[發明專利]使用對電氣刺激的雙分子層響應的測量進行非破壞性雙分子層監測

有效

• 申請號: 201780033496.4
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN109416353B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: R.J.A.陳;A.瓦巴;K.G.阿利亞多;K.尤梅達;W.尼爾森;J.H.羅
• 申請（專利權）人: 豪夫邁·羅氏有限公司
• 主分類號: G01N33/487
• 分類號: G01N33/487
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 黃濤;申屠偉進

公開了一種檢測在基于納米孔的測序芯片的單元中形成的脂質雙分子層的方法。積分電容器與脂質隔膜耦合，其中所述脂質隔膜位于工作電極和反電極之間。向反電極施加交流（AC）電壓。由模數轉換器（ADC）周期性地對跨積分電容器的電壓進行采樣。確定響應于AC電壓的變化的跨所述積分電容器的采樣電壓的變化。基于響應于AC電壓的變化的所確定的跨積分電容器的采樣電壓的變化來檢測脂質隔膜是否包括脂質雙分子層。

背景技術

近年來半導體工業中的微小型化的進步使得生物技術人員能夠開始將傳統上龐大的感測工具包裝成越來越小的形狀因子，包裝到所謂的生物芯片上。將合乎期望的是，開發用于生物芯片的技術，該技術使生物芯片更加穩健、高效且成本有效。

發明內容

本發明提供了一種檢測在基于納米孔的測序芯片的單元中形成的脂質雙分子層的方法，包括：

將脂質隔膜與積分電容器耦合，其中所述脂質隔膜位于工作電極和反電極之間；

向反電極施加交流（AC）電壓；

由模數轉換器（ADC）周期性地對跨積分電容器的電壓進行采樣；

確定響應于AC電壓的變化的跨所述積分電容器的采樣電壓的變化；以及

基于響應于AC電壓的變化的所確定的跨所述積分電容器的采樣電壓的變化來檢測脂質隔膜包括脂質雙分子層。

根據本發明的方法還可以包括：當AC電壓從正相變為負相時或當AC電壓從負相變為正相時，確定響應于AC電壓的變化的跨所述積分電容器的采樣電壓的變化。此外，該方法還可以包括：當AC電壓從正相變為負相時或者當AC電壓從負相變為正相時，確定響應于AC電壓的變化的跨所述積分電容器的采樣電壓的變化，并且其中AC正相包括正方波，并且AC負相包括負方波。本發明還可以包括：通過檢測跨所述積分電容器的采樣電壓中的尖峰然后檢測跨所述積分電容器的顯著更小的采樣電壓來檢測所述脂質隔膜包括脂質雙分子層，并且其中當AC電壓從正相變為負相時或者當AC電壓從負相變為正相時所述尖峰發生。本發明還可以包括：將跨所述積分電容器的采樣電壓中的尖峰的量值與預定閾值進行比較，并且在所述尖峰的量值高于所述預定閾值的情況下，檢測到所述脂質隔膜包括脂質雙分子層。本發明還可以包括：通過將積分電容器連接到恒定預充電電壓源來對積分電容器進行預充電；并且在積分電容器被充電到恒定預充電電壓源值之后，將所述預充電電壓源與所述積分電容器斷開；等待預定時間段以使積分電容器通過與所述脂質隔膜相關聯的電容充電或放電；以及在預定等待時段之后對跨積分電容器的電壓進行采樣。在一個實施例中，對所述積分電容器進行預充電，將所述預充電電壓源與所述積分電容器斷開，以及等待所述積分電容器通過與所述脂質隔膜相關聯的電容充電或放電的步驟被按照ADC的采樣率重復。所述ADC的采樣率可以是所述AC電壓的頻率的至少十倍。本發明還包括：響應于檢測到所述脂質隔膜包括脂質雙分子層，通過使所述單元中的開關開路來禁止進一步的電刺激跨所述脂質隔膜被施加，從而使得脂質雙分子層不會因電場而分解。最后但非最不重要的，本發明可以包括：通過使所述單元中的開關開路來在脂質隔膜密封單元內的貯液器之前禁止所述電氣刺激跨所述工作電極和所述反電極被施加。

本發明還提供一種用于檢測在基于納米孔的測序芯片的單元中形成的脂質雙分子層的儀器或系統，包括：

積分電容器；

工作電極，耦合到積分電容器；

反電極，其中沉積在工作電極和反電極之間的脂質隔膜與積分電容器耦合；

交流（AC）電壓源，將AC電壓施加到反電極；

模數轉換器（ADC），周期性地對跨積分電容器的電壓進行采樣；和

處理器或電路，被配置為：確定響應于AC電壓的變化的跨積分電容器的采樣電壓的變化；以及基于響應于AC電壓的變化的所確定的跨積分電容器的采樣電壓的變化，檢測脂質隔膜包括脂質雙分子層。