納米孔陣列的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]近年來半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)的微小型化的發(fā)展已使得生物技術(shù)能夠開始將其傳統(tǒng)上龐大的感測工具封裝成越來越小的外形因數(shù)，到所謂的生物芯片上。開發(fā)用于生物芯片的使得其更加穩(wěn)健、高效且節(jié)省成本的技術(shù)將是期望的。
【附圖說明】
[0002]在以下詳細描述和附圖中公開了本發(fā)明的各種實施例。
[0003]圖1是圖示出用于使用納米孔器件來分析分子的系統(tǒng)100的實施例的框圖。
[0004]圖2是圖示出用于向納米孔陣列102中的單元(cell)施加電壓激勵的實施例的框圖。
[0005]圖3是圖示出納米孔陣列102的單元內(nèi)的納米孔器件300的實施例的圖示。
[0006]圖4A是圖示出納米孔器件300處于其中尚未形成脂雙層的狀態(tài)中的圖示。
[0007]圖4B是圖示出納米孔器件300處于其中已形成脂雙層302的狀態(tài)中的圖示。
[0008]圖4C是圖示出納米孔器件300處于其中已將具有納米孔310的納米孔結(jié)構(gòu)308插入到脂雙層302中的狀態(tài)中的圖示。
[0009]圖5是圖示出用于使用納米孔器件來分析分子的過程500的實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0010]可以以許多方式來實現(xiàn)本發(fā)明，包括作為過程；裝置；系統(tǒng)；物質(zhì)組成；在計算機可讀存儲介質(zhì)上包含的計算機程序產(chǎn)品；和/或處理器，諸如被配置成執(zhí)行存儲在被耦合到處理器的存儲器上和/或由該存儲器提供的指令的處理器。在本說明書中，這些實施方式或者本發(fā)明可采取的任何其它形式可稱為技術(shù)。一般地，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)改變公開過程的步驟的順序。除非另外說明，可將諸如描述為被配置成執(zhí)行任務(wù)的處理器或存儲器之類的部件實現(xiàn)為被臨時地配置成在給定時間執(zhí)行任務(wù)的一般部件或者被制造成執(zhí)行該任務(wù)的特定部件。如這里所使用的，術(shù)語‘處理器’指的是被配置成處理數(shù)據(jù)(諸如計算機程序指令)的一個或多個器件、電路和/或處理核。
[0011]在各種實施例中，以多種系統(tǒng)或形式來實現(xiàn)這里所述的技術(shù)。在某些實施例中，用硬件將技術(shù)實現(xiàn)為專用集成電路(ASIC)或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。在某些實施例中，使用處理器(例如，諸如ARM核之類的嵌入式處理器)，其中，為處理器提供或加載指令以執(zhí)行這里所述的技術(shù)。在某些實施例中，將技術(shù)實現(xiàn)為在計算機可讀存儲介質(zhì)中包含并包括計算機指令的計算機程序產(chǎn)品。
[0012]下面連同圖示出本發(fā)明的原理的附圖一起提供本發(fā)明的一個或多個實施例的詳細描述。結(jié)合此類實施例來描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于任何實施例。本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求限制，并且本發(fā)明涵蓋許多替換、修改和等價物。在以下描述中闡述了許多特定細節(jié)以便提供對本發(fā)明的透徹理解。這些細節(jié)是出于示例的目的而提供的，并且可在沒有這些特定細節(jié)中的某些或全部的情況下根據(jù)權(quán)利要求來實施本發(fā)明。為了清楚的目的，并未詳細地描述在與本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域中已知的技術(shù)材料，以使得本發(fā)明不必要地含糊難懂。
[0013]近年來半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)的微小型化的發(fā)展已使得生物技術(shù)專家能夠開始將其傳統(tǒng)上龐大的感測工具封裝成越來越小的外形因數(shù)，到所謂的生物芯片上。這些芯片本質(zhì)上是可以執(zhí)行數(shù)百或者數(shù)千個同時生化反應(yīng)的小型化實驗室。生物芯片使得研宄人員能夠出于多種目的快速地篩選大量的生物分析物，從疾病診斷到生物恐怖試劑的檢測。
[0014]通常，生物芯片包括大型單元陣列。例如，用于核苷酸排序的生物芯片可包含在陣列中的數(shù)千個或數(shù)百萬個單一單元。每個單元包括由單體構(gòu)成的分子復(fù)合體，該單體構(gòu)成低聚物納米孔。每個單元還可包括單鏈DNA以及被結(jié)合到該單鏈DNA的任何事物。納米孔是可以用作單一分子檢測器的電絕緣薄膜中的小孔?？墒褂蒙锊牧蟻硇纬杉{米孔，諸如α溶血素或MspA?？梢允褂霉虘B(tài)材料來形成納米孔，諸如半導(dǎo)體材料。當小電壓被施加在包含納米孔的分子復(fù)合體的兩端時，可以測量通過分子復(fù)合體的離子電流以提供關(guān)于經(jīng)過分子復(fù)合體的分子的結(jié)構(gòu)的信息。在陣列的單一單元中，可將電路用于控制在包含納米孔的脂雙層兩端施加的電激勵，并用于檢測和分析通過納米孔的分子的電圖案或簽名。
[0015]圖1是圖示出用于使用納米孔器件來分析分子的系統(tǒng)100的實施例的框圖。系統(tǒng)100包括納米孔陣列102、主控制器104、溫度控制器106、流體系統(tǒng)108、用于存儲提取的結(jié)果的存儲器件110以及存儲器112。在某些實施例中，可將模塊中的某些組合在一起作為單一模塊，并且模塊中的某些可以是可選的。在某些實施例中，納米孔陣列102的單元和單元內(nèi)的納米孔器件由系統(tǒng)100的其它模塊(包括由主控制器104、溫度控制器106以及流體系統(tǒng)108)單個地可控制和單個地可尋址。在某些實施例中，可將對應(yīng)于單元中的每個的性能數(shù)據(jù)或其它數(shù)據(jù)從納米孔陣列102發(fā)送到系統(tǒng)100中的其它模塊?？煞謩e地經(jīng)由信號線114、116和118A在納米孔陣列102與系統(tǒng)100中的其它模塊之間傳送控制、地址、性能或其它數(shù)據(jù)信號。
[0016]在某些實施例中，納米孔陣列102的單元和單元內(nèi)的納米孔器件由主控制器104單個地可控制和單個地可尋址。這允許主控制器104控制納米孔陣列102中的單元中的每個或每組單元，使得特定單元或特定的單元組獨立地執(zhí)行不同的功能或者通過不同的狀態(tài)，而不影響納米孔陣列102中的其它單元或其它單元組的運行或進展。在一個示例中，可由主控制器104將納米孔陣列102中的發(fā)生故障的單元置于一個狀態(tài)(例如，禁用狀態(tài))，使得發(fā)生故障的單元不影響納米孔陣列102中的其它單元的運行。例如，如果脂雙層在特定單元中未能形成，則可禁用該單元，使得不向該單元施加電激勵；否則，單元可能汲取大的電流，這可影響納米孔陣列102中的其它單元的性能。
[0017]在另一示例中，主控制器104可向納米孔陣列102發(fā)送控制信號，使得向不同的單元或單元組施加不同的激勵。例如，在時間^向第一組單元施加第一激勵(例如，電壓)，并向第二組單元施加第二激勵。第一激勵可以是對應(yīng)于單元的特定狀態(tài)的激勵，并且第二激勵可以是對應(yīng)于單元的不同狀態(tài)的激勵。施加于第一組單元的激勵可隨時間、隨著第一組單元從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)變至另一狀態(tài)而改變。圖2是圖示出用于向納米孔陣列102中的單元施加電壓激勵的實施例的框圖。如圖2中所示，可使用來自主控制器104的控制信號作為到多路復(fù)用器202的輸入以選擇可以施加于納米孔陣列102中的單元的兩個電壓中的一個。
[0018]在某些實施例中，對應(yīng)于單元中的每個的性能或其它數(shù)據(jù)可被主控制器104接收。通過監(jiān)視單元的性能或其它數(shù)據(jù)，主控制器104可確定單元的任何狀態(tài)轉(zhuǎn)變?？捎芍骺刂破?04將單元的狀態(tài)信息存儲在存儲器112中。另外，如果納米孔陣列102的總體性能下降至某個閾值以下，則主控制器104可將納米孔陣列102重置并重新初始化，使得可終止并再次重新開始在納米孔陣列102上運行的任何過程。在某些實施例中，還可將納米孔陣列102重新使用多次。例如，可將納米孔陣列102用于在不同的運行期間分析不同類型的樣本。在另一示例中，可通過多次運行將納米孔陣列102重新用于分析單一類型的樣本。在某些實施例中，可在納米孔陣列102中的內(nèi)含物已被主控制器104和流體系統(tǒng)108沖掉或洗掉之后重新使用納米孔陣列102。
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