本發(fā)明涉及一種具有可拆卸電氣部件的電氣裝置。所述部件可以連接以形成部件之間的電連接，然后分離以便將電連接斷開，并可選地允許通過重新連接部件改進所述連接。

背景技術(shù)：

目前已知多種電連接的方式。在小尺度上，這樣的連接通常通過焊接來進行，因為這是確保兩個連接器之間良好連接的可靠方式。然而，當(dāng)需要在小尺度內(nèi)進行多個連接時，焊接連接會變得困難。克服這個難題的一種方式是使用“焊料凸塊”或“倒裝芯片”技術(shù)，其中，例如，設(shè)置在有焊料凸塊的集成電路上的連接陣列隨后可以用來與例如，另一個電極陣列進行必要的連接。

專利wo2009/077734提供了一個使用“焊料凸塊”方法的例子。該專利申請公開了一種用于創(chuàng)建兩親性分子層的裝置，下面參考圖1、2進行簡要的討論。

圖1示出了用于形成兩親性分子層的裝置1。該裝置1包括具有分層結(jié)構(gòu)的主體2，主體2還包括一個非導(dǎo)電材料的基板3，基板3還支撐同樣為非導(dǎo)電材料的另一層4。凹槽5形成于另一層4中，特別是其可作為通過另一層4延伸到基板3的孔。裝置1還包括在主體2上延伸的蓋體6。蓋體6是中空的并限定了腔室7，所述腔室7除了通過在蓋體6上分別開口形成的入口8和出口9之外都是封閉的。腔室7的最下壁由另一層4形成。

在使用中，將水溶液10引入到腔室7中，并跨越凹槽5形成兩親性分子層11，所述凹槽5將凹槽5中的水溶液10與腔室7中剩余體積的水溶液分開。封閉結(jié)構(gòu)的腔室7使得水溶液10很容易流入和流出腔室7。這易于實現(xiàn)，通過將水溶液10流經(jīng)入口8，如圖2所示，直到腔室7被填滿，如圖3所示。在此過程中，腔室7中的氣體(通常是空氣)被水溶液10置換，并通過出口9排出。

該裝置包括以下電極布置，以允許測量電信號跨越兩親性分子層11?；?具有沉積在基板3上表面的第一導(dǎo)電層20，且在另一層4下方延伸到凹槽5。在凹槽5下方的第一導(dǎo)電層20中的一部分構(gòu)成電極21，形成凹槽5的最低表面。第一導(dǎo)電層20延伸到另一層4之外，使得第一導(dǎo)電層中的一部分露出并構(gòu)成接觸件22。

另一層4具有沉積在其上的第二導(dǎo)電層23，并在蓋體6下方延伸進入腔室7，腔室7內(nèi)部的第二導(dǎo)電層23中的一部分構(gòu)成電極24。第二導(dǎo)電層23延伸到蓋體6之外，使得第二導(dǎo)電層23中的一部分露出并構(gòu)成接觸件25。電極21、24與凹槽5和腔室7中的水溶液進行電連接，這允許通過將電路26連接到觸點22、25來測量跨越兩親性分子層11之間的電信號。

在具有多個凹槽5的實施例中使用焊料凸塊方法，因為需要允許每一個都電連接到每個孔的底部，如圖2所示。在圖2中，單個導(dǎo)電層20被單獨的導(dǎo)電路徑28所替代，所述導(dǎo)電路徑28從位于凹槽5底部的電極21穿過主體2到達在主體2相對側(cè)上的接觸件29。這種布置允許使用焊料凸塊連接。特別地，沉積在每個接觸件29上的是相應(yīng)的焊料凸塊60，其上可以安裝電路元件61，使得焊料凸塊60與電路元件61上的軌道62進行電連接。

然而，雖然焊料凸塊工藝允許許多電連接在接近時依然可靠，但其具有所述電連接是永久性的缺點。

在小尺度上形成永久性電連接的方法是已知的，其中，例如，部件通過自組裝來對準(zhǔn)并隨后進行機械連接。例如，參見“由自組裝單層控制的使用疏水相互作用的三維微自組裝(threedimensionalmicro-self-assemblyusinghydrophobicinteractioncontrolledbyself-assembledmonolayers)”(onoe等人，journalofmicroelectromechanicalsystems，2004年，第13卷，第4期，603-611頁)；“挑戰(zhàn)毛細管自組裝微系統(tǒng)(challengesforcapillaryself-assemblyofmicrosystems)”(mastrangeli等人，ieeetransactionsoncomponents，packaging，andmanufacturingtechnology，2011年，第1卷，第1期，133-149頁)；表面張力驅(qū)動的自組裝微結(jié)構(gòu)——最先進技術(shù)(surfacetension-poweredself-assemblyofmicrostructures-thestate-of-the-art)”(syms等人，journalofmicroelectromechanicalsystems，2003年，第12卷，第4期，387-417頁)；以及“從毫米級到納米級的自組裝：方法與應(yīng)用(self-assemblyfrommilli-tonanoscales：methodsandapplications)”(mastrangeli等人，journalofmicromechanicsandmicroengineering，2009年，第19卷，doi：10.1088/0960-1317/19/8/083001)。然而，這樣的技術(shù)通常需要極端環(huán)境(無論是在化學(xué)活化方面，還是在諸如溫度或壓力的系統(tǒng)變量方面)，這可能不適合具有敏感部件的電氣裝置，并且還提供了永久性的電連接。

因此，本發(fā)明的目的是至少部分地克服上述討論的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種套件，其包括適于彼此連接以提供可拆卸電氣裝置的一對部件。其中，所述連接的部件隨后可以斷開，包括：電連接器陣列，每個電連接器包括導(dǎo)電液體，以及電極陣列；其中，所述陣列可彼此接觸，以便在電連接器陣列的導(dǎo)電液體和電極陣列的電極之間提供多個電連接，并且隨后通過將導(dǎo)電液體從所述陣列的電極分離來斷開電連接。該裝置是用于測量相應(yīng)的電連接器和陣列的電極之間的離子電流的電化學(xué)裝置。

根據(jù)該方面，可以連接和斷開部件，以便連接和斷開電連接器與電極(或?qū)⒁唤M不同的電連接器重新連接到電極)，同時可以以非常接近的間距和小規(guī)模制作多個可行的電連接。這有助于改進或維護由套件構(gòu)成的整體裝置的各種部件，或者可以允許一些部件被一次性使用，同時允許其它部分(可能具有更高的價值或制造成本)被重復(fù)使用。

特別地，該裝置適合用作執(zhí)行分析的分析裝置，其中所述裝置在使用過程中可能被污染，或者其中一個部件具有有限的測量壽命。提供可拆卸的部件避免了需要更換整個裝置。因為它允許處理一個部件，例如，包括電連接器的部件，同時允許其他部件的再利用。例如，包括電極陣列的部件，其更換更為昂貴，或者未被污染。

導(dǎo)電液體可以是離子液體或離子溶液。離子液體的使用在電連接器的壽命方面具有優(yōu)勢，因為離子液體通常具有較低的蒸氣壓，所以蒸發(fā)非常緩慢。

導(dǎo)電液體可任選為具有半固體或固體性質(zhì)的凝膠。該凝膠可以是包含聚合物鏈網(wǎng)絡(luò)的聚合物水凝膠。該聚合物可可選地進行交聯(lián)。使用凝膠有助于延長連接器的使用壽命，減輕來自電極之間連接件的流體遷移，并且有助于保持導(dǎo)電液體的形狀，從而增加電連接的可靠性。然而，也可以使用非凝膠的導(dǎo)電液體。

該電極可以是任何方便的直徑。電極直徑通常可以在50μm至500μm范圍內(nèi)的任何直徑。

可以在陣列的每個電極上提供導(dǎo)電液體的單個液滴。對于電極直徑為100μm，液滴通常可以具有100μm或更小的高度，可選為50μm或更小，可選為高出所述電極20μm或更小，可選為10μm或更小，進一步可選為5μm或更小。這樣，滴液可以從表面突出，使其更容易與電連接器陣列形成可靠的電連接，即使電連接器陣列和電極陣列不在完全平坦的表面上。最佳的液滴尺寸可取決于是導(dǎo)電液體是否為凝膠形式及其性質(zhì)。

電連接可以通過自組裝而形成。即電連接器和陣列的電極之間或電連接器和設(shè)置在陣列的電極表面上的液滴之間的表面能使得電連接器自對準(zhǔn)，并與設(shè)置在電極上的電極表面或液滴連接，以最小化表面張力。這具有以下優(yōu)點：液體連接器不必與陣列的電極精確對準(zhǔn)，以便提供連接。電連接器的數(shù)量可選地等于電極陣列的電極數(shù)量。電極與電連接器完全對準(zhǔn)時，電極的使用最為有效。

電連接器陣列和電極陣列可以各自具有1mm或更小的間距，任選為500μm或更小，進一步可選為200μm或更小。陣列的電極數(shù)可以大于100，任選為大于1000，進一步可選為大于10000，進一步可選為大于100000。也就是說，可以以較多的數(shù)量和很小的尺度和間距進行連接。由于每單位面積的連接數(shù)量很多，當(dāng)連接時，陣列之間的表面張力足以將部件保持在一起，并且基本可以防止陣列相對于彼此橫向移動。

電連接器陣列和電極陣列被可選地分別設(shè)置在第一主體和第二主體中。電極可選地設(shè)置在第二主體的表面?？梢酝ㄟ^第一主體和第二主體各個表面的連接或接近來形成多個電連接。在實踐中，由于電連接器與電極之間的接觸(特別是如果電連接器突起于第一主體的表面)，表面本身可能不會有實際接觸。

第一主體和第二主體的相應(yīng)表面可選為平面。平面表面允許在較大陣列上更可靠地形成更多的連接。

第一主體和第二主體可選地包含對準(zhǔn)裝置，以便當(dāng)形成電連接時，基本上防止兩個表面之間的橫向移動。對準(zhǔn)裝置可設(shè)置在每個相應(yīng)主體的表面上。對準(zhǔn)裝置可選地允許電連接器陣列和電極陣列的連接，使得它們在連接時彼此偏移，并且其中陣列之間所得電連接的數(shù)量小于每個相應(yīng)陣列的電連接器或電極的數(shù)量。因此，可能無法實現(xiàn)兩個陣列的完美對準(zhǔn)，但是仍然可以進行多個電連接。對準(zhǔn)裝置可以是磁性的。這使得隨后組裝的電氣裝置是堅固的，使得在使用時，可以保持部件之間的多個電連接。

然而，電連接器陣列和電極陣列之間的表面張力可能足以單獨對準(zhǔn)兩個主體，其中物理對準(zhǔn)依賴于自組裝。

第一主體可以以連接到″空白″第二主體的形式存儲，以保護在第一主體表面處的毛細通道，以及容納在其中或從其突起的導(dǎo)電液體。空白第二主體的表面可以包括諸如硅油的電絕緣油，以電隔離導(dǎo)電液體的突起部分或毛細通道的端部。為了提供電氣裝置，第一主體可以從空白第二主體斷開，并連接到包括電極陣列的第二主體。當(dāng)液體連接器是水基的，例如凝膠，在油中提供第一主體的表面大體可以防止來自毛細通道突起的電連接器部分的水蒸發(fā)。水的蒸發(fā)會導(dǎo)致突起的收縮，這可能導(dǎo)致連接器和陣列的電極之間的不良電連接或者沒有電連接。

第一主體和/或第二主體可選地包括流動屏障，以在形成電連接時，大體上防止電極陣列中電極之間的導(dǎo)電液體流動。流動屏障可選地包括電極之間的表面，該表面相對于電極表面是疏水的。流動屏障還可選地包括電絕緣流體介質(zhì)，該電絕緣流體介質(zhì)設(shè)置在第一主體和第二主體之間。流體介質(zhì)可以設(shè)置在第二主體的表面上，所述介質(zhì)可以通過電極和電連接器的導(dǎo)電液體之間的連接而從電極陣列的電極表面移位。流體介質(zhì)可以是油，例如硅油。流動屏障有助于實現(xiàn)單個電連接器和單個電極之間的一對一連接。

第二主體可選地包括集成電路。電極陣列的電極可選地通過從電極延伸到第二主體中的連接器而連接到集成電路上。

電連接器陣列可以設(shè)置在毛細管陣列中。毛細管可以延伸到第一主體的表面。設(shè)置在第一主體的表面處的每個毛細管端部可以具有凸面。第二電連接器陣列可以從毛細管陣列中突起。導(dǎo)電液體的突起程度取決于毛細管寬度，通常最大的突起程度約為毛細管寬度的50％。因此，對于寬度為100μm的毛細管，突起可以為50μm或更小，可選為30μm或更小。突起程度取決于毛細管寬度。例如，對于100μm的毛細管寬度，長度大于100μm的凝膠突起具有斷裂傾向。通常，凝膠電連接器的毛細管寬度與突起深度的最佳縱橫比為1∶1或更小?？v橫比可以在1∶1到10∶1之間。毛細管內(nèi)的電連接器有助于形成連接器，也有助于保持連接器彼此分離。通過使電連接器延伸遠離毛細管端部，如果陣列不完全是平面的，則可以在整個陣列上更可靠地進行連接。在毛細管內(nèi)提供作為凝膠的導(dǎo)電液體是有利的，因為它有助于保持來自毛細管的突起液體的形狀。在陣列的電極上提供的凝膠液滴具有類似的優(yōu)點。凝膠可以以液體形式設(shè)置在陣列的毛細管通道內(nèi)和/或陣列的電極表面上，隨后被固化以提供固體或半固體。然而，導(dǎo)電液體也可以是液體形式，從毛細管突起的液體部分由表面張力保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩５谝恢黧w或組件部分可選地包括一個或多個電極，以便當(dāng)連接以形成電路時，提供多條穿過在一個或多個電極和電極陣列的電極之間導(dǎo)電液體的毛細管離子流動路徑。當(dāng)形成電連接時，所述多個電極中的一個電極和電極陣列的相應(yīng)電極之間的電阻通常大于1kω，可選地大于1mω，進一步可選地大于100mω，進一步可選地大于200mω，進一步可選地大于1gω。電阻可能甚至更大，例如，1-10gω或更大。電阻可以由電路中的電阻器提供，即兩端無源電氣部件。電阻可以由一個或多個非常小的電阻膜中的孔提供，該電阻膜處在離子液體或溶液之間。例如，孔的寬度可以為1到50nm之間。

液體電連接非常適用于根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，其具有通常在1μa-01pa范圍內(nèi)高電阻和非常低的電流通道。電流通道可在10-1000pa的范圍內(nèi)，例如在50～300pa范圍內(nèi)。因此，不需要使用金屬觸點來提供第一和第二主體之間低電阻的電連接。

該裝置可以被表示為電路，其中該電路的各個部件具有與其相關(guān)聯(lián)的電阻，例如，高電阻電阻器或膜孔的電阻、離子溶液或液體的電阻、在離子溶液或液體之間電極界面處的電阻。在電連接器和被連接電極之間界面處的電阻的一個組成部分是兩者之間的接觸電阻。接觸電阻可以根據(jù)，例如，待連接的兩個部件之間的接觸面積和電極表面的污染程度而變化。在使用中，離子流發(fā)生在極化的電極之間，即在施加的電位差下。這樣負離子流向正電荷的電極，反之亦然。該界面可以被視作提供了一個電容元件的雙層。該電路可以被表示為具有與電極溶液/液體界面處電阻相關(guān)的電容的rc電路。在包括孔的膜上也存在相關(guān)電容。

當(dāng)形成電連接時，導(dǎo)電液體和電極陣列的電極之間界面處的電阻，可以是多個電極中的一個電極和電極陣列的電極之間總電阻的1％或更小，可選為0.1％或更小，進一步可選為0.01％或更小，進一步可選為0.001％或更小。

第一體中的一個或多個電極可以是多個離子流動路徑共同的電極第一主體中的一個或多個電極可以是一個電極，該電極與多個離子流路徑相同。

第一主體可選地包括多個納米孔，其中每個納米孔設(shè)置在跨越離子流動路徑的絕緣基板上，使得電流在導(dǎo)電液體和通過納米孔的多個電極中的一個之間通過。因此，包含納米孔的主體可以從裝置的其余部分中移除。絕緣基板可以是包括兩親性分子層的膜。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了根據(jù)前述方面任何實施例的從套件組裝的可拆卸電氣裝置。可拆卸電氣裝置用于表征分析物。

一個或多個這樣的裝置可以以模塊形式提供在殼體中，以提供分析儀器。該分析儀器或設(shè)備本身還可包括一個或多個以下部件：用于處理來自電極陣列的電信號的處理器；用于顯示數(shù)據(jù)處理結(jié)果的顯示器；用于存儲相關(guān)測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲裝置；用于傳輸來自存儲或分析裝置和電源的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸裝置。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電氣裝置的連接方法，所述該方法包括：提供電連接器陣列，其中每個電連接器包括導(dǎo)電液體；提供電極陣列；將第一陣列和第二陣列形成連接，以在陣列的各個電極和導(dǎo)電液體之間形成多個電連接。該方法還進一步可選地包括從電極陣列的電極分離導(dǎo)電液體，以便斷開電連接。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種可用于所述第一方面任一實施例的套件中的電連接器陣列，其中每個電連接器都包括導(dǎo)電液體。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，存在可用于所述第一方面任一實施例的套件中的電極陣列，其中電極之間的表面與電極相比是疏水的。

附圖說明

下面僅通過舉例的方式，參考以下附圖來討論本發(fā)明，其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的橫截面視圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的橫截面視圖；

圖3是具有彼此分離的兩個部件體的電氣裝置的橫截面視圖；

圖4是圖3的電氣裝置的橫截面圖，其中兩個部件組合在一起形成電連接；

圖5是可拆卸的電氣裝置的部件之間的連接的另一種布置的橫截面視圖；

圖6是形成在基板中的毛細管示例的透視圖；

圖7是基板內(nèi)毛細管的橫截面圖；

圖8是電極陣列中電極結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9a、9b、9c是表示如何形成兩親膜陣列的一系列示意圖；

圖10是另一種形成液體電連接器陣列的方法示意圖；

圖11示出了電路的示例性設(shè)計；

圖12是形成電氣裝置部件的子部件的透視圖；

圖13是圖8組裝的子部件以及示出對準(zhǔn)特征的平面圖；

圖14是示出一組可替換的對準(zhǔn)特征的示意圖；

圖15是示出另一組可替換的對準(zhǔn)特征的示意圖；

圖16是示出另一組可替換的對準(zhǔn)特征的示意圖；

圖17是提供納米孔和兩親膜方法的連續(xù)步驟中的主體32的一組示意性側(cè)視圖；

圖18示出了包括設(shè)置在殼體內(nèi)的多個電氣裝置模塊的分析儀器；

圖19示出了分析儀器的放大圖；

圖20示出了具有樣品裝載端口的分析儀器的俯視圖；

圖21是分析裝置的示意圖；

圖22是一個替代毛細管通道設(shè)計的示意圖；

圖23是另一種替代毛細管通道設(shè)計；

圖24示出了形成連接器的替代方法；

圖25示出了圖22和圖23所示的主體突起部中孔的替代設(shè)計；

圖26是形成連接器的替代工藝；

圖27示意性地示出了不同幾何形狀的球體可用的自由度；

圖28是包括部件部分的示例性裝置的圖片；

圖29a-c是包括用于對準(zhǔn)部件的裝置的另一示例性實施例裝置的側(cè)視圖和等距視圖；

圖29d顯示了可拆卸部件的展開視圖；

圖29e和29f示出了圖29d的可拆部件流動單元部件的展開視圖；

圖29g和29h分別顯示了可拆卸部件的側(cè)視圖和展開視圖；

圖29i示出了具有可見流體路徑和樣品進入端口的裝置；

圖30a示出了包括可拆卸部件模塊陣列的分析儀器；

圖30b示出了模塊的放大圖；

圖31a和31b示出了提供液體連接器的示例性主體的投影視圖；

圖32示出了連接到電極陣列的電連接器陣列的示例性視圖；

圖33a和33b示出了電連接器，以及包括分別處在連接和斷開狀態(tài)的電極陣列的芯片部分；

圖34a-f示出了圖31a和31b所示的示例性替代翅片設(shè)計；

圖35a-d示出了一種填充毛細管通道的方法；

圖36顯示了一個納米孔裝置的電路圖；以及

圖37a和37b示出了通過納米孔的dna移位的離子電流測量的電流與時間曲線。

具體實施方式

發(fā)明人設(shè)計了一種在電氣裝置的組成部件之間提供電連接陣列的方式，這樣組成部件可以被附接和拆卸，并且可選地可以在其后重新附接，而不需要極端條件(無論是化學(xué)的還是環(huán)境的)來觸發(fā)連接或斷開連接。通過使用包括導(dǎo)電液體的電連接器陣列，可以可靠地制作連接陣列，而不需要極端條件或壓力，這可能會損壞敏感的電氣裝置或其組成部件。具有高表面積的大陣列尤其如此，其中連接兩個主體的相應(yīng)表面積所需的壓力可以非常高。此外，該裝置可具有多個易碎部件，例如具有分子尺寸厚度的懸掛的兩親層。

拆卸組成部件陣列的能力使得能夠更換部件之一，例如：包括電連接器陣列的部件，而保留其他部件，例如：包括電極陣列的部件。電極陣列隨后可以被用于連接到新的電連接器陣列。

圖3示出了兩個主體32和37，其為電氣裝置31的組成部件，其中所述組成部件可以被連接以提供多個電連接。所述組成部件可作為套件提供，用于彼此連接以提供可拆卸的電氣裝置。

主體32具有兩個平行表面。然而，所述主體不一定需要具有平行表面。主體32可以由任何合適的材料制成。如在下文詳細討論的那樣，這種材料必須能夠具有形成于其中的毛細管34。還希望該材料具有親水特性，以幫助填充毛細管34，這也將在下文中進一步討論。

主體32和/或37可由一系列具有高電阻的不同材料制備，包括但不限于陶瓷、未摻雜的晶體硅(即硅晶片)、su8、聚碳酸酯和/或聚酯、玻璃和包括這些或其他材料的任何組合?？梢允褂糜糜谶@種材料的常規(guī)技術(shù)來制造主體，包括但不限于沉積和去除技術(shù)，例如蝕刻、激光加工、鑄模或光刻技術(shù)。

在主體32中形成有毛細管34的陣列。毛細管34從主體32的一個表面延伸到另一表面。例如，毛細管可以具有約為100μm的直徑，以及200μm或更小的間距。優(yōu)選地，間距可以是1mm或更小，更優(yōu)選為500μm或更小，進一步優(yōu)選為200μm或更小，再進一步優(yōu)選為100-150μm，甚至進一步優(yōu)選為50-100μm。毛細管長度通常為100μm到1mm，優(yōu)選為150μm-700μm，更優(yōu)選為200μm-500μm。然而，也可以考慮其他尺寸。毛細管可以具有圓形截面，但也可使用其他形狀。在圖3中，毛細管34的陣列延伸以穿過主體32。

毛細管34填充有導(dǎo)電液體。被液體填充的毛細管形成電連接器35。也就是說，電連接器35的陣列設(shè)置在毛細管34的陣列中。該液體連接器從主體32的一側(cè)，穿過主體32，延伸至主體32的相對表面。通過增加毛細管的長度可以增加毛細管中的電液體積。增加體積是有利的，因為其能夠在液體中提供更大量的可溶性氧化還原對，這延長了裝置的潛在電化學(xué)壽命。

圖36示出一種裝置的局部電路圖，其包括第一部件和第二部件的電極301和302，其中電極由穿過設(shè)置在電阻膜中的高電阻納米孔的離子溶液或離子液體連接。該部分電路可以被認(rèn)為是rc電路，其中rp表示孔電阻，rmem表示膜電阻，re分別表示設(shè)置在膜兩側(cè)的電極連接器電阻和流體樣品的電阻，rf是流體樣本與電極連接器之間的電阻。re的值可以根據(jù)離子濃度而變化，但與界面電阻或孔電阻相比通常是最小值的。

如圖36中串聯(lián)的實施例所示，在電極連接器和陣列的電極之間存在額外的接觸電阻rc?？纂娮鑢p可以根據(jù)移位孔的分析物的性質(zhì)以及限制通過孔的離子流的程度而變化。例如，在穿過mspa納米孔的dna移位中，孔電阻可以增加2倍或3倍。每個電極以及納米孔膜都有相關(guān)的電容部件。在電連接器和陣列的電極之間的界面電阻ri是rc和rf的函數(shù)。接觸電阻以及由此相關(guān)的電容部件可能由于電極連接器和陣列的電極之間接觸的變化而發(fā)生變化。這部分是由于電連接器和要連接的陣列的電極之間的接觸表面積。特別是在凝膠電連接器的情況下，接觸的程度將取決于凝膠突起的尺寸，例如其形狀和深度。凝膠突起的壓縮程度也將接觸程度確定為待接觸組成部件表面的高度總體變化。它還取決于電極表面的電阻，這可能會因表面氧化或表面污染物而有所不同。

雖然界面電阻相對較高并且可以變化，但其遠低于孔電阻，因此具有最小的影響。因此，在電連接器/電極界面處的電容具有最小的影響，其可被有效忽略。因此，在待連接界面處的rc時間常數(shù)tau(t)，其中，

t＝rc

是最小的。

相比之下，如果界面電阻是整個電路電阻的重要組成部分，則表示通過電阻對電容器充電的時間tau也變得顯著。納米孔膜電容的典型值為4pf，而界面電容可能大的多，例如直徑為100μm的電極為20pf。因此，當(dāng)考慮到界面電容，rc部件變得顯著，并且電流信號的測量變得更加依賴頻率。當(dāng)電流信號的高頻分量可能丟失時，這是測量高頻時電流信號的重要因素。例如，在通過納米孔的dna移位測量時，基于所測量的電流信號水平解析各個k-長dna子序列(k-mer)的能力可能被降低。膜上的電容值可具有不同的值，這取決于膜的類型，例如是固態(tài)或兩親層。對于固態(tài)膜，相關(guān)的電容值可能是最小的。表示接觸電阻的rc部件在圖36中以串聯(lián)方式示出。其也可以以并聯(lián)方式表示，這取決于與電極表面的接觸類型，即例如，凝膠是否通過均勻電阻層接觸電極，或電阻層是否僅部分存在，并且它直接通過電阻層與電極表面接觸。導(dǎo)電液體優(yōu)選地包括離子液體或離子溶液。離子液體由于其低蒸汽壓而特別優(yōu)選地用作液體連接器35中的液體。因此，它們可以僅非常緩慢地蒸發(fā)到周圍空氣中，因此可以用來提供長久的連接器35。離子液體的合適實例包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(emimtfsi)、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(emimbf4)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(bmimbf4)和1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰基胺(emimdca)。

然而，可以使用任何合適的導(dǎo)電液體。特別地，對于納米孔系統(tǒng)中的應(yīng)用，只有非常小的電流需要通過液體連接器(其可以是pa數(shù)量級)。因此，可能會具有高電阻的液體連接(即因此具有相對較差的導(dǎo)電性)，這是由于在電氣系統(tǒng)的其余部分中具有甚至更大的電阻，即可以達到gω量級的跨過所述納米孔的電阻，可能是幾個gω。

可選地，液體連接器35可以交聯(lián)，以便形成凝膠。這改善了連接器的結(jié)構(gòu)完整性，從而提高對多次重新連接的性能(如下文中進一步詳細討論的那樣)。這樣的交聯(lián)可以通過眾所周知的工藝實現(xiàn)，例如uv交聯(lián)或化學(xué)交聯(lián)。

如圖3所示，流體連接器35可以突起超過主體32的一個或兩個表面。特別地，優(yōu)選的液體連接器35從所述表面突出(即圖3中的主體32的下表面)，該表面面向形成電氣裝備31的其他部件，以有助于提供良好的電連接。

對于寬度為100μm的毛細管，液體電連接器35可以突出100μm或更小、50μm或更小、或進一步可選為30μm或更小，特別是當(dāng)其為凝膠形式時。因此，它們從主體32突出，當(dāng)主體32和37接觸時，可允許其與電極38良好的連接。為了確保液體連接器35和主體37上的電極38之間的連接是一對一的(即，液體連接器35不擴展以接觸多于一個電極38)，如果需要，可以使用各種策略。從本質(zhì)上講，這些策略等于提供某種形式的流動屏障(flowbarrier)，以在形成電連接時，可以基本防止液體連接器35和電極38之間的導(dǎo)電液體流動。

一種這樣的方法是在兩個主體32和37接觸之前，在二者之間的間隙39中提供一種電絕緣流體，例如硅油。所述流體介質(zhì)可以設(shè)置在第二主體37的表面上，通過電極38與電連接器35的導(dǎo)電液體接觸，從電極陣列的電極38的表面移位，因此，該流體作為絕緣層，在兩個層已經(jīng)聚在一起之后，在各個連接之間提供絕緣。因此，所述流體提供了雙重效果，其提供了物理屏障，有助于防止導(dǎo)電液體的流動，并且在連接生成之后，在各個連接件之間提供額外的絕緣效果。

提供流動屏障的另一種方式是處理聚在一起的主體32和37(即圖3中，主體32的下表面和主體37的上表面)中至少一個的表面，形成電連接，以阻止導(dǎo)電液體的流動。這可以通過將所述表面相對于電極表面處理為疏水性來完成。因此，導(dǎo)電液體35不被阻止擴散到電極本身之外。

在一些情況下，選擇主體32的材料以促使毛細管34內(nèi)的液體有適當(dāng)?shù)男阅?。例如，可能希望主體32的材料是親水的，以幫助填充毛細管34(如下面所討論的)。然而，主體可由多個單獨的層形成，例如主體32的下表面的外層是疏水的，以阻礙導(dǎo)電液體擴展到毛細管34的開口之外，而主體32的主體是由親水材料制成，可以有助于填充毛細管34(例如從上表面)。

如前所述，液體連接器35旨在提供到第二主體37中相應(yīng)的電極陣列38的電連接。電極38設(shè)置在第二主體37的表面處。如圖3所示，主體37中電極38的布置反映了主體32中毛細管34的布置。也就是說，主體37中的電極38的布置與主體32中的毛細管34間距布置相同。此外，電極38的數(shù)量等于電連接器35的數(shù)量。電極陣列中的電極38的數(shù)量和相應(yīng)的電連接器35的數(shù)量可以大于100，可選地大于1000，進一步可選地大于10000，進一步可選地大于100000。

有電連接器35突起的主體32的表面可以與設(shè)置有電極38的主體37的上表面接觸或接近，使得每個液體連接器35分別與主體37上的一個電極38接觸。為了有助于可靠地在陣列之間進行所有連接，電連接器35從中突起的第一主體32的表面和設(shè)置有電極38的第二主體37的表面優(yōu)選是平面或具有相同的表面形貌。連接的形成如圖4所示。

主體37可以包括集成電路，例如asic(專用集成電路)或fpga(現(xiàn)場可編程門陣列)。主體37的電極38可以與這樣的集成電路連接。也就是說，電極38可以通過從電極延伸到第二主體37的連接器連接到集成電路上。因此，包括asic的組成部件的商品成本可能遠大于包含毛細管陣列的部件。

因此，主體37可以是形成分析或測量裝置的一部分，或用于表征分析物的任何裝置。圖3所示的電氣裝置是測量系統(tǒng)，特別是用于從聚合物分子進行測量的納米孔系統(tǒng)。

這樣，主體37可以形成部分分析或測量設(shè)備，或用于表征分析物的任何設(shè)備。圖3中所示的電氣裝置是一種測量系統(tǒng)，特別是一種納米孔系統(tǒng)從聚合物分子中進行測量。

要確定的聚合物分析物可被添加到裝置中，使得其接觸納米孔陣列并與第一主體的一個或多個電極電接觸。可以使聚合物在第一主體的公共電極和第二主體的電極陣列之間建立的電位下通過納米孔。潛在的電位差可能是50mv和2v之間，更是100mv和300mv之間。

電路26的一個示例設(shè)計如圖11所示。電路26的主要功能是測量公共電極第一主體和電極陣列電極之間產(chǎn)生的電流信號。這可能只是測量信號的輸出，但原則上也可能涉及對信號的進一步分析。電路26需要足夠敏感以檢測和分析通常非常小的電流。舉例來說，開放膜蛋白通?？梢杂?m鹽溶液將100pa的電流傳遞至200pa。

在該實施例中，電極24作為陣列電極，電極21作為公共電極。因此，電路26向電極24提供相對于電極21的偏置電壓電位，該電極本身處于虛擬接地電位，并將該電流信號提供給電路26。

電路26具有連接到電極24的偏置電路40，并布置成施加偏置電壓，該偏置電壓有效地出現(xiàn)在兩個電極21和24之間。

電路26還具有連接到電極21的放大器電路41，用于放大出現(xiàn)在兩個電極21和24上的電流信號。通常，放大電路41由兩個放大器級42和43組成。

連接到電極21的輸入放大器級42將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。

輸入放大級42可包括跨阻放大器，如靜電計運算放大器，其被配置為具有高阻抗反饋電阻的反相放大器，例如500mω，以提供放大電流信號所需的增益，它一般具有數(shù)十到數(shù)百pa的幅度。

或者，輸入放大器級42可以包括開關(guān)積分放大器。這對于非常小的信號是優(yōu)選的，因為反饋元件是電容器，并且?guī)缀鯖]有噪聲。此外，開關(guān)積分放大器具有更寬的帶寬容量。然而，由于在輸出飽和發(fā)生之前需要復(fù)位積分器，因此積分器確實具有死區(qū)時間。這個死區(qū)時間可以減少到大約一微秒，所以如果采樣率的要求很高，則沒有多大效果。如果所需帶寬較小，則跨阻放大器更簡單。通常，開關(guān)積分放大器輸出在每個采樣周期結(jié)束時進行采樣，隨后是復(fù)位脈沖?？梢允褂闷渌夹g(shù)來采集集成的開始，以消除系統(tǒng)中的小錯誤。

第二放大器級43對由第一放大器級42輸出的電壓信號進行放大和濾波。第二放大器級43提供足夠的增益以將信號提高到足夠的電平，以便在數(shù)據(jù)采集單元44中進行處理。例如，在第一級放大器級42中的反饋電阻為500mω，給定典型電流信號為100pa，到第二放大器級43的輸入電壓將約為50mv，在這種情況下，第二放大器級43必須提供增益為50，將50mv的信號范圍提高到2.5v。

電路26包括數(shù)據(jù)采集單元44，其可以是運行適當(dāng)程序的微處理器，或者包括專用硬件。在這種情況下，偏置電路40可以簡單地由反相放大器形成，將來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器46的信號提供給反相放大器，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器46可以是專用裝置或者部分?jǐn)?shù)據(jù)采集單元44，并提供取決于從軟件加載到數(shù)據(jù)采集單元44的代碼的電壓輸出。類似地，來自放大器電路41的信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器47提供給數(shù)據(jù)采集卡40。

電路26的各種部件可由單獨的部件形成，也可以將任何部件集成到公共的半導(dǎo)體芯片上。電路26的部件可由布置在印刷電路板上的部件形成。為了處理來自電極陣列的多個信號，電路26基本上通過對每個電極21都復(fù)制放大器電路41和a/d轉(zhuǎn)換器47來進行修改，以允許并行地從每個凹槽5獲取信號。在輸入放大器級42包括開關(guān)積分器的情況下，則那些將需要數(shù)字控制系統(tǒng)來處理采樣保持信號和復(fù)位積分器信號。數(shù)字控制系統(tǒng)在現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)上配置最為方便。此外，fpga可以包含與標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議(即usb和以太網(wǎng))接口所需的類似處理器的功能和邏輯。由于電極21被保持在地面，實際上可以將其設(shè)置為電極陣列的共同點。

在這樣的系統(tǒng)中，聚合物例如多核苷酸或核酸，多肽如蛋白質(zhì)，多糖或任意其它聚合物(天然的或合成的)可以通過合適尺寸的納米孔。在多核苷酸或核酸的情況下，所述聚合物單元可以是核苷酸。因此，分子通過納米孔，同時監(jiān)測穿過納米孔的電學(xué)性質(zhì)并且獲得通過納米孔的特定聚合物單元特性的信號。所述信號因此可以被用于識別聚合物分子中聚合物單元的序列或確定序列特性。所述一個或多個特性優(yōu)選地選自一種或多種(i)多核苷酸的長度，(ii)多核苷酸的同一性，(iii)多核苷酸的序列，(iv)多核苷酸的二級結(jié)構(gòu)以及(v)多核苷酸是否被修飾。

所述聚合物可以為多核苷酸(或核酸)、多肽如蛋白質(zhì)、多糖或任何其它聚合物。所述聚合物可以是天然的或合成的。所述聚合物單元可以是核苷酸。所述核苷酸可以是包含不同堿基的不同種類。

所述多核苷酸可以是脫氧核糖核酸(dna)，核糖核酸(rna)，cdna或本領(lǐng)域中已知的合成核酸，例如肽核酸(pna)，甘油核酸(gna)，蘇糖核酸(tna)，鎖核酸(lna)，橋連核酸(bna)或其它帶有核苷酸側(cè)鏈的合成聚合物。所述多核苷酸可以是單鏈的，雙鏈的或包括單鏈和雙鏈區(qū)。通常地，cdna，rna，gna，tna或lna是單鏈。

本發(fā)明所述的方法可以用于識別任意核苷酸。所述核苷酸可以是天然存在的或人工合成的。核苷酸通常含有核堿基(其在本文中可縮寫為“堿基”)，糖和至少一個磷酸基團。所述核堿基一般是雜環(huán)結(jié)構(gòu)。合適的核堿基包括嘌呤和嘧啶，特別是腺嘌呤，鳥嘌呤，胸腺嘧啶，尿嘧啶和胞嘧啶。所述糖一般為戊糖。合適的糖包括，但不限于，核糖和脫氧核糖。所述核苷酸通常為核糖核苷酸或脫氧核糖核苷酸。所述核苷酸通常包含單磷酸，二磷酸或三磷酸。

所述核苷酸可以包括損傷的或表觀的堿基。所述核苷酸可被標(biāo)記或修飾，以作為具有不同信號的標(biāo)記物。該技術(shù)可用于識別堿基的缺失，例如，在所述多核苷酸中的無堿基單元或間隔子。

在考慮修飾或損傷的dna(或類似系統(tǒng))時，特別使用的方法是考慮補充數(shù)據(jù)的方法。提供的附加信息允許更多潛在狀態(tài)(underlyingstates)之間的區(qū)別。

所述聚合物也可以是除多核苷酸之外的一種聚合物，其中一些非限定性的例子如下。

所述聚合物可以是一種多肽，在上述情況下，聚合物單元可以是自然存在的或合成的氨基酸。

所述聚合物可以是多糖，在上述情況下，聚合物單元可以是單糖。

可用于本發(fā)明的聚合物水凝膠的例子包括聚乙烯醇(pva)、明膠、瓊脂、甲基纖維素、透明質(zhì)酸、聚丙烯酰胺、硅膠水凝膠、聚環(huán)氧乙烷、聚amps，聚乙烯吡咯烷酮、多糖和聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯。所述水凝膠可以為均聚物，共聚物或聚合物互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(ipn)。所述水凝膠可以是紫外線可固化的。通過紫外線交聯(lián)聚合以形成凝膠是特別有利的，因為交聯(lián)形成凝膠可在室溫下進行，而不需要加熱液體或添加化學(xué)反應(yīng)物。在導(dǎo)電液體是凝膠的情況下，其可以方便地以液體的形式加入到毛細管中并隨后固化。

所述陣列的電極和/或第一主體的多個電極中的一個電極優(yōu)選由惰性材料形成，例如鉑，鈀，金或碳。

可以在離子流路徑上提供氧化還原電對，其用于保持第一主體中的一個或多個電極與陣列電極之間的電位差。氧化還原電對可以設(shè)置在毛細管流路上和/或所述電極陣列表面上的液滴中?？蛇x地，所述電極本身可以包括氧化還原電對例如ag/agcl和cu-cuso4。

在納米孔系統(tǒng)中，這樣的裝置可以監(jiān)測穿過設(shè)置在一系列加樣孔中的所述納米孔的電學(xué)活性。在圖3中，所述加樣孔設(shè)置為在連接器填充的毛細管34上方的凹槽(well)36。也就是說，所述凹槽36可設(shè)置在所述主體32上，并且每個加樣孔凹槽36均連接到毛細管34。在圖3中，主體32用作支撐加樣孔壁33。加樣孔壁33可以設(shè)置為主體32上的分隔層(例如通過平版印刷技術(shù)構(gòu)建)。在其他設(shè)置方式中，可以不存在分隔的加樣孔壁，而直接在主體32上，可能是毛細管的頂部，形成所述加樣孔凹槽(在這種情況下，所述液體連接器35將不完全填充整個毛細管34)。

在納米孔系統(tǒng)中，所述納米孔是一種孔，通常尺寸在納米級。所述納米孔可以是生物孔或固態(tài)孔。生物孔的例子可以是跨膜蛋白孔。在圖3的實例中，所述生物納米孔位于穿過加樣孔凹槽36形成的雙親性層。相反地，固態(tài)孔通常是固態(tài)層中的孔。在上述任何一種情況下，所述納米孔設(shè)置在絕緣基板上，所述絕緣基板橫穿每個毛細管34設(shè)置，并因此當(dāng)所述系統(tǒng)使用時橫穿離子流路徑(如下面提到的)。由此可見，電流通過所述納米孔。

如上所述，對納米孔任意一側(cè)兩個電極之間的信號進行監(jiān)測。在圖3中，這種設(shè)置通過主體32的上表面上共用電極50的設(shè)置和主體37中單獨電極38的順序示意性地表示。實際上，所述共用電極可以通過主體32的底部連接(雖然為了清晰度在圖3中顯示在主體32的頂部)，方便連接到至少部分形成在主體37中的電路的其余部分?？蛇x地，替代單一共用電極50，所述第一主體32可以包括多于一個的電極50。

在使用中，包含要測定的感興趣分析物的樣品液體將被設(shè)置在主體32的上表面，在每個加樣孔和共用電極50之間提供電連接。進一步地，電通路通過所述液體連接器35并到達支撐在每個加樣孔凹槽36中的所述納米孔另一側(cè)的電極38而形成。即，在形成電連接時，在所述一個或多個電極50和所述電極陣列中的電極38之間存在多個毛細管離子流路徑。因此，電流從所述導(dǎo)電液體和所述一個或多個電極50之間通過所述納米孔。

在圖21中示意性的表示，其中電路230將連接的裝置200中的所述陣列(未顯示)的電極與所述共用電極210連接。在使用中，將液體樣品220加入到所述裝置中，并與共用電極210形成電連接。所述共用電極可以通過玻璃與樣品分離。這避免了所述樣品與所述共用電極任何潛在的污染，所述共用電極可以是例如參比電極如ag/agcl。

因此，在所述共用電極50和任意單個電極38之間通過的電流能夠指示在主體32上形成的對應(yīng)的單個加樣孔凹槽中的電活動。因此，合適的分析單元(在圖3中示意性地表示為單元51)可以相應(yīng)的解釋上述數(shù)據(jù)。

如上所述，納米電路中的電阻通常是非常大的。例如，電極50和38之間的電阻可以大于1kω，甚至可以大于1mω，甚至可以大于100mω并且甚至可以大于1gω。因此，即使是在電連接器35中相對較大的電阻，對整個分析系統(tǒng)而言也是相對不重要的。因此，從其高電阻的角度來看，相比例如固態(tài)的電連接，在這樣的系統(tǒng)中使用液體連接器并不構(gòu)成問題。事實上，所述液體連接器35和主體37的電極38之間的界面電阻可以是納米孔系統(tǒng)中所述電極50和38之間電阻的1％或更少，有時甚至是0.01％或更少，或者0.001％或更少。

電測量可以使用標(biāo)準(zhǔn)的單通道記錄設(shè)備，所述設(shè)備描述在stoddartdetal.，procnatlacadsci，12；106(19)：7702-7，liebermankretal，jamchemsoc.2010；132(50)：17961-72以及wo-2000/28312中。

一般而言，當(dāng)所述測量為對通過所述孔的離子電流的電流測量時，所述離子電流通?？梢允侵绷?dc)離子電流，雖然原則上一種替代地方案是使用交流(ac)電流(即在施加交流(ac)電壓下流動的交流(ac)電流的大小)。

光學(xué)測量可以與電測量結(jié)合(sonigvetal.，revsciinstrum.2010jan；81(1)：014301)。

所述設(shè)備可以同時測量不同的性質(zhì)。所述測量可以具有不同的性質(zhì)，因為它們是對如上所述任意不同物理性質(zhì)的測量。替代地，所述測量可以具有不同的性質(zhì)，因為它們是在不同條件下對相同物理性質(zhì)的測量，例如在不同偏置電壓下的電測量如電流測量。

所述第一主體的一個或多個電極通常是保持接地的共用電極，并且可以通過改變電極陣列上的電勢改變所述電位差。所述電路可以允許選擇性地控制所述陣列中每個電極上的電位，使得所述電位差可以在所述陣列中每個傳感器納米孔上變化，例如將反向電位施加到納米孔，以便將聚合物從所述孔中逐出。

通常地，通過生化分析系統(tǒng)進行的每種測量均依賴于k-長dna子序列(k-mer)，其是聚合物單元各自序列的k個聚合物單元，其中k是正整數(shù)。盡管理想地，所述測量將取決于單個聚合物單元(即k為1)，但是對于所述生化分析系統(tǒng)1中許多典型的測量類型，每種測量取決于多個聚合物單元的k-長dna子序列(k-mer)(即其中k為復(fù)整數(shù))。換言之，每種測量取決于所述k-長dna子序列(k-mer)中每個所述聚合物單元的序列，其中k為復(fù)整數(shù)。

在一系列通過生化分析系統(tǒng)進行的測量中，連續(xù)多個測量組都取決于相同的k-長dna子序列(k-mer)。在經(jīng)過如下討論的一些變化后，每組中的多個測量值是一個恒定值，并且因此在一系列原始測量值中形成一個“基準(zhǔn)值”(“l(fā)evel”)。這樣的基準(zhǔn)值(level)通常可以通過取決于相同k-長dna子序列(k-mer)(或相同類型的連續(xù)k-長dna子序列(k-mers))的測量形成，并因此對應(yīng)于生化分析系統(tǒng)的共同狀態(tài)。

所述信號在一組基準(zhǔn)值之間移動，所述基準(zhǔn)值可以是很大的一組?？紤]到儀器的采樣率和信號中的噪聲，基準(zhǔn)值之間的轉(zhuǎn)換可以被認(rèn)為是瞬時的，因此所述信號可以通過理想化的步跡曲線(steptrace)進行近似。

圖37a表示在酶控制下通過納米孔dna移位期間隨時間的典型電流信號?？梢苑治鏊鲂盘栆宰R別如圖37b所示的步跡曲線(steptrace)，其表示所述納米孔內(nèi)的各個k-長dna子序列(k-mers)。

對應(yīng)于每個狀態(tài)的測量值在所述事件的時間尺度上是恒定的，但是對于所述生化分析系統(tǒng)的大多數(shù)測量類型會在短時間尺度上發(fā)生變化。所述變化可以由測量噪聲引起，例如由電路和信號處理引起，而在電生理學(xué)的特定情況下，所述變化也可以顯著地由放大器引起。由于所測量性質(zhì)的數(shù)量小，上述測量噪聲是不可避免的。所述變化也可以由生化分析系統(tǒng)中基礎(chǔ)的物理或生物系統(tǒng)中的固有變化或擴散引起。所述生化分析系統(tǒng)中的大多數(shù)類型將以或多或少的程度經(jīng)歷這樣的固有變化。對于任何給定類型的生化分析系統(tǒng)，所述變化的兩種來源均可以有所貢獻或這些噪聲源中的其中一種占主導(dǎo)地位。

另外，通常地，沒有所述組中測量數(shù)量的現(xiàn)有知識，這種變化是不可預(yù)測的。

上述變化的兩個因素以及對測量數(shù)量知識的缺乏，可能使得很難區(qū)分某些組，例如，所述組是短的和/或兩個連續(xù)組測量值的基準(zhǔn)值彼此接近。

一系列原始測量值可以采取這種形式作為在所述生化分析系統(tǒng)中發(fā)生的物理或生物過程的結(jié)果。因此，在某些上下文中，每組測量值可以被稱為一種“狀態(tài)”。

例如，在某些類型的生化分析系統(tǒng)中，事件包括所述聚合物通過所述孔的移位的所述事件可以以棘輪(ratcheted)的方式進行。在所述棘輪運動的每個步驟中，經(jīng)過如上討論的變化，在給定跨所述孔的電壓下流動通過所述納米孔的所述離子電流是恒定的。因此，每一組測量值均與棘輪(ratcheted)運動中的一個步驟相關(guān)。每個步驟都對應(yīng)于一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中，所述聚合物位于相對于所述孔的相應(yīng)位置上。雖然在一個狀態(tài)期間精確位置可能存在一些變化，但所述聚合物在各狀態(tài)之間存在大尺度的運動。根據(jù)生化分析系統(tǒng)的性質(zhì)，所述狀態(tài)可以作為所述納米孔中結(jié)合事件的結(jié)果而進行。

各個狀態(tài)的持續(xù)時間可以取決于許多因素，例如跨所述孔施加的電勢，用于使所述聚合物進行棘輪(ratchet)運動的酶種類，所述聚合物是否被所述酶推動或拉動穿過所述孔，ph，鹽濃度以及存在的核苷三磷酸的類型。一個狀態(tài)的持續(xù)時間通常在0.5ms至3s之間變化，這取決于生化分析系統(tǒng)1，并且對于任何給定的納米孔系統(tǒng)，狀態(tài)之間會具有一些隨機變化。持續(xù)時間的預(yù)期分布對于任意給定的生化分析系統(tǒng)均可以通過實驗進行確定。

可以通過諸如wo2013/041878或wo2013/121224中公開的方法對所述聚合物的測量值進行分析，以便表征所述聚合物。上述分析可以遠程執(zhí)行，例如在云端或pc端進行?？蛇x擇地，所述設(shè)備可以包括數(shù)據(jù)分析裝置。

盡管移位速率可以高達1000堿基/秒，但在酶控制下通過納米孔的dna的典型移位速率為約30堿基/秒。因此，所述測量系統(tǒng)需要能夠記錄所述電流信號隨時間的變化。有效地測量所述電流信號的能力部分取決于所述電極對電流的變化的響應(yīng)能力。因此，rc時間分量，即在溶液/電極界面處對雙層電容器充電所花費的時間，是低的將是有利的。

所述雙親性層(amphiphiliclayer)可以包括脂質(zhì)，所述脂質(zhì)可具有單一組分或多種組分的混合物，與常規(guī)形成脂質(zhì)雙分子層時一樣。

能形成脂質(zhì)雙分子層的任意脂質(zhì)均可以使用。選擇所述脂質(zhì)使得形成具有所需性質(zhì)的脂質(zhì)雙分子層，例如表面電荷，支撐膜蛋白的能力，堆積密度或機械性能。。所述脂質(zhì)可以包含一種或多種不同的脂質(zhì)。所述脂質(zhì)也可以被化學(xué)修飾。然而，這類天然存在的脂質(zhì)容易生物降解，例如通過蛋白質(zhì)或表面活性劑，并且不能承受高電壓。優(yōu)選地，所述雙親性層是非天然存在的。雙親性聚合物膜優(yōu)選于脂質(zhì)膜，由于其承受高電壓的能力。

在另一實施例中，所述雙親性分子可以包括雙親性化合物，所述雙親性化合物包括第一外部親水基團，疏水性核心基團和第二外部親水基團，其中所述第一和第二外部親水基團各自與疏水性核心基團連接。所述雙親性分子可以是二嵌段或三嵌段聚合物，例如聚(2-甲基惡唑啉)-嵌段-聚(二甲基硅氧烷)-嵌段-聚(2-甲基惡唑啉)(pmoxa-pdms-pmoxa)。適用于本發(fā)明的雙親性膜的實例公開在wo2014064444a1中。

所述膜可以是固態(tài)層。固態(tài)層可以由有機和無機材料形成，包括但不限于，微電子材料，絕緣材料例如si3n4，al2o3以及sio2，有機和無機聚合物例如聚酰胺，塑料例如或彈性體例如雙組分加成型固化硅橡膠，和玻璃。所述固態(tài)層可以由石墨烯形成。合適的石墨烯層公開于國際申請?zhí)杙ct/us2008/010637(公開號為wo2009/035647)中。

跨膜孔是某種程度上穿過所述膜的結(jié)構(gòu)。其允許由施加的電勢驅(qū)動的水合離子流過或流入所述膜。所述跨膜孔通常穿過整個膜，使得所述水合離子可以從所述膜的一側(cè)流向所述膜的另一側(cè)。然而，所述跨膜孔并不必須穿過所述膜。它可能從一端被關(guān)閉。例如，所述孔可以是所述膜上的孔，空隙，通道，溝槽或狹縫，水合離子可以沿其或在其中流動。

任意跨膜孔均可以用于本發(fā)明。所述孔可以是生物的或人造的。合適的孔包括，但不限于，蛋白質(zhì)孔，多核苷酸孔和固態(tài)孔。所述孔可以是dna折紙(origami)孔(langeckeretal.，science，2012；338：932-936)。

所述跨膜孔優(yōu)選為跨膜蛋白孔。跨膜蛋白孔是允許水合離子如分析物從膜的一側(cè)流向膜的另一側(cè)的多肽或多肽的集合體。在本發(fā)明中，所述跨膜蛋白孔能夠形成允許由所施加的電勢驅(qū)動的水合離子從膜的一側(cè)流向另一側(cè)的孔。所述跨膜蛋白孔優(yōu)選地使分析物如核苷酸從膜的一側(cè)，如三嵌段共聚物膜，流向另一側(cè)。所述跨膜蛋白孔允許多核苷酸，如dna或rna，移動通過所述孔。

所述跨膜蛋白孔可以是單體或寡聚體。所述孔優(yōu)選由多個重復(fù)的亞基組成，例如至少6個，至少7個，至少8個，或至少9個亞基。所述孔優(yōu)選為六聚體、七聚體、八聚體或九聚體孔。所述孔可以是同源寡聚體或異源寡聚體。

所述跨膜蛋白孔通常包括所述離子可以流過的筒狀結(jié)構(gòu)或通道結(jié)構(gòu)。所述孔的所述亞基通常圍繞于中心軸并且向跨膜β桶結(jié)構(gòu)或通道或者跨膜α-螺旋束或通道提供鏈。

所述跨膜蛋白孔的所述筒結(jié)構(gòu)或通道結(jié)構(gòu)通常包含促進與分析物如核苷酸，多核苷酸或核酸相互作用的氨基酸。這些氨基酸優(yōu)選位于所述桶結(jié)構(gòu)或通道結(jié)構(gòu)的收窄結(jié)構(gòu)附近?？缒さ鞍卓淄ǔ０粋€或多個帶正電的氨基酸，如精氨酸、賴氨酸或組氨酸，或者包含一個或多個芳香族氨基酸，如酪氨酸或色氨酸。這些氨基酸通常促進所述孔與核苷酸，多核苷酸或核酸之間的相互作用。

根據(jù)本發(fā)明使用的跨膜蛋白孔可以衍生自β-桶結(jié)構(gòu)孔或α-螺旋束結(jié)構(gòu)孔。β-桶結(jié)構(gòu)孔包含β-鏈形成的桶狀結(jié)構(gòu)或通道結(jié)構(gòu)。適合的β桶結(jié)構(gòu)孔包括，但不限于，β-毒素，如α-溶血素、炭疽毒素，殺白細胞素，和細菌外膜蛋白/微孔蛋白，如恥垢分枝桿菌微孔蛋白(msp)，例如mspa、mspb、mspc或mspd，外膜微孔蛋白f(ompf)，外膜微孔蛋白g(ompg)，外膜磷脂酶a和奈瑟氏菌自轉(zhuǎn)運蛋白脂蛋白(nalp)以及其他孔蛋白，如鞘磷脂特異性結(jié)合蛋白(lysenin)。α-螺旋束結(jié)構(gòu)孔由α螺旋形成的筒狀結(jié)構(gòu)或通道結(jié)構(gòu)。適合的α-螺旋束結(jié)構(gòu)孔包括，但不限于，內(nèi)膜蛋白和外膜蛋白，例如wza和clya毒素。所述跨膜孔可以衍生自鞘磷脂特異性結(jié)合蛋白(lysenin)。適合的衍生自鞘磷脂特異性結(jié)合蛋白(lysenin)的孔公開于國際申請?zhí)枮閜ct/gb2013/050667(公開號為wo2013/153359)的專利中。所述跨膜孔可以衍生自msp或衍生自α-溶血素(α-hl)。設(shè)置在分離兩種離子介質(zhì)的雙親性層中的納米孔上的電阻可以容易地通過在跨過所述孔施加的電勢差下的離子電流的測量值進行計算。所述電阻將依據(jù)所述孔通道結(jié)構(gòu)的內(nèi)部尺寸，所施加的電勢差，以及離子遷移率而變化。對于在100mv電勢差下，濃度1mkcl水溶液移位所述孔的α-溶血素的電阻的典型值大約為1gω。mspa納米孔具有更大尺寸的通道結(jié)構(gòu)，因此具有更大的電導(dǎo)。在相同條件下，取決于突變類型的所述通道結(jié)構(gòu)的電阻因此較小，一般為5mω量級。

為了使所述聚合物移位通過所述孔時能夠進行測量，移位速率可以通過聚合物結(jié)合部分進行控制。通常所述部分可以與所施加的場相同或相反方向移動所述聚合物通過所述孔。所述部分可以是例如所述部分為酶的情況下采用其酶活性的分子馬達，或者用作分子制動器。當(dāng)所述聚合物是多核苷酸時，存在多種提出用于控制移位速率的方法，包括使用多核苷酸結(jié)合酶。用于控制所述多核苷酸移位速率的合適的酶包括，但不限于，聚合酶，解旋酶，核酸外切酶，單鏈和雙鏈結(jié)合蛋白，以及拓撲異構(gòu)酶，如促旋酶。對于其他聚合物類型，可以使用與該聚合物類型相互作用的部分。所述聚合物相互作用部分可以是公開于文獻wo-2010/086603，wo-2012/107778，和liebermankretal，j.am.chem.soc.2010；132(50)：17961-72中的任意種類，以及對于電壓門控方案，公開于文獻luanbetal.，physrevlett.2010；104(23)：238103中。

聚合物結(jié)合部分可以采用多種方式控制所述聚合物運動。所述部分可以與所施加的場相同或相反方向移動所述聚合物通過所述孔32。所述部分可以是例如所述部分為酶的情況下采用其酶活性的分子馬達，或者用作分子制動器。所述聚合物的移位可以通過控制所述聚合物通過所述孔的運動的分子棘輪(molecularratchet)進行控制。所述分子棘輪可以是聚合物結(jié)合蛋白。

對于多核苷酸，所述多核苷酸結(jié)合蛋白優(yōu)選是多核苷酸處理酶(polynucleotidehandlingenzyme)。多核苷酸處理酶是一種能夠與多核苷酸的至少一種性質(zhì)相互作用和進行修飾的多肽。所述酶可以通過將多聚核苷酸切割為單個核苷酸或核苷酸短鏈如二或三核苷酸對所述多核苷酸進行修飾。所述酶可以通過將多核苷酸定向或?qū)⑵湟苿拥教囟ㄎ恢脤λ龆嗪塑账徇M行修飾。所述多核苷酸處理酶不需要顯示出酶活性，只要其能夠結(jié)合所述目標(biāo)多核苷酸并控制其運動通過所述孔。例如，所述酶可以進行修飾以除去其酶的活性或者可以在避免其作為酶使用的條件下進行使用。下面詳細討論這些條件。

所述多核苷酸處理酶可以衍生自核酸溶解酶。用于所述酶的構(gòu)建體的所述多核苷酸處理酶更優(yōu)選衍生自酶分類(ec)組3.1.11，3.1.13，3.1.14，3.1.15，3.1.16，3.1.21，3.1.22，3.1.25，3.1.26，3.1.27，3.1.30和3.1.31中的任何成員。所述酶可以是在wo-2010/086603中公開的任何酶。

單鏈dna測序的合適策略為通過所述孔32的dna移位，包括順式到反式和反式到順式，與所施加的電勢相同或相反反向。對鏈測序最有利的機制是在施加的電勢下，單鏈dna通過所述孔32的可控移位。逐步式或持續(xù)式作用于雙鏈dna的核酸外切酶可以在所述孔的順式側(cè)使用以在所施加電勢下輸送剩余的單鏈通過或在相反的電勢下在所述孔的反式側(cè)使用。同樣地，解旋所述dna雙鏈的解旋酶也可以采用類似的方式使用。需要與所施加電勢方向相反的鏈移位的測序應(yīng)用也存在可能性，但是所述dna必須首先在相反或無電勢情況下被所述酶“捕獲”。隨著結(jié)合之后所述電勢方向的轉(zhuǎn)回，所述鏈將由順式側(cè)傳遞到反式側(cè)通過所述孔，并通過所述電流保持在伸展構(gòu)象。所述單鏈dna核酸外切酶或單鏈dna依賴性聚合酶可以作為分子馬達以可控逐步的方式將最近移位的單鏈通過所述孔拉回，從反式側(cè)到順式側(cè)，與所施加電勢方向相反。替代地，所述單鏈dna依賴性聚合酶可以作為分子制動器減慢所述多核苷酸通過所述孔的運動。通過列舉的方式，wo-2012/107778，wo-2012/033524，wo-2012/033524，wo2013/057495或wo2014/013260中描述的任何部分，技術(shù)或酶均可用于控制聚合物的運動。

所述氧化還原電對可以是可溶的或部分溶解于導(dǎo)電液體。這樣的實例為鐵/亞鐵氰化物，二茂鐵/二茂鐵離子，ru(nh3)6cl3和ru(ll)(2)(x)(2)，其中l(wèi)l為1，10-菲咯啉或2，2′-聯(lián)吡啶類配體，以及x是酸性配體。替代地，所述氧化還原電對可以包括金屬和其不溶性金屬鹽，如ag/agcl。所述氧化還原電對可以是參比電極。由于電極之間的離子流動，所述氧化還原電對中的一員在電極上或者被氧化或者被還原(取決于其極性)并因此隨著時間而耗盡，這會限制所述裝置的使用壽命。損耗的程度將取決于電流的大小。可以通過增加存在的氧化還原電對的濃度或量延長所述氧化還原電對的電化學(xué)壽命。增加所述毛細管通道的長度是增加所述氧化還原電對的量的便捷方法。

在形成凝膠之前，可以將所述氧化還原電對添加到所述導(dǎo)電液體中。作為替代的實施方式，其可以擴散進入所述凝膠。為了最小化所述氧化還原電對的損耗，可以設(shè)置第三電極，其中電流發(fā)生在兩個電極之間，并且所述兩個電極中的一個與第三電極之間保持電勢差。上述這樣的系統(tǒng)可以被稱為三電極系統(tǒng)。然而實際上，提供如本文所述的兩電極系統(tǒng)更為方便。

回到說明書附圖，圖5表示一種替代裝置的實例，其中，主體37的電極38也設(shè)置有液體連接器52。這些液體連接器52可以設(shè)置為在所述單個電極38上的單個液滴(droplet)。即，每個液滴52與單個電極連接，并且不與多個電極連接。所述液滴52可以是與連接器35中相同的液體或不同的導(dǎo)電液體。再一次，所述液體可以凝膠化。所述液滴可以在電極38上方具有小于20μm的高度，可選地小于10μm，進一步可選地小于5μm。

所述液滴52可以進行設(shè)置，例如，通過將電極38設(shè)置在主體37相對于所述電極38適當(dāng)疏水的表面上，使得當(dāng)導(dǎo)電液體設(shè)置在所述表面上時，液滴52作為所述表面最親水的部分自然的形成在所述電極上。

所述液滴的存在可以超出所述主體37的所述表面形成突起，并因此有助于與主體32的所述連接器35提供良好的電連接，即使例如主體37和32的所述表面不是完全平行。因此，即使存在不完美的表面，主體32中所述毛細管的高比例可以成功地與主體37中的電極38連接。

圖6表示形成主體32部分的毛細管基板的一部分。所述基板可以通過標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝形成。所述基板可以由各種材料形成例如玻璃，硅，可固化環(huán)氧基光敏層壓材料(curableepoxy-basedphotolaminate)，環(huán)烯烴共聚物(coc)或環(huán)烯烴聚合物(cop)。所述材料可以被涂覆，例如硅烷涂覆的玻璃，以影響與導(dǎo)電液體相關(guān)的其表面性質(zhì)，和例如控制如下討論的剪切工藝。在本實施例中，由于其在所述基板固化后被除去的工具周圍形成，所述毛細管34逐漸變細。如圖6所示的城堡狀結(jié)構(gòu)是圍繞毛細通道入口的圓周形成的凸起區(qū)域，所述雙親性膜可以通過所述毛細管通道懸掛，如圖fig17(c)所示。在所述區(qū)域上設(shè)置凹使其被等分。然而所述城堡狀結(jié)構(gòu)的形狀不限于圖6所示的形狀，其他形狀也可以考慮在內(nèi)。

為了抵消所述毛細管的逐漸變細，如果需要的話，如圖6所示的兩個基板可以以“背到背”的方式放置，以產(chǎn)生中間變寬和朝向各自表面變窄的毛細管34。替代地，相反的輪廓可以通過將基板相互連接形成：所述毛細管在中間變薄，并朝向所述表面擴大。上述結(jié)構(gòu)如圖7所示。圖7還顯示所述導(dǎo)電液體35和所述電極38之間形成的電連接。在本實施例中，所述液體已經(jīng)被交聯(lián)以形成凝膠，其減少從毛細管34的任何出口并且有利地使凸出液體的彎液面從所述毛細管的端部延伸。重要的是確保膜54保持與設(shè)置在毛細管34內(nèi)的導(dǎo)電液體的電連接。使用離子液體相對于水基離子溶液是有利的，因為其不太可能由于水分吸收蒸發(fā)而收縮或膨脹。在毛細管34的端部(如圖6所示的上表面上)提供城堡狀結(jié)構(gòu)，其是提供加樣孔壁33的一種方式，在其孔上可以懸掛含有納米孔的膜。所述毛細管34延伸到所述基板的另一端(下表面)，以提供與另一主體37的電連接(圖6中未顯示)。

所述納米孔和雙親性膜可以通過使包含納米孔和雙親性分子的一種或多種液體流過其上設(shè)置有所述城堡狀結(jié)構(gòu)33的主體32的表面而形成。在陣列中提供所述納米孔和雙親性膜的合適方法公開于pct/gb2013/052766中(公開為wo2014064443)。

如圖17中所示的可能的方法的實例中，所述毛細管通道42填充有導(dǎo)電液體43。如(a)所示，與所述導(dǎo)電液體不混溶并且包含雙親性分子的非極性液體44流過所述主體40的表面。所述主體的所述表面上的流動可以發(fā)生在流動池中。所述液體隨后通過使極性介質(zhì)43流過夾住液體44的所述主體的所述表面被取代，使得包含雙親性分子的層從與所述導(dǎo)電液體接觸的城堡狀結(jié)構(gòu)46上懸掛。所述極性介質(zhì)可以包含緩沖試劑。所述非極性液體可以包含碳氫化合物或油或其混合物。合適的油包括硅油，ar20或十六烷。所述城堡狀結(jié)構(gòu)可以包括可以如圖6中所示的凹槽，其使得極性和非極性液體能夠流入和流出所述雙親性膜區(qū)域，例如允許多余的液體從所述雙親性膜區(qū)域流出。上述這些凹槽也有助于夾持過程，并確保所述雙親性膜懸掛在正確的位置。

作為將非極性介質(zhì)流過所述主體頂部的替代方案，所述非極性液體可以直接沉積在所述主體的表面上，例如以靜電噴涂施加的細小液滴的形式。

極性介質(zhì)包括納米孔，其可以插入到兩親膜中并且通過兩親膜提供極性介質(zhì)和導(dǎo)電液體之間的電路徑。隨后可以除去極性介質(zhì)，例如通過用空氣置換。極性液體可以被留下，而不是去除極性介質(zhì)?；蛘撸诔O性介質(zhì)之后，可以將另外的包含納米孔的介質(zhì)加入到兩親膜中。為了最小化穿過納米孔的任何擴散，極性介質(zhì)和導(dǎo)電液體可以滲透匹配。兩親膜可以在導(dǎo)電液體上成功地夾持和形成的程度由許多因素決定，例如導(dǎo)電液體和物質(zhì)的接觸角，非極性液體和主體材料之間的接觸角，以及毛細管通道的寬度和城堡狀結(jié)構(gòu)的高度。

理想情況下，每膜設(shè)置一個納米孔。發(fā)生這種情況的程度部分地取決于施加到膜的介質(zhì)中納米孔的濃度。納米孔插入膜的程度可以通過電壓反饋來控制，例如pct/us2008/004467(公布號為wo2008/124107)。

為了在相應(yīng)的主體的兩個表面之間提供可靠的電連接，優(yōu)選是它們能夠在一定程度上彼此一致。然而，表面可以是基本上剛性的(例如，平面的)或柔性的。

圖8示出電極陣列中的一個電極38的結(jié)構(gòu)的示例。在提供有電極38的主體37的表面42上，提供有導(dǎo)電層41，例如鉑層等金屬層。將su8種子層施加到表面42，并可選地覆蓋導(dǎo)電層41的一部分，以限定電液體可接觸的暴露電極區(qū)域44。su8可以用硅烷涂層改性以提供疏水性表面。也就是說，電極陣列38包括暴露的電極區(qū)域44的陣列。在使用中液體電觸點35與暴露的電極區(qū)域44形成電連接。在這個例子中，導(dǎo)電層41形成在例如可以是硅的絕緣基板46上。導(dǎo)電連接線45，例如摻雜的氧化硅，設(shè)置在絕緣層中，通過焊料48的凸點焊接以提供在暴露電極區(qū)44和印刷電路板(pcb)47之間的電連接。在上述示例中，所述pcb47隨后進一步連接到asic27。因此，所述附加層允許表面42的制備以優(yōu)化所述電接觸點的制備，不會冒著對諸如asic27的精細元件造成任何不利影響的風(fēng)險。

圖9是表示可以在主體32中產(chǎn)生所述液體連接器35的一種方式的示意圖。在圖9a中，主體32上設(shè)置有空的毛細管34的陣列(即被周圍的大氣氣體或不是用于形成所述液體連接器35的導(dǎo)電液體的另一液體填充)。所述導(dǎo)電液體在通道中從所述主體32下方流過。如圖9b所示，流經(jīng)所述通道的所述液體被穿過所述主體32中毛細管的通道內(nèi)的壓力所驅(qū)動。如圖9c所示，然后所述通道可以通過使空氣(或其他液體)流過所述通道而被清除干凈，但將上述導(dǎo)電液體滯留在毛細管35中。這種方法可以用于得到被所述液體填充的毛細管，且所述液體具有從所述毛細管任意一端形成的凸面形突起部。在這種情況下，使用低粘度流體的流動以產(chǎn)生所需的凸面形狀的圖8c的操作被稱為“卡封”(“clipping”)。

圖9是使用正壓力填充所述毛細管的示例，但是其他的填充方法也是可能的，例如通過被動作用或毛細作用，或者采用負壓力(即真空)以拉動液體通過主體32中的所述毛細管。例如，圖10為浸漬填充的示例。

圖10中，所述毛細管34在真空下進行浸漬填充。毛細管基板32沿箭頭方向通過儲液器53中的導(dǎo)電液體，并在真空下進行填充。為了向電連接器35的自由液面提供所需的凸面形狀，通過例如圖10中的方法填充的毛細管34，隨后可以參考圖9c進行如上所述的″卡封″(“clipping”)操作。這種卡封操作可以采用空氣，和相對于主體32的材料浸潤度在80-110°之間的導(dǎo)電液體作為“卡封”(“clipping”)流體。合適的體系包括帶有離子液體的光聚合聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(pegdma)基水凝膠，或具有離子溶液的聚丙烯酰胺。

從上述的討論可以理解，所述電連接間極小的間距和所述陣列中潛在的大量電極，特別是在納米孔的應(yīng)用中，需要在主體32和37之間進行仔細對準(zhǔn)，以使得液體連接器35與電極38對準(zhǔn)。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，在納米孔體系的實驗中通常具有重復(fù)的元件，使得相同(或相當(dāng)?shù)?的測量在多個不同的加樣孔中進行。實際上，主體32和37之間的電連接數(shù)量(對應(yīng)于進行的單個納米孔測量的數(shù)量)可以是數(shù)千個。在這樣的情況下，對于主體32和37間的對準(zhǔn)，發(fā)生數(shù)倍于所述間距的偏移是可接受的，這使得位于所述陣列邊緣的電連接無法形成，而位于所述陣列中心部分的電連接可以形成。因此，這可以給正確對準(zhǔn)主體32和37留有一些余地。也就是說，即使所述對準(zhǔn)并不完美，但如果其至少僅超出對準(zhǔn)值所述間距大小的數(shù)倍，則可行的連接能夠形成。換句話說，對準(zhǔn)裝置可以允許電連接器35的陣列與電極38的陣列接觸，使得它們在接觸時彼此偏移，并且其中所述陣列之間所得的電連接的數(shù)量小于各個獨立的陣列中電連接器35或電極38的數(shù)量。

在任何情況下，提供一些排列或?qū)?zhǔn)裝置，作為第一和第二主體32和37的一部分，都是有利的，使得基本上防止形成電連接時所述兩個表面(第一主體32和第二主體37相對的表面)之間的橫向運動。

一種提供合適對準(zhǔn)的方法如圖12和圖13所示。在任何對準(zhǔn)系統(tǒng)中，有6個自由度進行限定(z，y，z，間距(pitch)，偏航角(yaw)，轉(zhuǎn)角(roll))。在這種系統(tǒng)中，z，間距和轉(zhuǎn)角均是通過將包含所述毛細管陣列的組件72推到包含所述電極陣列的組件71的表面進行限定(圖12中未示出，但在圖19中表示為模塊組件130的一部分)。圖12和圖13示例中的組件72由五個主要的子組件組成，盡管其他實施例中的其他設(shè)置方式也是可能的。含有加樣孔和液體連接器的子組件73是圖12中的最底部，而且還含有容納緩沖液及跨所述加樣孔形成膜所需的結(jié)構(gòu)。上述子組件73可以進行對準(zhǔn)并連接到更大的包括對準(zhǔn)特征和液體通道的下部流通池(lowerfiowcell)子組件74上。另外的子組件75可以為上部流通池(upperflowcell)組件，其可以提供用于處理和加樣的填充口，玻璃質(zhì)容納結(jié)構(gòu)和介質(zhì)儲存器，以及電極/彈簧附件(下文進一步討論)。

單獨的填充子組件76裝配到子組件75的窗口中，其允許在例如在加工過程中形成膜之后關(guān)閉所述流通池部分，并且其還含有額外的頂部加樣口(top-loaderports)。彎曲彈簧77，優(yōu)選為不銹鋼和鍍鉑的，設(shè)置為與電極接觸，同時還作為對準(zhǔn)的一部分提供偏置力。

在上述示例中，對準(zhǔn)可以通過將所述下部流通池子組件74上的接觸點偏壓到對準(zhǔn)栓(alignmentpins)78(存在于組件71中)上實現(xiàn)。在圖13中，兩個接觸點79顯示為位于下部的對準(zhǔn)栓78上，而對于上部的對準(zhǔn)栓78只存在單個接觸點。雖然未顯示，彈簧77(當(dāng)裝配子組件71時)橫跨所述組件提供偏置力(由箭頭a表示)，促使接觸點79朝向?qū)?zhǔn)栓78，同時也與共用電極50接觸。

上述方法允許高度可重復(fù)的對準(zhǔn)，但精度可以較低，依賴于組件的容差。為了保證對準(zhǔn)所述組件71和72所需的整體高精度，以及避免昂貴的高容差要求和通過整個裝配建立的容差，每個子組件73可以獨立的對準(zhǔn)并結(jié)合到所述下部流通池74上。例如，每個下部流通池組件74可以安裝在含有位于光學(xué)對準(zhǔn)系統(tǒng)下方的兩個對準(zhǔn)栓參考點的參考主機(referencemaster)上。這能夠使得下部流通池組件74的不完善，例如由于鑄膜工藝，減少相對于子組件71和72整體對準(zhǔn)的影響。

同樣地，在連接到位之前，子組件72的對準(zhǔn)栓可以獨立的進行對準(zhǔn)。在制造過程中，這些對準(zhǔn)栓的特性可以被插入到復(fù)制所述理想的流通池74的參考主機(referencemaster)上，使得所述對準(zhǔn)栓能夠相對于理想的流通池主機進行光學(xué)對準(zhǔn)并被固定到位。這可以有助于降低由于容差的建立而對對準(zhǔn)的負面影響，并且允許較例如通常機器容差可能允許的，更好的整體對準(zhǔn)。

所述組件71在z軸上通過手動將其推入組件72中進行對準(zhǔn)。其通過推壓對準(zhǔn)栓78的彈簧力保持在合適的位置。此外，進一步定位的特征例如位于所述下部流通池子組件74上的小凸緣(smalllip)可以幫助所述組件71保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，雖然上述特征應(yīng)該比所述電極彈簧77施加更小的力，使得所述特征不會使系統(tǒng)偏離對準(zhǔn)。

一種替代的對準(zhǔn)方法(圖14)可以是在主體32和37的所述接觸表面上使用微特征(microfeatures)80。這種微特征80可以通過任何合適的方法加工或鑄模到所述表面中。在一種實施方式中，如圖所示，這些特征可以設(shè)置為互補的“鋸-齒”結(jié)構(gòu)，其中重復(fù)鋸-齒圖案的幅度(圖14中‘b’)對應(yīng)于所述毛細管的間距。然而，具有相同幅度b的任何合適的形狀(例如，正方形″圓齒″)均可以使用。這樣的圖案可以設(shè)置在與電極/連接器陣列的兩個軸平行的方向上，以提供沿每個軸的對準(zhǔn)。如上所述，這樣的設(shè)置可以促進精確的局部對準(zhǔn)，同時由于整體對準(zhǔn)超出對準(zhǔn)值所述陣列間距的整數(shù)倍，使得外部連接無法形成。

這種設(shè)置的另一種實施方式如圖15所示。在該實施方式中，“鯊魚皮”型微特征80設(shè)置在主體32和37的邊緣周圍。相似地，圖16顯示了另一種微結(jié)構(gòu)圖案80。圖16a表示在主體32和37的表面上的所述圖案的一種示例，而圖16b顯示如上所述的圖案的一種示例。這種圖案可以允許沿三個軸進行滑動/對準(zhǔn)，當(dāng)考慮連接器35和電極38的六邊形陣列時這將是有用的。

圖18顯示了一種包括多個子組件部分的分析儀器100。該蓋體110可包括顯示器。所述部分可以以允許從所述儀器的陣列中添加或移除的模塊形式進行設(shè)置。所述儀器可包括一個或多個這樣的分析裝置。

圖19顯示了具有六個模塊120的分析儀器100的展開視圖，每個模塊包括多個如圖12所示的第一主體，以及相當(dāng)數(shù)量的模塊130，其中每個模塊包括多個包含電極陣列的第二主體。所述模塊可以獨立的被移除或添加到所述儀器上，取決于所需的設(shè)備的數(shù)量。所述多個模塊120容納在可以降低到所述多個模塊130上以連接各個裝置的隔室中。

圖20示出了具有用于將樣品加載到設(shè)置在儀器內(nèi)的多個電氣裝置上的樣品加載口310的儀器的視圖。

圖22顯示了加樣孔陣列的一種替代設(shè)計。如圖9所示的形成連接器35的方法的潛在缺點在于如果形成條件沒有得到充分的控制，所述凝膠突出部的長度可能在所述陣列區(qū)域上變化。這可能導(dǎo)致在使用中通過連接器傳遞的力在連接器和連接器之間變化，因為某些連接器比其他連接器“擠壓(squashed)”的更緊。這又依次的導(dǎo)致被最大程度擠壓的連接器35在加樣孔上被推高的風(fēng)險，其可能導(dǎo)致納米孔膜和所述通道遠端的損壞。

圖22示意性地顯示了(并且在每個加樣孔的頂部沒有柱33)限制所述連接器35在其形成之后在加樣孔內(nèi)移動可能性的一種設(shè)置方式。與所述主體32相比，所述加樣孔形成有伸出部分32a。結(jié)果，在所述加樣孔的底部引入孔254(在該示例中)，該孔小于所述主加樣孔的直徑。

作為指導(dǎo)，圖22中的尺寸可以如下進行設(shè)置。孔直徑a可以是大約50μm，但其可以根據(jù)使用單個還是多個孔或者圖案的類型(見下文)進行改變。具有孔32a的主體32可以由諸如tmmfs2000(tokyoohkakogyoltd)(“tok”)的層壓型uv光致抗蝕劑(uvphotoresist)構(gòu)成。所述主體可以通過層壓一層或多層光致抗蝕劑材料并且選擇性地暴露于uv輻射進行構(gòu)建，以便提供所需的形狀和結(jié)構(gòu)，其中未暴露于uv的層壓部分被除去，例如通過洗滌。所述孔b的厚度可以為約30μm，對應(yīng)于單層層壓體的厚度。加樣孔c的高度可以是例如約210μm，對應(yīng)于七層tok層壓體的厚度，但是所述厚度可以改變以改變所述加樣孔的深度。最后，所述加樣孔d的寬度可以在100-120μm左右。

如上所述，所述tok材料具有不讓過多光線穿過的優(yōu)點(從制造的角度)，并且具有足夠厚的層將是光線完全無法穿過。因此，所述主體32太厚而無法使光線通過，但伸出部分32a足夠薄以允許某些紫外光(波長為265-365nm)通過它。這種波長的光在所述凝膠固化工藝步驟中使用(下面詳細討論)。

圖23說明了伸出部分32a并不一定必須放置在加樣孔的底部以獲得上述有益效果的觀點。例如，它可以位于所述加樣孔孔內(nèi)。在圖23中，它位于穿過所述加樣孔的中間位置。然而，實際上，制造所述孔設(shè)置在加樣孔底部的裝置更為簡單。

如圖24所示，另一個關(guān)于凝膠突出部一致性的有益效果是通過一種替代的生產(chǎn)工藝實現(xiàn)的。如圖22所示的裝置可以位于距離流體停止件(fluidstop)241一定預(yù)定距離處。由于流體停止件241設(shè)置在伸出部分32a的下方，其可用于限定所述突出部的長度。所述突出部的長度可以通過選擇所述流體停止件和所述突出部之間合適的距離而優(yōu)化。因此，所述通道在所述陣列上高度的任何變化(例如由于陣列不是完全平坦)也可以通過將所述流體停止件241設(shè)置為非常平坦的結(jié)構(gòu)進行補償。也就是說，如果所述流體停止件241是平坦的，所有的所述凝膠突出部將延伸到相同的平坦表面。即使這會導(dǎo)致凝膠突出部本身的一些變化，但由于凝膠突出部末端的平坦性，整個裝置將與其它連接器配合的更為一致。換句話說，所述連接器35的整體高度將是恒定的(凝膠柱加上所述突起部)，使得更加平坦的結(jié)構(gòu)與所述電極連接。此外，如上所述，伸出部分32a用以抵抗任何突出部向上的力并且保護所述凝膠。因此，其減少了任何向上的移動以及隨后對所述膜的損壞。

如圖24步驟1所示，包含所述毛細管陣列的所述主體32相對于流體停止件241放置而且所述系統(tǒng)被合適的流體填充。也就是說，所述毛細管陣列的一側(cè)相對于流體停止件241對準(zhǔn)，以在所述毛細管陣列和流體停止件之間形成決定所形成的凝膠突出部尺寸的“末端-空間(end-space)”。合適的導(dǎo)電填充流體為，例如聚丙烯酰胺，光引發(fā)劑(2-羥基-4’-(2-羥基乙氧基)-2-甲基苯丙酮)和水的溶液。

步驟2中，過量的溶液將流出系統(tǒng)在步驟3中發(fā)生紫外線照射之前。所述紫外光(265-365nm)可以穿過所述伸出部分32a，如上所述，但不能穿過所述主體32的外壁。作為結(jié)果，所述照射導(dǎo)致主加樣孔區(qū)域上的交聯(lián)，甚至在伸出部分32a(如圖所示)的下方。也就是說，所述毛細管內(nèi)的液體和在毛細管投影區(qū)域內(nèi)末端空間上的液體(即平面圖中在毛細孔正下方的區(qū)域)形成交聯(lián)。不在毛細管投影區(qū)域的末端-空間中的液體(即在主體32外壁的投影區(qū)域中)不會變成交聯(lián)的。作為替代方案，uv光可以通過流體停止件241被引導(dǎo)到所述液體，流體停止件241可以由允許uv光透射通過的材料制成。

步驟4中，所述過量的未被交聯(lián)的液體被沖洗掉，留下與在其對面形成的流體停止件241類似的方式與所述電極陣列接觸的突出部。

如前所述，所述突出部可以被壓縮以便與下方的電極38接觸。這在所述系統(tǒng)中允許在所有加樣孔中與非常平坦的電極陣列接觸。剛剛討論的制造工藝允許實現(xiàn)上述接觸，而無需所述系統(tǒng)的上部也被制成與其連接的系統(tǒng)的底部一樣平坦(只要所述液體停止件241是平坦的)。為了在所述陣列之間形成盡可能多的電連接，進行接觸的所述陣列的兩個表面為平坦的是有利的。大于所述突出部深度的表面高度上的任何變化將導(dǎo)致某些連接無法形成。所述陣列主體中的一個或兩個可以有利地包括或由諸如玻璃或陶瓷等非常剛性的材料組成。所述剛性材料可設(shè)置在陣列主體的表面上以便與另一陣列主體接觸?？商娲?，陣列主體的核心部分可以包含剛性材料，其被更柔性的材料例如tok的表面層所覆蓋。具有玻璃或陶瓷表面的尺寸為1.3cm×0.5cm的電極陣列的高度變化通常地容差為5μm。在第二主體表面(沒有任何突出部)上觀察到的高度變化的通常容差在相似尺寸的陣列上為20μm。沿各個陣列的高度分布不一定相互匹配，因為所述組件可以在不同條件下以及由不同的材料進行制造，因此從所述連接的組件中得到的高度上的總體變化可能甚至更高。所述凝膠液體連接點的一定量的壓縮是可以容忍的，以補償陣列間表面高度的任何變化。凝膠突出部可以壓縮高達50％，更通常地為20％。然而，優(yōu)選使用剛性主體并不是必需的，因為在所述第一主體中，在兩個組件部分陣列在壓力下將其組合在一起的情況下，可以使用具有一定柔性度的材料例如tok。如果希望使連接器35含有紫外線敏感成分，例如氧化還原活性物質(zhì)像鐵氰化鉀/亞鐵氰化鉀，那么在uv交聯(lián)發(fā)生之后上述成分可以通過例如擴散的方式加入到所述連接器35中。

如上述已經(jīng)提到的，在孔254的設(shè)計中可以具有一些變化。事實上，沒有僅設(shè)置單孔的特別需求，已經(jīng)對許多不同的設(shè)計進行了測試并顯示可以工作。實際上，如果所述單孔制作的過大，那么伸出部分32a/孔的優(yōu)點將會被削弱。也就是說，所述凝膠可以被壓縮并推回到所述系統(tǒng)的流體部分，并破壞上面形成的膜。然而，它已被確定是一個75μm的洞在100μm的空中，例如，在一定條件下仍足以防止凝膠被推回到系統(tǒng)，那個是在沒有突出部所導(dǎo)致凝膠被推到系統(tǒng)的流體部分。然而，已經(jīng)確定，例如100μm加樣孔中的75μm孔仍然足以防止凝膠在完全沒有伸出部分導(dǎo)致所述凝膠被推回到所述系統(tǒng)的流體部分的條件下被推回到所述系統(tǒng)中。

圖25a-c表示從加樣孔頂部以平面視角顯示的替代孔設(shè)計的示意圖。由此，所述附圖顯示所述加樣孔252被支撐支柱251包圍。在圖25a中，所述伸出部分32a形成帶有分別形成的翅片(fins)255的并圍繞所述孔254的“扇形物(fan)”的主孔254。在圖25b中，多個圓形孔254形成在單個加樣孔(well)內(nèi)。在圖25c中，具有單個孔254，翅片(fins)255的“扇形物(fan)”從所述孔向外輻射(即對比圖25a，所述翅片255與主孔254相同均為層32a相同開口的一部分)。

作為圖24所示的制造方法的替代方案，圖26顯示了僅在所述通道34的上部設(shè)置部分凝膠的方法的結(jié)果。所述方法類似于圖24中所示的方法，但所述通道34僅部分地填充未交聯(lián)的液體。在所述液體完成交聯(lián)后(并且過量的液體已被除去)，所述通道34剩余的部分用凝膠填充。此后，如圖26所示，所述通道34中的“空缺(empty)”空間可以wo2014064443中的方式進行填充，上述專利的全部內(nèi)容通過引用并入本文。例如，在膜形成發(fā)生之前，所述通道34被緩沖液/三嵌段共聚物填充，其卡封到所述加樣孔/柱的一側(cè)(在圖26中顯示為加樣孔的頂部)。其具有可以補償所述凝膠連接器35頂部高度的任何變化的優(yōu)點。

圖27示出了與上文討論的對準(zhǔn)方面有關(guān)的一些示意圖。如果使用對準(zhǔn)栓或軸承(bearings)(例如參考圖12和13所討論的的內(nèi)容)實現(xiàn)所述對準(zhǔn)，則每個軸承可能具有不同的自由度。

使用三軸承系統(tǒng)對于容易的對準(zhǔn)而言是有利的，例如在動態(tài)對準(zhǔn)系統(tǒng)中。滾珠軸承可以設(shè)置在彈性撓曲安裝件上以提供一定程度的容差，所述容差允許組件部分被最優(yōu)地連接以便形成所述電連接。通過為軸承提供四面體，“v型(vee)”和平面型的定位點，可以實現(xiàn)必要的對準(zhǔn)。球形軸承在四面體定位點的位置將軸承限制在三個平移自由度中。所述“v型(vee)”凹槽增加了兩個接觸點，為另一個軸承提供y軸和z軸上旋轉(zhuǎn)的限制，而平面定位點則限制圍繞x軸的旋轉(zhuǎn)。

圖28示出了包含用于將連接器陣列與電極陣列進行對準(zhǔn)的對準(zhǔn)夾具(jig)281的裝置280的示例。

圖29a-c示出了包括殼體290，和包括裝在載體上的連接器陣列的可拆卸組件293的裝置更詳細的示例的側(cè)視圖和透視圖。

圖29d-f更詳細地示出了可拆卸組件293的展開視圖。

由于將電連接器的組件陣列與電極陣列進行對準(zhǔn)所需的精度，特別是考慮到具有大量電連接的陣列，以及考慮到陣列的電極之間的微小間距，優(yōu)選地提供能夠?qū)⒔M件陣列對進行對準(zhǔn)的裝置和套件，而不是依靠手動連接組件陣列。

在一種實施方式中，所述裝置可以包括所述組件部件位于其中的殼體，其中所述殼體可被驅(qū)動以連接和斷開所述組件部分，從而分別產(chǎn)生和斷開所述多個電連接。所述殼體可以包括第一組件部分位于其中的主體和第二組件部分位于其上的支臂，其中，

所述主體和所述支臂圍繞中樞軸可旋轉(zhuǎn)地連接，以便通過所述支臂相對于所述主體的旋轉(zhuǎn)使得所述組件部分連接和斷開。所述裝置可以包括除了設(shè)置支臂和圍繞其旋轉(zhuǎn)所述支臂能夠與所述組件部分連接或斷開的中樞軸之外的驅(qū)動裝置。例如，所述殼體可以包括具有栓(pins)的第一組件部分，并且所述第二組件部件可以包括配合所述栓的對應(yīng)的孔，使得所述第二組件部件可以被降低并被引導(dǎo)到所述第一組件部件上，以便形成所述電連接。

當(dāng)進行連接時，所述組件部分可以在壓縮力下保持在一起，例如當(dāng)以如上所述的方式進行連接時。這用于壓縮所述凝膠和/或使第一主體變形，以解決一個或兩個所述組件部分的相應(yīng)表面上表面高度的任何變化。這能夠增加在所述組件部分之間形成的電連接的總數(shù)。

圖29a-c示出了所述組件部分位于其中的殼體290。所述殼體290包括具有支臂291的主體，所述支臂291可圍繞中樞軸299旋轉(zhuǎn)，以便將可拆卸組件293連接到設(shè)置在包括asic的硅芯片的表面上的電極陣列294和從所述電極陣列294上斷開。因此，所述殼體為可驅(qū)動的以連接和斷開所述組件部分。組件293通過插銷(latches)292保持在關(guān)閉位置的適當(dāng)位置，并且可以由操作開關(guān)291釋放以便使所述插銷偏轉(zhuǎn)并使支臂旋轉(zhuǎn)。為了組裝所述裝置，首先將支臂旋轉(zhuǎn)到如圖29b所示的打開位置，并通過彈簧298保持處于打開結(jié)構(gòu)。組件293然后可以連接到連接器295上，所述連接器295也用于向容納在可拆卸組件內(nèi)的共用電極提供電連接。圖中還示出了散熱器297，以便消散通過設(shè)備和對準(zhǔn)裝置296的操作將所述可拆卸組件與所述電極陣列進行精確對準(zhǔn)而形成的任何熱量。在將組件293連接到所述連接器295之后，所述裝置可以被關(guān)閉以將所述組件連接到位于下方的電極陣列。在使用所述組件之后，所述殼體可以被重新打開以便除去隨后被處理掉的組件293。一個新的組件可以隨后被連接到所述殼體上。如圖29a所示的裝置的可拆卸組件293可以是分析儀器的模塊化組件，所述儀器包括一個或多個可以方便地從儀器上安裝和移除的裝置。所述裝置可以包括多個可拆卸組件，例如以串聯(lián)的方式設(shè)置，可連接到相應(yīng)的多個電極陣列。

圖29d示出了可拆卸組件部分293的展開視圖。圖中顯示設(shè)置在tok組件302內(nèi)的四個電連接器陣列。組件302設(shè)置在剛性框架303中，其用于提供各自的上部流體腔室，每個腔室用于容納被分析的測試樣品?？蚣?03通過襯墊(gasket)304連接到流通池305。所述組裝的流通池和tok層壓組件307設(shè)置在承載件306中。組件307有利地設(shè)置為在承載件306內(nèi)自由移動，以便能夠使組件307與對準(zhǔn)裝置296進行精確對準(zhǔn)。

圖29e和f示出了流通池的展開視圖308，其示出了用于將測試流體供應(yīng)到各個電連接器陣列的微流體通道309。測試液體可以通過進入端口311被引入到所述設(shè)備中，所述端口通過承載件中的孔310進入。

圖29g和h示出了可拆卸組件293的各個側(cè)視圖和展開視圖，其顯示了可拆卸組件與所述電極陣列的對準(zhǔn)。彈簧320提供抵抗容納在承載件306內(nèi)的所述自由移動組件的向下的偏置力。電連接通過連接器321提供。所述承載件可以由金屬制成或包括金屬化涂層，以便最小化任何外部靜電和電磁影響并起到法拉第籠(faradaycage)的作用。所述流通池包括設(shè)置在腔室322中的共用電極，其通過玻璃料(frit)與上部流體腔室分離。

圖29i表示處于流體路徑和樣品進入端口可見的″關(guān)閉″結(jié)構(gòu)的裝置。

圖30a示出了包括多個如圖29a所示裝置的分析儀器。圖30b示出了具有可拆卸組件模塊293的圖30a的一部分的放大視圖。圖中還示出了電連接器(電極)294的底層陣列。

圖31a示出了用于容納所述液體連接器的主體400，其中所述液體連接器包括如圖1所例示的凝膠水性組分和非凝膠水性組分。如圖31a所示，每個毛細管通道包括沿每個通道的長度從所述主體的下表面縱向延伸的收縮部401。所述收縮部包括翅片(fins)421，所述翅片421徑向延伸到所述通道中限定出孔402。間隙420設(shè)置在所述翅片之間，用于在所述間隙和孔內(nèi)拉伸和保持液體。所述液體可以以圖24中示例的方法施加到所述主體的下側(cè)并交聯(lián)形成凝膠。然后可以通過wo2014064443所公開的和如圖35a-d所示的方式使含水液體流過柱狀陣列402的表面，而將含水液體加入到所述通道區(qū)域405中，以提供液體連接，所述液體連接包含容納在收縮部401中的下部凝膠化部分以及容納在通道區(qū)域405的液體部分。所述收縮部還用于當(dāng)其被壓縮時基本上減小或防止凝膠突出部進入所述毛細管。所述突出部進入毛細管的運動可以在雙親性膜上產(chǎn)生壓力，在其上會導(dǎo)致破裂。進入毛細管的所述突出部的部分回縮也會減少可用于與陣列的電極進行電連接的凝膠的量。由于收縮的存在，當(dāng)在其長度方向上被壓縮時，凝膠突出部傾向于增加寬度。因此，重要的是陣列的電極彼此間充分的隔開，使得凝膠突出部的壓縮不會導(dǎo)致陣列中相鄰電極之間的短路。

為了提供所述液體連接器的液體部分和所得到的雙親性膜，可以根據(jù)如圖35a-d所示的方法填充毛細管通道。如圖35a所示，可以將可以為離子液體或離子溶液例如含水緩沖溶液的極性介質(zhì)71流過所述柱陣列10的表面，以便填充所述毛細管通道的剩余部分405并與所述液體連接器的凝膠化部分76接觸。此后，如圖35b所示，包括雙親性分子的非極性液體74在所述柱陣列的表面上流動以置換過量的極性介質(zhì)71。如圖35d所示，隨后所述極性介質(zhì)可以流過所述柱陣列的表面，以置換非極性介質(zhì)并形成分離兩個體積的極性介質(zhì)的雙親性層。提供包含膠凝化部分和非膠凝化部分的液體連接器的另一個優(yōu)點是凝膠的交聯(lián)不會在所述柱區(qū)域發(fā)生。在這些區(qū)域的交聯(lián)可以導(dǎo)致所述陣列各自通道之間的潛在的短路，這是由于在形成雙親性膜期間所述凝膠不能從柱結(jié)構(gòu)中被置換。

其他示例性收縮如圖34a-f所示。從這些圖中可以看出，所述翅片可以部分地延伸到如圖34a，d和f所示的通道中，或者如圖34b，c和e所示，延伸穿過所述通道限定出多個孔。

圖32示出了主體400的側(cè)視圖，其包括液體連接器406的液體部分和連接到電極408的液體連接器407的凝膠化部分。雙親性膜409跨越通道區(qū)域405的遠端設(shè)置。

圖33a示出了帶有將電極連接到設(shè)置在主體410內(nèi)的asic上的電極貫孔(vias)409的連接裝置的一部分。圖33b示出了圖33a中的裝置，其中所述陣列的電連接器和陣列中的電極斷開。

根據(jù)本發(fā)明所述的可連接陣列在除分析物的納米孔檢測之外的其他領(lǐng)域中也具有實用性，并且可用于電極表面的分析物的電化學(xué)檢測或測量，例如使用電子介質(zhì)和酶間接或直接測量分析物，如葡萄糖的檢測。

上述討論僅僅是通過示例解釋本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，具體實施例的變化是有利的。