JP6302547B2 - ナノポアセルアレイにおける非ファラデー性容量結合測定 - Google Patents

ナノポアセルアレイにおける非ファラデー性容量結合測定 Download PDF

Info

Publication number
JP6302547B2
JP6302547B2 JP2016523972A JP2016523972A JP6302547B2 JP 6302547 B2 JP6302547 B2 JP 6302547B2 JP 2016523972 A JP2016523972 A JP 2016523972A JP 2016523972 A JP2016523972 A JP 2016523972A JP 6302547 B2 JP6302547 B2 JP 6302547B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
period
nanopore
signal
voltage signal
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016523972A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016534713A (ja
Inventor
チェン，ロジャー・ジェイ．エイ．
Original Assignee
ジェニア・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ジェニア・テクノロジーズ・インコーポレイテッド filed Critical ジェニア・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
Publication of JP2016534713A publication Critical patent/JP2016534713A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6302547B2 publication Critical patent/JP6302547B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/447—Systems using electrophoresis
    • G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
    • G01N27/44791—Microapparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/447—Systems using electrophoresis
    • G01N27/44704—Details; Accessories
    • G01N27/44717—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones
    • G01N27/4473—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones by electric means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/447—Systems using electrophoresis
    • G01N27/44704—Details; Accessories
    • G01N27/44743—Introducing samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/48707—Physical analysis of biological material of liquid biological material by electrical means
    • G01N33/48721—Investigating individual macromolecules, e.g. by translocation through nanopores
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • G01N27/3278—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction involving nanosized elements, e.g. nanogaps or nanoparticles

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description
[0001] 近年の半導体産業内の超小型化における進歩は、バイオテクノロジストが伝統的に嵩高な感知ツールをますます小さいフォームファクター中に、いわゆるバイオチップ上に詰め込み始めることを可能にしてきた。バイオチップに関する、それらをより堅牢、効率的、かつ対費用効果が高くする技法を開発することが望ましいであろう。
[0002] 本発明の様々な態様が、以下の詳細な記載および添付の図面において開示されている。
[0003] 図１は、ナノポアベースの配列決定チップ中のセルの一態様を図説する。脂質二重層１０２がセルの表面上に形成されている。 [0004] 図２は、ナノ−ＳＢＳ技法を用いてヌクレオチド配列決定を実施しているセル２００の一態様を図説する。 [0005] 図３は、予め装填される（ｐｒｅ−ｌｏａｄｅｄ）タグを用いたヌクレオチド配列決定を実施しているセルの一態様を図説する。 [0006] 図４は、“予め装填される”タグを用いた核酸配列決定に関するプロセス４００の一態様を図説する。 [0007]図５Ａは、ファラデー伝導の間の小信号回路モデルの一態様を図説する。[0008]図５Ｂは、ファラデー性伝導によるＰＮＴＭＣの異なる状態を図説する。 [0009] 図６は、非ファラデー性容量結合測定のために構成されたナノポアベースの配列決定チップ中のセルの一態様を図説する。 [0010] 図７は、非ファラデー性伝導に関する小信号回路モデルの一態様を図説する。 [0011] 図８Ａは、二重層の容量応答の一態様を図説する。 [0011] 図８Ｂは、二重層の容量応答の一態様を図説する。 [0012] 図９Ａは、正極性を有する２００ｍＶがナノポアに印加された際の開始時の過渡状態（ｓｔａｒｔｕｐ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）を示す。 [0013] 図９Ｂは、二重層コンデンサー上の電圧の減衰率を図説する。 [0014] 図１０は、定常状態におけるピーク正電流が、デューティーサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）および印加された電圧の関数として変動することを図説する。 [0015] 図１１は、図１０のデータに合わせられたシミュレーションモデルの一態様を図説する。 [0016] 図１２Ａは、印加された信号が５０％デューティーサイクルを有する場合のシミュレーションの結果を図説する。 [0016] 図１２Ｂは、印加された信号が５０％デューティーサイクルを有する場合のシミュレーションの結果を図説する。 [0017] 図１３Ａは、印加された信号が２５％デューティーサイクルを有する場合の測定電流を図説する。 [0018] 図１３Ｂは、印加された信号が２５％デューティーサイクルを有する場合のシミュレーションされた電流を図説する。 [0019] 図１４Ａは、印加された信号が５０％デューティーサイクルを有する場合の時間に対するナノポアに印加された電圧を図説する。 [0019] 図１４Ｂは、印加された信号が２５％デューティーサイクルを有する場合の時間に対するナノポアに印加された電圧を図説する。 [0020] 図１５は、分子を同定するためのプロセスの一態様を図説する。
[0021] 本発明は、プロセス；装置；システム；組成物；コンピューターで読み取り可能な記憶媒体上に具体化されたコンピュータープログラム製品；および／またはプロセッサー、例えばプロセッサーに接続されたメモリー上に記憶された、および／またはそれにより提供される命令を実行するように構成されたプロセッサーとしてを含む、数多くの方法で実施されることができる。本明細書において、これらの実施、または本発明がとり得るあらゆる他の形態は、技法と呼ばれることができる。一般に、開示されたプロセスの工程の順序は、本発明の範囲内で変更されることができる。別途記載されない限り、タスクを実施するように構成されていると記載されたプロセッサーまたはメモリーのような構成要素は、そのタスクを所与の時点において実施するように一時的に構成されている一般的な構成要素またはそのタスクを実施するように製造されている特定の構成要素として実施されることができる。本明細書で用いられる際、用語‘プロセッサー’は、データ、例えばコンピュータープログラム命令を処理するように構成された１以上の装置、回路、および／または処理コアを指す。
[0022] 本発明の一以上の態様の詳細な記載が、下記で本発明の原理を図説する添付の図と共に提供されている。本発明は、そのような態様と関連して記載されているが、本発明がいずれかの態様に限定されることは一切ない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定され、本発明は、数多くの代替物、修正および均等物を包含する。数多くの具体的な詳細が、以下の記載において、本発明の完全な理解を提供するために述べられている。これらの詳細は、例のために提供されており、本発明は、これらの具体的な詳細の一部または全部を用いずに特許請求の範囲に従って実施されることができる。明確さのため、本発明に関連する技術分野において既知である技術資料は、本発明が不必要に不明瞭にならないように、詳細には記載されていない。
[0023] 内径約１ナノメートルの孔径を有するナノポア膜装置は、迅速なヌクレオチド配列決定において有望性を示してきた。電位が導電性流体中に浸されたナノポアを横切って印加された際、ナノポアを横切るイオンの伝導に帰せられる小さいイオン電流が観察され得る。電流の大きさは、孔径に感受性である。分子、例えばＤＮＡまたはＲＮＡ分子が部分的または完全にナノポアを塞いだ場合、ナノポアを介する電流の大きさが変化する。イオン電流の遮断は、そのＤＮＡまたはＲＮＡ分子の塩基対配列と相関し得ることが示されている。
[0024] ナノポアベースの配列決定チップは、ＤＮＡ配列決定のために用いられることができる。ナノポアベースの配列決定チップは、アレイとして構成された多数の自律的に作動するセンサーセルを組み込む。例えば、１００万個のセルのアレイは、１０００行×１０００列のセルを含むことができる。
[0025] 図１は、ナノポアベースの配列決定チップ中のセルの一態様を図説する。脂質二重層１０２が、セルの表面上に形成されている。可溶性タンパク質ナノポア膜貫通分子複合体（ＰＮＴＭＣ）および対象の分析物を含有するバルク電解質１１４が、セルの表面上に直接置かれる。単一のＰＮＴＭＣ１０４が、脂質二重層１０２中に、電気穿孔法により挿入される。アレイ中の個々の脂質二重層は、化学的または電気的のどちらにおいても互いに接続されていない。従って、アレイ中のそれぞれのセルは、そのＰＮＴＭＣと会合した単一のポリマー分子に独特のデータを生成する独立した配列決定機械である。ＰＮＴＭＣ１０４は、分析物上で作動し、そうでなければ不透過性の二重層を介するイオン電流を変調する。そのイオン電流は、各セル中のアナログ測定回路１１２により読み取られ、デジタル情報に変換され、セルから外に伝達される。一部の態様において、伝達データ速度は、１秒あたり約数ギガビットである。一部の態様において、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）が、伝達されたデータを受け取り、そのデータを処理し、そのデータをコンピューターに送る。
[0026] 続けて図１を参照して、アナログ測定回路１１２は、電解質の薄膜１０８により覆われた金属電極１１０に接続されている。電解質の薄膜１０８は、イオン不透過性脂質二重層１０２によりバルク電解質１１４から分離されている。ＰＮＴＭＣ１０４は、脂質二重層１０２を横切り、イオン電流がバルク液体から金属電極１１０へと流れるための唯一の経路を提供する。金属電極１１０は、作用電極（ＷＥ）とも呼ばれる。セルは、対／参照電極（ＣＥ／ＲＥ）１１６も含み、それは電気化学的電位センサーである。
[0027] 一部の態様において、ナノポアアレイは、合成による単分子ナノポアベースの配列決定（ナノ−ＳＢＳ）技法を用いる並行配列決定を可能にする。図２は、ナノ−ＳＢＳ技法を用いてヌクレオチド配列決定を実施しているセル２００の一態様を図説する。ナノ−ＳＢＳ技法において、配列決定されるべき鋳型２０２およびプライマーが、セル２００に導入される。この鋳型−プライマー複合体に、４種類の異なるようにタグ付けされたヌクレオチド２０８が、バルク水相に添加される。正しくタグ付けされたヌクレオチドは、ポリメラーゼ２０４と複合体形成し、そのタグの尾部は、ナノポア２０６の入口（ｖｅｓｔｉｂｕｌｅ）中に位置している。そのタグの尾部は、ナノポア２０６の入口中のアミノ酸残基との強い親和性を有するように修飾されることができる。正しいヌクレオチドのポリメラーゼに触媒される組み込みの後、タグが取り付けられたポリホスフェートが放出され、ナノポア２０６を通過して独特のイオン電流遮断信号２１０を生成し、それにより、付加された塩基を、そのタグの異なる化学構造により電子的に同定する。
[0028] 図３は、予め装填されるタグを用いたヌクレオチド配列決定を実施しているセルの一態様を図説する。ナノポア３０１が、膜３０２中に形成されている。酵素３０３（例えばポリメラーゼ、例えばＤＮＡポリメラーゼ）が、ナノポアと会合している。一部の場合において、ポリメラーゼ３０３は、ナノポア３０１に共有結合している。ポリメラーゼ３０３は、配列決定されるべき一本鎖核酸分子３０４と会合している。一部の態様において、一本鎖核酸分子３０４は、環状である。一部の場合において、核酸分子３０４は、線状である。一部の態様において、核酸プライマー３０５が、核酸分子３０４の一部にハイブリダイズしている。ポリメラーゼ３０３は、ヌクレオチド３０６のプライマー３０５上への、一本鎖核酸分子３０４を鋳型として用いる組み込みを触媒する。ヌクレオチド３０６は、タグ種（“タグ”）３０７を含む。
[0029] 図４は、“予め装填される”タグを用いた核酸配列決定のためのプロセス４００の一態様を図説する。段階Ａは、図３において記載されているような構成要素を図説する。段階Ｃは、ナノポア中に装填されたタグを示す。“装填される”タグは、認識可能な長さの時間、例えば０．１ミリ秒（ｍｓ）〜１０００ｍｓの間ナノポア中に位置している、および／またはナノポアの中もしくは近くに留まっているタグであることができる。一部の場合において、“予め装填される”タグは、ヌクレオチドから放出される前にナノポア中に装填される。一部の場合において、タグは、タグがヌクレオチド組み込み事象の際に放出された後にナノポアを通過する（および／またはナノポアにより検出される）確率が適切に高い、例えば９０％〜９９％である場合に、予め装填される。
[0030] 段階Ａにおいて、タグ付けされたヌクレオチド（４種類の異なるタイプ：Ａ、Ｔ、Ｇ、またはＣの１つ）は、ポリメラーゼと会合していない。段階Ｂにおいて、タグ付けされたヌクレオチドは、ポリメラーゼと会合している。ポリメラーゼをナノポアに引き寄せるために、電圧（例えばＤＣまたはＡＣ電圧）が、ナノポアまたはナノポアが存在する膜に印加されることができる。段階Ｃにおいて、ポリメラーゼがナノポアにドッキングする。タグは、ドッキングの間に電気的な力、例えば膜および／またはナノポアを横切って印加された電圧により生成される電場の存在下で生成される力によりナノポア中に引き込まれる。
[0031] 会合したタグ付けされたヌクレオチドの一部は、一本鎖核酸分子と（例えばＡはＴと、ＧはＣと）塩基対合する。しかし、会合したタグ付けされたヌクレオチドの一部は、一本鎖核酸分子と塩基対合しない。これらの塩基対合しなかったヌクレオチドは、典型的には、正しく対合したヌクレオチドがポリメラーゼと会合したままである時間スケールより短い時間スケール内で、ポリメラーゼにより拒絶される。対合しなかったヌクレオチドは、一過性にのみポリメラーゼと会合するため、図４において示されているようなプロセス４００は、典型的には段階Ｄを越えて進行しない。例えば、対合しなかったヌクレオチドは、段階Ｂにおいて、またはプロセスが段階Ｃに入った少し後に、ポリメラーゼにより拒絶される。
[0032] ポリメラーゼがナノポアにドッキングする前、ナノポアを通過する電流は約３０ピコアンペア（ｐＡ）である。段階Ｃにおいて、ナノポアを介して流れる電流は、約６ｐＡ、８ｐＡ、１０ｐＡ、または１２ｐＡであり、それぞれのアンペア数は、タグ付けされたヌクレオチドの４タイプの１つに対応している。ポリメラーゼは、異性化およびリン酸基転移反応を経て、ヌクレオチドを成長している核酸分子中に組み込み、タグ分子を放出する。段階Ｄにおいて、放出されたタグは、ナノポアを通過する。タグは、ナノポアにより検出される。特に、タグがナノポアを通過する際、タグの異なる化学構造により、独特のイオン電流遮断信号（例えば図２中の信号２１０を参照）が生成され、それにより付加された塩基を電子的に同定する。そのサイクル（すなわち段階Ａ〜Ｅまたは段階Ａ〜Ｆ）の繰り返しは、核酸分子の配列決定を可能にする。
[0033] 一部の場合において、図４の段階Ｆにおいて示されているように、成長している核酸分子中に組み込まれていないタグ付けされたヌクレオチドも、ナノポアを通過するであろう。その組み込まれなかったヌクレオチドは、一部の場合においてナノポアにより検出され得るが、その方法は、組み込まれたヌクレオチドおよび組み込まれなかったヌクレオチドを、ヌクレオチドがナノポアにおいて検出されている時間に少なくとも部分的に基づいて識別するための手段を提供する。組み込まれなかったヌクレオチドに結合したタグは、ナノポアを急速に通過し、短い期間（例えば１０ｍｓ未満）の間検出され、一方で組み込まれたヌクレオチドに結合したタグは、長い期間（例えば少なくとも１０ｍｓ）の間ナノポア中に装填されて検出される。
[0034] ２タイプのイオンの流れが、ＰＮＴＭＣ−ファラデー性伝導および非ファラデー性伝導により駆動され得る。ファラデー性伝導では、化学反応が、金属電極の表面において起こる。ファラデー性電流は、電極における何らかの化学物質の還元または酸化により生成される電流である。非ファラデー性伝導では、金属の表面において化学反応が起きない。金属電極および電解質の薄膜の間の二重層キャパシタンス(ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ)における変化する電位が、イオンの流れを駆動する。
[0035] ファラデー性伝導によるイオンの流れは、いくつかの欠点を有する。電極の作動寿命は、下記でより詳細に記載されるであろうように、イオン電流がＰＮＴＭＣを介して流れるにつれて電極中の金属が消費され、消耗するため、限られている。
[0036] 図５Ａは、ファラデー性伝導の間の小信号回路モデルの一態様を図説する。ＰＮＴＭＣおよびＷＥは、小信号回路モデルにおいて単純な抵抗器として表されている。図５Ｂは、ファラデー性伝導によるＰＮＴＭＣの異なる状態を図説している。イオン電流の流れｉ（ｔ）は、５つの状態：開いたナノポアチャンネルによる最高電流状態（示されていない）およびＰＮＴＭＣの活性部位に結合した４種類の異なるタイプのヌクレオチドのそれぞれに対応する４つのより低い電流状態を有する。正の電流の流れｉ（ｔ）は、ＶＣＥ，ＲＥ節に入り、ＶＷＥ節を出る電子を記載している。陰イオン（例えばＣｌ−）は、ＣＥを出て、バルク電解質を介して流れ、脂質二重層をＰＮＴＭＣを介して横切り、電解質の薄膜を介して続き（ｃｏｎｔｉｎｕｅ）、ＷＥの金属と化合する。
[0037] 例えば、銀金属（Ａｇ）を有する電極に関して、化学反応は次のものである：
Ａｇ（固体） ＋ Ｃｌ− （水性） → ＡｇＣｌ（固体） ＋ 電子（アナログ回路中を流れる） 式１
[0038] 上記の式１において示されているように、金属銀の原子は、ＰＮＴＭＣを通過するそれぞれの塩化物陰イオン（Ｃｌ−）に関して、不溶性の塩である塩化銀（ＡｇＣｌ）に変換される。一部の場合において、銀は、数分の操作の内に消耗する。
[0039] 金属電極の消耗を避けるため、イオン電流の流れの方向は、類似の期間の間負の電圧を印加することにより逆転し、銀金属に戻る塩化銀（ＡｇＣｌ）の変換を引き起こすことができる。しかし、この方式での再装填（ｒｅｃｈａｒｇｉｎｇ）または再生は、銀を毛髪様の特徴として金属電極の表面上に再析出させ、それは、特により小さいセルの幾可学的形状、従ってより小さい電極を有するチップにおいて、全体的な性能に影響を及ぼす可能性がある。
[0040] 別の方法は、電圧を印加してポリメラーゼをナノポアに引き寄せ、タグを検出のためにナノポアを通して、またはその近くまで引き、次いである期間の間電圧をオフにし、それによってタグをナノポアから放出させることにより、金属電極の消耗を遅らせることである。電圧がオフになっている間は電流が存在しないため、より少ない銀原子が変換され、金属電極の寿命が延長される。しかし、検出時間は相応に低減する。
[0041] 金属電極の消耗に加えて、ファラデー性伝導は、時間の経過にわたるセル内のバルク電解質の濃度における不均衡も引き起こす。例えば、一方の電極においてＫＣｌ分子の正味の増加があるが、反対側の電極においてＫＣｌ分子の正味の喪失がある。この一方の電極における塩濃度の増大および反対側の電極上での塩の消耗は、セル内に望ましくない浸透圧を作り出す。
[0042] ＰＮＴＭＣを介する代わりのタイプのイオンの流れは、非ファラデー性伝導によるものである。非ファラデー性伝導では、化学反応（化学物質の還元または酸化）が金属の表面において起こらない。金属電極および電解質の薄膜の間の二重層キャパシタンスを横切る電位の変化が、イオンの流れを駆動する。
[0043] 非ファラデー性伝導に関して、金属電極は、腐食および酸化に耐性である金属で作られていることができる。例えば、貴金属、例えば白金または金は酸化しづらく、たとえそれらが酸化した場合でも、そのプロセスは容易に逆行可能である。小さい電位（例えば、ＶＣＥと比較して＋／−１Ｖ未満）が電極中の白金／金に印加された場合、初期の容量性の過渡状態（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）は別として、イオン電流は流れない。これは、金属から電解質中に混合されたレドックス（還元−酸化）活性種中への電子トンネル効果の測定を可能にする。レドックス活性種（例えばフェリシアン化物またはフェロシアン化物）が電解質中にない場合、定常状態イオン（または電子もしくは正孔）電流が金属−液体界面を横切って流れない。白金／金および電解質の間の化学的（すなわち結合）相互作用がないにもかかわらず、印加された電位に応答した金属−液体界面におけるイオン消耗領域の成長および縮小からの電解質中のイオンの一過性の物理的置換が存在する。このイオン消耗領域は、電気化学の用語で“二重層”と呼ばれる。電気工学モデルを用いて、平行板コンデンサーが成立し、ここで、金属は一方の板であり、消耗領域は誘電体であり、液体中のイオンの拡散分布は他方の板である。
[0044] 図６は、非ファラデー性容量結合測定のために構成されたナノポアベースの配列決定チップ中のセルの一態様を図説する。脂質二重層６０２が、セルの表面上に形成されている。可溶性タンパク質ナノポア膜貫通分子複合体（ＰＮＴＭＣ）および対象の分析物を含有する電解質６１４が、セルの表面上に直接置かれる。単一のＰＮＴＭＣ６０４が、脂質二重層６０２中に、電気穿孔法により挿入される。アレイ中の個々の脂質二重層は、化学的または電気的のどちらにおいても互いに接続されていない。従って、アレイ中のそれぞれのセルは、そのＰＮＴＭＣと会合した単一のポリマー分子に独特のデータを生成する独立した配列決定機械である。セルは、非ファラデー性容量結合測定を行うためのアナログ測定回路６１２を含む。測定は、デジタル情報に変換され、セルから外に伝達される。一部の態様において、伝達データ速度は、１秒あたり約数ギガビットである。一部の態様において、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）が、伝達されたデータを受け取り、そのデータを処理し、そのデータをコンピューターに送る。
[0045] 続けて図６を参照して、アナログ測定回路６１２は、電解質の薄膜６０８により覆われた金属電極６１０に接続されている。電解質の薄膜６０８は、イオン不透過性脂質二重層６０２によりバルク電解質６１４から分離されている。ＰＮＴＭＣ６０４は、脂質二重層６０２を横切り、バルク液体から金属電極６１０へのイオンの流れのための唯一の経路を提供する。金属電極６１０は、作用電極（ＷＥ）とも呼ばれる。非ファラデー性伝導に関して、金属電極６１０は、腐食および酸化に耐性である金属、例えば、白金、金、および黒鉛で作られていることができる。金属電極６１０は、下記でより詳細に記載されるであろうように、海綿状電極であることができる。セルは、対／参照電極（ＣＥ／ＲＥ）６１６も含み、それは電気化学的電位センサーである。
[0046] 図７は、非ファラデー性伝導に関する小信号回路モデルの一態様を図説する。ＰＮＴＭＣは、小信号回路モデルにおいて単純な抵抗器７０２として表されている。二重層キャパシタンスは、小信号回路モデルにおいてコンデンサー７０４として表されている。一部の態様において、図７中のＶ１は、接地からの電圧増分、例えば５００ｍＶであるように設定されており、一方でＶ２は、Ｖ１プラス印加された信号、例えば１０Ｈｚ〜１ｋＨｚの印加されたＡＣ信号であるように設定されている。
[0047] 一部の態様において、印加された信号はＡＣ信号である。一方の極性において、印加されたＡＣ信号は、ポリメラーゼをナノポアに引き寄せ、タグを検出のためにナノポアを通して引き入れ、またはその付近まで引き寄せる。印加されたＡＣ信号の極性が逆転した際に、タグがナノポアから放出され、電気化学的変化が金属電極に起こらないように、電極が再装填／再生される。ＡＣ信号は繰り返し極性を変化させるため、タグ付けされたヌクレオチドと会合したタグの一部が、複数回、ナノポア中へと方向付けられ、ナノポアから出るように方向付けられる。この反復性の信号タグの装填および排出は、タグが多数回読まれることを可能にする。多数回の読み取りは、エラー、例えばタグがナノポアを通って(ｔｈｒｅａｄｉｎｇ)入る、および／またはナノポアから出ることと関係するエラーの修正を可能にすることができる。
[0048] 一部の態様において、ＡＣ信号の周波数は、タグ付けされたヌクレオチドがポリメラーゼと会合している期間に少なくとも部分的に基づいて選択される。ＡＣ信号の周波数は、ポリメラーゼと会合したタグ付けされたヌクレオチドが、タグが検出され得るように、十分な長さの時間の間、少なくとも１回ナノポア中に引き入れられて装填されることを可能にするべきであり；そうでなければ、ポリメラーゼと会合しているタグの一部が、システムにより検出されることができない。換言すると、サンプリングは、事象が見逃されないように、事象の連続が起こっている速度より速い速度であるべきである。
[0049] 続けて図６を参照して、脂質二重層６０２が形成される前に、バルク電解質６１４は、作用電極６１０と直接接触しており、そうして電解質および作用電極の間で短絡回路を作り出している。図８Ａおよび図８Ｂは、二重層の容量応答の一態様を図説している。その図は、電解質および作用電極の間に短絡回路を有する二重層の特性を図説している。この実施例において、電解質は、０．５Ｍ酢酸カリウムおよび１０ｍＭ ＫＣｌを含有する。対電極６１６は、ＡｇＣｌを含む。作用電極６１０は、電気メッキされた白金を有する白金電極である。水の粘性が、印加された場に反応したイオンの容易な流れを妨げ；これは、二重層の容量応答における直列抵抗として現れる。この抵抗は、図８Ａにおいて示されているように、ピーク電流を制限する。ＲＣの電気化学的接続の直列の性質は、反応の減衰において見られることができ、それはＲＣ時間定数により特性付けられる。図８Ｂにおいて、電流は、系の検出限界未満であるｅｘｐ（−２５）＝１３．８ｐＡまで低下することが示されている。これは、（電気的観点からの）シャント抵抗および（電気化学的観点からの）ファラデー性電流の両方の欠如を実証している。
[0050] 作用電極６１０は、所与の体積に関してその表面積を最大化するように構成されている。表面積が増大するにつれて、二重層の静電容量が増大し、コンデンサーが荷電された状態になる前に、より大きい量のイオンが、同じ印加された電位により置換され得る。図７を参照して、Ｃ二重層のインピーダンス＝１／（ｊ＊２＊ｐｉ＊ｆ＊Ｃ）であり、式中、ｆ＝周波数であり、Ｃ＝Ｃ二重層である。ｆ、Ｃ、またはｆおよびＣの両方をより大きくすることにより、コンデンサーのインピーダンスはＲＰＮＴＭＣと比較して非常に小さくなり、測定される電流はより大きくなる。小信号モデルのインピーダンスは、ＲＰＮＴＭＣにより支配され、測定される電流は、５つの状態：開いたナノポアチャンネルによる最高の電流の状態およびＰＮＴＭＣの活性部位中に結合した４種類の異なるタイプのヌクレオチドのそれぞれに対応する４つのより低い電流状態をよりよく識別することができる。
[0051] 例えば、作用電極の表面積は、電極を“海綿状”にすることにより増大し得る。一部の態様において、二重層のバルク液体に対する静電容量は、白金金属を直径５ミクロンの平滑白金電極上に界面活性剤の存在下で電気メッキすることにより高められ得る。界面活性剤は、ナノスケールの間隙空間を白金金属中に作り出し、それを“海綿状”にする。その白金海綿体は、電解質を吸い込み、大きい有効表面積（例えば、電極の下向きの領域の１平方ミクロンあたり３３ｐＦ）を作り出す。二重層の表面積を最大化することは、“ＤＣブロック”コンデンサーを作り出し、それにより二重層上の電圧は平常状態に達し、操作の間ほとんど変化しない。直列ＰＮＴＭＣ抵抗（図７中のＲＰＮＴＭＣ）および二重層のキャパシタンス（図７中のＣ二重層）は、低周波数ゼロを形成し、それはハイパスフィルターの役目を果たす。一例において、約１０ギガオームのＲＰＮＴＭＣ、約８００ｐＦのＣ二重層は、結果として約１０ギガオーム＊約８００ｐＦ＝約８秒の時間定数をもたらす。次いで、測定を１００Ｈｚで切ることは、ＤＣドリフトを拒絶し、測定されたタグにおける低周波数情報量を１０００分の１に減じる。
[0052] 一切のタグが存在しない場合、ＰＮＴＭＣは、アルファ溶血素タンパク質ナノポアと類似して振舞う。溶血素ナノポアは、そのバイアスを方形波駆動のデューティーサイクルに応じて変化させる整流特性を有する。ファラデー性伝導の場合とは異なり、電極に印加される絶対電圧は、ナノポアに印加される電圧と同じではない：二重層上の電圧は、ナノポアに印加される電位にバイアスをかけ、このバイアスはデューティーサイクルにより変化する。
[0053] 図９Ａおよび９Ｂは、非ファラデー性ＡＣ変調を有するナノポア電流を図説する。この実施例では、印加される信号は５Ｈｚにおける５０％デューティーサイクルを有する２００ｍＶピークトゥピーク方形波である。電解質は、０．５Ｍ酢酸カリウムおよび１０ｍＭ ＫＣｌを含有する。対電極６１６は、ＡｇＣｌを含む。作用電極６１０は、電気メッキされた白金を有する白金電極である。
[0054] 図９Ａは、正極性を有する２００ｍＶがナノポアに印加された際の開始時の過渡状態を示し、これは直接印加された２００ｍＶによる開放チャンネル電流がおおよそ７０ｐＡであることを示している。図９Ａは、約２０秒後に定常状態に達することを示している。図９Ｂにおいて、二重層コンデンサー上の電圧の減衰率が、観察されることができる。減衰率は、二重層キャパシタンスの大きさおよびナノポア負荷抵抗により決定される。
[0055] 図１０は、定常状態におけるピーク正電流がデューティーサイクルおよび印加された電圧の関数として変動することを図説している。プロット１０１０は、印加された電圧が２００ｍＶのピークトゥピーク方形波である場合の、異なるデューティーサイクルに対してプロットされたアンペア（Ａ）での定常状態ピーク電流を示す。プロット１０２０は、印加された電圧が１００ｍＶのピークトゥピーク方形波である場合の、異なるデューティーサイクルに対してプロットされた（Ａでの）定常状態ピーク電流を示す。この実施例では、電解質は、０．５Ｍ酢酸カリウムおよび１０ｍＭ ＫＣｌを含有する。対電極６１６は、ＡｇＣｌを含む。作用電極６１０は、電気メッキされた白金を有する白金電極である。溶血素ナノポアは整流特性を有する（または非オーム性である）ため、正極性電圧が印加される場合よりも大きい大きさの負極性電圧が、同じ大きさの電流を通すために必要とされる。ピーク正電流は、デューティーサイクルが増大するにつれて低下する。デューティーサイクルがより低い程、二重層キャパシタンスを介してナノポアに印加される正電圧はより高い。
[0056] 図１１は、図１０のデータにマッチしたシミュレーションモデルの一態様を図説する。そのシミュレーションは、ナノポア上の実際の電圧を見積もるように構成されており、それは、ナノポアと直列で接続された二重層コンデンサーのため、作用電極に印加された電圧と同じではない。この電圧は、非ファラデー性の場合は直接測定されることができない。酢酸カリウムにおける非線形性は、１Ｍ塩化カリウムの非線形性に正比例すると仮定された。図１２Ａおよび１２Ｂは、印加される信号が５０％デューティーサイクルを有する場合のシミュレーションの結果を図説する。図１２Ｂにおいて、減衰の傾きは、溶血素ナノポアの整流特性のため、正電流に関して負電流よりも急勾配であり、それは、図１１において多項式Ｂ１およびＢ２によりモデル化されている（ｍｏｄｅｌｅｄ）。
[0057] 図１３Ａは、印加された信号が２５％デューティーサイクルを有する場合の測定電流を図説する。図１３Ｂは、印加された信号が２５％デューティーサイクルを有する場合のシミュレーションされた電流を図説する。これらの図は、２５％というより低いデューティーサイクルでは、ナノポアを介する正電流の大きさ（４３ｐＡ）はナノポアを介する負電流の大きさ（−１３ｐＡ）よりもはるかに大きいことを図説している。定常状態においてシャント抵抗（非ファラデー性電流）を達成するためには、１回の振動の期間にかけて二重層を通る正および負電荷の和は、ゼロであるべきである。電流対時間のグラフにおいてｉ＝ｄＱ／ｄｔ（式中、ｉ＝電流およびＱ＝電荷である）であるため、電荷は、曲線下面積である。例えば、正極性の電流対時間プロットの曲線下面積（図１３Ｂの面積１３０２）が、負極性の電流対時間プロットの曲線下面積（図１３Ｂの面積１３０４）とおおよそ同じである場合、１回の振動の期間にかけて二重層を通る正および負電荷の和は、ゼロに近い。
[0058] 図１４Ａは、印加された信号が５０％デューティーサイクルを有する場合の時間に対するナノポアに印加された電圧を図説する。図１４Ｂは、印加された信号が２５％デューティーサイクルを有する場合の時間に対するナノポアに印加された電圧を図説する。図１４Ｂにおけるより低いデューティーサイクルでは、ナノポアに印加された電圧はより高く、それはポリメラーゼおよびタグをナノポアの方により大きい有効性で引き寄せる。図１４Ａにおけるより長いデューティーサイクルでは、ヌクレオチド特異的尾部が適切な位置にある間にタグを読み取る、および検出するのにより多くの時間が費やされる。
[0059] 図１５は、分子を同定するためのプロセスの一態様を図説する。１５０２において、分子は、第１の期間の間に一対の電極（例えば、作用電極およびおよび対／参照電極）に第１の電圧信号を印加することによりナノポアに引き寄せられ、ここで、その第１の電圧信号は、ナノポアを介して第１のイオン電流を生じさせ、それは、ナノポアに近接する分子（例えばタグ付けされたヌクレオチド）の一部の特性を示す。例えば、４タイプのタグ付けされたヌクレオチドは、異なる特性を有し、特定のタイプのタグ付けされたヌクレオチドがナノポア中に引き入れられた場合、その特性を示すイオン電流が、ナノポアを介して流れる。
[0060] １５０４において、分子は、第２の期間の間に第２の電圧信号を電極の対に印加することにより、ナノポアから放出され、ここで、その第２の電圧信号は、ナノポアを介して第２のイオン電流を生じさせる。
[0061] １５０６において、第１の期間および第２の期間は、第１のイオン電流および第２のイオン電流を含むナノポアを通る正味のイオン電流に少なくとも部分的に基づいて決定される。例えば、第１の期間および第２の期間は、正味のイオン電流が低減するように決定されることができる。一部の態様において、正味のイオン電流は、第２の電圧信号をオフに設定することにより低減する。第２の電圧信号がオフにされた場合、第２のイオン電流はゼロになり、上記で説明されたように金属電極の消耗が遅延する。一部の態様において、正味のイオン電流は、第２の電圧信号を、第１の電圧信号と反対の極性を有する信号に設定することにより低減する。例えば、第１の電圧信号および第２の電圧信号を交互にすることは、ＡＣ信号を作る。第２のイオン電流は、第１のイオン電流を相殺し、そうしてナノポアを介した正味のイオン電流を低減する。図１０において示されているように、電流は、デューティーサイクルおよび印加される電圧の関数として変動する。従って、デューティーサイクル（すなわち、第１の期間および第２の期間）は、１回の振動の期間（すなわち、第１の期間および第２の期間）にわたって二重層を通る正および負電荷の和がゼロに近いように、第１のイオン電流の曲線下面積が第２のイオン電流の曲線下面積と実質的に同じであるように調節されることができる。
[0062] 前記の態様は、理解の明確さの目的のためにいくらか詳細に記載されてきたが、本発明は、提供された詳細に限定されない。本発明を実施する多くの代替の方法が存在する。開示された態様は、説明的であり、限定的ではない。
１０２ 脂質二重層
１０４ ＰＮＴＭＣ
１０６ 酸化物
１０８ 電解質の薄膜
１１０ 金属電極
１１２ アナログ測定回路
１１４ バルク電解質
１１６ 対／参照電極
２００ セル
２０２ 鋳型
２０４ ポリメラーゼ
２０６ ナノポア
２０８ ４種類の異なるようにタグ付けされたヌクレオチド
２１０ イオン電流遮断信号
３０１ ナノポア
３０２ 膜
３０３ 酵素
３０４ 一本鎖核酸分子
３０５ 核酸プライマー
３０６ ヌクレオチド
３０７ タグ種
４００ プロセス
６０２ 脂質二重層
６０４ ＰＮＴＭＣ
６０６ 酸化物
６０８ 電解質の薄膜
６１０ 金属電極
６１２ アナログ測定回路
６１４ バルク電解質
６１６ 対／参照電極
７０２ 抵抗器
７０４ コンデンサー
１０１０ プロット
１０２０ プロット
１３０２ 面積
１３０４ 面積
１５０２ プロセス
１５０４ プロセス
１５０６ プロセス

Claims (31)

  1. 核酸分子の一部を同定する方法であって、下記を含む前記方法：
    第１の期間の間に、一対の電極に第１の電圧信号を印加することにより、脂質二重層に挿入されたナノポアに核酸分子を引き入れることであって、ここで第１の電圧信号が、ナノポアを介して第１のイオン電流を生じさせ、それはナノポアに近接する核酸分子の一部の特性を示す；
    第２の期間の間に、一対の電極に第２の電圧信号を印加することにより、ナノポアから核酸分子を放出することであって、ここで第２の電圧信号が、ナノポアを介して第２のイオン電流を生じさせる；および
    第１のイオン電流および第２のイオン電流を含むナノポアを介した正味のイオン電流に少なくとも部分的に基づいて、第１の期間および第２の期間を決定すること。
  2. 正味のイオン電流に少なくとも部分的に基づく第１の期間および第２の期間の決定が、正味のイオン電流を低減する第１の期間および第２の期間の決定を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 正味のイオン電流を低減する第１の期間および第２の期間の決定が、第２の電圧信号をオフに設定することを含む、請求項２に記載の方法。
  4. 正味のイオン電流を低減する第１の期間および第２の期間の決定が、第２の電圧信号を第１の電圧信号と反対の極性を有する信号に設定することを含む、請求項２に記載の方法。
  5. 第１の期間の間の第１の電圧信号および第２の期間の間の第２の電圧信号が、ＡＣ信号を含む、請求項４に記載の方法。
  6. さらに、ＡＣ信号のデューティーサイクルをナノポアに対応する整流特性に少なくとも部分的に基づいて設定することを含む、請求項５に記載の方法。
  7. さらに、ＡＣ信号のデューティーサイクルを、第１の期間および第２の期間を含む組み合わせられた期間にわたる第１のイオン電流に対応する電荷および第２のイオン電流に対応する電荷の和に少なくとも部分的に基づいて設定することを含む、請求項５に記載の方法。
  8. さらに、ＡＣ信号のデューティーサイクルを、核酸分子をナノポアに引き入れるために十分な電圧の大きさに少なくとも部分的に基づいて設定することを含む、請求項５に記載の方法。
  9. 電極の一方が非ファラデー性伝導を促進する特性を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
  10. 電極の一方が貴金属を含む、請求項９に記載の方法。
  11. 電極の一方が電極の一方の表面積を増大させる構造を含む、請求項９又は１０に記載の方法。
  12. 電極の一方が二重層の静電容量を増大させる構造を含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
  13. 電極の一方が海綿状構造を含む、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. 海綿状構造が、白金を界面活性剤の存在下で白金電極上に電気メッキすることにより形成される、請求項１３に記載の方法。
  15. 第１の期間および第２の期間が、核酸分子の一部の特性が時間の経過にわたってどれだけ速く変化するかに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
  16. 核酸分子の一部を同定するためのシステムであって、下記を含む前記システム：
    電圧源を制御する電圧制御ユニット；
    電圧源に連結された一対の電極；および
    測定回路；
    ここで、電圧制御ユニットは、下記のように構成されており：
    電圧源を制御して第１の期間の間に第１の電圧信号を一対の電極に印加することにより、脂質二重層に挿入されたナノポアに核酸分子を引き入れ、ここで、第１の電圧信号が、ナノポアを介して第１のイオン電流を生じさせ、それはナノポアに近接する核酸分子の一部の特性を示す；
    電圧源を制御して第２の期間の間に一対の電極に第２の電圧信号を印加することにより、ナノポアから核酸分子を放出し、ここで第２の電圧信号が、ナノポアを介して第２のイオン電流を生じさせる；および
    第１のイオン電流および第２のイオン電流を含むナノポアを介した正味のイオン電流に少なくとも部分的に基づいて、第１の期間および第２の期間を決定する；
    かつここで、該測定回路は、第１のイオン電流を測定するように構成されている。
  17. 正味のイオン電流に少なくとも部分的に基づく第１の期間および第２の期間の決定が、正味のイオン電流を低減する第１の期間および第２の期間の決定を含む、請求項１６に記載のシステム。
  18. 正味のイオン電流を低減する第１の期間および第２の期間の決定が、第２の電圧信号をオフに設定することを含む、請求項１７に記載のシステム。
  19. 正味のイオン電流を低減する第１の期間および第２の期間の決定が、第２の電圧信号を第１の電圧信号と反対の極性を有する信号に設定することを含む、請求項１７に記載のシステム。
  20. 第１の期間の間の第１の電圧信号および第２の期間の間の第２の電圧信号が、ＡＣ信号を含む、請求項１９に記載のシステム。
  21. 電圧制御ユニットが、さらに、ＡＣ信号のデューティーサイクルをナノポアに対応する整流特性に少なくとも部分的に基づいて設定するように構成されている、請求項２０に記載のシステム。
  22. 電圧制御ユニットが、さらに、ＡＣ信号のデューティーサイクルを、第１の期間および第２の期間を含む組み合わせられた期間にわたる第１のイオン電流に対応する電荷および第２のイオン電流に対応する電荷の和に少なくとも部分的に基づいて設定するように構成されている、請求項２０に記載のシステム。
  23. 電圧制御ユニットが、さらに、ＡＣ信号のデューティーサイクルを、核酸分子をナノポアに引き入れるために十分な電圧の大きさに少なくとも部分的に基づいて設定するように構成されている、請求項２０に記載のシステム。
  24. 電極の一方が非ファラデー性伝導を促進する特性を含む、請求項１６〜２３のいずれか１項に記載のシステム。
  25. 電極の一方が貴金属を含む、請求項２４に記載のシステム。
  26. 電極の一方が電極の一方の表面積を増大させる構造を含む、請求項２４又は２５に記載のシステム。
  27. 電極の一方が二重層の静電容量を増大させる構造を含む、請求項２４〜２６のいずれか１項に記載のシステム。
  28. 電極の一方が海綿状構造を含む、請求項２４〜２７のいずれか１項に記載のシステム。
  29. 海綿状構造が、白金を界面活性剤の存在下で白金電極上に電気メッキすることにより形成される、請求項２８に記載のシステム。
  30. 第１の期間および第２の期間が、核酸分子の一部の特性が時間の経過にわたってどれだけ速く変化するかに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１６〜２９のいずれか１項に記載のシステム。
  31. 核酸分子が、ポリメラーゼと会合したタグ付けされたヌクレオチドを含み、ここで、第１の期間および第２の期間が、タグ付けされたヌクレオチドがポリメラーゼと会合している期間に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１６〜３０のいずれか１項に記載のシステム。
JP2016523972A 2013-10-17 2014-09-11 ナノポアセルアレイにおける非ファラデー性容量結合測定 Active JP6302547B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/056,795 2013-10-17
US14/056,795 US9551697B2 (en) 2013-10-17 2013-10-17 Non-faradaic, capacitively coupled measurement in a nanopore cell array
PCT/US2014/055179 WO2015057324A2 (en) 2013-10-17 2014-09-11 Non-faradaic, capacitively coupled measurement in a nanopore cell array

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016534713A JP2016534713A (ja) 2016-11-10
JP6302547B2 true JP6302547B2 (ja) 2018-03-28

Family

ID=52825212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016523972A Active JP6302547B2 (ja) 2013-10-17 2014-09-11 ナノポアセルアレイにおける非ファラデー性容量結合測定

Country Status (6)

Country Link
US (3) US9551697B2 (ja)
EP (1) EP3058102B1 (ja)
JP (1) JP6302547B2 (ja)
CN (1) CN105612260B (ja)
CA (1) CA2926625C (ja)
WO (1) WO2015057324A2 (ja)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9678055B2 (en) 2010-02-08 2017-06-13 Genia Technologies, Inc. Methods for forming a nanopore in a lipid bilayer
WO2011108540A1 (ja) 2010-03-03 2011-09-09 国立大学法人大阪大学 ヌクレオチドを識別する方法および装置、ならびにポリヌクレオチドのヌクレオチド配列を決定する方法および装置
EP3578987A1 (en) 2013-09-18 2019-12-11 Quantum Biosystems Inc. Biomolecule sequencing devices, systems and methods
JP2015077652A (ja) 2013-10-16 2015-04-23 クオンタムバイオシステムズ株式会社 ナノギャップ電極およびその製造方法
US9551697B2 (en) * 2013-10-17 2017-01-24 Genia Technologies, Inc. Non-faradaic, capacitively coupled measurement in a nanopore cell array
US10438811B1 (en) 2014-04-15 2019-10-08 Quantum Biosystems Inc. Methods for forming nano-gap electrodes for use in nanosensors
WO2015170782A1 (en) 2014-05-08 2015-11-12 Osaka University Devices, systems and methods for linearization of polymers
US9863904B2 (en) 2014-12-19 2018-01-09 Genia Technologies, Inc. Nanopore-based sequencing with varying voltage stimulus
US9557294B2 (en) * 2014-12-19 2017-01-31 Genia Technologies, Inc. Nanopore-based sequencing with varying voltage stimulus
US10036739B2 (en) 2015-01-27 2018-07-31 Genia Technologies, Inc. Adjustable bilayer capacitance structure for biomedical devices
US10174371B2 (en) 2015-08-05 2019-01-08 Genia Technologies, Inc. Use of titanium nitride as an electrode in non-faradaic electrochemical cell
US10809243B2 (en) 2015-08-31 2020-10-20 Roche Sequencing Solutions, Inc. Small aperture large electrode cell
US10102338B2 (en) 2015-09-24 2018-10-16 Genia Technologies, Inc. Adaptive compression and modification of nanopore measurement data
US10126262B2 (en) 2015-09-24 2018-11-13 Genia Technologies, Inc. Differential output of analog memories storing nanopore measurement samples
US10935512B2 (en) * 2015-09-24 2021-03-02 Roche Sequencing Solutions, Inc. Encoding state change of nanopore to reduce data size
US10371664B2 (en) * 2016-01-21 2019-08-06 Roche Molecular Systems, Inc. Use of titanium nitride as a counter electrode
US10640822B2 (en) 2016-02-29 2020-05-05 Iridia, Inc. Systems and methods for writing, reading, and controlling data stored in a polymer
US10859562B2 (en) 2016-02-29 2020-12-08 Iridia, Inc. Methods, compositions, and devices for information storage
US10438662B2 (en) * 2016-02-29 2019-10-08 Iridia, Inc. Methods, compositions, and devices for information storage
US10155979B2 (en) 2016-03-30 2018-12-18 Roche Molecular Systems, Inc. Non-destructive bilayer monitoring using measurement of bilayer response to electrical stimulus
US11124827B2 (en) * 2016-06-23 2021-09-21 Roche Sequencing Solutions, Inc. Period-to-period analysis of AC signals from nanopore sequencing
CN109963949A (zh) * 2016-09-15 2019-07-02 豪夫迈·罗氏有限公司 使用具有杂合模式刺激的电压模式的基于纳米孔的测序
EP3526603B1 (en) * 2016-10-12 2022-07-20 F. Hoffmann-La Roche AG Nanopore voltage methods
CN106570297A (zh) * 2016-11-15 2017-04-19 南京理工大学 一种带pH可调电解质层的锥形纳米孔离子整流研究方法
EP3957990A1 (en) * 2017-06-29 2022-02-23 President and Fellows of Harvard College Deterministic stepping of polymers through a nanopore
EP3684953A1 (en) * 2017-09-22 2020-07-29 H. Hoffnabb-La Roche Ag Measurement of double layer capacitance in a nanopore sequencing cell
WO2019063063A1 (en) * 2017-09-26 2019-04-04 F. Hoffmann-La Roche Ag METHOD FOR MONITORING ABILITY OF ONLINE BILOUCHE
TW201928340A (zh) * 2017-09-27 2019-07-16 日商量子生物系統公司 奈米電極裝置及其製造方法
WO2019129555A1 (en) 2017-12-28 2019-07-04 F. Hoffmann-La Roche Ag Measuring and removing noise in stochastic signals from a nanopore dna sequencing system driven by an alternating signal
WO2019226689A1 (en) 2018-05-22 2019-11-28 Axbio Inc. Methods, systems, and compositions for nucleic acid sequencing
JP2020031557A (ja) * 2018-08-28 2020-03-05 株式会社日立ハイテクノロジーズ 生体分子分析装置
US11655465B1 (en) 2019-05-02 2023-05-23 Iridia, Inc. Enzymes and systems for synthesizing DNA
WO2021021944A1 (en) * 2019-07-31 2021-02-04 Axbio Inc. Systems and methods for assessing a target molecule
CN112708544A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 成都今是科技有限公司 基因测序的测量装置及其测量方法
JP2021156712A (ja) * 2020-03-26 2021-10-07 株式会社アドバンテスト 微粒子測定システム、計測装置
EP4165210A1 (en) * 2020-06-10 2023-04-19 F. Hoffmann-La Roche AG Faradaic systems and methods for self-limiting protein pore insertion in a membrane
US11837302B1 (en) 2020-08-07 2023-12-05 Iridia, Inc. Systems and methods for writing and reading data stored in a polymer using nano-channels

Family Cites Families (231)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2656508A (en) 1949-08-27 1953-10-20 Wallace H Coulter Means for counting particles suspended in a fluid
US3638120A (en) 1969-12-17 1972-01-25 Texas Instruments Inc Coulometer and timing apparatus
US4121192A (en) 1974-01-31 1978-10-17 Gte Sylvania Incorporated System and method for determining position and velocity of an intruder from an array of sensors
US4713347A (en) 1985-01-14 1987-12-15 Sensor Diagnostics, Inc. Measurement of ligand/anti-ligand interactions using bulk conductance
US4859945A (en) 1988-05-03 1989-08-22 Elscint Ltd. Optimized signal to noise ratio
GB2225885A (en) 1988-12-08 1990-06-13 Philips Electronic Associated Integrator circuit
US5198543A (en) 1989-03-24 1993-03-30 Consejo Superior Investigaciones Cientificas PHI29 DNA polymerase
DE3915563C1 (ja) 1989-05-12 1990-10-25 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De
US5302509A (en) 1989-08-14 1994-04-12 Beckman Instruments, Inc. Method for sequencing polynucleotides
EP0450060A1 (en) 1989-10-26 1991-10-09 Sri International Dna sequencing
JPH04236295A (ja) 1991-01-18 1992-08-25 Sharp Corp 強誘電性液晶組成物及び液晶素子
JPH07508342A (ja) 1992-04-22 1995-09-14 エコール ポリテクニーク フェデラル ドゥ ローザンヌ（エーペーエフエル） 脂質膜センサー
GB9208733D0 (en) 1992-04-22 1992-06-10 Medical Res Council Dna sequencing method
US5260663A (en) 1992-07-14 1993-11-09 Anatel Corporation Methods and circuits for measuring the conductivity of solutions
GB9315847D0 (en) 1993-07-30 1993-09-15 Isis Innovation Tag reagent and assay method
JP2647798B2 (ja) 1993-12-27 1997-08-27 工業技術院長 化学／物理量の識別方法及び装置
US5457342A (en) 1994-03-30 1995-10-10 Herbst, Ii; Gerhardt G. Integrated circuit cooling apparatus
FR2722294B1 (fr) 1994-07-07 1996-10-04 Lyon Ecole Centrale Procede d'analyse qualitative et/ou quantitative de substances biologiques presentes dans un milieu liquide conducteur et capteurs biochimiques d'affinite utilises pour la mise en oeuvre de ce procede
JP2986381B2 (ja) 1994-08-16 1999-12-06 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 電子チップ温度制御装置及び方法
US5912155A (en) 1994-09-30 1999-06-15 Life Technologies, Inc. Cloned DNA polymerases from Thermotoga neapolitana
US6014213A (en) 1994-12-12 2000-01-11 Visible Genetics Inc. High dynamic range apparatus for separation and detection of polynucleotide fragments
US6362002B1 (en) 1995-03-17 2002-03-26 President And Fellows Of Harvard College Characterization of individual polymer molecules based on monomer-interface interactions
US5795782A (en) 1995-03-17 1998-08-18 President & Fellows Of Harvard College Characterization of individual polymer molecules based on monomer-interface interactions
US20120160687A1 (en) 1995-03-17 2012-06-28 President And Fellows Of Harvard College Characterization of individual polymer molecules based on monomer-interface interactions
US5780231A (en) 1995-11-17 1998-07-14 Lynx Therapeutics, Inc. DNA extension and analysis with rolling primers
US6261797B1 (en) 1996-01-29 2001-07-17 Stratagene Primer-mediated polynucleotide synthesis and manipulation techniques
US5747805A (en) 1996-04-10 1998-05-05 New England Photoconductor Corp. Fully integrating resistive array electronic multiplexor
CZ397998A3 (cs) 1996-06-06 1999-07-14 Lynx Therapeutics, Inc. Způsob sekvenční analýzy ligací kódovaného adaptoru
US5981733A (en) 1996-09-16 1999-11-09 Incyte Pharmaceuticals, Inc. Apparatus for the chemical synthesis of molecular arrays
US6699719B2 (en) 1996-11-29 2004-03-02 Proteomic Systems, Inc. Biosensor arrays and methods
JPH10187253A (ja) 1996-12-27 1998-07-14 Ando Electric Co Ltd 光半導体素子の温度制御装置
US5804386A (en) 1997-01-15 1998-09-08 Incyte Pharmaceuticals, Inc. Sets of labeled energy transfer fluorescent primers and their use in multi component analysis
US5876936A (en) 1997-01-15 1999-03-02 Incyte Pharmaceuticals, Inc. Nucleic acid sequencing with solid phase capturable terminators
US6046005A (en) 1997-01-15 2000-04-04 Incyte Pharmaceuticals, Inc. Nucleic acid sequencing with solid phase capturable terminators comprising a cleavable linking group
AU743025B2 (en) 1997-03-12 2002-01-17 Applera Corporation DNA polymerases having improved labeled nucleotide incorporation properties
US6002263A (en) 1997-06-06 1999-12-14 Cascade Microtech, Inc. Probe station having inner and outer shielding
WO1999005167A1 (en) 1997-07-25 1999-02-04 University Of Massachusetts Designed protein pores as components for biosensors
SE9703958D0 (sv) 1997-10-29 1997-10-29 Pacesetter Ab Method and device for determination of concentration
US6197503B1 (en) 1997-11-26 2001-03-06 Ut-Battelle, Llc Integrated circuit biochip microsystem containing lens
EP0921196A1 (en) 1997-12-02 1999-06-09 Roche Diagnostics GmbH Modified DNA-polymerase from carboxydothermus hydrogenoformans and its use for coupled reverse transcription and polymerase chain reaction
DE19810879A1 (de) 1998-03-13 1999-09-16 Roche Diagnostics Gmbh Polymerasenchimären
US6232103B1 (en) 1998-03-23 2001-05-15 Invitrogen Corporation Methods useful for nucleic acid sequencing using modified nucleotides comprising phenylboronic acid
US6485703B1 (en) 1998-07-31 2002-11-26 The Texas A&M University System Compositions and methods for analyte detection
US6210896B1 (en) 1998-08-13 2001-04-03 Us Genomics Molecular motors
US6217731B1 (en) 1998-10-21 2001-04-17 Spectrumedix Corporation Method and apparatus for monitoring and displaying the status of a parallel capillary electrophoresis device
US6267872B1 (en) 1998-11-06 2001-07-31 The Regents Of The University Of California Miniature support for thin films containing single channels or nanopores and methods for using same
JP2002532717A (ja) 1998-12-11 2002-10-02 サイミックス テクノロジーズ、インク 迅速な物質特性評価のためのセンサ配列に基づくシステム及びその方法
DE69930310T3 (de) 1998-12-14 2009-12-17 Pacific Biosciences of California, Inc. (n. d. Ges. d. Staates Delaware), Menlo Park Kit und methode zur nukleinsäuresequenzierung einzelner moleküle durch polymerase synthese
US6082115A (en) 1998-12-18 2000-07-04 National Semiconductor Corporation Temperature regulator circuit and precision voltage reference for integrated circuit
NO986133D0 (no) 1998-12-23 1998-12-23 Preben Lexow FremgangsmÕte for DNA-sekvensering
US20030054360A1 (en) 1999-01-19 2003-03-20 Larry Gold Method and apparatus for the automated generation of nucleic acid ligands
US6399335B1 (en) 1999-11-16 2002-06-04 Advanced Research And Technology Institute, Inc. γ-phosphoester nucleoside triphosphates
US6383749B2 (en) 1999-12-02 2002-05-07 Clontech Laboratories, Inc. Methods of labeling nucleic acids for use in array based hybridization assays
EP2083015B1 (en) 2000-02-11 2016-04-06 The Texas A & M University System Biosensor compositions and methods of use
US6616895B2 (en) 2000-03-23 2003-09-09 Advanced Research Corporation Solid state membrane channel device for the measurement and characterization of atomic and molecular sized samples
US6413792B1 (en) 2000-04-24 2002-07-02 Eagle Research Development, Llc Ultra-fast nucleic acid sequencing device and a method for making and using the same
US6936702B2 (en) 2000-06-07 2005-08-30 Li-Cor, Inc. Charge-switch nucleotides
US7238795B2 (en) 2000-08-03 2007-07-03 Roche Molecular Systems, Inc. Nucleic acid binding compounds containing pyrazolo[3,4-d]pyrimidine analogues of purin-2,6-diamine and their uses
AU2001286963A1 (en) 2000-08-30 2002-03-13 University Of Rochester Method of performing reverse transcription reaction using reverse transcriptase encoded by non-ltr retrotransposable element
US20060057565A1 (en) 2000-09-11 2006-03-16 Jingyue Ju Combinatorial fluorescence energy transfer tags and uses thereof
EP1322785A4 (en) 2000-09-11 2005-11-09 Univ Columbia COMBINATION FLUORESCENCE ENERGY TRANSFER INDICATORS AND USES THEREOF
US6627748B1 (en) 2000-09-11 2003-09-30 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Combinatorial fluorescence energy transfer tags and their applications for multiplex genetic analyses
EP2040068A3 (en) 2000-09-29 2010-09-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Nucleic acid detection sensor
WO2002029003A2 (en) 2000-10-06 2002-04-11 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Massive parallel method for decoding dna and rna
US6913697B2 (en) 2001-02-14 2005-07-05 Science & Technology Corporation @ Unm Nanostructured separation and analysis devices for biological membranes
US20030027140A1 (en) 2001-03-30 2003-02-06 Jingyue Ju High-fidelity DNA sequencing using solid phase capturable dideoxynucleotides and mass spectrometry
US6800933B1 (en) 2001-04-23 2004-10-05 Advanced Micro Devices, Inc. Integrated circuit cooling device
US6686997B1 (en) 2001-08-27 2004-02-03 Raytheon Company Apparatus and a method for pulse detection and characterization
JP4318296B2 (ja) 2001-08-29 2009-08-19 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・コーポレイション 標識ヌクレオシドポリホスフェート
US7256019B2 (en) 2001-08-29 2007-08-14 Ge Healthcare Bio-Sciences Corp. Terminal phosphate blocked nucleoside polyphosphates
US7223541B2 (en) 2001-08-29 2007-05-29 Ge Healthcare Bio-Sciences Corp. Terminal-phosphate-labeled nucleotides and methods of use
US7033762B2 (en) 2001-08-29 2006-04-25 Amersham Biosciences Corp Single nucleotide amplification and detection by polymerase
US7727722B2 (en) 2001-08-29 2010-06-01 General Electric Company Ligation amplification
US7052839B2 (en) 2001-08-29 2006-05-30 Amersham Biosciences Corp Terminal-phosphate-labeled nucleotides and methods of use
WO2003025132A2 (en) 2001-09-14 2003-03-27 Invitrogen Corporation Dna polymerases and mutants thereof
US6706203B2 (en) 2001-10-30 2004-03-16 Agilent Technologies, Inc. Adjustable nanopore, nanotome, and nanotweezer
US7057026B2 (en) 2001-12-04 2006-06-06 Solexa Limited Labelled nucleotides
US20030166282A1 (en) 2002-02-01 2003-09-04 David Brown High potency siRNAS for reducing the expression of target genes
WO2003095617A2 (en) 2002-05-07 2003-11-20 California Institute Of Technology A method and apparatus for providing signal analysis of a bionems resonator or transducer
US6952651B2 (en) 2002-06-17 2005-10-04 Intel Corporation Methods and apparatus for nucleic acid sequencing by signal stretching and data integration
US7074597B2 (en) 2002-07-12 2006-07-11 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Multiplex genotyping using solid phase capturable dideoxynucleotides and mass spectrometry
DE10238843B8 (de) 2002-08-20 2008-01-03 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement
CA2497239A1 (en) 2002-08-27 2004-04-29 James Chris Sackellares Optimization of multi-dimensional time series processing for seizure warning and prediction
WO2004025262A2 (en) 2002-09-11 2004-03-25 Synamem Corporation Membrane-based assays
US7355216B2 (en) 2002-12-09 2008-04-08 The Regents Of The University Of California Fluidic nanotubes and devices
US20050032081A1 (en) 2002-12-13 2005-02-10 Jingyue Ju Biomolecular coupling methods using 1,3-dipolar cycloaddition chemistry
DE10259820B4 (de) 2002-12-19 2006-05-24 Siemens Ag DNA-Chip
JP4399211B2 (ja) 2002-12-21 2010-01-13 株式会社ハイニックスセミコンダクター バイオセンサー
US7410564B2 (en) 2003-01-27 2008-08-12 Agilent Technologies, Inc. Apparatus and method for biopolymer identification during translocation through a nanopore
JP3917595B2 (ja) 2003-02-26 2007-05-23 株式会社東芝 核酸濃度定量分析チップ、核酸濃度定量分析装置および核酸濃度定量分析方法
WO2004085609A2 (en) 2003-02-28 2004-10-07 Brown University Nanopores, methods for using same, methods for making same and methods for characterizing biomolecules using same
US7745116B2 (en) 2003-04-08 2010-06-29 Pacific Biosciences Of California, Inc. Composition and method for nucleic acid sequencing
GB0308851D0 (en) 2003-04-16 2003-05-21 Lingvitae As Method
US7112433B2 (en) 2003-04-24 2006-09-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrical analysis of biological membranes
WO2005003722A2 (en) 2003-06-13 2005-01-13 North Carolina State University Nanotube structures having a surfactant bilayer inner wall coating
US6880345B1 (en) 2003-11-04 2005-04-19 Intel Corporation Cooling system for an electronic component
US20050136408A1 (en) 2003-12-19 2005-06-23 May Tom-Moy Methods and systems for characterizing a polymer
US20050186576A1 (en) 2004-02-19 2005-08-25 Intel Corporation Polymer sequencing using selectively labeled monomers and data integration
JP4107269B2 (ja) 2004-02-23 2008-06-25 ソニー株式会社 固体撮像装置
WO2005084367A2 (en) 2004-03-03 2005-09-15 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Photocleavable fluorescent nucleotides for dna sequencing on chip constructed by site-specific coupling chemistry
US7279337B2 (en) 2004-03-10 2007-10-09 Agilent Technologies, Inc. Method and apparatus for sequencing polymers through tunneling conductance variation detection
US7238485B2 (en) 2004-03-23 2007-07-03 President And Fellows Of Harvard College Methods and apparatus for characterizing polynucleotides
US20050221351A1 (en) 2004-04-06 2005-10-06 Affymetrix, Inc. Methods and devices for microarray image analysis
US20050239134A1 (en) 2004-04-21 2005-10-27 Board Of Regents, The University Of Texas System Combinatorial selection of phosphorothioate single-stranded DNA aptamers for TGF-beta-1 protein
US6880346B1 (en) 2004-07-08 2005-04-19 Giga-Byte Technology Co., Ltd. Two stage radiation thermoelectric cooling apparatus
AT501510B1 (de) 2004-07-19 2009-05-15 Univ Wien Tech Dezentrale fehlertolerante taktgenerierung in vlsi chips
GB2431013B (en) 2004-07-23 2008-05-21 Electronic Bio Sciences Llc Method and apparatus for sensing a time varying current passing through an ion channel
CN101103357B (zh) 2004-08-13 2012-10-03 哈佛学院院长等 超高处理量光学-纳米孔dna读出平台
US20060057585A1 (en) 2004-09-10 2006-03-16 Mcallister William H Nanostepper/sensor systems and methods of use thereof
US20130071837A1 (en) 2004-10-06 2013-03-21 Stephen N. Winters-Hilt Method and System for Characterizing or Identifying Molecules and Molecular Mixtures
GB0422733D0 (en) 2004-10-13 2004-11-17 Lingvitae As Method
US20060105461A1 (en) 2004-10-22 2006-05-18 May Tom-Moy Nanopore analysis system
US7785785B2 (en) 2004-11-12 2010-08-31 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Charge perturbation detection system for DNA and other molecules
EP1842061A4 (en) 2004-12-21 2009-05-13 Texas A & M Univ Sys HIGH-TEMPERATURE ION CHANNELS AND ION PORES
US20080217546A1 (en) 2005-01-06 2008-09-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Pixel Implemented Current to Frequency Converter
GB0505971D0 (en) 2005-03-23 2005-04-27 Isis Innovation Delivery of molecules to a lipid bilayer
EP2348300A3 (en) 2005-04-06 2011-10-12 The President and Fellows of Harvard College Molecular characterization with carbon nanotube control
US20060231419A1 (en) 2005-04-15 2006-10-19 Barth Philip W Molecular resonant tunneling sensor and methods of fabricating and using the same
TWI287041B (en) 2005-04-27 2007-09-21 Jung-Tang Huang An ultra-rapid DNA sequencing method with nano-transistors array based devices
US7767493B2 (en) 2005-06-14 2010-08-03 John Trezza Post & penetration interconnection
WO2007002204A2 (en) 2005-06-21 2007-01-04 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Pyrosequencing methods and related compostions
EP1907584A2 (en) 2005-06-28 2008-04-09 Agencourt Personal Genomics Corporation Methods of producing and sequencing modified polynucleotides
JP4524652B2 (ja) 2005-07-06 2010-08-18 ソニー株式会社 Ａｄ変換装置並びに半導体装置
US7405281B2 (en) 2005-09-29 2008-07-29 Pacific Biosciences Of California, Inc. Fluorescent nucleotide analogs and uses therefor
US20070190542A1 (en) 2005-10-03 2007-08-16 Ling Xinsheng S Hybridization assisted nanopore sequencing
US7397232B2 (en) 2005-10-21 2008-07-08 The University Of Akron Coulter counter having a plurality of channels
GB2446084B (en) 2005-10-31 2011-03-02 Univ Columbia Synthesis of four color 3-o-allyl modified photocleavable fluorescent nucleotides and related methods
US8796432B2 (en) 2005-10-31 2014-08-05 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Chemically cleavable 3'-o-allyl-DNTP-allyl-fluorophore fluorescent nucleotide analogues and related methods
US20090088332A1 (en) 2005-11-21 2009-04-02 Jingyue Ju Multiplex Digital Immuno-Sensing Using a Library of Photocleavable Mass Tags
WO2007070572A2 (en) 2005-12-12 2007-06-21 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services Probe for nucleic acid sequencing and methods of use
ATE518010T1 (de) 2005-12-22 2011-08-15 Pacific Biosciences California Aktive oberflächengekoppelte polymerasen
CA2633524A1 (en) 2005-12-22 2007-07-05 Pacific Biosciences Of California, Inc. Polymerases for nucleotide analogue incorporation
WO2007077952A1 (en) 2005-12-28 2007-07-12 Canon Kabushiki Kaisha Method and device for determining a nucleic acid allele or base sequence
KR101027480B1 (ko) 2006-01-04 2011-04-06 삼성전자주식회사 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템
WO2007087625A2 (en) 2006-01-26 2007-08-02 Euliano Neil R Breath and breath condensate analysis system and associated methods
US7368668B2 (en) 2006-02-03 2008-05-06 Freescale Semiconductor Inc. Ground shields for semiconductors
EP3513708B1 (en) 2006-03-09 2022-12-28 Dexcom, Inc. Systems and methods for processing analyte sensor data
GB0607205D0 (en) 2006-04-10 2006-05-17 Diagnoswiss Sa Miniaturised biosensor with optimized anperimetric detection
US20070298511A1 (en) 2006-04-27 2007-12-27 The Texas A&M University System Nanopore sensor system
US7777505B2 (en) 2006-05-05 2010-08-17 University Of Utah Research Foundation Nanopore platforms for ion channel recordings and single molecule detection and analysis
US7849581B2 (en) 2006-05-05 2010-12-14 University Of Utah Research Foundation Nanopore electrode, nanopore membrane, methods of preparation and surface modification, and use thereof
US7446017B2 (en) 2006-05-31 2008-11-04 Freescale Semiconductor, Inc. Methods and apparatus for RF shielding in vertically-integrated semiconductor devices
US8889348B2 (en) 2006-06-07 2014-11-18 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York DNA sequencing by nanopore using modified nucleotides
CN103203256B (zh) 2006-07-19 2015-09-23 博纳基因技术有限公司 纳米口装置阵列:它们的制备以及在大分子分析中的应用
BRPI0603825A (pt) 2006-09-19 2008-05-06 Syngenta Protecao De Cultivos composição reguladora de crescimento de brotos em plantações de fumo, método de controle de crescimento de brotos em plantações de fumo e uso de uma quantidade eficaz de flumetralin, pelo menos um solvente e pelo menos um tensoativo
AU2007309504B2 (en) 2006-10-23 2012-09-13 Pacific Biosciences Of California, Inc. Polymerase enzymes and reagents for enhanced nucleic acid sequencing
GB2457402B (en) 2006-12-01 2011-10-19 Univ Columbia Four-color DNA sequencing by synthesis using cleavable fluorescent nucleotide reversible terminators
CA2672315A1 (en) 2006-12-14 2008-06-26 Ion Torrent Systems Incorporated Methods and apparatus for measuring analytes using large scale fet arrays
GB0625070D0 (en) 2006-12-15 2007-01-24 Imp Innovations Ltd Characterization of molecules
US8999724B2 (en) 2006-12-28 2015-04-07 Intel Corporation Method and apparatus for match quality analysis of analyte binding
US8003319B2 (en) 2007-02-02 2011-08-23 International Business Machines Corporation Systems and methods for controlling position of charged polymer inside nanopore
DK2122344T3 (da) 2007-02-20 2019-07-15 Oxford Nanopore Tech Ltd Lipiddobbeltlags-sensorsystem
US20080254995A1 (en) 2007-02-27 2008-10-16 Drexel University Nanopore arrays and sequencing devices and methods thereof
WO2009005547A2 (en) 2007-03-09 2009-01-08 University Of Utah Research Foundation Method for electrostatic trapping of molecules in nanopores
US20110005918A1 (en) 2007-04-04 2011-01-13 Akeson Mark A Compositions, devices, systems, and methods for using a nanopore
WO2008124706A2 (en) 2007-04-06 2008-10-16 Arizona Board Of Regents Acting For And On Behalf Of Arizona State University Devices and methods for target molecule characterization
EP3543357A1 (en) 2007-05-08 2019-09-25 Trustees of Boston University Chemical functionalization of solid-state nanopores and nanopore arrays and applications thereof
DK2171088T3 (en) 2007-06-19 2016-01-25 Stratos Genomics Inc Nucleic acid sequencing in a high yield by expansion
US20090073293A1 (en) 2007-06-27 2009-03-19 Yoel Yaffe CMOS image sensors with increased dynamic range and methods of operating the same
JP4929090B2 (ja) 2007-07-26 2012-05-09 パナソニック株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法
EP2201136B1 (en) 2007-10-01 2017-12-06 Nabsys 2.0 LLC Nanopore sequencing by hybridization of probes to form ternary complexes and variable range alignment
US8273532B2 (en) 2007-10-02 2012-09-25 President And Fellows Of Harvard College Capture, recapture, and trapping of molecules with a nanopore
US20100221846A1 (en) 2007-10-12 2010-09-02 Nxp B.V. Sensor, a sensor array, and a method of operating a sensor
EP4310194A2 (en) 2007-10-19 2024-01-24 The Trustees of Columbia University in the City of New York Design and synthesis of cleavable fluorescent nucleotides as reversible terminators for dna sequencing by synthesis
US8592182B2 (en) 2007-10-23 2013-11-26 Stratos Genomics Inc. High throughput nucleic acid sequencing by spacing
US20110008775A1 (en) * 2007-12-10 2011-01-13 Xiaolian Gao Sequencing of nucleic acids
GB0724736D0 (en) 2007-12-19 2008-01-30 Oxford Nanolabs Ltd Formation of layers of amphiphilic molecules
WO2009091847A2 (en) 2008-01-14 2009-07-23 Life Technologies Corporation Compositions, methods and systems for single molecule sequencing
US7989928B2 (en) 2008-02-05 2011-08-02 Advanced Semiconductor Engineering Inc. Semiconductor device packages with electromagnetic interference shielding
US8022511B2 (en) 2008-02-05 2011-09-20 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor device packages with electromagnetic interference shielding
ITTO20080104A1 (it) 2008-02-08 2009-08-09 Silicon Biosystems Spa Apparato e metodo per il conteggio e l'identificazione di particelle di interesse in un fluido
US8252911B2 (en) 2008-02-12 2012-08-28 Pacific Biosciences Of California, Inc. Compositions and methods for use in analytical reactions
US8652781B2 (en) 2008-02-12 2014-02-18 Pacific Biosciences Of California, Inc. Cognate sampling kinetics
US20090215050A1 (en) 2008-02-22 2009-08-27 Robert Delmar Jenison Systems and methods for point-of-care amplification and detection of polynucleotides
US7973146B2 (en) 2008-03-26 2011-07-05 Pacific Biosciences Of California, Inc. Engineered fluorescent dye labeled nucleotide analogs for DNA sequencing
ATE530497T1 (de) 2008-03-31 2011-11-15 Sony Deutschland Gmbh Verfahren zur herstellung einer membran mit konischer pore
US8420366B2 (en) 2008-03-31 2013-04-16 Pacific Biosciences Of California, Inc. Generation of modified polymerases for improved accuracy in single molecule sequencing
US8999676B2 (en) 2008-03-31 2015-04-07 Pacific Biosciences Of California, Inc. Recombinant polymerases for improved single molecule sequencing
WO2009145820A2 (en) 2008-03-31 2009-12-03 Pacific Biosciences Of California, Inc. Generation of modified polymerases for improved accuracy in single molecule sequencing
US9127259B2 (en) 2008-03-31 2015-09-08 Pacific Biosciences Of California, Inc. Enzymes resistant to photodamage
EP2274446B1 (en) 2008-03-31 2015-09-09 Pacific Biosciences of California, Inc. Two slow-step polymerase enzyme systems and methods
CN102124018A (zh) 2008-04-29 2011-07-13 生命科技公司 可维持从核苷酸模板酶促合成双链核苷酸的非天然聚合酶底物及其使用的方法
US8940142B2 (en) 2008-05-05 2015-01-27 The Regents Of The University Of California Functionalized nanopipette biosensor
US20100122907A1 (en) 2008-05-06 2010-05-20 Government of the United States of America, Single molecule mass or size spectrometry in solution using a solitary nanopore
GB0808856D0 (en) 2008-05-15 2008-06-25 Univ Warwick Fabricated nanopores and micropores for chemical and biochemical analysis
US7906371B2 (en) 2008-05-28 2011-03-15 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming holes in substrate to interconnect top shield and ground shield
CN102150037B (zh) 2008-07-11 2014-06-04 康奈尔大学 集成电荷传感器的纳米流体通道及基于该纳米流体通道的方法
US20100025238A1 (en) 2008-07-31 2010-02-04 Medtronic Minimed, Inc. Analyte sensor apparatuses having improved electrode configurations and methods for making and using them
US8262879B2 (en) 2008-09-03 2012-09-11 Nabsys, Inc. Devices and methods for determining the length of biopolymers and distances between probes bound thereto
WO2010027484A2 (en) 2008-09-05 2010-03-11 Pacific Biosciences Of California, Inc. Engineering polymerases and reaction conditions for modified incorporation properties
US8481264B2 (en) 2008-09-19 2013-07-09 Pacific Biosciences Of California, Inc. Immobilized nucleic acid complexes for sequence analysis
US8921046B2 (en) 2008-09-19 2014-12-30 Pacific Biosciences Of California, Inc. Nucleic acid sequence analysis
US8063469B2 (en) 2008-09-30 2011-11-22 Infineon Technologies Ag On-chip radio frequency shield with interconnect metallization
US20100301398A1 (en) 2009-05-29 2010-12-02 Ion Torrent Systems Incorporated Methods and apparatus for measuring analytes
CA2741996A1 (en) 2008-10-29 2010-05-14 Trustees Of Boston University Sequence preserved dna conversion
US8486630B2 (en) 2008-11-07 2013-07-16 Industrial Technology Research Institute Methods for accurate sequence data and modified base position determination
US20100148126A1 (en) 2008-11-26 2010-06-17 Board Of Regents, The University Of Texas System Genomic sequencing using modified protein pores and ionic liquids
US8394584B2 (en) 2008-12-19 2013-03-12 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Detecting and sorting methylated DNA using a synthetic nanopore
WO2010123594A2 (en) 2009-01-15 2010-10-28 Children's Medical Center Corporation Device for filtration of fluids there through and accompanying method
WO2010111605A2 (en) 2009-03-27 2010-09-30 Nabsys, Inc. Devices and methods for analyzing biomolecules and probes bound thereto
WO2010117470A2 (en) 2009-04-10 2010-10-14 Pacific Biosciences Of California, Inc. Nanopore sequencing devices and methods
WO2010122293A1 (en) 2009-04-20 2010-10-28 Oxford Nanopore Technologies Limited Lipid bilayer sensor array
US8926904B2 (en) 2009-05-12 2015-01-06 Daniel Wai-Cheong So Method and apparatus for the analysis and identification of molecules
EP2483680A4 (en) 2009-09-30 2014-01-01 Quantapore Inc ULTRASOUND SEQUENCING OF BIOLOGICAL POLYMERS WITH THE HELP OF A MARKED NANOPORE
CA2781581C (en) 2009-12-01 2018-03-06 Oxford Nanopore Technologies Limited Biochemical analysis instrument
US8748091B2 (en) * 2009-12-18 2014-06-10 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Characterizing stretched polynucleotides in a synthetic nanopassage
WO2011097028A1 (en) 2010-02-08 2011-08-11 Genia Technologies, Inc. Systems and methods for manipulating a molecule in a nanopore
US20120052188A1 (en) 2010-02-08 2012-03-01 Genia Technologies, Inc. Systems and methods for assembling a lipid bilayer on a substantially planar solid surface
US9605307B2 (en) 2010-02-08 2017-03-28 Genia Technologies, Inc. Systems and methods for forming a nanopore in a lipid bilayer
US20110287414A1 (en) 2010-02-08 2011-11-24 Genia Technologies, Inc. Systems and methods for identifying a portion of a molecule
US8324914B2 (en) 2010-02-08 2012-12-04 Genia Technologies, Inc. Systems and methods for characterizing a molecule
US20110192723A1 (en) 2010-02-08 2011-08-11 Genia Technologies, Inc. Systems and methods for manipulating a molecule in a nanopore
WO2011103424A2 (en) 2010-02-19 2011-08-25 The Trustees Of The University Of Pennsylvania High-resolution analysis devices and related methods
EP4268944A3 (en) 2010-02-23 2024-03-20 University of Washington Analyte sequencing with nanopores
WO2012009578A2 (en) 2010-07-14 2012-01-19 The Curators Of The University Of Missouri Nanopore-facilitated single molecule detection of nucleic acids
JP5427722B2 (ja) 2010-07-28 2014-02-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ ナノポア式分析装置及び試料分析用チャンバ
US8845880B2 (en) 2010-12-22 2014-09-30 Genia Technologies, Inc. Nanopore-based single DNA molecule characterization, identification and isolation using speed bumps
US8962242B2 (en) 2011-01-24 2015-02-24 Genia Technologies, Inc. System for detecting electrical properties of a molecular complex
US9110478B2 (en) 2011-01-27 2015-08-18 Genia Technologies, Inc. Temperature regulation of measurement arrays
WO2012121756A1 (en) 2011-03-04 2012-09-13 Quantapore, Inc. Apparatus and methods for performing optical nanopore detection or sequencing
WO2013011879A1 (ja) 2011-07-19 2013-01-24 株式会社日立製作所 分析装置及び分析システム
CN106591103B (zh) 2011-12-01 2021-06-04 吉纳普赛斯股份有限公司 用于高效电子测序与检测的系统和方法
CN107828877A (zh) 2012-01-20 2018-03-23 吉尼亚科技公司 基于纳米孔的分子检测与测序
US8541849B2 (en) 2012-02-14 2013-09-24 Genia Technologies, Inc. Noise shielding techniques for ultra low current measurements in biochemical applications
CN102621214B (zh) * 2012-03-13 2014-10-29 美国哈佛大学 一种基于固态纳米孔对核酸分子进行减速及单分子捕获的方法
US10029915B2 (en) 2012-04-04 2018-07-24 International Business Machines Corporation Functionally switchable self-assembled coating compound for controlling translocation of molecule through nanopores
WO2013185137A1 (en) 2012-06-08 2013-12-12 Pacific Biosciences Of California, Inc. Modified base detection with nanopore sequencing
JP2015525077A (ja) 2012-06-15 2015-09-03 ジェニア・テクノロジーズ・インコーポレイテッド チップの構成および高精度な核酸配列決定
US9535033B2 (en) * 2012-08-17 2017-01-03 Quantum Biosystems Inc. Sample analysis method
CN103193189B (zh) * 2013-02-21 2015-08-26 东南大学 一种用于dna检测的多电极纳米孔装置及其制造方法
US9551697B2 (en) * 2013-10-17 2017-01-24 Genia Technologies, Inc. Non-faradaic, capacitively coupled measurement in a nanopore cell array

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015057324A2 (en) 2015-04-23
WO2015057324A3 (en) 2015-11-05
US20170153205A1 (en) 2017-06-01
US10393700B2 (en) 2019-08-27
US9551697B2 (en) 2017-01-24
US20190079049A1 (en) 2019-03-14
EP3058102B1 (en) 2020-04-29
CA2926625C (en) 2018-06-26
US10036725B2 (en) 2018-07-31
CA2926625A1 (en) 2015-04-23
CN105612260A (zh) 2016-05-25
JP2016534713A (ja) 2016-11-10
US20150107996A1 (en) 2015-04-23
CN105612260B (zh) 2022-04-29
EP3058102A4 (en) 2017-08-02
EP3058102A2 (en) 2016-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6302547B2 (ja) ナノポアセルアレイにおける非ファラデー性容量結合測定
US20210396701A1 (en) Nanopore-based sequencing with varying voltage stimulus
EP2887058B1 (en) Sample analysis method
CN105273991B (zh) 用于在纳米孔中操作分子的系统和方法
US11092589B2 (en) Systems for forming a nanopore in a membrane
CN108139382B (zh) 用以减小数据大小的纳米孔的编码状态改变
JP7012659B2 (ja) 電気刺激に対する二重層応答の測定値を使用する非破壊二重層監視
CN108369221B (zh) 纳米孔测量数据的自适应压缩和修改
JP2018535396A (ja) ナノポア測定サンプルを格納するアナログ・メモリの差分出力

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170410

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170704

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171027

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180125

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180302

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6302547

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250