[發明專利]利用變化的電壓刺激的基于納米孔的測序

有效

• 申請號: 201580076490.6
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN107250780B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: R.J.A.陳;H.田;B.梅尼
• 申請（專利權）人: 豪夫邁·羅氏有限公司
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01R27/26;C12Q1/6869
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 黃濤;張濤

1.一種用于基于納米孔的測序的儀器，包括：

電壓源；

開關，由重置信號控制，選擇性地連接或斷開連接電壓源和電容器，其中所述電容器在電壓源連接到電容器時存儲從電壓源接收的電荷，并且其中電容器在電壓源與電容器斷開連接時通過隔膜中的納米孔進行放電；以及

其中所述重置信號具有占空比，所述占空比在重置信號周期的至少十分之一部分期間接通所述開關以連接電壓源和電容器，并且在重置信號周期的剩余部分期間關斷所述開關以將電壓源和電容器斷開連接，以使得與在重置信號周期的不維持連接的所述剩余部分期間相比，在重置信號周期的維持連接的所述部分期間跨所述納米孔的電壓維持在較高電平，

所述儀器還包括：

電壓測量電路，在電壓源與電容器斷開連接之后確定跨所述納米孔的電壓的衰減的速率；和

處理器，基于所確定的跨所述納米孔的電壓的衰減的速率區分所述納米孔中的分子與其它可能的分子。

2.如權利要求1所述的儀器，其中所述電容器包括與所述隔膜關聯的電容器。

3.如權利要求1所述的儀器，其中所述電容器包括片上加工的電容器。

4.如權利要求1所述的儀器，其中在電容器被完全充電之后，所述占空比將跨納米孔的電壓維持在所述較高電平。

5.如權利要求1所述的儀器，其中在電壓源與電容器斷開連接之后跨納米孔的電壓的衰減的速率由RC時間常數表征，所述RC時間常數對應于所述電容器和與納米孔關聯的電阻。

6.如權利要求1所述的儀器，其中與納米孔關聯的電阻基于納米孔中分子的化學結構而變化。

7.如權利要求1所述的儀器，其中在電壓源與電容器斷開連接之后跨納米孔的電壓的衰減的速率對應于通過隔膜中的納米孔的電容器的放電。

8.如權利要求1所述的儀器，其中所述重置信號周期是采樣周期，在采樣周期中，與跨納米孔的單個電壓衰減對應的測量數據被采樣。

9.如權利要求1所述的儀器，其中所述占空比由處理器確定為使得跨納米孔的電壓維持高于預定閾值，并且其中跨納米孔的預定閾值電壓足夠高以將分子捕獲到納米孔中并且使分子保持被捕獲在納米孔中。

10.如權利要求1所述的儀器，其中所述占空比由處理器確定為使得跨納米孔的電壓的衰減達到預定閾值，并且其中所述預定閾值足夠高以在模數轉換器(ADC)處維持滿意的信噪比，所述模數轉換器(ADC)測量跨納米孔的電壓的衰減的速率。

11.如權利要求1所述的儀器，其中所述占空比由處理器基于用作系統中的電解質的鹽溶液的類型和鹽溶液的濃度來確定。

12.一種分析分子的方法，包括：

使用由重置信號控制的開關選擇性地連接或斷開連接電壓源和電容器；

當電壓源連接到電容器時在電容器中存儲從電壓源接收的電荷；

當電壓源與電容器斷開連接時通過隔膜中的納米孔對電容器進行放電；

由處理器確定重置信號的占空比，所述占空比在重置信號周期的至少十分之一部分期間接通所述開關以連接電壓源和電容器，并且在重置信號周期的剩余部分期間關斷所述開關以將電壓源和電容器斷開連接，以使得與在重置信號周期的不維持連接的所述剩余部分期間相比，在重置信號周期的維持連接的所述部分期間跨納米孔的電壓維持在較高電平；

在電壓源與電容器斷開連接之后由電壓測量電路確定跨納米孔的電壓的衰減的速率；以及

由處理器基于所確定的跨納米孔的電壓的衰減的速率來區分納米孔中的分子與其它可能的分子。

13.如權利要求12所述的方法，其中所述電容器包括與隔膜關聯的電容器。