JP5648932B2 - 分子を検出する半導体デバイスを形成する方法ならびに分子を検出する集積回路、クロマトグラフィ・デバイス及び半導体デバイス - Google Patents
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- 1つ又は複数の分子を検出する半導体デバイスであって、
半導体構造体内に形成されるチャネルと、
前記半導体構造体内に形成される少なくとも1つの検出器と
を備え、
前記少なくとも1つの検出器は、前記チャネル内の前記1つ又は複数の分子を検出し、
前記チャネルが、
試料入口に結合される一端と、
試料出口に結合される他端と、
前記チャネル内に前記試料入口から第1の地点へ延び、第1の直径を有する第1の区間と、
前記チャネル内に前記第1の地点から第2の地点へ延び、前記第1の直径より大きい第2の直径を有する第2の区間と、
前記チャネル内に前記第2の地点から前記試料出口へ延び、前記第2の直径より小さい第3の直径を有する第3の区間とを含み、
前記試料入口が前記チャネルへ前記1つ又は複数の分子を含む試料を供給し、
前記試料出口が前記試料の少なくとも一部分を前記チャネルから排出し、
前記半導体デバイスは、前記半導体構造体内に形成される1つ又は複数の追加的なチャネルを更に備え、前記1つ又は複数の追加的なチャネルのそれぞれの一端は前記試料入口に結合され、前記1つ又は複数の追加的なチャネルのそれぞれの他端は前記試料出口に結合され、前記1つ又は複数の追加的なチャネルは1つ又は複数の関連する追加的な検出器に結合される、半導体デバイス。 - 前記試料入口に近接する第1の電極と、
前記出口に近接する第2の電極と
を更に備える、請求項1に記載の半導体デバイス。 - 前記第1の電極及び前記第2の電極は、(i)前記チャネルに対する電位の印加、及び(ii)前記チャネル内の電流の測定のうちの少なくとも一方に使用される、請求項2に記載の半導体デバイス。
- 前記チャネルに結合された少なくとも2つの伝導体を更に備える、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記少なくとも2つの伝導体は、(i)前記チャネルの少なくとも一部分に対する電位の印加、及び(ii)前記チャネルの前記少なくとも一部分内の電流の測定のうちの少なくとも一方に使用される、請求項4に記載の半導体デバイス。
- 前記少なくとも2つの伝導体は前記チャネルの壁部の一部分を形成する、請求項4に記載の半導体デバイス。
- 前記チャネルが単一の分子を検出することが可能な直径を有する、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記チャネルは、円筒、楕円筒、正立方体及び不規則な形状の断面を有する管体のいずれかであり、特徴的寸法は、前記チャネルの断面を横切る最も長い寸法であり、前記断面は、前記チャネルの軸に対して略直角であり、前記特徴的寸法は、100ナノメートルもしくは10ナノメートルまたは1ナノメートルのいずれかより小さい寸法とされる、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記チャネル及び前記1つ又は複数の追加的なチャネルは略並行であり、実質的に共通の平面内に存在する軸を有する、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記少なくとも1つの検出器は、前記チャネル内のイオン電流を判定することにより前記チャネル内の前記1つ又は複数の分子の保持時間を判定するように動作可能な電流測定デバイスを備える、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記少なくとも1つの検出器は、(i)前記チャネル内の光を感知するように動作可能な少なくとも1つの光検出器、及び(ii)前記光を前記チャネルに供給するように動作可能な少なくとも1つの光源のうちの少なくとも1つを備える、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記チャネルの前記第2の区間には、(i)光検出器、及び(ii)光源のうちの少なくともいずれかが結合される、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記試料の少なくとも一部分は、前記チャネルの長さに沿った電場により確立される電気的勾配によって前記チャネル内を移動する、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記試料の少なくとも一部分を、前記試料入口から加圧した前記試料を供給することにより該試料入口から前記試料出口に向けて確立される圧力勾配により前記チャネル内を移動させる、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記半導体構造体はシリコンを含む、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記試料を前記チャネルへ供給し、該チャネルを通過させることにより、(i)複数の成分の混合物から少なくとも1つの成分を分離すること、(ii)前記1つ又は複数の分子を同定すること、及び(iii)前記1つ又は複数の分子の数をカウントすることのうちの少なくとも1つを実行する、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記半導体デバイスは、(i)前記1つ又は複数の分子間の区別、(ii)クロマトグラフィ・デバイスにおける前記1つ又は複数の分子の濃度勾配、及び(iii)前記1つ又は複数の分子を含む混合物中の成分の分離のうちの少なくとも1つをサポートする、前記チャネルの少なくとも一部分の内壁上のコーティングを更に備える、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記少なくとも1つの検出器は、(i)前記1つ又は複数の分子の同定、及び(ii)前記チャネルを通過する前記1つ又は複数の分子の数のカウントのうちの少なくともいずれかを実行するために、前記チャネルの少なくとも一部分内の移動時間を、該少なくとも1つの検出器の出力信号から判定する、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記半導体デバイスは、前記チャネルに結合され、且つ前記試料の少なくとも一部分により少なくとも部分的に満たされる前記半導体構造体内の空洞を更に備える、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 1つ又は複数の分子を検出するクロマトグラフィ・デバイスであり、
半導体構造体内に形成されるチャネルと、
前記半導体構造体内に形成される少なくとも1つの検出器と
を備え、
前記少なくとも1つの検出器は、前記チャネル内の前記1つ又は複数の分子を検出し、
前記クロマトグラフィ・デバイスは、(i)複数の成分の混合物から少なくとも1つの成分を分離すること、及び(ii)複数の成分の混合物中の少なくとも1つの成分を検出することのうちの少なくとも1つを実行するように動作可能であり、
前記チャネルが、
試料入口に結合される一端と、
試料出口に結合される他端と、
前記チャネル内に前記試料入口から第1の地点へ延び、第1の直径を有する第1の区間と、
前記チャネル内に前記第1の地点から第2の地点へ延び、前記第1の直径より大きい第2の直径を有する第2の区間と、
前記チャネル内に前記第2の地点から前記試料出口へ延び、前記第2の直径より小さい第3の直径を有する第3の区間とを含み、
前記試料入口が前記チャネルへ前記1つ又は複数の分子を含む試料を供給し、
前記試料出口が前記試料の少なくとも一部分を前記チャネルから排出し、
前記クロマトグラフィ・デバイスは、前記半導体構造体内に形成される1つ又は複数の追加的なチャネルを更に備え、前記1つ又は複数の追加的なチャネルのそれぞれの一端は前記試料入口に結合され、前記1つ又は複数の追加的なチャネルのそれぞれの他端は前記試料出口に結合され、前記1つ又は複数の追加的なチャネルは1つ又は複数の関連する追加的な検出器に結合される、
クロマトグラフィ・デバイス。 - 1つ又は複数の分子を検出するように動作可能な集積回路であり、
半導体構造体内に形成される少なくとも1つのチャネルと、
前記半導体構造体内に形成される少なくとも1つの検出器であって、前記チャネル内の前記1つ又は複数の分子を検出し、前記1つ又は複数の分子の検出に応答して信号を生成する少なくとも1つの検出器と、
前記少なくとも1つの検出器に結合され、少なくとも部分的に前記信号に基づいて出力を生成するように動作可能なプロセッサ・デバイスと
を備え、
前記チャネルが、
試料入口に結合される一端と、
試料出口に結合される他端と、
前記チャネル内に前記試料入口から第1の地点へ延び、第1の直径を有する第1の区間と、
前記チャネル内に前記第1の地点から第2の地点へ延び、前記第1の直径より大きい第2の直径を有する第2の区間と、
前記チャネル内に前記第2の地点から前記試料出口へ延び、前記第2の直径より小さい第3の直径を有する第3の区間とを含み、
前記試料入口が前記チャネルへ前記1つ又は複数の分子を含む試料を供給し、
前記試料出口が前記試料の少なくとも一部分を前記チャネルから排出し、
前記集積回路は、前記半導体構造体内に形成される1つ又は複数の追加的なチャネルを更に備え、前記1つ又は複数の追加的なチャネルのそれぞれの一端は前記試料入口に結合され、前記1つ又は複数の追加的なチャネルのそれぞれの他端は前記試料出口に結合され、前記1つ又は複数の追加的なチャネルは1つ又は複数の関連する追加的な検出器に結合される、
集積回路。 - 1つ又は複数の分子を検出する半導体デバイスを形成する方法であり、
半導体構造体内に少なくとも1つのチャネルを形成することと、
前記半導体構造体内に少なくとも1つの検出器を形成することと
を含み、
前記少なくとも1つの検出器は、前記チャネル内の前記1つ又は複数の分子を検出するように構成され、
前記チャネルが、
試料入口に結合される一端と、
試料出口に結合される他端と、
前記チャネル内に前記試料入口から第1の地点へ延び、第1の直径を有する第1の区間と、
前記チャネル内に前記第1の地点から第2の地点へ延び、前記第1の直径より大きい第2の直径を有する第2の区間と、
前記チャネル内に前記第2の地点から前記試料出口へ延び、前記第2の直径より小さい第3の直径を有する第3の区間とを含み、
前記試料入口が前記チャネルへ前記1つ又は複数の分子を含む試料を供給し、
前記試料出口が前記試料の少なくとも一部分を前記チャネルから排出し、
前記半導体デバイスは、前記半導体構造体内に形成される1つ又は複数の追加的なチャネルを更に備え、前記1つ又は複数の追加的なチャネルのそれぞれの一端は前記試料入口に結合され、前記1つ又は複数の追加的なチャネルのそれぞれの他端は前記試料出口に結合され、前記1つ又は複数の追加的なチャネルは1つ又は複数の関連する追加的な検出器に結合される、
方法。
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