作動することによって、利用可能な種類、ソース、化学薬品、および合成パラメータのリストから選択され得る。ユーザは、選択された項の重み付けを規定する係数を係数フィールド７４６に入れる。追加の種類または副種類、ソース、化学薬品、または、合成パラメータは、選択ボックス７４８によって式内に組込みでき、それは、追加の項および係数のフィールド７５２および７５４を持つ、式へ追加の行７５０を付加する。ユーザは、適切な単位も単位フィールド７５５内に選択する。ＯＫボタン７５６の選択は、設計モジュール１３０に、特定された式を選択されたヘッダへ割当てさせる。新規に規定された式オブジェクトを表すアイコンが、概要ペイン７３０での式フォルダ７３６へ追加される。
【００４５】
図７Ｃを参照すると、より複雑な関係が、この実施の形態では係数ボックス７６０を選択することによってアクセスされる係数関数を使用することによって規定できる。この特徴は、ユーザが特別の式で統御される区域でのセルにわたり適用される変化度を規定する式を使用することを許容する。上記で説明したように、ユーザは、適切な項（種類、ソース、化学薬品、合成パラメータ）を項フィールド７６２で選択し、最小および最大の係数値をフィールド７６３および７６４に入れ、変化度に対するステップ値をステップ幅フィールド７６５に入れる。次に、ユーザは、直線的、指数的、対数的関数等の、係数値での変化を規定する所望の関数を関数フィールド７６７で選択し、水平、垂直、または対角線等の変化度の方向を方向フィールド７６８で選択する。変化度の適用に対する開始点が、ラジオボタン７６９を使用して選択される。ＯＫボタン７７０の選択は、設計モジュール１３０に、規定された関数を選択されたヘッダへ割当てさせ、式オブジェクトを表すアイコンを概要ペイン７３０での式フォルダへ追加させる。
【００４６】
ユーザは、式を個々の宛先セルまたはセルのグループへ割当て得る。予め規定された式は、例えば、一つのセルまたはセルのグループへ、概要ペイン７３０での式フォルダ７３６から式アイコンを選択し、式を所望の一つのセルまたはセルのグループへドラッグする、または、式を所望のセルのグループを統御するヘッダへドラッグすることによって、割当てできる。ユーザは、特別の一つのセル、セルのグループ、または全体の宛先に対して規定された全ての式のリストを、例えば、式リストダイアログウインドウで概観できるし、式を一つのセルまたはセルのグループからコピーし得て、これらの式を別の一つのセルまたはセルのグループへ、または別のセルのグループを統御するヘッダへ割当て得る。
【００４７】
図８Ａは、宛先８１０を例示するペイン８００を図示し、それに対して数多くの統御式が上記で説明したように規定された。ユーザは、この宛先の式概観図８００に、マウスまたは他の入力装置により、例えば、適切なメニュ項目またはツールバーボタンを選択することによって、または、図７Ａでの編成７０５または図６Ａでのアレイ６０７を選択することによって、アクセスする。宛先８１０は、編成６０７および／または７０５のセルに対応するセル８１５の行および列を含む。この例では、各セル８１５は、Ｅ７、Ｅ８、Ｅ９、またはＥ１０と指名された式を含むとして図示される。式自体は、概要ペイン８０５に式フォルダ８０６での項目として表示される。
【００４８】
従って、例えば、式Ｅ８が割当てられるセル８０１は、次式に従う
[Mole Equiv.] CoCatalyst = 1.0 * Catalyst
ここで、CoCatalyst および Catalyst は、対応する規定ペインの化学薬品レイヤーで規定された化学薬品種類である。各セル８０１は、そのセルが出現する列の上に配置されたヘッダにおよび行の左へ出現する式によっても統御される。例えば、参照番号８０２で指定されるセルは、次式に従う：
[Mole Equiv.] CoCatalyst = 0.1 * Catalyst
[uL] TotalVolume = 200
[mg] Substrate = 0.12 * Total Mass
[Mole Equiv.] Catalyst = 0.0001 * Substrate
その一方で、参照番号８０３で指定されるセルは次式に従う：
[Mole Equiv.] CoCatalyst = 0.1 * Catalyst
[uL] TotalVolume = 200
[mg] Substrate = 0.12 * Total Mass
[Mole Equiv.] Catalyst = 0.01 * Substrate
上記で検討したように、所定のセル８０１の場所は、関連する式によって特定される種類を供給することに使用される特定の成分（化学薬品またはソース）も決定する。従って、上記で検討したセル８０２に対して、設計モジュール１３０は、対応する区域の組成を決定する式のセットを解くことに、種類の溶媒、基板、触媒、および相互触媒に対して、それぞれ、ソースの SolvA, SubB, CatD, および CoCatE を使用するであろう。すなわち、設計モジュール１３０は、セル８０２の組成を計算することに次の式のセットを解くであろう：
[Mole Equiv.] CoCatE = 0.1 * CatD
[uL] TotalVolume = 200
[mg] SubB = 0.12 * Total Mass
[Mole Equiv.] CatD = 0.0001 * SubB
副種類の使用は、式を使用してライブラリを設計することでユーザに追加の柔軟性を提供する。例えば、ユーザが、モノマーの対を重合し、モノマーが重合反応中に異なる時間に追加されるライブラリを設計できる。単一の化学薬品種類「モノマー」の下に２つの化学薬品副種類−例えば、「第１モノマー」および「第２モノマー」−を規定することによって、ユーザは、合せたモノマーの総計量を一つの式（例えば、[(mg) monomer = 0.2 Total Mass]）を使用して規定できる、その一方で、第１モノマーの第２モノマーに対する比率を第２の式（例えば、[(mg) first monomer = 0.3 second monomer]）を使用して規定する。
【００４９】
一つの実施の形態で、ユーザは、設計モジュール１３０に、規定された式のセットが解き得ることを、ライブラリ設計プロセス中にいつでも、例えば、チェックモードボタン８１２を選択することによって、検証させ得る。この選択に応答して、設計モジュール１３０は、数多くのチェックを遂行し、設計モジュール１３０が式のセットを解くことを可能にすることに十分な情報をユーザが提供したか否かを決定する。従って、例えば、設計モジュール１３０は、式のセットによって必要とされるであろう、化学薬品の分子量、濃度、密度、などのような全てのソース情報をユーザが提供したか否かを決定する。全ての必要なソース情報は規定されなかったと設計モジュール１３０が決定する場合、設計モジュール１３０は、ユーザインタフェース１６０を介して必要な情報を入れるようユーザに促す。設計モジュール１３０は、規定された式の数が規定されたソースの数に引合うか否か（および、全ての適切な種類の化学薬品またはソースが各セルへ割当てられたか否か）も決定し、どの式も重複しないことを検証する。この式チェックに失敗するいずれかのセルに対して、設計モジュール１３０は、ユーザに式エラーをユーザインタフェース１６０を介して、例えば、適切なエラーメッセージを表示する、または、十分な情報が規定されたセルを緑色で、他の全てのセルを赤色で表示することでのように、適切な色またはパターンで指定される失敗したセルを持つ宛先アレイを表示する、ことによって報知する。オプションとして、設計モジュール１３０は、所定のセルに対して規定された式が解くことができない理由または複数の理由もユーザに報知する。
【００５０】
（例えば、式を解けボタン８１３の選択によって）式設計が完了したことを指示するユーザ入力を受取ると、設計モジュール１３０は、所定の宛先に対して規定された式を解くことに通常の行列代数技法を使用して、各セルに対して規定された式のセットに含まれる種類の代りに適切な化学薬品およびソースを用い、対応する宛先セルの組成を計算する。従って、例えば、設計モジュール１３０は、ＬＵ分解のような技法を使用して、規定された比率の式のセットを解き、結果をＸ＝Ｘ1＋Ｘ2の形式で提供する、ここでＸ1は化学薬品の質量の副ベクトルであり、Ｘ2は貯蔵材料の容積の副ベクトルである。設計モジュール１３０は、他の種類の式を受容し解くように構成され得る、例えば、次で規定される質量の式：      [-I]X1 + [D]X2 = 0
または、
0003665741.tif 000002
ここで、Ｘ1は化学薬品の質量の副ベクトルであり、Ｘ2は貯蔵材料の容積の副ベクトルであり、Ｉは単位行列であり、Ｄは密度行列である。
【００５１】
設計モジュール１３０が各セルに対する式のセットを解く計算は、コンピュータに内在しユーザに不可視であり得る；オプションとして、設計モジュール１３０は、計算をウインドウにユーザインタフェース１６０を介して表示する。チェックモードボタン８１２に関連して上記で説明したように、式を解く場合、設計モジュール１３０は、オプションで、割当てられた式が有効な解答を有する各セルを適切な色、パターン、または、他の視覚表示スキームにより指定し、その一方で、割当てられた式が解けないセルを別の適切な表示スキームで指定する（例えば、有効な解答を持つセルを緑色で、他のセルを赤色で表示する等の）。設計モジュール１３０は、セルの式を解くことでの失敗に対する理由をユーザが「診断する」ことを、例えば、図８Ｂに示すように、適切なユーザ入力に応答して式マトリックスダイアログ８３０を表示することによって、可能にするよう構成される。選択されたセル、ここでアレイ８１０でのセル８０２、に対して、ダイアログ８３０は、セルに対する状態（例えば、「式解答失敗」）、と共に、選択されたセルへ割当てられた式から導かれた値に対応する区域（８４０）、規定ペインに規定された貯蔵材料濃度から計算された値（８４５）、および、化学薬品質量および貯蔵溶液容積に対する式の解答（８５０）を持つスプレッドシート８３５も表示する。図８Ｂに図示された例では、解答区域８５０は、SolvA に対する計算された容積は負であり、セル８０２へ割当てられた式を解答不可にすることを明らかにする。
【００５２】
図８Ｃに示すように、ユーザは、式設計に対して結果として得られた計算された組成データのグラフ表示を、グラフィカルペイン８５５のデータ表示ボタン８５６のようなツールバーボタンの適切なメニュ項目を選択することによって、概観できる。ユーザは、組成データを、例えば、化学薬品のモルまたは質量の比率で、化学薬品ボタン８６０およびモルボタンまたは質量ボタンそれぞれ８６２または８６３を選択することによって、概観することを選び得る；代替として、組成データは、ソースボタン８６５および対応する容積ボタン８６６を選択することによって、ソース容積比率で表示され得る。円グラフボタン８６８の選択は、設計モジュール１３０に、組成データをセル８７２の編成８７０として表示させる。各セル８７２は、そのセルへ割当てられた式のセットの解答によって決定された対応する宛先区域の計算された組成を表す円グラフ８７５を含有する。宛先区域へ割当てられた各成分の相対的割合（選択された概観オプションで決定された単位で−貯蔵材料溶液に対して容積、化学薬品に対して質量またはモル濃度）は、所定の成分に連係する色またはパターンで（例えば、概要ペイン８８０におけるソースフォルダ８７７での各ソース成分へ割当てられた色で）図示される対応する円楔形のサイズによって、各グラフ８７５に表される。概要ペイン８８０での各ソース（または、選択された概観オプションに依存して、化学薬品）に連係するチェックボックスを選択するまたは選択しないことによって、ユーザは、所定のセルへ割当てられた幾つかのまたは全ての成分の相対的割合を概観できる。従って、例えば、ユーザが SolvA チェックボックス８８２を非選択する場合、設計モジュール１３０は、編成８７０での各円グラフ８７５からそのソースに対応する円楔形を除去し、ユーザが各宛先区域へ割当てられた溶媒 (SolvA) の量を顧慮せずに残存する成分の相対的割合を概観することを可能にする。ユーザは、上記の図６Ａに関連して上記で説明したような、層状グラフ形式で計算された組成データを概観できる。各宛先区域に対する数値組成データが、図８Ｄに示すように、セル組成データダイアログ８８５を介して表示され得る。
【００５３】
再度図３を参照すると、一つの実施の形態で、設計モジュール１３０は、ユーザが変化するプロセスパラメータをライブラリ設計内へ、一つ以上の宛先にわたり値を変化するスキームを特定するパラメータを介して、組込むことを可能にするよう構成される。パラメータは、温度、圧力、混合速度、急冷時間、流量、などのような外部条件を含むことができる。ユーザは、パラメータを、例えば、適切なメニュ項目またはツールバーボタンを選択することによって規定する（ステップ３３０）。設計モジュール１３０は、必要な情報を入れるよう、図９Ａに示すパラメータ性質ダイアログ９００のような適切なダイアログを表示することによってユーザに促す。ユーザは、パラメータ名を名前フィールド９０５に割当て、パラメータ種類および適切な単位をフィールド９１０および９１５で選択する。ユーザは、設計モジュール１３０が規定されたパラメータを適用するであろう一つ以上の宛先をフィールド９２０で指定する。フィールド９２５で、ユーザは、パラメータ値を変化させるためのスキームを選択し、それは、時間的変化、空間的変化、など、のようなスキームと共に、そのような変化スキームの組合せを含み得る。設計モジュール１３０は、それぞれフィールド９３０または９３５でユーザによって特定される、一つ以上の行または列にわたり、空間的にパラメータ値を変化するよう構成される。同様に、ユーザは、（直線的関数またはステップ関数等の）時間関数、時間ステップの数、および適切な（秒、分、または時間等の）時間単位をそれぞれフィールド９５０、９４０、および９４５に特定することによって時間的変化を規定する。ユーザは、パラメータを記述するコメントをコメントフィールド９５５に入れ得る。完了すると、例えば、ＯＫボタン９６０のユーザの選択によって知らされ、設計モジュール１３０は、パラメータをメモリ１８０に格納し、対応するパラメータアイコンを概要ペイン５１０でのパラメータフォルダ５１５へ追加し、次に説明するように、規定ペイン５３０のパラメータレイヤーにスペースを割付ける。
【００５４】
図９Ｂに示すように、パラメータレイヤー９６５は、規定ペイン９６８でパラメータタブ９７０を選択することによってアクセスされる。パラメータレイヤー９６５は、温度パラメータ９７５および圧力パラメータ９８０等の規定された各パラメータに対する記入を含む。規定された各パラメータは、パラメータ種類（９７５、９８０）を指定する拡張可能な記入によって指定され、それは、拡張の際に、上記で検討したように、名前９７６、ステップ識別子９７７、各ステップに対する開始時間９７８、およびそのステップでのパラメータに対する記述つまり値９７９、等の、パラメータ性質ダイアログ９００を介して入力されるパラメータ性質を表示する。適切な場合、パラメータレイヤー９６５は、上記で説明したように、パラメータがパラメータ性質ダイアログ９００のフィールド９２０に割当てられる宛先での各セルに対してパラメータ値を図示するスプレッドシート種類の表示９８５を含む。設計モジュール１３０は、ユーザがパラメータ値を手動でパラメータレイヤー９６５内へ入れることを可能にするよう構成される；代替として、設計モジュール１３０は、一定のまたは変化度の関数を選択された宛先セルのグループへ適用するような、パラメータ性質ダイアログ９００に規定された変化スキームに従いパラメータ値を入植する (populate)。ユーザは、パラメータ性質ダイアログ９００を介して、または、パラメータレイヤー９６５を介して直接、パラメータ値を修正できる。
【００５５】
ライブラリ設計が完了した場合、ユーザは、オプションで、幾つかのまたは全ての設計情報−すなわち、ソース、宛先、およびパラメータ、と共に、マッピングスキームおよび他の関係する情報−を含む、設計ファイルをメモリ１８０に格納できる。一つの実施の形態で、設計モジュール１３０は、各ライブラリ構成部分で堆積される成分の相対的または絶対的の量を記述する、テキストファイル（または、Microsoft？ Excel 等のプログラムに対して適したフォーマットでのタブで範囲を定めたスプレッドシートファイル）を出力し、化学者が設計されたライブラリを手動で調合することを可能にする。代替として、設計モジュール１３０は、選択された宛先に対する組成データのグラフでの層状グラフまたは円グラフ表示を図示する、Microsoft？ の PowerPoint ファイル等のイメージファイルを出力するよう構成できる。
【００５６】
設計モジュール１３０は、材料取扱装置１８０による自動プロセスのために合成モジュール１４０によって取出しできる一般的フォーマットで合成命令のセットを含有するレシピファイルを生成するようにも構成される（図３でのステップ３４０）。適切な装置１８０は、例えば、California 州 Sunnyvale の Cavro Scientific Instruments, Inc.から入手可能な RSP 900 Robotic Sample Processor のような、自動液体取扱ロボットを含むことができる。装置１８０は、物理的または化学的気相堆積法の様々な種類を遂行する自動システムを含むこともできる。液体取扱で、溶液の混合物は、普通には、ライブラリを創出するよう小型のウエルのアレイで調剤される。真空堆積では、固体の元素または化学薬品、または、固体の元素または化学薬品の混合物が、気化され、基板上に個々の成分として堆積される。堆積は、ライブラリを製作するよう一連のシャッタおよびマスクによって制御され得る。堆積装置の例として、１９９７年４月２２日出願のＷＯ９８／４７６１３（米国特許出願第０８／８４１，４２３号）を参照されたい。
【００５７】
一つの実施の形態で、適切なデータファイルまたはレシピファイルは、図８Ａに例示された式設計で「CatA」と名付けられた成分に対して、表１に示すように、上記で説明したように創出される、各ソース、各宛先、各パラメータ、および各マッピングに対する記入を含む。
表１
[COMPONENT#1]
compLabel=CatA
libRegBegin=NULL
libRegEnd=NULL
arrayGeom=RECT
numRows=1
numColumns=1
[MAPPING 1]
Source=CatA
SourceRect=(1,1),(1,1)
Destination=Plate
DestRect=(2,2),(7,11)
GradientType=LIN
GradientParams=10.000000 0.0 0.0  2.000000 0.000000 0.0 0.0 1 0
Tag=
設計モジュール１３０は、現在の設計に対するレシピファイルを図５Ａに示す概要ペイン５１０でのアイコン５２０としてグラフィカルに表す。
【００５８】
上記で説明したように、設計モジュール１３０は、利用可能な合成装置およびライブラリの基板の物理的な限界によって制約されないライブラリ設計を創出する。従って、ユーザが、数多くのライブラリ構成部分（すなわち、個々の反応装置）を同じジオメトリ（例えば、数多くの行および列）に含有する宛先編成を、ライブラリが究極的に作成されるであろう物理的基板として、使用してライブラリを設計できる一方で、設計モジュール１３０は、ユーザがこれらの制約を顧慮せずにライブラリを設計することを可能にする。従って、ユーザは、膨大な数の、それでも中心の化学的概念によって連結された、個々の構成部分を含有する概念的「仮想」ライブラリ（従って、多数の物理的ライブラリに及ぶ）を設計できる。同様に、ユーザは、好ましい設計環境（例えば、図４に示す３元系設計のようなライブラリ概念を最良に規定するジオメトリ）でもライブラリを設計できる、その一方で、設計はライブラリ合成の便宜のために異なる物理的ジオメトリで実施できる。そのような仮想ライブラリ設計の一つを図１０に示す。ユーザは、「仮想プレート」宛先１０００上で３元系形式でソースＡおよびＢの変化する組成のライブラリを設計する、ここで各セルへ割当てられるソースＡの量は式１０１０で規定される直線的変化度で決定される。設計モジュール１３０は、次に、従来の合成装置による実施のために、宛先１０００の９１個の占拠されたセルを長方形の「物理的プレート」１０２０へマップする。
【００５９】
ユーザは、多数の同類であるライブラリの設計および作成におけるテンプレートとしての使用のためのライブラリ設計も規定できる。従って、例えば、９６の異なる触媒処方 (formulations) のライブラリ設計が、種々の有機モノマーの重合を探究するテンプレートとして使用され得る。代替として、設計は、単一宛先の部分に対して規定でき、全体の宛先をカバーする多数の設計を規定するテンプレートとして使用できる−例えば、ユーザは、８ｘ１２宛先の単一の四分区間だけをカバーする重合触媒のライブラリに対するテンプレート設計を創出し、４つの異なるモノマーが触媒ライブラリの存在で重合される４つのライブラリ設計のセットを規定することにテンプレートを使用できる。この実施の形態では、ユーザは、一つの所望のモノマーに対応するよう規定された一つのソースを持ち、上記で説明したようにライブラリを設計し、設計をメモリ１５０に格納する。次に、ユーザは、設計を取出し、テンプレート設計での規定されたモノマーを単に置換えることと、各宛先セルの組成を再計算することと、対応するレシピファイルを生成することとによって、一連のライブラリを、所望の各モノマーに対して一つ、創出することに、設計モジュール１３０を使用できる。より一般的に、ユーザは、ｎ設計要素のセットを使用してテンプレート設計を創出し、ここで、例えば、ｎは設計で使用されるソースの数を規定し、設計モジュール１３０および合成モジュール１４０に一連のｍライブラリを生成するよう命令できる、ここで、ｍ＞ｎで、ｍはライブラリを作成することに使用される実際のソースの数である。従って、ライブラリ設計が限定された数の設計要素の組合せ−例えば、各セルが４つの材料の混合物を含有する無機材料の４元系ライブラリ−を特定できる一方で、ライブラリ設計は、利用可能なソースのセットから全ての可能なソースの組合せ／反復を包含するライブラリのセットを創出することによって−例えば、６つの利用可能な材料のセットから４つの材料の全ての可能な組合せを創出することによって−より多い数の要素に対して実施されることができる。同様に、テンプレート設計は、いずれの設計要素−例えば、多数の式係数、多数のパラメータ値、または要素のいずれの組合せ−に関与する設計に対して創出できる。
【００６０】
一つの実施の形態で、設計モジュール１３０は、利用可能な化学薬品、貯蔵材料、現存するライブラリ設計に対する組成データ、などに関する情報を保管する能力があるシステム１００に連係するデータベース１５０と対話するよう構成される。この実施の形態では、ユーザは、化学薬品名、化学式、識別番号（例えば、ＣＡＳ番号）、などのような適切な識別情報に基づき化学薬品に対してデータベースを検索できる。ユーザは、そのような検索で識別されたいずれの化学薬品も選択できるし、設計モジュール１３０は、化学的属性情報を現在のライブラリ設計での化学薬品レイヤー（例えば、図５Ａでの規定ペイン５３０）内へダウンロードする。現存するライブラリ設計の保管および追跡を容易にするために、ユーザは、一つ以上のライブラリをシステム１００に連係するデータベース１５０内の設計された宛先上に登録できる。設計モジュール１３０は、そう登録された各ライブラリに識別番号を割当て、それにより各ライブラリはデータベース１５０から後に取出されることができる。同様に、ユーザは、一つ以上のライブラリに対する組成データを後の取出しのためにデータベース１５０の宛先上にロードできる。
【００６１】
本発明の設計の方法およびプログラムは、多種多様な材料のライブラリまたはアレイの設計および合成に関連して有利に適用できる。好ましくは、そのような多種多様な材料は、所望の化学的性質、例えば、対象の化学的プロセス（例えば、化学反応）を強化する能力、を評価される候補の材料（例えば、触媒）である。
【００６２】
そのような材料のライブラリは、候補材料の物理的アレイであることができ、それは、基板と、ライブラリ構成部分に対応して、基板の別個の部分での、２つ以上の異なる候補材料と、好ましくは、４つ以上の異なる候補材料とを含む。各候補材料は、本質的に２つの成分（または、ソース材料 ？ 例えば、ソースＡおよびＢの組合せ）から成ることができる。代替として、更なる成分がライブラリ設計に組込みでき、本質的に、３元系、４元系、または、高次元系である組成物を有する多種多様な材料のライブラリを結果として生じる。そのような高次元系組成物は、各組成物に同じ成分（例えば、Ａ、ＢおよびＣ）を含むよう設計できるが、しかし、量または比率は変化する、または、代替として、組成物の２つ以上で異なる成分（例えば、Ａ、ＢおよびＣ；Ａ、ＢおよびＤ；Ａ、ＢおよびＥ；Ａ、ＢおよびＦ、等々）を含むよう設計できる。一つの好ましいライブラリでは、空間的にアドレス可能な材料のアレイがあり、それは、基板表面の９以上の別々の区域で、異なる組成を有する９以上の材料および表面を有する基板を備え、各材料含有区域は本質的に一つの材料から成る。９以上の材料は、好ましくは、２つ以上の共通の対象成分、ＡおよびＢを含み、共通成分の少なくとも一つ、Ａ、の量は、好ましくは、９以上の材料間で階段的に均一に変化し、それにより、９以上の材料は成分Ａに関して均一な成分変化度を形成する。変化度は、上記で説明したように、直線的、指数的、等々であることができる。一つ以上の更なる成分（例えば、成分Ｂ）の量も変化できる。種々のマッピングに関連して上記で説明したように、無変化度の用途も考慮される。特に好ましいライブラリでは、アレイは、１１以上の材料を基板の１１以上の別々の区域に含み、材料の少なくとも一つは、成分Ａを含み、成分Ｂを本質的に欠如する。
【００６３】
適切な候補材料は、元素、化合物、または、複数の元素および／または化合物を含む組成物を含むことができ、気体、液体、または固体の相であることができる。固相材料が幾つかの用途に対して好ましい。候補材料のライブラリに含まれるべき特別の元素、化合物、組成物は、探査される化学的現象またはプロセスの特色に依存するであろう。しかし、探査される特別の化学的現象またはプロセスの特質は重要でなく、そのようなプロセスは、例えば、とりわけ化学反応および化学的分離 (separations) を含むことができる。
【００６４】
例えば、候補材料としては、とりわけＨ−Ｓｉ、Ｈ−Ｈ、Ｈ−Ｎ、Ｈ−Ｏ、Ｈ−Ｐ、Ｈ−Ｓ、Ｃ−Ｃ、Ｃ＝Ｃ、Ｃ≡Ｃ、Ｃ−ハロゲン、Ｃ−Ｎ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｓ、Ｃ−Ｐ、Ｃ−ＢおよびＣ−Ｓｉの各結合の解離および／または形成の、活性化を含む反応に触媒作用を及ぼす組成物を含むことができる。反応強化材料が本発明に従って識別されることができる代表的な化学反応は、酸化、還元、水素化、脱水素化（転換水素化を含む）、水和、脱水、ヒドロシリル化、ヒドロシアン化、ヒドロホルミル化（還元ヒドロホルミル化を含む）、カルボニル化、ヒドロカルボニル化、アミドカルボニル化、ヒドロカルボキシル化、ヒドロエステル化、ヒドロアミノ化、ヘテロクロスカップリング反応 (hetero-cross-coupling reaction)、異性化、（炭素‐炭素２重結合異性化を含む）、二重化、三重化、重合、共オリゴマー化（例えば、ＣＯ／アルケン、ＣＯ／アルキン）、共重合（例えば、ＣＯ／アルケン、ＣＯ／アルキン）、インサーション反応 (insertion reaction)、アジリン化、メタセシス（オレフィンメタセシスを含む）、炭素‐水素活性化、クロスカップリング (cross coupling)、フィーデル−クラフツ アシル化(Fiedel-Crafts acylation)、アルキル化、ディースル・アルダー反応、C-Cカップリング、ヘッケ反応、アリル化、ファイアーズ反応 (Fries rearrangement)、ビニル化、アセトキシム化、アルコール凝縮 (aldol-type condensations)、アニメーション (aminations)、還元アニメーション (reductive aminations)、エポキシ化、ヒドロ脱塩素化、ヒドロ脱硫化 (hydrodesulfurations)、フィッシャー・トロシュ反応 (Fisher-Tropsh reactions)、逐次反応の複合反応シーケンスにおける前記反応のいずれかの組合せ、および前記反応のいずれかの非対称バージョンを含むが、それらに限定されない。化学反応に対して、候補材料は一般的に、反応過程中に化学的に改変または消耗される材料（例えば、相互反応材料、触媒性反応剤）、および反応の過程中に化学的に改変または消耗されない材料（例えば、触媒、選択的遮断半体）に分類される。好ましい用途では、候補材料は触媒であり、その用語は、本明細書で使用される場合に意図するところは、対象の化学反応の反応レートを高める材料、または触媒の欠如では実質的に進行しない対象の化学反応を可能にする材料を含む。
【００６５】
適切な候補材料は、好ましくは、無機材料、金属配位子錯体、および非生物有機材料から成るグループから選択される元素または化合物を含む。幾つかの用途では、候補材料は本質的に無機材料から成る、本質的に金属配位子材料から成る、または本質的に非生物有機材料から成るであろう。その上、幾つかの用途では、ソースおよび／または候補の材料は種々の可能な組合せでの無機材料、金属配位子錯体、および／または非生物有機材料の混合物を含む組成物であろう。
【００６６】
無機材料は、元素（その原子または分子形態を含む）と、共有の炭素−炭素結合を含まない化合物（しかし、他の元素と共有で結合された炭素、例えばＣＯ2を含み得よう）と、元素および／またはそのような化合物を含む組成物とを含む。本明細書に記載の研究方法に従い設計されたライブラリで吟味されることができる無機候補材料は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｏｓ、およびＩｒのような貴金属；Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、およびＲｅのような遷移金属、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｔｈ、およびＵのような希土類金属；貴金属、遷移金属、および／または希土類金属の合金；ＣｕＯ、ＮｉＯおよびＣｏ3Ｏ4のような金属酸化物；貴金属ドープのＣｕＯ、ＮｉＯおよびＣｏ3Ｏ4のような貴金属ドープの金属酸化物、Ｃｕ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｃｕ、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｃｕ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｆｅ−Ｍｏ、Ｃｕ−Ｆｅ、Ｍｎ−Ａｇ、Ｍｎ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ａｇ、Ｃｕ−Ｖ、Ａｇ−Ｖ、Ｃｕ−Ｖ、Ｎｉ−Ｖ、Ｂｉ−Ｍｏ、Ｂｉ−Ｖ、Ｍｏ−Ｖ、Ｖ−Ｚｒ、Ｖ−Ｔｉ、Ｚｒ−Ｔｉ、Ｖ−Ｎｂ、Ｎｂ−Ｍｏ、Ｖ−Ｐ、Ｐ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｐ、Ｐ−Ｃｕ、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｐ−Ｆｅ、Ｍｇ−Ｖ、Ｍｇ−Ｓｎ、Ｖ−Ｓｎ、Ｋ−Ｔｉ、Ｋ−Ｂｉ、Ｔｉ−Ｂｉ、Ｃｒ−Ｓｂ、Ｃｒ−Ｖ、Ｓｂ−Ｖ、Ｂｉ−Ｍｏ、Ｂｉ−Ｎｂ、Ｋ−Ｃｒ、Ｋ−Ａｌ、Ａｌ−Ｃｒ、Ｚｎ−Ｃｕ、Ｚｎ−Ａｌ、Ｃｕ−Ａｌ、Ｌａ−Ｃｒ、Ｌａ−Ｚｒ、Ｃｒ−Ｚｒ、Ｌａ−Ｍｏ、Ｍｏ−Ｚｒ、Ｌａ−Ｗ、Ｗ−Ｚｒ、Ｍｏ−Ｗ、Ｗ−Ｖ、Ｃｕ−Ｗ、Ｂｉ−Ｗ、Ｆｅ−Ｓｂ、Ｆｅ−ＶおよびＮｉ−Ｔａ、Ｎｉ−ＮｂおよびＴａ−Ｎｂの２元系酸化物のような、および、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｏ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｏ、Ｍｎ−Ａｇ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ａｇ−Ｖ、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｖ、Ｂｉ−Ｍｏ−Ｖ、Ｖ−Ｚｒ−Ｔｉ、Ｖ−Ｎｂ−Ｍｏ、Ｖ−Ｐ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｐ−Ｃｕ、Ｃｏ−Ｐ−Ｆｅ、Ｍｇ−Ｖ−Ｓｎ、Ｋ−Ｔｉ−Ｂｉ、Ｃｒ−Ｓｂ−Ｖ、Ｂｉ−Ｍｏ−Ｎｂ、Ｋ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｌ、Ｌａ−Ｃｒ−Ｚｒ、Ｌａ−Ｍｏ−Ｚｒ、Ｌａ−Ｗ−Ｚｒ、Ｍｏ−Ｗ−Ｖ、Ｃｕ−Ｍｏ−Ｗ、Ｂｉ−Ｍｏ−Ｗ、Ｂｉ−Ｖ−Ｗ、Ｆｅ−Ｓｂ−Ｖ、およびＮｉ−Ｔａ−Ｎｂの３元系酸化物のような多数金属酸化物；ＰｄＣのような金属炭化物；金属硫酸塩、金属硫化物、金属塩化物、金属アセテート、ポリオキソメタレート (polyoxometallates)（ＰＯＭ）；バナヂルピロホスフェイト (vanadylpyrophosphates)（ＶＰＯ）のような金属リン酸塩；ＨＦのようなブロンステッド酸；ＡｌＣｌ3のようなルイス酸、とりわけ前記無機材料のいずれかの混合物を含む。代表的無機材料のライブラリは、例えば、（例えば、上記で説明した３元系金属パートナーの酸化物のような）３元系金属酸化物の各角に単一の酸化金属化合物を持つ三角形アレイと、構成要素の変化する比率を持つ側部の各々に沿う２元系酸化金属組成物と、三角形アレイの内部区域で構成要素の変化する比率を持つ３元系酸化金属組成物とを含むことができよう。無機候補材料の���イブラリは、例えば、Schultz 他の米国特許第５，７７６，３５９号に開示された方法に従い調製できる。
【００６７】
金属配位子錯体は、普通には、炭素（例えば、有機金属を形成する）、窒素、リン、硫黄、または酸素の原子、および／または、一つ以上のリンカー半体を介して、他の原子、イオン、分子、または化合物−集合的に「配位子」と称する−で取巻かれ、連係され、および／または結合された中心の金属原子またはイオンを含む。一つ以上の配位子は、普通には、一つ以上の金属中心と結合し、および／または、それと連係して留まり、そのような会合によって、金属配位子錯体の活性金属中心の形状、電子および／または化学的性質を変更する。配位子は、有機（例えば、ｃ1−アリル、アルケニル、アルキン、シクロペンタジエニル、ＣＯ、アルキリデン (alkylidene)、カルベン）または無機（例えば、Ｂｒ-、Ｃｌ-、ＯＨ-、ＮＯ2-等）であることができ、荷電または中性であることができる。配位子は、補助配位子であることができ、それは、触媒または化合物の一体的構成要素として金属中心と連係して留まる、または、離脱基 (leaving group) 配位子であることができ、それは、補助配位子または活性化剤成分と置換され得る。代表的金属／金属イオンは、例えば、有機および無機の両方の配位子（例えば、［（ｐ５−Ｃ5Ｍｅ5）ＩｒＣｌ2］2、等々）および金属錯体（例えば、Ｇｄ（ＮＴＡ）2、ＣｕＥＤＴＡ、等々）を含む、単一塩（例えば、ＡｌＣｌ3、ＮｉＣｌ2、等々）、錯体、または混合された塩から誘導されたイオンを含み、一般的に、例えば、主族金属イオン、遷移金属イオン、ランタニドイオン、等々を含むことができる。
【００６８】
本明細書に説明した方法およびプログラムに従い設計された金属配位子候補材料のライブラリは、例えば、Weinberg 他のＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／０３５２１に開示された方法に従い調整できる。簡単には、所望の配位子は、金属の原子、イオン、化合物、または他の金属前駆体化合物と結合できる。多くの用途では、配位子は、そのような金属化合物または前駆体と結合され、生成物が形成される場合、そのような結合の生成物は決定されない。例えば、配位子は、反応剤と一緒に金属または金属前駆体化合物と同時に反応容器へ追加され得る。金属前駆体化合物は、一般的化学式Ｍ（Ｌ）n（また、ＭＬnまたはＭ−Ｌnとも称される）により特徴付けられ得る、ここでＭは、金属であり、元素の周期表の５、６、７、８、９、および１０族から成るグループから選択される金属を含むことができる。幾つかの実施の形態では、Ｍは、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、およびＩｒから成るグループから選択できる。Ｌは、配位子であり、とりわけ、ハロゲン化物、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換ヘテロシクロアルキル、アリル、置換アリル、ヘテロアリル、置換ヘテロアリル、アルコキシ、アリロキシ、ヒドロキシ、ボリル、シリル、ヒドリド (hydrido)、チオ (thio)、セレノ (seleno)、ホスフィノ (phosphino)、アミノ、およびその組合せ、から成るグループから選択できる。Ｌが荷電配位子である場合、Ｌは、水素、ハロゲン、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換ヘテロシクロアルキル、アリル、置換アリル、ヘテロアリル、置換ヘテロアリル、アルコシシ、アリロキシ、シリル、ボリル、ホスフィノ、アミノ、チオ、セレノ、およびその組合せ、から成るグループから選択できる。Ｌが中性配位子である場合、Ｌは一酸化炭素、イソシアニド、亜酸化窒素、ＰＡ3、ＮＡ3、ＯＡ2、ＳＡ2、ＳｅＡ2、およびその組合せ、から成るグループから選択でき、ここで、各Ａは、アルキル、置換アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換ヘテロシクロアルキル、アリル、置換アリル、ヘテロアリル、置換ヘテロアリル、アルコキシ、アリロキシ、シリル、およびアミノから成るグループから独立して選択できる。好適な金属前駆体化合物の特定の例は、Ｐｄ（ｄｂａ）2（ｄｂａ＝ジベンジリジエンアセトン(dibenzylydieneacteone)）、Ｐｄ2（ｄｂａ）3、Ｐｄ（ＯＡｃ）2（Ａｃ＝アセテート）、ＰｄＣｌ3、Ｐｄ（ＴＦＡ）2（ＴＦＡ＝トリフルオロアセテート、（ＣＨ3ＣＮ）2ＰｄＣｌ2、などを含む。この状況で、配位子の金属前駆体化合物に対する比率は、約０．０１：１から約１００：１の範囲、より好ましくは、約０．５：１から約２０：１の範囲である、金属の原子、イオン、または金属前駆体は、サポートされ得るかまたはされない。サポート (support) は、有機または無機であり得る。配位子と同様に、サポートはＬであり得る。他の実施の形態では、サポートは、金属前駆体の一部分を形成しないであろうし、適したサポートは、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ポリエチレングリコール、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ペ���チド、などを含む。Ｐｄのサポートされた金属の特定の例は、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｄ／ＳｉＯ2、Ｐｄ／ＣａＣＯ3、Ｐｄ／ＢａＣＯ3、Ｐｄ／アルミン酸塩、Ｐｄ／酸化アルミニウム、Ｐｄ／ポリスチレン、しかし、上記でリストされた金属のいずれも、このリストでのＰｄを置換できよう。例えば、Ｎｉ／Ｃ等々。他の用途では、配位子は、適した金属前駆体と予めまたは同時に混合されるであろう、それで混合物が反応剤と接触されることを可能にする。配位子が、金属前駆体化合物と混合される場合、金属−配位子錯体が形成できて、それは候補材料に採用されることができる。
【００６９】
非生物有機材料は、生物材料以外の有機材料を含む。有機材料は、共有炭素−炭素結合を有する化合物を含むと考えられる。生物材料は、核酸ポリマー（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ）アミノ酸ポリマー（例えば、酵素）および小量の (small) 有機化合物（例えば、ステロイド、ホルモン）を含むと考えられ、ここで、少量の有機化合物は、生物活性、殊に、人、または、ペットおよび家畜のような商業的に有意義な動物、に対する生物活性を有し、ここで、小量の有機化合物は、主に治療用または診断用の目的に使用される。生物材料は製薬的および生物工学的用途に関して莫大な商業的関心がある一方で、大多数の商業的に有意義な用途は、生物材料以外によって強化される化学的プロセスに関与する。その上、多くの製薬的および生物学的活動の基礎的選別研究方法 (approach) は、既知であり、または既知の研究方法から容易に応用される一方で、非生物材料に対する選別研究方法は、これまで広く探査され報告されなかった。選別される候補材料は、好ましくは、それ自体生物有機材料ではないとは云え、本発明に従い設計されるライブラリに含まれる候補材料（例えば、無機材料）は、化学反応の生成物として生物有機材料を生成することに向けられる反応を強化することに採用できる（例えば、化学薬品ベースの非酵素のＤＮＡ合成を強化する材料、または、特別のホルモンまたはステロイドへの合成の非酵素の経路を強化する材料）。
【００７０】
特別のライブラリ構成部分に配置される個々の候補材料の量は、それによってライブラリが作成される方法および所要の用途に依存して変化する。例えば、薄膜に対して、材料の量は、膜の表面面積および膜の所要の厚さに依存するであろうし、その各々は、他方、対象の化学的プロセスに依存して変化するであろう。触媒の用途に対して、反応装置の形状寸法および反応装置での反応剤の所要の滞留時間または接触時間が、他の要因の中でも、重要であろう。一般的に、個々の候補材料の量は、普通には、約２５ｍｇ以下、好ましくは１０ｍｇ以下、であり、約７ｍｇ以下、約５ｍｇ以下、約３ｍｇ以下、および約１ｍｇ以下であることができる。好ましい実施の形態では、個々の候補材料の量は、約０．１ｉｇから約１００ｍｇ、好ましくは約１ｉｇから約１０ｍｇ、より好ましくは１０ｉｇから１０ｍｇそして最も好ましくは約１００ｉｇから約１ｍｇの範囲に及ぶことができる。
【００７１】
上記で検討した方法に従い設計されるライブラリは、候補材料がその上に形成または堆積できる、または、候補材料がそれへリンクできる剛性のまたは半剛性の表面を有するいずれか適した材料を含む、いずれか好都合な基板上に作成できる。基板は、好ましくは、対象の材料および化学的プロセスに対して本質的に不活性である材料から成る。それ故に、一定の材料は、一定の反応プロセス条件（例えば、高温−殊に約１００？Ｃより高い温度−または高圧）に対して、および／または一定の反応メカニズムに対して基板材料として採用されるには望ましくないであろう。基板材料は、選択的エッチング（例えば、液相または気相の化学的エッチング、プラズマ支援エッチング、および他のエッチング技術）フォトリソグラフィのような微細加工技術、および、他の既知のまたはこの分野で後に開発される技術、に関連する適合性に対しても好ましくは選択される。多結晶シリコン、単結晶シリコン、スパッタされたシリコンを含むシリコン、および、その形態（石英、ガラス、等々）のいずれかのシリカ（ＳｉＯ2）が、好ましい基板材料である。他の既知の材料（例えば、窒化ケイ素、炭化ケイ素、金属酸化物（例えば、アルミナ）、混合金属酸化物、金属ハロゲン化物（例えば、塩化マグネシウム）、鉱物、ゼオライト、およびセラミックス）も基板材料として適できる。有機および無機のポリマーも、本発明の幾つかの用途に適して採用され得る。
【００７２】
適切な基板は、少なくとも一つの実質的に平坦で、実質的に平面の表面を有できるが、必ずしも必要でなく、好ましくは、ウェーハのような実質的に平面の基板であり得るが、必ずではない。基板の表面は、物理的に別個の区域に分割でき、表面に形成された、例えば、窪み、ウエル、隆起区域、エッチングされたトレンチ、などを有することができる。更に他の実施の形態では、小さなビーズまたはペレットが基板であり得て、そのようなビーズまたはペレットは、例えば、窪み、ウエル内に、または基板の表面の他の区域内または上に、ビーズを置くアレイに含まれ得る。フリット (frit) が、そのようなビーズまたはペレットを適所に保持することに使用できる。他の用途では、基板は多孔性材料であることができる。基板は、受動であることができ、好ましくは受動であり、弁、ポンプ、能動の加熱要素、能動の混合要素等の、いずれか能動の微細部品を本質的に欠如する。基板は、好ましくは、微細流体チャネルまたは流体配分のために使用される開口部、熱伝送要素、質量伝送要素（例えば、膜）、等々、またはその組合せ、のような受動の微細部品も本質的に欠如する。しかし、幾つかの用途では、基板は、そのような能動の微細部品またはそのような受動の微細部品を含むことができる。好ましい用途では、基板は、候補材料の分量がそこに堆積され、形成され、または含有されることを可能にすることに十分な深さの実質的に同一平面上にある複数の凹みつまりウエルを持つ、実質的に平坦な上側表面を有する。基板の全般的な大きさおよび／または形状は、本発明にとり限定でない。しかし、大きさは、市場の入手性、現存する製作技術（例えば、シリコンウェーハの入手性および／または製作）、および／または分析の測定技術と矛盾しないように選定できる。一般的に、基板は、人間によって可搬でありおよび／または自動基板取扱装置によって操られる大きさにされるであろう。この故に、２インチおよび３インチウェーハが適して採用される。一定の用途に対して適切な基板材料および／または形態の選択の範囲は、本明細書に提供された手引きに基づきこの技術に精通した者に明白であろう。
【００７３】
上記で検討した方法に従い生成されるライブラリ設計から作成されるライブラリでは、候補材料は、一般的に、基板上に編成された複数のライブラリ構成部分内に堆積される。基板に対する候補材料の所望の構成は用途に依存する。従って、例えば、候補の触媒材料のライブラリに対して、ライブラリは、化学反応または他の化学的プロセス中に一つ以上の反応剤が候補材料に接触することを可能にするいずれの設計にも構成できる。この故に、候補材料および基板の厳密な構成は、本発明にとり限定でないことが理解できる。普通の構成は、一般的に、反応キャビティの表面上に形成された候補材料のまわりのおよびそれを通過する流体の流れ、多孔性基板を通るまたはビーズの床を通る反応剤の一方向の流れ、または、多孔性または無孔性基板を構成するウエル内へのおよびそこから外への反応剤の流れを可能にする。
【００７４】
候補材料は、候補材料のライブラリで、好ましくは基板の露出表面で、好ましくは空間的に分離され、それにより、対象の化学的性質に対して個々の候補材料を選別するために、材料のアレイは、例えば、異なる微細反応装置内に異なる候補材料を含むよう複数の微細反応装置に統合できる。その上、個々のライブラリ構成部分は、例えば、その分析的特徴付けのために、好ましくは、個別にアドレス可能でもある。それ故に、２つ以上の異なる候補材料は、好ましくは、別々の、非隣接の、個々にアドレス可能な基板の区域に配置され、区域は複数の微細反応装置内への含有に適応するよう間隔を置く。異なる候補材料は、それにもかかわらず、相互に隣接しても良い（例えば、異なる材料組成物の連続的変化度でのように）。しかし、空間的に分離され、個々にアドレス可能な候補材料のアレイが究極の物理的ライブラリに所望される場合でさえ、ライブラリ設計はこれらの特徴を有する必要はなく、それは適切な合成装置によって、またはそのような装置をソフトウエア制御することによって取入れられ得る。
【００７５】
２つ以上の候補材料が、明確な個々にアドレス可能な基板の区域上に堆積されることになる場合、隣接する区域間の分離は、約５０ｉｍから約１ｃｍ、より好ましくは約１００ｉｍから約７ｍｍ、そして最も好ましくは約１ｍｍから約５ｍｍの範囲に及ぶことができる。区域間の間隔は、約１ｃｍ以下、約７ｍｍ以下、約５ｍｍ以下、約４ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、約１ｍｍ以下、約１００ｉｍ以下、そして約５０ｉｍ以下であることができる。本発明の好ましい実施の形態に基づく典型例の区域間の間隔（中心から中心）は、３インチウェーハ基板上に２５６のアドレス可能な区域を有するために４ｍｍであり、３インチウェーハ基板上に１０２４のアドレス可能な区域を有するために２ｍｍである。その場合、別々の候補材料区域の面密度は、約１区域／ｃｍ2から約２００区域／ｃｍ2、より好ましくは約５区域／ｃｍ2から約１００区域／ｃｍ2、そして最も好ましくは約１０区域／ｃｍ2から約５０区域／ｃｍ2の範囲に及ぶことができる。平面の密度は、少なくとも１区域／ｃｍ2、少なくとも５区域／ｃｍ2、少なくとも１０区域／ｃｍ2、少なくとも２５区域／ｃｍ2、少なくとも５０区域／ｃｍ2、少なくとも１００区域／ｃｍ2、そして少なくとも２００区域／ｃｍ2、であることができる。幾つかの反応に対して、より低い、または中範囲の密度が好まれ得る。他の反応に対して、より高い密度が適できる。加えて、製作技術がナノスケール用途に発展する際に、更に高い密度が達成され得る。
【００７６】
物理的ライブラリに含まれる候補材料の数は、精密に重要でなく、例えば、２から約１００万以上の範囲に及ぶことができ、究極的に利用可能な製作技術および探査される化学的現象またはプロセスの特質に依存する。より詳細には、ライブラリに組込まれる異なる候補材料の数は、少なくとも２、好ましくは少なくとも５、より好ましくは少なくとも１０、なおより好ましくは少なくとも２５、更により好ましくは少なくとも５０、なおさらより好ましくは少なくとも１００、そして最も好ましくは少なくとも２５０である。しかし、現在のマイクロスケールおよびナノスケールの製作技術は、更に多い数の異なる候補材料を有するアレイを作成することに使用できる。例えば、より高いスループット操作に対して、異なる候補材料の数は、少なくとも約１０００、より好ましくは少なくとも約１０，０００、更により好ましくは少なくとも約１００，０００、そして最も好ましくは少なくとも約１，０００，０００以上であることができる。非常に大量数の異なる候補材料を含むアレイの製作は、集積回路技術で既知の製作技術によって可能にされる。例えば、S.M. Sze の Semiconductor Sensors, Chap. 2, pp. 17-96, John Wiley & Sons, Inc. (1994) を参照されたい。そのような研究方法は、触媒研究の他の態様で応用された。例えば、Johansson 他 の Nanofabrication of Model Catalysts and Simulations of their Reaction Kinetics, J. Vac. Sci. Technol., 17:1 (Jan/Feb 1999) を参照されたい。
【００７７】
本発明は、デジタル電子回路で、または、コンピュータのハードウエア、ファームウエア、ソフトウエアで、またはそれらの組合せで実施できる。本発明の装置は、プログラム可能なプロセッサによる実行のために機械の解読可能な記憶装置内に有形に具現化されたコンピュータプログラム製品内に実施でき、本発明の方法ステップは、命令のプログラムを実行するプログラム可能なプロセッサによって遂行でき、入力データにつき操作し出力を生成することによって本発明の機能を遂行する。本発明は、一つ以上のコンピュータプログラムに有利に実施でき、プログラムは、それからデータおよび命令を受取るようおよびそこへデータおよび命令を送るよう連結された少なくとも一つのプログラム可能なプロセッサと、データ記憶システムと、少なくとも一つの入力装置と、少なくとも一つの出力装置とを含むプログラム可能なシステム上で実行可能である。各コンピュータプログラムは、所望の場合、アセンブリまたは機械語に、または、高水準の手続き型言語またはオブジェクト指向プログラミング言語に実施でき、その場合、個々の設計要素は、連係する性質のセットを有するクラスでのデータオブジェクトとして具現化できる；いずれの場合でも、言語はコンパイルされインタープリトされた言語であることができる。適したプロセッサは、一例として、汎用および特殊用途マイクロプロセッサの両方を含む。一般的に、プロセッサは、命令およびデータを読出専用メモリおよび／または随時書込み読出メモリから受取るであろう。一般的に、コンピュータは、データファイルを格納するために一つ以上の大容量記憶装置を含むであろう；そのような装置は、内蔵のハードディスクおよびリムーバブルディスク等の磁気ディスク；光磁気ディスク；および光ディスクを含む。有形に具現化したコンピュータプログラムの命令およびデータのために適した記憶装置は、一例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭおよびフラッシュメモリ装置等の半導体メモリ装置；内蔵のハードディスクおよびリムーバブルディスク等の磁気ディスク；光磁気ディスク；およびＣＤ−ＲＯＭディスクを含む、全ての形態の不揮発性メモリを含む。前記のもののいずれも、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補完でき、または、それに組込みできる。
【００７８】
ユーザとの対話を提供するために、本発明は、ユーザへ情報を表示するためのモニタまたはＬＣＤ画面等のディスプレイ装置と、それによってユーザが入力をコンピュータシステムへ提供できるマウスまたはトラックボール等のポインティング装置およびキーボードとを有するコンピュータシステム上で実施できる。コンピュータシステムは、グラフィカルユーザインタフェースを提供するようプログラムでき、それを介してコンピュータプログラムはユーザと対話する。
【００７９】
本発明は、特定の実施の形態について説明された。他の実施の形態も、先に記載の特許請求の範囲の範囲内である。例えば、本発明のステップは、異なる順序で遂行でき、それでも望ましい結果を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  材料の組合せライブラリのコンピュータ実施の設計のためのシステムを例示すブロック図である。
【図２】  材料の組合せライブラリを設計する方法を一般的に例示すフロー図である。
【図３】  材料の組合せライブラリを設計する方法を例示すフロー図である。
【図４】  ３成分の混合を変化する度合で含有するセルの概念的三角形ライブラリの設計を記述する３元系状態図である。
【図５Ａ】  材料の組合せライブラリを設計するユーザによる使用のためのユーザインタフェースウインドウである。
【図５Ｂ】  一つ以上の貯蔵材料を規定するためのシステムユーザインタフェースのウインドウペインの例である。
【図５Ｃ】  宛先オブジェクトを規定するためのシステムユーザインタフェースのダイアログの例である。
【図６Ａ】  ライブラリをマッピングでグラフィカルに規定するためのペインを含むシステムユーザインタフェースの例示のライブラリ設計ウインドウである。
【図６Ｂ】  変化度マッピングオブジェクトを規定するためのダイアログの例である。
【図６Ｃ】  ライブラリを規定する規定されたマッピングの系列を表示するマッピングダイアログの例である。
【図７Ａ】  式を使用してライブラリを規定するためのペインを含む例示のライブラリ設計ウインドウである。
【図７Ｂ】  式オブジェクトを規定するための例示のダイアログである。
【図７Ｃ】  式オブジェクトを規定するための例示のダイアログである。
【図８Ａ】  式設計を図示する例示のライブラリ設計ウインドウである。
【図８Ｂ】  式設計におけるセルに対する組成の計算を表示するダイアログの例である。
【図８Ｃ】  組合せライブラリの組成を図示する例示のライブラリ設計ウインドウである。
【図８Ｄ】  ライブラリ構成部分の組成を図示するダイアログの例である。
【図９Ａ】  プロセスパラメータオブジェクトを規定するダイアログの例である。
【図９Ｂ】  パラメータオブジェクトの性質を表示するペインの例である。
【図１０】  長方形プレートへマップされた仮想３元系ライブラリ設計を図示するライブラリ設計ウインドウの例である。
種々の図面において同様な参照番号および指名が同様な要素を指示する。
【符号の説明】
１００…システム、１１０…コンピュータ、１２０…入力／出力装置、１３０…設計モジュール、１４０…合成モジュール、１５０…メモリ、１６０…ユーザインタフェース、１８０…材料取扱装置、４００…三角形、５００…設計ウインドウ、５１０…概要ペイン、５１１…ライブラリ設計フォルダ、５１２…ソースフォルダ、５１３…宛先フォルダ、５１４…化学薬品フォルダ、５１５…式フォルダ、５１６…パラメータフォルダ、５１７…ソース、５１８…宛先、５１９…化学薬品、５２０…アイコン、５２５、５４５…タブ、５３０…規定ペイン、５３１〜５３９、５５１〜５５６、６４５、６５０、７５２、７５４…フィールド、５４０、５５０、６００…グラフィカルペイン、５４１…形状、５４２…空の編成、５５０…化学薬品規定レイヤー、５６０…ツールバー、５６１…新規化学薬品ボタン、５６３…新規宛先ボタン、５７０…メニュ、５８０…宛先性質ダイアログ、６０１〜６０３…円、６０７、７０５…宛先編成、６０７…アレイ、６１０…ツールバー、６１３〜６１５…マッピングボタン、６１６…ボタン、６２０、８１５、８７２…セル、６３５…ラジオボタンのペイン、６４０、６７０、７００…ペイン、６６０…ダイアログ、６７５…ソースＡチェックボックス、７０６〜７０９…区域、７１０…式設計ツールバー、７１１…式設計ボタン、７１５、７１６…列区分ボタン、７２０…列ヘッダ、７３０、８０５、８８０…概要ペイン、７３１…ソースアイコン、７３６…式フォルダ、７４０…式の性質ダイアログ、７４２…フィールド、７４４…矢印ボタン、７４６…係数フィールド、７４８…選択ボックス、７５０…追加の行、７５５…単位フィールド、７６０…係数ボックス、７６２…項フィールド、７６３、７６４…フィールド、７６５…ステップ幅フィールド、７６７…関数フィールド、７６８…方向フィールド、７６９…ラジオボタン、８００…ペイン、８０１、８０２…セル、８０６…式フォルダ、８１０…宛先、８１２…チェックモードボタン、８１３…解けボタン、８３０…式マトリックスダイアログ、８３５…スプレッドシート、８４０…区域、８５０…解答区域、８５５…グラフィカルペイン、８５６…データ表示ボタン、８６０…化学薬品ボタン、８６２…質量ボタン、８６５…ソースボタン、８６６…容積ボタン、８６８…円グラフボタン、８７０…編成、８７５…グラフ、８７７…ソースフォルダ、８８２…チェックボックス、８８５…セル組成データダイアログ、９００…パラメータ性質ダイアログ、９０５…名前フィールド、９１０、９１５、９２０、９２５、９３０、９５０、９４０、９４５…フィールド、９６０…ＯＫボタン、９６５…パラメータレイヤー、９６８…規定ペイン、９７０…パラメータタブ、９７５、９８０…パラメータ種類、９７６…名前、９７７…ステップ識別子、９７８…開始時間、９７９…値、９８０…圧力パラメータ、９８５…スプレッドシート種類の表示、１０００…宛先
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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