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公開番号2024100795
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-26
出願番号2024074792,2021553295
出願日2024-05-02,2020-03-11
発明の名称ナノ細孔センシングデバイスと操作方法およびその成形方法
出願人オックスフォードナノポールテクノロジーズピーエルシー
代理人個人,個人,個人
主分類G01N 27/00 20060101AFI20240719BHJP(測定;試験)
要約【課題】ナノ細孔検知デバイスを提供する。
【解決手段】ナノ細孔検知デバイスは、分析物リザーバ(106)と出口チャンバ(108)とを分離するように配設されている構造(100)を有する。構造(100)は、ナノ細孔構造(104)のアレイを含み、各ナノ細孔構造(104)は、分析物リザーバ(106)と出口チャンバ(108)との間の構造を通る流体接続のための通路(114)を含む。制御端子(156)は、制御信号を印加してそのナノ細孔構造(104)にわたる電位差を変化させるように配設されている。電子回路(152)は、各ナノ細孔構造(104)において電気変換要素(126)からの信号を検出するように構成されている。
【選択図】図3(a)
特許請求の範囲【請求項１】
ナノ細孔検知のためのデバイスであって、
分析物リザーバと出口チャンバとを分離するように配設されている構造であって、前記構造が、ナノ細孔構造のアレイを備え、各ナノ細孔構造が、前記分析物リザーバと前記出口チャンバとの間の前記構造を通る流体接続のための通路を備える、構造と、
前記通路にわたって電位差を課すために、前記分析物リザーバおよび前記出口チャンバ内にそれぞれ接続されている、駆動電極と、
複数の電気変換要素であって、各電気変換要素が、それぞれのナノ細孔構造の前記通路に、該ナノ細孔構造内の該電気変換要素における流体電位を測定するために、接続されている、電気変換要素と、
複数の制御端子であって、各制御端子が、制御信号を印加して、それぞれのナノ細孔構造にわたる前記電位差を変化させるために、該ナノ細孔構造に接続されている、制御端子と、を備える、ナノ細孔検知のためのデバイス。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
各ナノ細孔構造に関連付けられた前記電気変換要素および前記制御端子が、直接的に接続されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記端子が、各それぞれのナノ細孔構造における前記電気変換要素における前記流体電位の測定に応答して、制御信号を印加して、該ナノ細孔構造にわたる前記電位差を変化させるように構成されている、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記制御信号の前記印加が、前記制御端子のうちの少なくとも１つと前記駆動電極のうちの少なくとも１つとの間の前記電位差を変化させるように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記制御信号が、前記接続された制御端子と前記駆動電極のうちの少なくとも１つとの間の前記電位差を同時に変化させるために、複数の前記ナノ細孔構造に接続可能である、請求項１～４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記電気変換要素が、測定回路から隔離可能である、請求項１～５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記電気変換要素が、前記制御信号の前記印加前に隔離可能である、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
ナノ細孔構造が、ナノ細孔を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記制御信号が、
分析物が閉塞されていることを前記デバイスが検出するときに、ナノ細孔の前記通路の閉塞を除去するために、
測定中の分析物を拒絶するために、ならびに／または
前記ナノ細孔分析物を通じた分析物の移動の方向および／もしくは速度を変化させるために、前記ナノ細孔にわたる前記電位差を変化させることを目的として印加される、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記アレイが、電子回路を有し、各電子回路が、それぞれのナノ細孔構造に関連付けられ、前記電気変換要素に接続され、各電子回路が、前記電気変換要素から受信される信号を修正および／または処理するように構成されている、請求項１～９のいずれか一項に記載のデバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ナノ細孔センサとして構成可能なナノ細孔構造のアレイを有するナノ細孔検知のためのデバイス、およびナノ細孔センサを動作させるための、またはナノ細孔構造のアレイを作製するための方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ナノ細孔センサは、ポリマー分子などの単一分子を含む幅広い種を検知するために開発されている。既知のナノ細孔センサデバイスは、ＯｘｆｏｒｄＮａｎｏｐｏｒｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＬｔｄ．によって製造および販売されているＭｉｎＩＯＮ（商標）である。その中のナノ細孔ベースの検知は、高抵抗両親媒性膜内に位置する生物学的ナノ細孔を通るイオン電流フローの測定を利用する。ＭｉｎＩＯＮ（商標）は、ナノ細孔センサのアレイを有する。例えばＤＮＡなどのポリマー分析物などの分子がナノ細孔を移動させるとき、イオン電流の変動の測定を使用して、ＤＮＡ鎖の配列を判定することができる。タンパク質などのポリヌクレオチド以外の分析物を検出するためのナノ細孔デバイスもまた、ＷＯ２０１３／１２３３７９から既知である。
【０００３】
ＭｉｎＩＯＮ（商標）などの生物学的ナノ細孔デバイスの代替品が、固体ナノ細孔デバイスである。図１は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるＷＯ２０１６／１２７００７に開示された固体ナノ細孔４を有する単一のセンサデバイス２の一部分を示し、分析物６が、シスリザーバ１０から本体８を通過し、固体ナノ細孔４を通じて流体通路１２に至る。信号が、固体ナノ細孔４の近くに配置されているセンサ１６を介して読み取られる。電極１８が、固体ナノ細孔４を通して分析物６を誘導するために、シスリザーバ１０およびトランスリザーバ１４に設けられる。
【０００４】
固体ナノ細孔センサの性能は、検知構成要素、製造技法、およびナノ細孔またはセンサのアセンブリの形成の変動の結果として発生する可能性がある、それらの許容誤差によって制限される。これらおよび他の要因は、帯域幅、感度、およびそのようなナノ細孔センサを制御する能力を損なう。
【０００５】
いくつかの態様では、本開示は、複数のナノ細孔センサを有するナノ細孔センサアレイの実装に関連する問題を克服することに関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、いくつかの態様において、検知構成要素への寄生および汚染によって引き起こされるノイズなどの、測定を妨げる要因を軽減することによって測定正確度を同時に改善しながら、分析物の動きを制御する能力を提供することによって、既知のナノ細孔検知デバイスを改善することを試みた。さらに、改善されたデバイスは、ナノ細孔構造、およびナノ細孔構造から実装されるナノ細孔センサが、アレイの制御または性能を阻害することなく、効率的に大きいアレイに形成されることを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様において、本発明は、ナノ細孔検知のためのデバイスを提供し、上記デバイスは、分析物リザーバと出口チャンバとを分離するように配設されている構造であって、構造が、ナノ細孔構造のアレイを備え、各ナノ細孔構造が、分析物リザーバと出口チャンバとの間の構造を通る流体接続のための通路を備える、構造と、
通路にわたって電位差を課すために、分析物リザーバおよび出口チャンバ内にそれぞれ接続されている、駆動電極と、
電気変換要素であって、各要素が、それぞれのナノ細孔構造の通路に、該ナノ細孔構造内の該電気変換要素における流体電位を測定するために、接続または露出された、電気変換要素と、
制御端子であって、各制御端子が、制御信号を印加してそれぞれのナノ細孔構造にわたる電位差を変化させるために、該ナノ細孔構造に接続されている、制御端子と、を有する。
【０００８】
構造は支持構造とすることができる。ナノ細孔構造は、対応する通路のアレイ内および／または上に配置することができる。各ナノ細孔構造は、通路の一部分を形成する開口を有することができる。ナノ細孔構造のアレイ内の各ナノ細孔構造は、それぞれの通路を有する。制御端子は、制御信号を印加してそれぞれのナノ細孔構造にわたる流体電位差分布を変化させるために、該構造内のそれぞれの通路に接続することができる。駆動電極とナノ細孔構造との間に流体接続があるように流体が供給されると、そのナノ細孔構造に印加される制御信号は、駆動電極に対してそのナノ細孔構造にわたる電位差を変化させることができる。制御端子は、電気変換要素に接続することができる。制御端子は、電気変換要素に切り替え可能に接続することができる。
【０００９】
アレイのナノ細孔構造は、ナノ細孔を有することができ、ナノ細孔を支持することが可能であるか、またはナノ細孔を有する膜を支持することが可能であり得る。
【００１０】
ナノ細孔検知デバイスとして動作するとき、デバイスはナノ細孔のアレイを備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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