纳米孔阵列的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]近年来半导体行业内的微小型化的发展已使得生物技术能够开始将其传统上庞大的感测工具封装成越来越小的外形因数，到所谓的生物芯片上。开发用于生物芯片的使得其更加稳健、高效且节省成本的技术将是期望的。
【附图说明】
[0002]在以下详细描述和附图中公开了本发明的各种实施例。
[0003]图1是图示出用于使用纳米孔器件来分析分子的系统100的实施例的框图。
[0004]图2是图示出用于向纳米孔阵列102中的单元(cell)施加电压激励的实施例的框图。
[0005]图3是图示出纳米孔阵列102的单元内的纳米孔器件300的实施例的图示。
[0006]图4A是图示出纳米孔器件300处于其中尚未形成脂双层的状态中的图示。
[0007]图4B是图示出纳米孔器件300处于其中已形成脂双层302的状态中的图示。
[0008]图4C是图示出纳米孔器件300处于其中已将具有纳米孔310的纳米孔结构308插入到脂双层302中的状态中的图示。
[0009]图5是图示出用于使用纳米孔器件来分析分子的过程500的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0010]可以以许多方式来实现本发明，包括作为过程；装置；系统；物质组成；在计算机可读存储介质上包含的计算机程序产品；和/或处理器，诸如被配置成执行存储在被耦合到处理器的存储器上和/或由该存储器提供的指令的处理器。在本说明书中，这些实施方式或者本发明可采取的任何其它形式可称为技术。一般地，可在本发明的范围内改变公开过程的步骤的顺序。除非另外说明，可将诸如描述为被配置成执行任务的处理器或存储器之类的部件实现为被临时地配置成在给定时间执行任务的一般部件或者被制造成执行该任务的特定部件。如这里所使用的，术语‘处理器’指的是被配置成处理数据(诸如计算机程序指令)的一个或多个器件、电路和/或处理核。
[0011]在各种实施例中，以多种系统或形式来实现这里所述的技术。在某些实施例中，用硬件将技术实现为专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。在某些实施例中，使用处理器(例如，诸如ARM核之类的嵌入式处理器)，其中，为处理器提供或加载指令以执行这里所述的技术。在某些实施例中，将技术实现为在计算机可读存储介质中包含并包括计算机指令的计算机程序产品。
[0012]下面连同图示出本发明的原理的附图一起提供本发明的一个或多个实施例的详细描述。结合此类实施例来描述本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求限制，并且本发明涵盖许多替换、修改和等价物。在以下描述中阐述了许多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。这些细节是出于示例的目的而提供的，并且可在没有这些特定细节中的某些或全部的情况下根据权利要求来实施本发明。为了清楚的目的，并未详细地描述在与本发明有关的技术领域中已知的技术材料，以使得本发明不必要地含糊难懂。
[0013]近年来半导体行业内的微小型化的发展已使得生物技术专家能够开始将其传统上庞大的感测工具封装成越来越小的外形因数，到所谓的生物芯片上。这些芯片本质上是可以执行数百或者数千个同时生化反应的小型化实验室。生物芯片使得研宄人员能够出于多种目的快速地筛选大量的生物分析物，从疾病诊断到生物恐怖试剂的检测。
[0014]通常，生物芯片包括大型单元阵列。例如，用于核苷酸排序的生物芯片可包含在阵列中的数千个或数百万个单一单元。每个单元包括由单体构成的分子复合体，该单体构成低聚物纳米孔。每个单元还可包括单链DNA以及被结合到该单链DNA的任何事物。纳米孔是可以用作单一分子检测器的电绝缘薄膜中的小孔。可使用生物材料来形成纳米孔，诸如α溶血素或MspA。可以使用固态材料来形成纳米孔，诸如半导体材料。当小电压被施加在包含纳米孔的分子复合体的两端时，可以测量通过分子复合体的离子电流以提供关于经过分子复合体的分子的结构的信息。在阵列的单一单元中，可将电路用于控制在包含纳米孔的脂双层两端施加的电激励，并用于检测和分析通过纳米孔的分子的电图案或签名。
[0015]图1是图示出用于使用纳米孔器件来分析分子的系统100的实施例的框图。系统100包括纳米孔阵列102、主控制器104、温度控制器106、流体系统108、用于存储提取的结果的存储器件110以及存储器112。在某些实施例中，可将模块中的某些组合在一起作为单一模块，并且模块中的某些可以是可选的。在某些实施例中，纳米孔阵列102的单元和单元内的纳米孔器件由系统100的其它模块(包括由主控制器104、温度控制器106以及流体系统108)单个地可控制和单个地可寻址。在某些实施例中，可将对应于单元中的每个的性能数据或其它数据从纳米孔阵列102发送到系统100中的其它模块。可分别地经由信号线114、116和118A在纳米孔阵列102与系统100中的其它模块之间传送控制、地址、性能或其它数据信号。
[0016]在某些实施例中，纳米孔阵列102的单元和单元内的纳米孔器件由主控制器104单个地可控制和单个地可寻址。这允许主控制器104控制纳米孔阵列102中的单元中的每个或每组单元，使得特定单元或特定的单元组独立地执行不同的功能或者通过不同的状态，而不影响纳米孔阵列102中的其它单元或其它单元组的运行或进展。在一个示例中，可由主控制器104将纳米孔阵列102中的发生故障的单元置于一个状态(例如，禁用状态)，使得发生故障的单元不影响纳米孔阵列102中的其它单元的运行。例如，如果脂双层在特定单元中未能形成，则可禁用该单元，使得不向该单元施加电激励；否则，单元可能汲取大的电流，这可影响纳米孔阵列102中的其它单元的性能。
[0017]在另一示例中，主控制器104可向纳米孔阵列102发送控制信号，使得向不同的单元或单元组施加不同的激励。例如，在时间^向第一组单元施加第一激励(例如，电压)，并向第二组单元施加第二激励。第一激励可以是对应于单元的特定状态的激励，并且第二激励可以是对应于单元的不同状态的激励。施加于第一组单元的激励可随时间、随着第一组单元从一个状态转变至另一状态而改变。图2是图示出用于向纳米孔阵列102中的单元施加电压激励的实施例的框图。如图2中所示，可使用来自主控制器104的控制信号作为到多路复用器202的输入以选择可以施加于纳米孔阵列102中的单元的两个电压中的一个。
[0018]在某些实施例中，对应于单元中的每个的性能或其它数据可被主控制器104接收。通过监视单元的性能或其它数据，主控制器104可确定单元的任何状态转变。可由主控制器104将单元的状态信息存储在存储器112中。另外，如果纳米孔阵列102的总体性能下降至某个阈值以下，则主控制器104可将纳米孔阵列102重置并重新初始化，使得可终止并再次重新开始在纳米孔阵列102上运行的任何过程。在某些实施例中，还可将纳米孔阵列102重新使用多次。例如，可将纳米孔阵列102用于在不同的运行期间分析不同类型的样本。在另一示例中，可通过多次运行将纳米孔阵列102重新用于分析单一类型的样本。在某些实施例中，可在纳米孔阵列102中的内含物已被主控制器104和流体系统108冲掉或洗掉之后重新使用纳米孔阵列102。
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