WO2020013235A1 - 流路 - Google Patents

流路 Download PDF

Info

Publication number
WO2020013235A1
WO2020013235A1 PCT/JP2019/027366 JP2019027366W WO2020013235A1 WO 2020013235 A1 WO2020013235 A1 WO 2020013235A1 JP 2019027366 W JP2019027366 W JP 2019027366W WO 2020013235 A1 WO2020013235 A1 WO 2020013235A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
covering member
capacitance
base material
detection device
flow path
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/027366
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真楠 筒井
一道 横田
彰秀 有馬
渉 殿村
正輝 谷口
鷲尾　隆
川合　知二
Original Assignee
国立大学法人大阪大学
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 国立大学法人大阪大学 filed Critical 国立大学法人大阪大学
Priority to EP19834886.4A priority Critical patent/EP3822623A4/en
Priority to JP2020530232A priority patent/JP7318951B2/ja
Priority to US17/258,623 priority patent/US11307161B2/en
Publication of WO2020013235A1 publication Critical patent/WO2020013235A1/ja

Links

Images

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
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/226—Construction of measuring vessels; Electrodes therefor
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a channel provided in a nanopore sensor.
  • nanopore sensors devices that detect objects using nanopores (nanoscale pores) have been developed.
  • the nanopore sensor can detect an object by measuring a change in ion current generated when the object passes through the nanopore (for example, see Patent Document 1).
  • An object of one embodiment of the present invention is to improve the detection accuracy of an object as compared with the related art.
  • the flow channel according to one embodiment of the present invention is a flow channel provided in the nanopore sensor, a base material, and a coating member provided at a position corresponding to the base material,
  • the thickness direction of each of the base member and the covering member is a first direction
  • the base member is provided with a base member opening penetrating the base member in the first direction.
  • the covering member opening is provided so that the covering member does not cover the base material opening.
  • the capacitance of the covering member is defined as the capacitance of the covering member, and the capacitance of the covering member is defined as the covering member capacitance.
  • the covering member is configured so that the substrate capacitance and the covering member capacitance are connected in series. Are arranged relative to said cover member capacitance is smaller than the substrate capacitance.
  • FIG. 2 is a diagram for describing a configuration of a detection device according to the first embodiment. It is a figure showing an example of a SEM image of a channel.
  • (A) and (b) are each a diagram for explaining a difference in configuration between the detection device of the comparative example and the detection device of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a state of a time change of an ion current obtained in each of the detection device of the comparative example and the detection device of the first embodiment.
  • (A)-(c) is a figure which shows the pulse waveform of the ion current obtained in each of the detection device of the comparative example and the detection device of Embodiment 1.
  • (A)-(d) is a figure for each explaining the difference in the response speed of the ion current between the detection device of a comparative example and the detection device of Embodiment 1.
  • (A)-(c) is a figure for demonstrating the structure of the detection apparatus of Embodiment 2, respectively.
  • (A)-(d) is a figure for demonstrating the flow path of Embodiment 3, respectively.
  • (A)-(c) is a figure for demonstrating one examination result in Embodiment 3.
  • (A) And (b) is a figure for each explaining another examination result in Embodiment 3.
  • FIG. (A)-(d) is a figure for demonstrating the flow path of Embodiment 4, respectively.
  • the detection device 100 (nanopore sensor) according to the first embodiment will be described below.
  • members having the same functions as the members described in Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
  • Patent Document 2 for the basic principle of a nanopore sensor.
  • FIG. 1 is a diagram for describing the configuration of the detection device 100.
  • the detection device 100 is an example of a nanopore sensor that detects a particle P (object) as a sample.
  • the particles P are arbitrary nanoparticles.
  • the shape of the particle P is illustrated as a sphere.
  • the shape of the particle P is not limited to a sphere.
  • the shape of the particles P may be arbitrary as long as the particles P can pass through the flow path 10 described below.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the detection device 100.
  • the dimensions of each member are not necessarily drawn according to the actual scale.
  • the position of each member may not be limited to the arrangement shown in FIG.
  • the central axis of HL1 (described later) and the central axis of HL2 (described later) do not necessarily need to match. These points are the same for FIG. 3 and the like described later.
  • the detection device 100 includes the flow path 10, the first electrode 11, the second electrode 12, a voltage source 21, and an ammeter 22.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are arranged to face each other so as to form an electrode pair. In the example of FIG. 1, the first electrode 11 and the second electrode 12 are separated from each other in the z direction (described later).
  • a silver / silver chloride (Ag / AgCl) electrode can be used as the first electrode 11 and the second electrode 12.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 function as a positive electrode and a negative electrode, respectively.
  • a voltage of a predetermined magnitude (hereinafter, referred to as Vb) is applied to the first electrode 11 by the voltage source 21.
  • the positive pole of the voltage source 21 is connected to the first electrode 11.
  • the negative pole of the voltage source 21 is grounded.
  • Vb 0.1V.
  • One terminal of the ammeter 22 is connected to the second electrode 12.
  • the other terminal of the ammeter 22 is grounded.
  • the ammeter 22 measures an ion current (hereinafter, Iion) generated when the particles P pass through the flow path 10.
  • Vb is applied between the first electrode 11 and the second electrode 12. That is, an electric field can be formed in the z direction.
  • the particles P can be moved in the z direction by the electric field.
  • the positively charged particles P can be moved from the first electrode 11 side to the second electrode 12 side.
  • the flow path 10 is disposed so as to be interposed between the first electrode 11 and the second electrode 12 in the z direction.
  • the flow path 10 includes a substrate 1 and a covering member 2.
  • the substrate 1 and the covering member 2 are both insulators.
  • the flow path 10 may be referred to as an insulator structure.
  • the substrate 1 is a thin film of Si 3 N 4 (Si 3 N 4 membrane).
  • the covering member 2 is provided at a position corresponding to the substrate 1.
  • the covering member 2 is deposited on the substrate 1 so as to cover a part of the substrate 1.
  • the covering member 2 covers a part of the two surfaces (more strictly, the main surfaces) of the substrate 1 facing the second electrode 12.
  • the covering member 2 is a polyimide layer (polyimide layer).
  • the covering member 2 is also called a covering layer.
  • the surface facing the second electrode 12 is referred to as “the first surface of the substrate 1”.
  • the first surface of the substrate 1 is also referred to as “the upper surface (front surface) of the substrate 1” for convenience of description.
  • the surface facing the first electrode 11 is referred to as “the lower surface of the substrate 1”.
  • the second surface of the substrate 1 is also referred to as “the lower surface (back surface) of the substrate 1”.
  • a support member (not shown in FIG. 1) that supports the base material 1 is provided on the lower surface of the base material 1 (see also Embodiment 4 described later).
  • a circular opening (hereinafter referred to as HL1) is formed in the substrate 1 so as to penetrate the substrate 1 in the z direction.
  • HL1 defines an internal space of the base material 1 (hereinafter, a first internal space).
  • the first internal space is a cylindrical internal space. Therefore, the shape of HL1 when viewed from the z direction (for convenience, referred to as "the planar shape of HL1") is circular.
  • HL1 may be referred to as a substrate opening.
  • HL1 is also called nanopore.
  • HL1 is formed such that the particles P can pass through the HL1.
  • the diameter of HL1 (C in FIG. 1) is set to be larger than the diameter of the particle P (hereinafter, dps).
  • C is also referred to as dpore as appropriate.
  • the value of “D / C” depth / diameter
  • the aspect ratio of the nanopore is not particularly limited.
  • a nanopore having a small aspect ratio (a nanopore having a relatively small depth with respect to a predetermined diameter) is referred to as a low aspect ratio nanopore.
  • a nanopore having a large aspect ratio (a nanopore having a relatively large depth with respect to a predetermined diameter) is referred to as a high aspect ratio nanopore.
  • the use of low aspect ratio nanopores makes the ion current waveform more complex than using high aspect ratio nanopores. Therefore, it is known that by using the low aspect ratio nanopore, it is possible to acquire more various information about the particles P (for example, information for specifying the shape of the particles P). Therefore, the first embodiment mainly exemplifies a case where HL1 is a low aspect ratio nanopore.
  • the covering member 2 has an opening (hereinafter, HL2) penetrating the covering member 2 in the z direction.
  • HL2 defines an internal space of the covering member 2 (hereinafter, a second internal space).
  • the second internal space is also a cylindrical internal space, like the first internal space. Therefore, the shape of HL2 when viewed from the z direction (for convenience, referred to as “the planar shape of HL2”) is circular, like the planar shape of HL1.
  • HL2 may be referred to as a cover member opening.
  • HL2 in the first embodiment may be referred to as a polyimide opening.
  • HL1 and HL2 are formed in the flow channel 10.
  • the HL1 and HL2 define a movement path of the particles P between the electrode pair (the first electrode 11 and the second electrode 12).
  • the base material 1 and the covering member 2 are formed so as to surround a part of the movement path.
  • the first internal space and the second internal space are filled with a medium (not shown).
  • the medium is, for example, an aqueous solution in which an electrolyte is dissolved. Therefore, as shown in Patent Document 2, the movement of the particles P can be controlled by the electric field and the electroosmotic flow.
  • the detection device 100 has a function as a control device that controls the movement of the particles P.
  • the thickness direction of each of the base material 1 and the coating member 2 is represented as a z direction.
  • the z direction may be referred to as a first direction.
  • the z direction can also be expressed as the respective depth directions of HL1 and HL2. Further, the z direction can also be expressed as a normal direction of each main surface of the base material 1 and the covering member 2.
  • each radial direction of HL1 and HL2 is referred to as r direction.
  • the r direction is orthogonal to the z direction.
  • the r direction may refer to an arbitrary direction on a plane (xy plane) perpendicular to the z direction.
  • the above B is more strictly defined as "the maximum length (maximum length) of HL2 in the direction perpendicular to the z direction”.
  • the above-described C is more strictly defined as “the maximum length of HL1 in a direction perpendicular to the z direction”.
  • the planar shape of HL1 and the planar shape of HL2 are not necessarily limited to circular.
  • the planar shape may be an ellipse or a polygon (eg, a quadrangle).
  • the three-dimensional shapes of the first internal space and the second internal space are not necessarily limited to a cylindrical shape (column shape).
  • the shape may be a truncated cone or a truncated pyramid.
  • FIG. 2 shows an example of a SEM (Scanning Electron Microscope) image of the flow channel 10.
  • SEM Sccanning Electron Microscope
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a difference in configuration between the detection device 100r and the detection device 100.
  • FIG. 3B three-dimensionally illustrates the configuration of the flow channel 10 and its surroundings in the detection device 100.
  • ((A) of FIG. 3 is a diagram that is paired with (b) of FIG.
  • a flow path is formed only by the base material 1.
  • the inventors of the present application observed a time change of Iion for each of the detection device 100r and the detection device 100.
  • the particles P carboxy-modified polystyrene nanoparticles were selected.
  • the medium an aqueous solution obtained by diluting ultrapure water with a predetermined diluent was used.
  • 0.4 ⁇ PBS Phosphor Saline Buffer, phosphate buffered saline
  • the time change of Iion was recorded with the sampling rate being 1 MHz.
  • FIG. 4 is a graph showing a state of a time change of Iion (a waveform of Iion) obtained in each of the detection device 100r and the detection device 100.
  • the horizontal axis is t (time) (unit: s (second)), and the vertical axis is Iion (unit: nA).
  • the ion current is blocked by the particle P. For this reason, when one particle P passes through the inside of the channel, a decrease in Iion (a negative pulse of Iion) is observed.
  • the detection device 100r had a tendency that the Iion noise (current noise) was sufficiently larger than that of the detection device 100. That is, it has been confirmed that the application of the configuration of the detection device 100 (more specifically, the flow path 10) can sufficiently reduce the current noise as compared with the detection device 100r. Specifically, in the case of the detection device 100, it was confirmed that the current noise was reduced to about 1/4 (RMS value) as compared with the case of the detection device 100r.
  • the pulse height of the pulse waveform is referred to as Ip
  • the pulse width of the pulse waveform is referred to as td.
  • Ip corresponds to the absolute value of the peak value of Iion.
  • td corresponds to the length of the period in which Ip takes a non-zero value. It can be said that td is the time during which the particles P exist in the flow channel.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining these considerations.
  • the inventors averaged a plurality of pulses (for example, several hundred pulses) obtained in each of the detection device 100r and the detection device 100.
  • the inventors compared the averaged pulse (hereinafter, averaged pulse) for each of the detection device 100r and the detection device 100.
  • FIG. 6 (a) shows the averaged pulses obtained in each of the detection device 100r and the detection device 100.
  • 0.4 ⁇ PBS was used as a diluent.
  • C (dpore) was set to 300 nm and dps was set to 200 nm.
  • FIG. 6B shows comparison results of Afall obtained under various experimental conditions.
  • Tdelay time constant of the tail waveform by fitting the tail waveform with an exponential function.
  • FIG. 6 (c) shows a waveform obtained by fitting a tail waveform to each of the detection device 100r and the detection device 100.
  • Tdelay was calculated as 1099 ⁇ s.
  • Tdelay was calculated as 157 ⁇ s.
  • Tdelay was sufficiently reduced as compared with the detection device 100r. From this, it can be said that the response speed of Iion is improved by the configuration of the detection device 100. Furthermore, the inventors have estimated that Cnet is sufficiently reduced in the detection device 100 as compared with the detection device 100r from the tendency of reduction in Tdelay.
  • FIG. 6D illustrates an equivalent circuit in the detection device 100r (hereinafter, an equivalent circuit of a comparative example) and an equivalent circuit in the detection device 100 (hereinafter, an equivalent circuit of an example).
  • the electric resistance is simply referred to as a resistance.
  • the capacitance of the substrate 1 and the capacitance of the covering member 2 are referred to as a substrate capacitance and a covering member capacitance, respectively.
  • CSi 3 N 4 and Cpoly are examples of substrate capacitance and coating member capacitance, respectively.
  • the covering member is arranged with respect to the substrate such that the substrate capacitance and the covering member capacitance are connected in series. And the covering member capacitance is set smaller than the substrate capacitance.
  • the connection relation of the capacitance component is different between the equivalent circuit of the comparative example and the equivalent circuit of the example.
  • CEOF is sufficiently smaller than CSi 3 N 4
  • Cnet ⁇ CSi 3 N 4 in the equivalent circuit of the comparative example is also referred to as Cnet (comparative example).
  • Cnet Comparative Example
  • Cnet Example
  • Cnet can be made sufficiently smaller than the equivalent circuit of the comparative example. This is because, in the equivalent circuit of the embodiment, of the three capacitances connected in series, Cpoly becomes a dominant component that determines the capacitance of Cnet.
  • the inventors have calculated CSi 3 N 4 based on Tdelay in the detection device 100r. As a result, CSi 3 N 4 was approximately 45 nF. In the calculation, the inventors used the value of Racc calculated based on the electric resistivity ⁇ (known) of the medium.
  • the inventors have confirmed that Cnet can be sufficiently reduced according to the equivalent circuit of the example as compared with the equivalent circuit of the comparative example.
  • the detection device 100r (conventional nanopore sensor) did not sufficiently reduce current noise. Therefore, it is difficult for the detection device 100r to detect the small particles P. In general, the smaller the size of the particles P, the smaller the pulse height of Iion, so that the influence of current noise becomes remarkable.
  • the response speed of the ion current was not sufficiently improved. Therefore, it is difficult for the detection device 100r to detect the particles P with high time resolution. For example, it is difficult for the detection device 100r to detect the particles P moving at high speed in the flow path. As described above, it is difficult for the detection device 100r to detect the particles P with sufficiently high sensitivity.
  • the detection device 100 unlike the detection device 100r, the current noise can be sufficiently reduced. Further, according to the detection device 100, the response speed of the ion current can be sufficiently improved. Therefore, according to the detection device 100, the detection accuracy of the particles P can be sufficiently improved as compared with the detection device 100r. For example, as shown in FIG. 4 described above, it is difficult for the detection device 100r to detect particles P having a sufficiently small size (eg, nanoparticles having a diameter of about 100 nm) with high sensitivity. On the other hand, according to the detection device 100, the particles P can be detected with high sensitivity.
  • a sufficiently small size eg, nanoparticles having a diameter of about 100 nm
  • the Cnet can be sufficiently reduced as compared with the detection device 100r. That is, Tdelay can be sufficiently reduced by the covering member 2. As a result, as described above, the response speed of the ion current can be sufficiently improved.
  • the resistance of the HL2 (polyimide opening) (hereinafter, Rpore2) is sufficiently smaller than that of Rpore. For this reason, even when the covering member 2 is provided, Rnet in the equivalent circuit of the example is maintained at substantially the same value as Rnet in the equivalent circuit of the comparative example. That is, in FIG. 6D, Rpore2 ⁇ 0 may be considered. For this reason, Rpore2 is not shown in the equivalent circuit of FIG.
  • the configuration of the flow path 10 is particularly suitable for improving the response speed of the ion current. Therefore, the flow channel 10 is particularly suitable for a low aspect ratio nanopore (a nanopore configuration in which the waveform of an ion current is more complicated than a high aspect ratio nanopore).
  • Rpore2 needs to be set sufficiently smaller than Rpore. That is, it is preferable that the relationship between A and C is set so that the relationship of Rpore2 ⁇ Rpore is satisfied.
  • Rpore2 ⁇ / B (10) It can be expressed as.
  • Rpore2 ⁇ Rpore / 4 that is, 4 ⁇ Rpore2 ⁇ Rpore
  • Rpore2 can be set sufficiently smaller than Rpore. Note that it is particularly preferable that the flow path 10 be configured so that both the first condition and the second condition are satisfied.
  • Rpore2 is set smaller than Rpore.
  • Rpore2 is less than 1/4 of Rpore. More preferably, Rpore2 is 1/10 or less of Rpore.
  • CVP Chemical Vapor Deposition
  • HL2 a polyimide layer provided with HL2
  • Si 3 N 4 is exemplified as the material of the base material 1.
  • the material of the substrate 1 is not limited to this.
  • SiO 2 can be mentioned.
  • polyimide is exemplified as the material of the covering member 2.
  • the material of the covering member 2 is not limited to this.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the material of the covering member 2 may be any material having a relatively low dielectric constant”.
  • the material of the covering member 2 is not limited to the above examples, and a known polymer material can be used.
  • a known inorganic material more specifically, a nonmetallic material
  • the capacitance of the covering member is smaller than the capacitance of the base material.
  • the relative permittivity of the covering member (hereinafter, relative permittivity of the covering member) is smaller than the relative permittivity of the base member (hereinafter, relative permittivity of the base member).
  • ⁇ Si 3 N 4 is an example of the relative dielectric constant of the substrate.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration of the detection device according to the second embodiment.
  • the detection device according to the second embodiment includes an auxiliary flow channel (eg, a micro flow channel) for moving the particles P to the vicinity of the flow channel according to one embodiment of the present invention.
  • auxiliary flow channel eg, a micro flow channel
  • the detection device of the second embodiment is simply referred to as a “detection device”.
  • flow path of the second embodiment is simply referred to as “flow path”.
  • FIG. 7A shows the overall configuration of the detection device.
  • FIG. 7B is an enlarged view of the nanopore and its vicinity in FIG. 7A.
  • FIG. 7B shows the configuration of the flow path.
  • FIG. 7C shows the configuration of the nanopore chip provided in the detection device.
  • the detection device includes an Ag / AgCl electrode (first electrode / second electrode), a nanopore chip (base material), and a PDMS block (coating layer).
  • the nanopore chip has a nanopore (HL1), an inlet, and an outlet. Further, the nanopore chip is formed with a flow path that communicates the nanopore with the inlet and the outlet (see also FIG. 7C).
  • the material of the nanopore chip is SI 3 N 4 .
  • the HL2 is formed in the PDMS block (see FIG. 7B). The two PDMS blocks are arranged so as to sandwich the nanopore chip.
  • a liquid (suspension) containing particles P is injected into the injection port by the user.
  • the particles P can be moved using the channel as described above. For this reason, the liquid from which a part of the particles P has been removed goes to the outlet. The liquid is discharged through the outlet.
  • the inventors have the following: (1) When only a part of the surface of the nanopore chip is covered with a coating layer (eg, PMMA), the effect of reducing Cnet is not so high; (2) In contrast, when only the back surface of the nanopore chip is covered with the coating layer, the effect of reducing Cnet is high; Was confirmed.
  • a coating layer eg, PMMA
  • FIG. 8 is a diagram for describing a channel 30 according to the third embodiment.
  • FIG. 8A schematically shows the configuration of the flow path 30 and the vicinity thereof.
  • the channel 30 includes a polyimide layer as a covering member, similarly to the channel 10 of the first embodiment.
  • the covering member of the flow path 30 is referred to as a covering member 2A.
  • the covering member 2A is provided on the upper surface of the substrate 1 (Si 3 N 4 membrane), similarly to the covering member 2.
  • a flow path (PDMS channel) defined by PDMS is provided in the detection device according to the third embodiment.
  • 0.4 ⁇ PBS is used as the diluent. Other conditions are the same as in the first embodiment unless otherwise specified.
  • FIG. 8 shows an optical image of the nanopore chip (base material 1) covered with the polyimide layer (covering member 2A).
  • Lpoly indicates the length in the longitudinal direction of the covering member 2A.
  • the y direction is the longitudinal direction of the flow channel 30 on the horizontal plane (xy plane). The y-direction corresponds to, for example, the left-right direction in FIG.
  • the x direction is also referred to as a width direction.
  • the x direction is the short direction of the flow path 30 on the horizontal plane. Both the longitudinal direction and the width direction are examples of the above-described r direction.
  • the nanopore chip of the third embodiment is provided with a flow channel similar to that of FIG. 7C.
  • the third embodiment mainly exemplifies a case where only a part of the upper surface of the base material 1 is covered by the covering member 2A.
  • ((C) of FIG. 8 shows an example of the SEM image of the flow channel 30.
  • HL1 is sufficiently smaller than HL2.
  • FIG. 8D shows an equivalent circuit of the flow path 30 and the vicinity thereof.
  • CEDL in FIG. 8D is the capacitance of the electric double layer.
  • CEDL corresponds to CEOF in FIG.
  • Cpoly and CSi 3 N 4 are connected in series at a location where the base material 1 is covered with the covering member 2A.
  • CSi 3 N 4 at the right end of the equivalent circuit in FIG. 8D indicates the substrate capacitance at a position where the substrate 1 is not covered by the covering member 2A.
  • CEDL is sufficiently smaller than CSi 3 N 4 . For this reason, CEDL is ignored.
  • each of Cpoly and CSi 3 N 4 depends on Lpoly. Therefore, Cnet also depends on Lpoly.
  • FIG. 9 is a diagram for describing one study result in the third embodiment.
  • the case 1 corresponds to a case where the covering member 2A is not provided. That is, case 1 corresponds to a comparative example of the first embodiment.
  • FIG. 9A shows the waveform of Iion in each of the above seven cases. As shown in FIG. 9A, it was confirmed that Ip (absolute value of the peak value of Iion) tended to increase as Lpoly was increased. Also, in cases 6 and 7, it was confirmed that current noise was particularly effectively reduced. Therefore, for example, Lpoly is preferably set to 12 mm or more.
  • the shape of the rise portion of the pulse has a relatively large variation from pulse to pulse. It is considered that the large variation in the rise portion is caused by the particles P entering the inlet (the upper portion HL2) of the flow channel 30 at various incident angles.
  • the variation among the pulses is relatively small. It is considered that the small variation in the tail portion is caused by the fact that the traveling directions of the particles P passing through the HL1 are almost uniformly aligned at the outlet portion (lower portion) of the flow channel 30.
  • FIG. 10 is a diagram for describing another study result in the third embodiment.
  • FIG. 10A shows the averaged pulse in each of Cases 1, 3, and 4. From FIG. 10A, it was confirmed that Ip tended to increase as Lpoly was increased.
  • Tdelay in each of Cases 1 to 7 is indicated by a white circle (for the value of Tdelay, see the vertical axis at the left end of the graph in FIG. 10).
  • the Cnet calculated based on Equations (13) to (15B) for each of Cases 1 to 7 is indicated by a black circle (the values of Cnet are shown in FIG. See the vertical axis at the right end of the graph).
  • FIG. 10B shows the dependence of Tdelay and Cnet on Lpoly (the horizontal axis of the graph in FIG. 10). As shown in FIG. 10B, it was confirmed that Tdelay tended to decrease as Lpoly increased. In addition, it was confirmed that Cnet tended to decrease with an increase in Lpoly.
  • Lpoly is preferably set to a relatively large value.
  • Lpoly is preferably set to 12 mm or more.
  • FIG. 11 is a view for explaining the flow path 40 of the fourth embodiment.
  • FIG. 11A schematically shows the configuration of the flow path 40.
  • the support member 9 is provided on the lower surface of the substrate 1.
  • the support member 9 supports the substrate 1.
  • the support member 9 is, for example, a doped Si substrate.
  • the support member 9 is provided with a support member opening (hereinafter, HLM) at a position corresponding to HL1.
  • HLM penetrates the support member 9 in the z direction.
  • the HLM is provided so that the support member 9 does not cover the HL1.
  • the covering member 2B is provided on the lower surface of the support member 9.
  • the material of the covering member 2B is PMMA.
  • the covering member is not provided on the upper surface of the base material 1 in the channel 40.
  • the covering member 2B is provided below the base material 1.
  • the covering member 2 ⁇ / b> B is in indirect contact with the substrate 1 via the support member 9.
  • HL2 is provided at a position corresponding to HL1 and HLM.
  • the substrate capacitance and the coating member capacitance are connected in series.
  • the base member and the covering member may be separated in the z direction.
  • the first surface (upper surface) of the base material may be expressed as a surface of the two main surfaces of the base material that is not in contact with the support member 9. it can.
  • the second surface (lower surface) of the base material may also be expressed as a surface of the two main surfaces of the base material that is in contact with the support member 9 (a surface supported by the support member 9). it can.
  • FIG. 11 shows the flow path 40 and an equivalent circuit in the vicinity thereof.
  • FIG. 11B shows a flow path 10V for comparison with the flow path 40.
  • FIG. 11B further shows an equivalent circuit in the flow path 10V and the vicinity thereof.
  • the support member 9 in the flow path 10 is explicitly illustrated.
  • the entire surface of the upper surface of the substrate 1 excluding the vicinity of the HL is covered with the polyimide layer (the coating member 2).
  • this coating mode is referred to as “overall top surface coating”.
  • the covering member 2 is in direct contact with the base material 1 without passing through the support member 9.
  • the covering member 2B is provided at a position corresponding to a part of the lower surface of the substrate 1.
  • the coating mode is referred to as “PMMA coating”.
  • the inventors have found as a new finding that the entire top surface is not essential in the flow channel according to one embodiment of the present invention.
  • the configuration of the flow path 40 was created by the inventors based on the new knowledge.
  • CPMMA is the capacitance of the covering member 2B.
  • CPMMA is another example of a cladding capacitance.
  • CdSi is the capacitance of the support member 9.
  • CdSi is significantly larger than CPMMA and CSi 3 N 4 . Therefore, CdSi may be ignored in the calculation of Cnet.
  • each equivalent circuit of FIG. 11B the substrate capacitance and the covering member capacitance are connected in series.
  • CPMMA was 44 pF. Therefore, in the equivalent circuit of the flow path 40, Cnet ⁇ 44 pF.
  • CSi 3 N 4 13 nF. Therefore, in an equivalent circuit of the flow path 10V, Cnet ⁇ 13 nF.
  • the inventors have found that the PMMA coating can further reduce the capacitance of the coating member as compared with the entire upper surface coating. That is, according to the flow path 40, a Cnet smaller than that of the flow path 10V can be obtained.
  • the covering member may be provided so as to overlap a part of the base material at a position excluding HL2 when viewed in the z direction. That is, the covering member does not have to be provided so as to overlap the entire base material at a position excluding HL2 when viewed in the z direction. Further, in the channel according to one embodiment of the present invention, the covering member can be provided below the base material, so that the degree of freedom in the structural design of the channel is high.
  • the inventors identified Tdelay for each of the PMMA coating and the entire top surface coating, as in Embodiment 3.
  • Tdelay was about 200 ⁇ s.
  • Tdelay 145 ⁇ s.
  • Tdelay 149 ⁇ s for the entire top surface coating.
  • the capacitance of the covering member (hereinafter, C2) is set smaller than the capacitance of the base material (hereinafter, C1).
  • C2 takes a value on the order of pF
  • C1 takes a value on the order of pF.
  • C2 is preferably 1/100 or less of C1. If the respective capacitances are set in this way, it can be said that C2 ⁇ C1. As understood from the above embodiments, when C1 and C2 are connected in series, Cnet ⁇ (C1 ⁇ C2) / (C1 + C2) (17) Is established.
  • a coating member may be provided both above and below the base material.
  • the flow channel according to one embodiment of the present invention is a flow channel provided in the nanopore sensor, and includes a base material, and a covering member provided at a position corresponding to the base material, the base material and the coating.
  • the base member With the thickness direction of each member as a first direction, the base member is provided with a base member opening that penetrates the base member in the first direction, and the coating member includes the coating member in the first direction.
  • a covering member opening penetrating in one direction is provided, the covering member opening is provided so that the base member opening is not covered by the covering member, and the capacitance of the base material is defined as a substrate capacitance.
  • the covering member is disposed with respect to the base material such that the base material capacitance and the covering member capacitance are connected in series. Covering members capacitance is smaller than the substrate capacitance.
  • the maximum length of the covering member opening in a direction perpendicular to the first direction is B, and the base material opening is a direction perpendicular to the first direction.
  • B the maximum length of the covering member opening in a direction perpendicular to the first direction
  • C the maximum length of
  • the material of the covering member is a polymer material.
  • the polymer material is polyimide, polymethyl methacrylate, or polydimethylsiloxane.
  • the material of the base material is Si 3 N 4 or SiO 2 .
  • the relative permittivity of the covering member is smaller than the relative permittivity of the base material.
  • the electric resistance of the covering member opening is smaller than the electric resistance of the base material opening.
  • the electric resistance of the covering member opening is smaller than 1 / of the electric resistance of the base material opening.
  • the electric resistance of the covering member opening is 1/10 or less of the electric resistance of the base material opening.
  • the covering member overlaps a part of the base material at a position other than the covering member opening when viewed from the first direction.
  • the flow channel according to one embodiment of the present invention further includes a support member that supports the base material, and the coating member is in indirect contact with the base material via the support member.
  • the covering member is in direct contact with the base material.
  • the capacitance of the covering member is 1/100 or less of the capacitance of the base material.
  • the flow channel according to one embodiment of the present invention is a flow channel provided in the nanopore sensor, and includes a base material and a coating member deposited on the base material, and each of the base material and the coating member.
  • the base member With the thickness direction of the base member as a first direction, the base member is provided with a base member opening penetrating the base member in the first direction, and the covering member is provided with the covering member in the first direction.
  • a penetrating covering member opening is provided, and the covering member opening is provided so that the base member opening is not covered by the covering member, and the covering member opening is perpendicular to the first direction.
  • B ⁇ 10 ⁇ C is satisfied, where B is the maximum length in the direction and C is the maximum length of the base material opening in the direction perpendicular to the first direction.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

物体の検出精度を従来よりも向上させる。検出装置（１００）に設けられる流路（１０）は、基材（１）と、基材（１）に対応する位置に設けられた被覆部材（２）と、を備える。被覆部材（２）の被覆部材開口（ＨＬ２）は、当該被覆部材（２）によって基材（１）の基材開口（ＨＬ１）が覆われないように設けられている。被覆部材（２）は、基材キャパシタンスと被覆部材キャパシタンスとが直列接続されるように、基材（１）に対して配置されている。そして、被覆部材キャパシタンスは、基材キャパシタンスよりも小さい。

Description

流路
　本発明の一態様は、ナノポアセンサに設けられる流路に関する。
　近年、ナノポア（ナノスケールの細孔）を利用して物体を検出する装置（ナノポアセンサ）が開発されている。ナノポアセンサでは、物体がナノポアを通過する時に生じるイオン電流の変化を測定することで、当該物体を検出できる（例えば、特許文献１を参照）。
日本国公開特許公報「特開２０１６－１９７０７７号公報」 日本国公開特許公報「特開２０１４－１２６５５４号公報」
　但し、後述するように、ナノポアセンサにおいて、物体の検出精度を向上させるための工夫点には、なお改善の余地がある。本発明の一態様の目的は、物体の検出精度を従来よりも向上させることにある。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る流路は、ナノポアセンサに設けられる流路であって、基材と、上記基材に対応する位置に設けられた被覆部材と、を備え、上記基材および上記被覆部材のそれぞれの厚さ方向を第１方向として、上記基材には、当該基材を上記第１方向に貫く基材開口が設けられており、上記被覆部材には、当該被覆部材を上記第１方向に貫く被覆部材開口が設けられており、上記被覆部材開口は、上記被覆部材によって上記基材開口が覆われないように設けられており、上記基材のキャパシタンスを基材キャパシタンスとし、上記被覆部材のキャパシタンスを被覆部材キャパシタンスとして、上記被覆部材は、上記基材キャパシタンスと上記被覆部材キャパシタンスとが直列接続されるように、上記基材に対して配置されており、上記被覆部材キャパシタンスは、上記基材キャパシタンスよりも小さい。
　本発明の一態様によれば、物体の検出精度を従来よりも向上させることが可能となる。
実施形態１の検出装置の構成について説明するための図である。 流路のＳＥＭ像の一例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、比較例の検出装置と実施形態１の検出装置との構成の違いについて説明するための図である。 比較例の検出装置および実施形態１の検出装置のそれぞれにおいて得られた、イオン電流の時間変化の様子を示す図である。 （ａ）～（ｃ）はそれぞれ、比較例の検出装置および実施形態１の検出装置のそれぞれにおいて得られた、イオン電流のパルス波形を示す図である。 （ａ）～（ｄ）はそれぞれ、比較例の検出装置と実施形態１の検出装置との間の、イオン電流の応答速度の相違について説明するための図である。 （ａ）～（ｃ）はそれぞれ、実施形態２の検出装置の構成について説明するための図である。 （ａ）～（ｄ）はそれぞれ、実施形態３の流路について説明するための図である。 （ａ）～（ｃ）はそれぞれ、実施形態３における一検討結果について説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施形態３における別の検討結果について説明するための図である。 （ａ）～（ｄ）はそれぞれ、実施形態４の流路について説明するための図である。
　〔実施形態１〕
　実施形態１の検出装置１００（ナノポアセンサ）について、以下に説明する。説明の便宜上、以降の各実施形態では、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　なお、本明細書では、公知技術と同様の事項についても、説明を適宜省略する。説明を省略した事項については、公知技術と同様であると理解されてよい。例えば、ナノポアセンサの基本原理については、特許文献２を参照されたい。
　（検出装置１００の構成）
　図１は、検出装置１００の構成について説明するための図である。検出装置１００は、サンプルとしての粒子Ｐ（物体）を検出するナノポアセンサの一例である。以下の例では、粒子Ｐは、任意のナノ粒子である。このため、説明の便宜上、粒子Ｐの形状が球体である例示する。但し、粒子Ｐの形状は、球体に限定されない。粒子Ｐの形状は、当該粒子Ｐが以下に述べる流路１０を通過できる限り、任意のものであってよい。
　また、図１は、検出装置１００の一構成例を概略的に示す図であることに留意されたい。例えば、図１では、各部材の寸法が、必ずしも実際のスケール通りに描画されていない。また、各部材の位置は、図１の配置に限定されなくともよい。例えば、後述の図２に示されるように、ＨＬ１（後述）の中心軸とＨＬ２（後述）の中心軸とは、必ずしも一致していなくともよい。これらの点は、後述の図３等についても同様である。
　検出装置１００は、流路１０、第１電極１１、第２電極１２、電圧源２１、および電流計２２を備える。第１電極１１および第２電極１２は、電極対を形成するように、対向して配置されている。図１の例では、第１電極１１および第２電極１２は、ｚ方向（後述）において互いに離間している。第１電極１１および第２電極１２としては、例えば、銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）電極を使用できる。
　図１の例では、第１電極１１および第２電極１２はそれぞれ、正極および負極として機能する。具体的には、電圧源２１によって、第１電極１１に、所定の大きさの電圧（以下、Ｖｂ）が印加されている。電圧源２１の＋極は、第１電極１１に接続されている。電圧源２１の－極は、接地されている。一例として、Ｖｂ＝０．１Ｖである。電流計２２の一方の端子は、第２電極１２に接続されている。電流計２２のもう一方の端子は、接地されている。電流計２２は、粒子Ｐが流路１０を通過した時に生じる時に生じるイオン電流（以下、Ｉｉｏｎ）を測定する。
　図１の構成によれば、第１電極１１と第２電極１２との間には、Ｖｂが印加される。つまり、ｚ方向に電界を形成できる。当該電界によって、粒子Ｐをｚ方向に移動させることができる。例えば、正電荷が帯電した粒子Ｐを、第１電極１１の側から第２電極１２の側へと移動させることができる。
　流路１０は、ｚ方向において、第１電極１１と第２電極１２との間に介在するように配置されている。流路１０は、基材１および被覆部材２を備える。一例として、基材１および被覆部材２は、いずれも絶縁物である。このため、流路１０は、絶縁物構造体と称されてもよい。一例として、基材１は、Ｓｉ３Ｎ４の薄膜（Ｓｉ３Ｎ４メンブレン）である。被覆部材２は、基材１に対応する位置に設けられている。実施形態１では、被覆部材２は、基材１の一部を覆うように、当該基材１上に堆積されている。一例として、被覆部材２は、基材１の２つの面（より厳密には、主面）のうち、第２電極１２に対向する面の一部を覆う。一例として、被覆部材２は、ポリイミドの層（ポリイミド層）である。被覆部材２は、被覆層とも称される。
　本明細書では、基材１の２つの面のうち、第２電極１２に対向する面を、「基材１の第１面」と称する。以下では、説明の便宜上、基材１の第１面を、「基材１の上面（表面）」とも称する。また、基材１の２つの面のうち、第１電極１１に対向する面を、「基材１の下面」と称する。基材１の第２面を、「基材１の下面（裏面）」とも称する。一例として、基材１の下面には、当該基材１を支持する支持部材（図１では不図示）が設けられている（後述の実施形態４も参照）。
　基材１には、当該基材１をｚ方向に貫通する円形の開口（以下、ＨＬ１）が形成されている。ＨＬ１は、基材１の内部空間（以下、第１内部空間）を規定する。図１の例では、第１内部空間は、円筒状の内部空間である。従って、ｚ方向から見た場合のＨＬ１の形状（便宜上、「ＨＬ１の平面形状」と称する）は、円形である。ＨＬ１は、基材開口と称されてもよい。ＨＬ１は、ナノポアとも称される。
　ＨＬ１は、粒子Ｐが当該ＨＬ１を通過できるように形成されている。このため、ＨＬ１の直径（図１のＣ）は、粒子Ｐの直径（以下、ｄｐｓ）よりも大きく設定されている。一例として、Ｃ＝３００ｎｍであり、ｄｐｓ＝１００ｎｍである。本明細書では、Ｃを、ｄｐｏｒｅとも適宜表記する。図１のＤは、基材１の厚さを示す。Ｄは、ＨＬ１の深さ（高さ）と称されてもよい。一例として、Ｄ＝５０ｎｍである。
　ここで、「Ｄ／Ｃ」（深さ／直径）の値を、ナノポアのアスペクト比と称する。ナノポアのアスペクト比は、特に限定されない。ここで、アスペクト比が小さいナノポア（所定の直径に対して深さが比較的小さいナノポア）を、低アスペクト比ナノポアと称する。これに対して、アスペクト比が大きいナノポア（所定の直径に対して深さが比較的大きいナノポア）を、高アスペクト比ナノポアと称する。
　低アスペクト比ナノポアを使用することにより、高アスペクト比ナノポアを使用した場合に比べて、イオン電流の波形が複雑となる。このため、低アスペクト比ナノポアを使用することにより、粒子Ｐについてのより多様な情報（例：粒子Ｐの形状を特定するための情報）を取得できることが知られている。そこで、実施形態１では、ＨＬ１が低アスペクト比ナノポアである場合を主に例示する。
　被覆部材２には、当該被覆部材２をｚ方向に貫通する開口（以下、ＨＬ２）が形成されている。ＨＬ２は、被覆部材２の内部空間（以下、第２内部空間）を規定する。図１の例では、第２内部空間も、第１内部空間と同様に、円筒状の内部空間である。従って、ｚ方向から見た場合のＨＬ２の形状（便宜上、「ＨＬ２の平面形状」と称する）は、ＨＬ１の平面形状と同様に、円形である。ＨＬ２は、被覆部材開口と称されてもよい。実施形態１におけるＨＬ２は、ポリイミド開口と称されてもよい。
　ＨＬ２は、被覆部材２によってＨＬ１が覆われないように、形成されている。より具体的には、ＨＬ２は、ｚ方向から見た場合に、ＨＬ１の全体を内包するように（ＨＬ１と最大限に重なり合うように）、形成されている。従って、ＨＬ２の直径（図１のＢ）は、Ｃに比べて十分大きく設定されている。一例として、Ｂ＝３μｍである。図１のＡは、被覆部材２の厚さを示す。Ａは、ＨＬ２の深さ（高さ）と称されてもよい。一例として、Ａ＝５μｍである。このように、Ａは、Ｄに比べて十分に大きい。ＨＬ２は、マイクロポアとも称される。
　以上のように、流路１０には、ＨＬ１およびＨＬ２が形成されている。当該ＨＬ１およびＨＬ２は、電極対（第１電極１１および第２電極１２）の間において、粒子Ｐの移動経路を画定する。基材１および被覆部材２は、当該移動経路の一部を取り囲むように形成されている。
　粒子Ｐを移動させる場合、第１内部空間および第２内部空間は、不図示の媒体によって充填される。当該媒体は、例えば、電解質が溶解した水溶液である。それゆえ、特許文献２に示されるように、電界および電気浸透流によって、粒子Ｐの移動を制御できる。このように、検出装置１００は、粒子Ｐの移動を制御する制御装置としての機能を有する。
　図１において、基材１および被覆部材２のそれぞれの厚さ方向を、ｚ方向として表す。ｚ方向は、第１方向と称されてもよい。ｚ方向は、ＨＬ１およびＨＬ２のそれぞれの深さ方向とも表現できる。また、ｚ方向は、基材１および被覆部材２のそれぞれの主面の法線方向とも表現できる。
　これに対し、ＨＬ１およびＨＬ２のそれぞれの半径方向を、ｒ方向と称する。ｒ方向は、ｚ方向に直交している。ｒ方向は、ｚ方向に垂直な平面（ｘｙ平面）上の任意の方向を指していてよい。
　なお、上述のＢ（ＨＬ２の直径）は、より厳密には、「ＨＬ２の、ｚ方向に対して垂直な方向における最大長（最大の長さ）」として規定される。同様に、上述のＣ（ＨＬ１の直径）は、より厳密には、「ＨＬ１の、ｚ方向に対して垂直な方向における最大長」として規定される。このため、ＨＬ１の平面形状およびＨＬ２の平面形状は、必ずしも円形に限定されない。例えば、当該平面形状は、楕円形であってもよいし、あるいは多角形（例：四角形）であってもよい。また、第１内部空間および第２内部空間の立体的な形状は、必ずしも円筒状（円柱状）に限定されない。例えば、当該形状は、円錐台状であってもよいし、あるいは角錐台状であってもよい。
　図２は、流路１０のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope，走査電子顕微鏡）像の一例を示す。図２に示される各部の寸法は、上述のＡ～Ｄの例の通りである。
　（比較例としての検出装置１００ｒの構成）
　続いて、検出装置１００との対比のため、比較例としての検出装置（以下、検出装置１００ｒ）を考える。検出装置１００ｒは、従来のナノポアセンサの一構成例である。図３は、検出装置１００ｒと検出装置１００との構成の違いについて説明するための図である。図３の（ｂ）には、検出装置１００における流路１０およびその周辺の構成が、３次元的に図示されている。
　図３の（ａ）は、図３の（ｂ）と対になる図である。図３の（ａ）に示されるように、検出装置１００ｒは、検出装置１００から、被覆部材２が取り除かれた構成である。つまり、検出装置１００ｒは、検出装置１００において、Ａ＝Ｂ＝０として設定された場合に相当する。検出装置１００ｒでは、検出装置１００とは異なり、基材１のみによって流路が構成されている。
　（イオン電流波形の観測）
　本願の発明者ら（以下、単に発明者ら）は、検出装置１００ｒおよび検出装置１００のそれぞれについて、Ｉｉｏｎの時間変化を観測した。粒子Ｐとしては、カルボキシ修飾ポリスチレンナノ粒子を選択した。媒体としては、超純水を所定の希釈液によって希釈した水溶液を用いた。以下の例では、０．４×ＰＢＳ（Phosphor Saline Buffer，リン酸緩衝液生理的食塩水）を希釈液として用いた。その他、各部の寸法および材料は、特に明示されない限り、上述の例の通りである。従って、Ｃ（ｄｐｏｒｅ）＝３００ｎｍであり、ｄｐｓ＝１００ｎｍである。サンプリングレートを１ＭＨｚとして、Ｉｉｏｎの時間変化を記録した。
　＜確認された効果その１：電流ノイズの低減＞
　図４は、検出装置１００ｒおよび検出装置１００のそれぞれにおいて得られた、Ｉｉｏｎの時間変化の様子（Ｉｉｏｎの波形）を示すグラフである。図４のグラフにおいて、横軸はｔ（時間）（単位：ｓ（秒））であり、縦軸はＩｉｏｎ（単位：ｎＡ）である。検出装置１００ｒおよび検出装置１００のいずれにおいても、１つの粒子Ｐが流路内（より具体的には、第１内部空間）を通過する時に、当該粒子Ｐによってイオン電流がブロックされる。このため、１つの粒子Ｐが流路内を通過する時に、Ｉｉｏｎの減少（Ｉｉｏｎの負のパルス）が観測される。
　但し、図４に示されるように、検出装置１００ｒの場合には、検出装置１００の場合に比べ、Ｉｉｏｎのノイズ（電流ノイズ）が十分に大きいという傾向が確認された。つまり、検出装置１００の構成（より具体的には、流路１０）を適用することによって、検出装置１００ｒに比べて、電流ノイズを十分に低減できることが確認された。具体的には、検出装置１００の場合には、検出装置１００ｒの場合に比べ、電流ノイズが約１／４（ＲＭＳ値）まで低減されていることが確認された。
　＜確認された効果その２：イオン電流の応答速度の向上＞
　続いて、発明者らは、検出装置１００ｒおよび検出装置１００のそれぞれについて、Ｉｉｏｎの応答速度に関して検討を行った。発明者らは、検出装置１００ｒおよび検出装置１００のそれぞれについて、Ｉｉｏｎの１つのパルス波形を比較した。以下の実験では、希釈液として０．１×ＰＢＳを用いた。また、Ｃ（ｄｐｏｒｅ）＝１２００ｎｍに設定した。その上で、ｄｐｓの値を、様々に変化させ、Ｉｉｏｎのパルス波形（以下、単にパルス波形）を観測した。
　図５は、上記実験によって得られたパルス波形を示すグラフである。具体的には、図５の（ａ）～（ｃ）にはそれぞれ、ｄｐｓ＝９００ｎｍ、７８０ｎｍ、５１０ｎｍの場合に観測されたパルス波形が示されている。以下、パルス波形のパルス高をＩｐ、パルス波形のパルス幅をｔｄと称する。Ｉｐは、Ｉｉｏｎのピーク値の絶対値に相当する。ｔｄは、Ｉｐが非ゼロの値をとる期間の長さに相当する。ｔｄは、粒子Ｐが流路内に存在している時間とも言える。
　図５の（ａ）～（ｃ）のいずれにおいても、検出装置１００の場合には、検出装置１００ｒの場合に比べ、Ｉｐが十分に大きいことが確認された。また、検出装置１００の場合には、検出装置１００ｒの場合に比べ、ｔｄは同程度またはやや大きくなることが確認された。つまり、検出装置１００の場合には、検出装置１００ｒの場合に比べ、Ｉｉｏｎの時間変化が急激であると言える。このように、発明者らは、検出装置１００の構成（より具体的には、流路１０）を適用することによって、検出装置１００ｒに比べて、Ｉｉｏｎの応答速度を十分に向上させることも可能となることを確認した。
　（イオン電流の応答速度についてのさらなる検討）
　発明者らは、検出装置１００ｒと検出装置１００との間の、イオン電流の応答速度の相違について、さらなる検討を行った。図６は、これらの検討事項について説明するための図である。
　＜追加検討１＞
　発明者らは、検出装置１００ｒおよび検出装置１００のそれぞれにおいて得られた複数のパルス（例：数１００個のパルス）を平均化した。発明者らは、検出装置１００ｒおよび検出装置１００のそれぞれについて、平均化されたパルス（以下、平均化パルス）を比較した。
　図６の（ａ）には、検出装置１００ｒおよび検出装置１００のそれぞれにおいて得られた平均化パルスが示されている。図６の（ａ）における実験では、希釈液として０．４×ＰＢＳを用いた。また、Ｃ（ｄｐｏｒｅ）＝３００ｎｍ、ｄｐｓ＝２００ｎｍに設定した。
　発明者らは、平均化パルスのライズ部分（時間の経過に伴い、Ｉｉｏｎが０からピーク値に向かう部分）において、Ａｒｉｓｅ＝Σ（Ｉｉｏｎ×Δｔ）を算出した。また、発明者らは、平均化パルスのテール部分（時間の経過に伴い、Ｉｉｏｎがピーク値から０に向かう部分）において、Ａｆａｌｌ＝Σ（Ｉｉｏｎ×Δｔ）を算出した。なお、Δｔ＝１０－６（ｓ）である。図６の（ａ）には、検出装置１００ｒおよび検出装置１００のそれぞれの平均化パルスにおける、ＡｒｉｓｅおよびＡｆａｌｌが示されている。
　図６の（ａ）も示されるように、検出装置１００ｒと検出装置１００とでは、Ａｒｉｓｅが顕著に相違していることが確認された。このことからも、検出装置１００の構成によって、Ｉｉｏｎの応答速度が向上されていると言える。
　＜追加検討２＞
　発明者らは、実験条件を様々に変更し、検出装置１００ｒおよび検出装置１００のそれぞれについて、Ａｆａｌｌを比較した。図６の（ｂ）には、様々な実験条件において得られたＡｆａｌｌの比較結果を示す。図６の（ｂ）には、
　　（１）希釈液：０．４×ＰＢＳ、ｄｐｓ＝０．２μｍ、ｄｐｏｒｅ＝０．３μｍ；
　　（２）希釈液：０．１×ＰＢＳ、ｄｐｓ＝０．５μｍ、ｄｐｏｒｅ＝１．２μｍ；
　　（３）希釈液：０．１×ＰＢＳ、ｄｐｓ＝０．８μｍ、ｄｐｏｒｅ＝１．２μｍ；
　　（４）希釈液：０．１×ＰＢＳ、ｄｐｓ＝０．９μｍ、ｄｐｏｒｅ＝１．２μｍ；
という、４通りの実験条件において得られたＡｆａｌｌが示されている。
　図６の（ｂ）に示されるように、上述の（１）～（４）のいずれの実験条件においても、検出装置１００ｒと検出装置１００とでは、Ａｆａｌｌはそれほど大きく相異していない（誤差は高々５％程度である）ことが確認された。このことから、発明者らは、検出装置１００ｒと検出装置１００とでは、Ｒｎｅｔ（後述）の値はそれほど大きい相違しないと推測した。
　＜追加検討３＞
　発明者らは、検出装置１００ｒおよび検出装置１００のそれぞれについて、パルスのテール波形の時間変化の態様を比較した。具体的には、発明者らは、テール波形を指数関数によってフィッティングすることにより、当該テール波形の時定数（以下、Ｔｄｅｌａｙ）を算出した。なお、Ｔｄｅｌａｙは、以下に述べるＲＣ回路の時定数とも表現できる。このため、Ｔｄｅｌａｙ＝Ｒｎｅｔ×Ｃｎｅｔの関係が成立する。Ｃｎｅｔについては後述する。
　図６の（ｃ）には、検出装置１００ｒおよび検出装置１００のそれぞれについて、テール波形をフィッティングした波形が示されている。図６の（ｃ）に示されるように、検出装置１００ｒの場合には、Ｔｄｅｌａｙ＝１０９９μｓと算出された。これに対し、検出装置１００の場合には、Ｔｄｅｌａｙ＝１５７μｓと算出された。
　このように、検出装置１００によれば、検出装置１００ｒに比べ、Ｔｄｅｌａｙが十分に低減されたことが確認された。このことからも、検出装置１００の構成によって、Ｉｉｏｎの応答速度が向上されていると言える。さらに、発明者らは、Ｔｄｅｌａｙの低減傾向から、検出装置１００では、検出装置１００ｒに比べ、Ｃｎｅｔが十分に低減されていると推測した。
　＜追加検討４＞
　発明者らは、検出装置１００ｒおよび検出装置１００のそれぞれについて、流路およびその近傍の等価回路（より厳密には、簡易等価回路）を検討した。図６の（ｄ）には、検出装置１００ｒにおける等価回路（以下、比較例の等価回路）および検出装置１００における等価回路（以下、実施例の等価回路）が示されている。以下では、電気抵抗を、単に抵抗と称する。
　図６の（ｄ）の各記号は、
　　・ＣＥＯＦ：電気２重層のキャパシタンス；
　　・Ｃｓｔｒａｙ：漂遊キャパシタンス；
　　・ＣＳｉ３Ｎ４：基材１（Ｓｉ３Ｎ４メンブレン）のキャパシタンス；
　　・Ｃｐｏｌｙ：被覆部材２（ポリイミド層）のキャパシタンス；
　　・Ｒｐｏｒｅ：ＨＬ１（ナノポア）の抵抗；
　　・Ｒａｃｃ：ＨＬ１外の抵抗；
の通りである。以下の検討では、簡単のために、Ｃｓｔｒａｙについては無視する。図６の（ｄ）の各等価回路において、合成抵抗をＲｎｅｔ、合成キャパシタンスをＣｎｅｔとして表す。
　以下、基材１のキャパシタンスおよび被覆部材２のキャパシタンスをそれぞれ、基材キャパシタンスおよび被覆部材キャパシタンスと称する。ＣＳｉ３Ｎ４およびＣｐｏｌｙはそれぞれ、基材キャパシタンスおよび被覆部材キャパシタンスの一例である。以下に述べるように、本開示の一態様に係る流路では、被覆部材は、基材キャパシタンスと被覆部材キャパシタンスとが直列接続されるように、基材に対して配置されている。そして、被覆部材キャパシタンスは、基材キャパシタンスよりも小さく設定されている。
　図６の（ｄ）に示されるように、比較例の等価回路および実施例の等価回路のいずれにおいても、抵抗成分の接続関係は共通している。具体的には、「１つのＲｐｏｒｅ」と「２つのＲａｃｃ」とが、直列に接続されている。このため、
　　Ｒｎｅｔ＝Ｒｐｏｒｅ＋２×Ｒａｃｃ…（１）
である。一般に、ＲａｃｃはＲｐｏｒｅに比べて十分に大きいため、Ｒｎｅｔ≒２×Ｒａｃｃである。
　これに対し、比較例の等価回路と実施例の等価回路とでは、キャパシタンス成分の接続関係は相違している。まず、比較例の等価回路では、「１つのＣＳｉ３Ｎ４」と「２つのＣＥＯＦ」とが、直列に接続されている。このため、比較例の等価回路では、
　　１／Ｃｎｅｔ＝（１／ＣＳｉ３Ｎ４）＋１／（２×ＣＥＯＦ）…（２）
となる。一般に、ＣＥＯＦはＣＳｉ３Ｎ４に比べて十分に小さいため、比較例の等価回路では、Ｃｎｅｔ≒ＣＳｉ３Ｎ４となる。以下、比較例におけるＣｎｅｔを、Ｃｎｅｔ（比較例）とも表記する。
　他方、実施例の等価回路では、「１つのＣＳｉ３Ｎ４」と「１つのＣｐｏｌｙ」と「２つのＣＥＯＦ」とが、直列に接続されている。つまり、比較例の等価回路におけるキャパシタンス成分に対し、Ｃｐｏｌｙがさらに直列接続されている。このため、実施例の等価回路では、
　　１／Ｃｎｅｔ＝｛１／Ｃｎｅｔ（比較例）｝＋（１／Ｃｐｏｌｙ）…（３）
となる。上述の図１に示されるように、被覆部材２のサイズは、基材１のサイズに比べて十分に大きい。このため、ＣｐｏｌｙはＣＳｉ３Ｎ４（≒Ｃｎｅｔ（比較例））に比べても十分に小さいと見なすことができる。それゆえ、実施例の等価回路では、Ｃｎｅｔ≒Ｃｐｏｌｙとなる。以下、実施例におけるＣｎｅｔを、Ｃｎｅｔ（実施例）とも表記する。
　以上のように、Ｃｎｅｔ（比較例）≒ＣＳｉ３Ｎ４であり、Ｃｎｅｔ（実施例）≒Ｃｐｏｌｙである。すなわち、実施例の等価回路によれば、比較例の等価回路に比べて、Ｃｎｅｔを十分に小さくすることができる。実施例の等価回路では、直列接続された３つのキャパシタンスのうち、Ｃｐｏｌｙが、Ｃｎｅｔのキャパシタンスを決定する支配的な成分となるためである。
　一例として、発明者らは、検出装置１００ｒにおけるＴｄｅｌａｙに基づいて、ＣＳｉ３Ｎ４を算出した。その結果、ＣＳｉ３Ｎ４≒４５ｎＦであった。なお、当該計算において、発明者らは、媒体の電気抵抗率ρ（既知）に基づいて算出されたＲａｃｃの値を用いた。
　さらに、発明者らは、被覆部材２を平板コンデンサと見なして、Ｃｐｏｌｙを算出した。具体的には、発明者らは、
　　Ｃｐｏｌｙ＝ε０×εｐｏｌｙ×Ｓ／ｄ…（４）
という関係式を用いて、Ｃｐｏｌｙを算出した。その結果、Ｃｐｏｌｙ≒９０ｐＦであった。式（４）において、ε０は真空の誘電率であり、εｐｏｌｙはポリイミドの比誘電率である。εｐｏｌｙ＝３．４である。また、Ｓは、被覆部材２の主面のうち、媒体に接触する部分の面積である。ｄは、被覆部材２の厚さ（すなわち上述の図１のＡ）である。ｄ＝５μｍである。
　以上のことから、Ｃｎｅｔ（実施例）／Ｃｎｅｔ（比較例）≒９０ｐＦ／４５ｎＦ＝０．００２である。このように、発明者らは、実施例の等価回路によれば、比較例の等価回路に比べて、Ｃｎｅｔを十分に低減できることを確認した。
　（効果）
　上述の通り、検出装置１００ｒ（従来のナノポアセンサ）では、電流ノイズを十分に低減させるには至らなかった。従って、検出装置１００ｒでは、サイズが小さい粒子Ｐを検出することが困難である。一般に、粒子Ｐのサイズが小さくなるほど、Ｉｉｏｎのパルス高が小さくなるので、電流ノイズの影響が顕著となるためである。
　さらに、検出装置１００ｒでは、イオン電流の応答速度を十分に向上させるにも至らなかった。従って、検出装置１００ｒでは、高い時間分解能で粒子Ｐを検出することが困難である。例えば、検出装置１００ｒでは、流路内を高速で移動する粒子Ｐを検出することが困難である。このように、検出装置１００ｒでは、十分に高い感度で粒子Ｐを検出することが困難であった。
　これに対し、検出装置１００によれば、検出装置１００ｒとは異なり、電流ノイズを十分に低減させることができる。さらに、検出装置１００によれば、イオン電流の応答速度を十分に向上させることもできる。それゆえ、検出装置１００によれば、検出装置１００ｒに比べて、粒子Ｐの検出精度を十分にも向上させることができる。例えば、上述の図４に示されるように、検出装置１００ｒでは、サイズが十分に小さい粒子Ｐ（例：直径１００ｎｍ程度のナノ粒子）を高感度で検出することは困難であった。これに対し、検出装置１００によれば、当該粒子Ｐを高感度で検出することが可能となる。
　特に、検出装置１００によれば、被覆部材２を設けることにより、検出装置１００ｒに比べて、Ｃｎｅｔを十分に低下させることができる。すなわち、被覆部材２によって、Ｔｄｅｌａｙを十分に低下させることができる。その結果、上述の通り、イオン電流の応答速度を十分に向上させることが可能となる。
　また、以下に述べるように、流路１０の構成によれば、ＨＬ２（ポリイミド開口）の抵抗（以下、Ｒｐｏｒｅ２）は、Ｒｐｏｒｅに比べて十分に小さい。このため、被覆部材２を設けた場合であっても、実施例の等価回路におけるＲｎｅｔは、比較例の等価回路におけるＲｎｅｔとほぼ同程度の値に維持される。つまり、図６の（ｄ）において、Ｒｐｏｒｅ２≒０と見なしても構わない。このため、図６の（ｄ）の等価回路では、Ｒｐｏｒｅ２は図示されていない。
　このように、被覆部材２によれば、Ｒｎｅｔをほぼ増加させることなく、Ｃｎｅｔを十分に低減できる。すなわち、Ｔｄｅｌａｙ（＝Ｒｎｅｔ×Ｃｎｅｔ）を十分に低下させることが可能となる。このように、流路１０の構成は、イオン電流の応答速度を向上させるために特に好適である。それゆえ、流路１０は、低アスペクト比ナノポア（高アスペクト比ナノポアに比べて、イオン電流の波形が複雑となるナノポア構成）に対し、特に好適である。
　（流路１０の各部の寸法についての検討）
　続いて、発明者らは、流路１０の電気的な特性に着目し、当該流路１０の各部の寸法について検討を行った。以下、上述の図１のＡ～Ｃ間の関係について検討する。上述の通り、媒体の電気抵抗率をρとすると、Ｒｐｏｒｅ２は、
　　Ｒｐｏｒｅ２＝ρ×Ａ／｛（π×Ｂ２／４）｝＋ρ／Ｂ…（５）
として表される。ここで、式（５）の右辺第２項を無視すれば、近似的に、
　　Ｒｐｏｒｅ２＝ρ×Ａ／｛（π×Ｂ２／４）｝…（６）
と表すことができる。
　また、Ｒｐｏｒｅは、
　　Ｒｐｏｒｅ＝ρ×Ｄ／｛（π×Ｃ２／４）｝＋ρ／Ｃ…（７）
として表される。ここで、Ｃ＞＞Ｄであることを考慮すれば、式（７）の右辺第１項を無視できる。このため、近似的に、
　　Ｒｐｏｒｅ＝ρ／Ｃ…（８）
と表すことができる。
　上述の通り、Ｒｐｏｒｅ２は、Ｒｐｏｒｅに比べて十分に小さく設定される必要がある。つまり、Ｒｐｏｒｅ２＜＜Ｒｐｏｒｅの関係が満たされるように、Ａ～Ｃ間の関係が設定されることが好ましい。
　（第１の条件）
　以上の点を踏まえ、発明者らは、
　　Ｂ≧１０×Ｃ　　…（９）
という条件（以下、第１の条件）が満たされるように、流路１０を構成することが好ましいと考察した。例えば、図１の例では、Ｂ＝３μｍ、Ｃ＝３００ｎｍであるので、Ｂ＝１０×Ｃである。すなわち、第１の条件が満たされている。
　一例として、Ｂ＝１０×Ｃである場合を考える。ここで、簡単のために、式（５）の右辺第１項を無視する近似が成立すると仮定する。この場合、
　　Ｒｐｏｒｅ２＝ρ／Ｂ　　…（１０）
と表すことができる。この場合、Ｒｐｏｒｅ２＝ρ／（１０×Ｃ）＝Ｒｐｏｒｅ／１０である。以上のように、第１の条件が満たされる場合には、「Ｒｐｏｒｅ２≦Ｒｐｏｒｅ／１０」（すなわち、１０×Ｒｐｏｒｅ２≦Ｒｐｏｒｅ）という関係が成立する。従って、Ｒｐｏｒｅ２を、Ｒｐｏｒｅに比べて十分に小さく設定できる。
　（第２の条件）
　さらに、発明者らは、
　　Ｂ２／Ａ＞５×Ｃ　　…（１１）
という条件（以下、第２の条件）が満たされるように、流路１０を構成することも好ましいと考察した。例えば、図１の例では、Ａ＝５μｍであるので、（Ｂ２／Ａ）＝１．８μｍである。これに対し、５×Ｃ＝１．５μｍである。すなわち、第２の条件が満たされている。
　一例として、Ｂ２／Ａ＝５×Ｃである場合を考える。この場合、式（６）から、
　　Ｒｐｏｒｅ２＝｛４／（５×π）｝×（ρ／Ｃ）　　…（１２）
である。式（１２）に式（８）を代入すれば、Ｒｐｏｒｅ２＝｛４／（５×π）｝×Ｒｐｏｒｅ≒０．２５×Ｒｐｏｒｅとなる。
　以上のように、第２の条件が満たされる場合には、「Ｒｐｏｒｅ２＜Ｒｐｏｒｅ／４」（すなわち、４×Ｒｐｏｒｅ２＜Ｒｐｏｒｅ）、という関係が成立する。この場合にも、Ｒｐｏｒｅ２を、Ｒｐｏｒｅに比べて十分に小さく設定できる。なお、第１の条件と第２の条件との両方が満たされるように、流路１０が構成されることが特に好ましい。
　以上のように、流路１０では、Ｒｐｏｒｅ２は、Ｒｐｏｒｅに比べて小さく設定されている。好ましくは、Ｒｐｏｒｅ２は、Ｒｐｏｒｅの１／４よりも小さい。より好ましくは、Ｒｐｏｒｅ２は、Ｒｐｏｒｅの１／１０以下である。
　（流路１０の製造方法の一例）
　以下、流路１０（基材１および被覆部材２）の製造方法の一例について、簡単に述べる。但し、本発明の一態様では、以下の例に限定されず、公知の成膜技術、リソグラフィ技術、およびエッチング技術が利用されてよい。
　＜基材１の製造工程＞
　まず、ＣＶＰ（Chemical Vapor Deposition）を用いて、厚さ５０ｎｍ（＝Ｄ）のＳｉ３Ｎ４の層（Ｓｉ３Ｎ４メンブレン）を成膜した。続いて、電子線ビームリソグラフィを用いて、Ｓｉ３Ｎ４メンブレンに対し、直径３００ｎｍ（＝Ｃ）の開口（すなわちＨＬ１）を形成した。このようにして、基材１（ＨＬ１が設けられたＳｉ３Ｎ４メンブレン）が得られた。
　＜被覆部材２の製造工程＞
　そして、基材１の表面に、厚さ５μｍ（＝Ａ）の感光性ポリイミド層を成膜した。続いて、感光性ポリイミド層にＵＶ（Ultra Violet）光を照射し、当該感光性ポリイミド層に直径３μｍ（＝Ｂ）の開口（すなわちＨＬ２）を形成した。このようにして、被覆部材２（ＨＬ２が設けられたポリイミド層）が得られた。すなわち、流路１０が製造された。
　〔変形例〕
　実施形態１では、基材１の材料としてＳｉ３Ｎ４を例示した。但し、基材１の材料は、これに限定されない。基材１の材料の別の例としては、ＳｉＯ２を挙げることができる。
　また、実施形態１では、被覆部材２の材料としてポリイミドを例示した。但し、被覆部材２の材料も、これに限定されない。被覆部材２の別の例としては、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）またはＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）を挙げることができる。
　また、発明者らは、「被覆部材２を設けることによりＣｎｅｔを低減する」というコンセプトに基づき、「被覆部材２の材料は、比誘電率が比較的低い材料であればよい」と推察した。例えば、被覆部材２の材料としては、上述の各例に限らず、公知のポリマー材料を用いることができる。あるいは、被覆部材２の材料として、公知の無機材料（より具体的には、非金属材料）を用いることもできる。
　上述の通り、本発明の一態様に係る流路において、被覆部材キャパシタンスは、基材キャパシタンスよりも小さい。このため、被覆部材の比誘電率（以下、被覆部材比誘電率）は、基材の比誘電率（以下、基材比誘電率）よりも小さいことが好ましい。実施形態１におけるεｐｏｌｙ（ポリイミドの比誘電率）は、被覆部材比誘電率の一例である。上述の通り、εｐｏｌｙ＝３．４である。これに対し、Ｓｉ３Ｎ４メンブレン（基材）の比誘電率は、εＳｉ３Ｎ４＝７．５である。εＳｉ３Ｎ４は、基材比誘電率の一例である。
　〔実施形態２〕
　図７は、実施形態２の検出装置の構成について説明するための図である。実施形態２の検出装置は、実施形態１の検出装置１００とは異なり、粒子Ｐを本発明の一態様に係る流路の付近まで移動させるための補助流路（例：マイクロ流路）を含んでいる。以下、実施形態２の検出装置を、単に「検出装置」と称する。また、実施形態２の流路を、単に「流路」と称する。
　具体的には、図７の（ａ）には、検出装置の全体的な構成が示されている。図７の（ｂ）は、図７の（ａ）におけるナノポアおよびその近傍を拡大した図である。図７の（ｂ）には、流路の構成が示されている。図７の（ｃ）には、検出装置に設けられるナノポアチップの構成が示されている。
　図７の（ａ）に示されるように、検出装置は、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極（第１電極・第２電極）、ナノポアチップ（基材）、およびＰＤＭＳブロック（被覆層）を備える。ナノポアチップには、ナノポア（ＨＬ１）、注入口、および排出口が形成されている。また、ナノポアチップには、ナノポアと注入口と排出口とを連通する流路が形成されている（図７の（ｃ）も参照）。ナノポアチップの材料は、ＳＩ３Ｎ４である。ＰＤＭＳブロックには、ＨＬ２が形成されている（図７の（ｂ）を参照）。２つのＰＤＭＳブロックは、ナノポアチップを挟持するように配置されている。
　一例として、ユーザによって、粒子Ｐを含んだ液体（懸濁液）が注入口に注入される。そして、流体が補助流路を通ってナノポアの近傍に到達すると、上述の通り流路を利用して粒子Ｐを移動させることができる。このため、粒子Ｐの一部が取り除かれた液体が、排出口に向かう。当該液体は、排出口を通過して排出される。
　＜追加検討＞
　発明者らは、以下の事項、すなわち、
　（１）ナノポアチップの表面の一部のみを被覆層（例：ＰＭＭＡ）によって覆った場合には、Ｃｎｅｔの低減効果がそれほど高くない；
　（２）これに対し、ナノポアチップの裏面のみを被覆層によって覆った場合には、Ｃｎｅｔの低減効果が高い；
という事項を確認した。
　このことから、発明者らは、「ＲＣ効果」、換言すれば、「Ｔｄｅｌａｙ（＝Ｒｎｅｔ×Ｃｎｅｔ）の大きさ」（イオン電流波形の鈍り具合と表現されてもよい）には、液体と接触するナノポアチップの表面に由来するキャパシタンスが大きく寄与するのではないかと考察した。
　〔実施形態３〕
　発明者らは、実施形態２における「追加検討の（１）」に関し、さらなる検討を行った。実施形態３では、その検討結果の一例について述べる。
　図８は、実施形態３の流路３０について説明するための図である。図８の（ａ）には、流路３０およびその近傍の構成が概略的に示されている。流路３０は、実施形態１の流路１０と同様に、被覆部材としてのポリイミド層を備える。以下、流路３０の被覆部材を、被覆部材２Ａと称する。被覆部材２Ａは、被覆部材２と同様に、基材１（Ｓｉ３Ｎ４メンブレン）の上面に設けられている。なお、実施形態３の検出装置では、実施形態２と同様に、ＰＤＭＳによって画定された流路（ＰＤＭＳチャネル）が設けられている。
　実施形態３において、発明者らは、ｄｐｓ＝２００ｎｍの場合について検討を行った。なお、実施形態３では、Ｂ＝５０μｍとして、被覆部材２Ａが形成されている。つまり、実施形態３では、実施形態１に比べ、Ｂがより大きく設定されている。なお、実施形態３では、希釈液としては、０．４×ＰＢＳが用いられている。その他の条件については、特に明示されない限り、実施形態１と同様であるものとする。
　図８の（ｂ）には、ポリイミド層（被覆部材２Ａ）によって被覆されたナノポアチップ（基材１）の光学像が示されている。Ｌｐｏｌｙは、被覆部材２Ａの長手方向の長さを示す。実施形態３では、ｙ方向が、水平面（ｘｙ平面）における流路３０の長手方向であるものとする。ｙ方向は、例えば図１における左右方向に相当する。これに対し、ｘ方向を、幅方向とも称する。実施形態３では、ｘ方向が、水平面における流路３０の短手方向であるものとする。長手方向および幅方向はいずれも、上述のｒ方向の一例である。
　また、図８の（ｂ）に示されるように、実施形態３のナノポアチップには、図７の（ｃ）と同様の流路が設けられている。図８の（ａ）および（ｂ）に示されるように、実施形態３では、基材１の上面の一部のみが、被覆部材２Ａに覆われている場合を主に例示する。
　図８の（ｃ）には、流路３０のＳＥＭ像の一例が示されている。図８の（ｃ）に示されるように、実施形態３においても、ＨＬ１はＨＬ２に比べて十分に小さい。
　図８の（ｄ）には、流路３０およびその近傍の等価回路が示されている。図８の（ｄ）のＣＥＤＬは、電気２重層のキャパシタンスである。ＣＥＤＬは、図６の（ｄ）のＣＥＯＦに相当する。図８の（ｄ）の等価回路において、基材１が被覆部材２Ａによって被覆されている箇所では、ＣｐｏｌｙとＣＳｉ３Ｎ４とが直列接続されている。なお、図８の（ｄ）の等価回路の右端におけるＣＳｉ３Ｎ４は、基材１が被覆部材２Ａによって被覆されていない箇所の基材キャパシタンスを示す。
　実施形態１と同様に、ＣＥＤＬは、ＣＳｉ３Ｎ４に比べて十分に小さい。このため、ＣＥＤＬについては無視する。また、実施形態１と同様に、Ｃｐｏｌｙは、ＣＳｉ３Ｎ４に比べて十分に小さい。このことから、図８の（ｄ）の等価回路におけるＣｎｅｔは、近似的に、
　　Ｃｎｅｔ＝Ｃｐｏｌｙ＋ＣＳｉ３Ｎ４…（１３）
と表すことができる。
　以下に述べるように、実施形態３において、ＣｐｏｌｙおよびＣＳｉ３Ｎ４のそれぞれは、Ｌｐｏｌｙに依存する。それゆえ、Ｃｎｅｔも、Ｌｐｏｌｙに依存する。
　（Ｃｐｏｌｙについて）
　図７の（ｃ）に示されるように、実施形態３のナノポアチップにおいて、正方形状の２つの末端部を除いた流路の長手方向の長さは、１２ｍｍである。そこで、まずは、Ｌｐｏｌｙ≦１２ｍｍの場合を考える。この場合、Ｃｐｏｌｙは、
　　Ｃｐｏｌｙ＝α×ｗｔｈｉｎ×Ｌｐｏｌｙ…（１４Ａ）
と表すことができる。なお、
　　α＝ε０×εｐｏｌｙ／ｔｐｏｌｙ
である。ｗｔｈｉｎは、２つの末端部を除いた領域における流路の幅である。図７の（ｃ）に示されるように、ｗｔｈｉｎ＝０．５ｍｍである。ｔｐｏｌｙは、ポリイミド層（被覆部材２Ａ）の厚さであり、図１のＡに相当する。実施形態１と同様に、ｔｐｏｌｙ＝５μｍである。
　続いて、Ｌｐｏｌｙ＞１２ｍｍの場合を考える。この場合、Ｃｐｏｌｙは、
　　Ｃｐｏｌｙ＝０．０１２×α×ｗｔｈｉｎ
　　　　　　　　＋（Ｌｐｏｌｙ－０．０１２）×α×ｗｓｑ…（１４Ｂ）
と表される。ｗｓｑは、流路における正方形状の末端部の幅を表す。図７の（ｃ）に示されるように、ｗｓｑ＝２ｍｍである。従って、流路の長手方向の全長は、１６ｍｍである。この点を踏まえ、実施形態３では、Ｌｐｏｌｙの最大値は、１６ｍｍであるものとする。
　（ＣＳｉ３Ｎ４について）
　まず、Ｌｐｏｌｙ≦１２ｍｍの場合を考える。この場合、ＣＳｉ３Ｎ４は、
　　ＣＳｉ３Ｎ４＝（０．０１２－Ｌｐｏｌｙ）×β…（１５Ａ）
と表される。なお、
　　β＝ε０×εＳｉ３Ｎ４×ｗｔｈｉｎ／ｔＳｉ３Ｎ４
である。また、ｔＳｉ３Ｎ４は、基材１の厚さであり、図１のＤに相当する。実施形態１と同様に、ｔＳｉ３Ｎ４＝５０ｎｍである。上述の通り、ｔＳｉ３Ｎ４＜＜ｔｐｏｌｙである。
　他方、Ｌｐｏｌｙ＞１２ｍｍの場合、ＣＳｉ３Ｎ４は、
　　ＣＳｉ３Ｎ４＝（Ｌｐｏｌｙ－０．０１２）×β…（１５Ｂ）
と表される。
　発明者らは、式（１３）～（１５Ｂ）に基づき、Ｌｐｏｌｙの増加に伴い、Ｃｎｅｔが減少する傾向にあると予想した。
　（実施形態３における検討その１）
　図９は、実施形態３における一検討結果について説明するための図である。発明者らは、Ｌｐｏｌｙの値を様々に相違させて、実験を行った。具体的には、発明者らは、
　　（ケース１）Ｌｐｏｌｙ＝０ｍｍ；
　　（ケース２）Ｌｐｏｌｙ＝１ｍｍ；
　　（ケース３）Ｌｐｏｌｙ＝２ｍｍ；
　　（ケース４）Ｌｐｏｌｙ＝３ｍｍ；
　　（ケース５）Ｌｐｏｌｙ＝６ｍｍ；
　　（ケース６）Ｌｐｏｌｙ＝１２ｍｍ；
　　（ケース７）Ｌｐｏｌｙ＝１６ｍｍ；
という、７通りのケースについて実験を行った。なお、ケース１は、被覆部材２Ａが設けられていない場合に相当する。つまり、ケース１は、実施形態１の比較例に相当する。
　図９の（ａ）には、上記７通りのケースのそれぞれにおける、Ｉｉｏｎの波形が示されている。図９の（ａ）に示されるように、Ｌｐｏｌｙを大きくするにつれて、Ｉｐ（Ｉｉｏｎのピーク値の絶対値）が大きくなる傾向が確認された。また、ケース６・７において、電流ノイズが特に効果的に削減できていることが確認された。そこで、例えば、Ｌｐｏｌｙは、１２ｍｍ以上に設定されることが好ましい。
　また、図９の（ｂ）には、ケース７におけるＩｉｏｎの１つのパルス波形が示されている。図９の（ｃ）には、ケース７におけるＩｉｏｎの３０個のパルス波形が重ね合わせて示されている。
　図９の（ｃ）の例において、パルスのライズ部分の形状については、パルスごとのばらつきが比較的大きい。ライズ部分の大きいばらつきは、粒子Ｐが多様な入射角によって、流路３０の入口部（上部に位置するＨＬ２）に侵入することに起因していると考えられる。他方、パルスのテール部分の形状については、パルスごとのばらつきが比較的小さい。テール部分の小さいばらつきは、流路３０の出口部（下部）では、ＨＬ１を通過した粒子Ｐの進行方向がほぼ均一に揃えられていることに起因していると考えられる。
　（実施形態３における検討その２）
　図１０は、実施形態３における別の検討結果について説明するための図である。図１０の（ａ）には、ケース１・３・４のそれぞれにおける平均化パルスが示されている。図１０の（ａ）からも、Ｌｐｏｌｙを大きくするにつれて、Ｉｐが大きくなる傾向が確認された。
　また、実施形態１から理解されるように、テール部分におけるＩｉｏｎは、
　　Ｉｉｏｎ＝Ｉ０×ｅｘｐ（－ｔ／Ｔｄｅｌａｙ）…（１６）
と表すことができる。つまり、テール波形は、式（１６）によってフィッティングできる。Ｉ０は、Ｉｉｏｎのピーク値である。図１０の（ａ）には、Ｌｐｏｌｙ＝３ｍｍの場合について、式（８）に基づき算出されたテール波形が示されている。当該テール波形は、ケース４の平均化パルスのテール波形と概ね一致することが確認された。
　続いて、発明者らは、式（８）を用いて、ケース１～７のそれぞれについて、Ｔｄｅｌａｙを同定した。図１０の（ｂ）には、ケース１～７のそれぞれにおけるＴｄｅｌａｙが、白丸によって示されている（Ｔｄｅｌａｙの値については、同図のグラフの左端の縦軸を参照）。また、図１０の（ｂ）には、ケース１～７のそれぞれについて、式（１３）～（１５Ｂ）に基づき算出されたＣｎｅｔが、黒丸によって示されている（Ｃｎｅｔの値については、同図のグラフの右端の縦軸を参照）。
　このように、図１０の（ｂ）には、Ｌｐｏｌｙ（同図のグラフの横軸）に対する、ＴｄｅｌａｙおよびＣｎｅｔの依存性が示されている。図１０の（ｂ）に示されるように、Ｌｐｏｌｙの増加に伴い、Ｔｄｅｌａｙが減少する傾向が確認された。また、Ｌｐｏｌｙの増加に伴い、Ｃｎｅｔが減少する傾向が確認された。
　但し、（ｉ）Ｌｐｏｌｙの増加に伴うＴｄｅｌａｙの減少傾向と、（ｉｉ）Ｌｐｏｌｙの増加に伴うＣｎｅｔの減少傾向との間には、若干の相違がみられる。当該相違は、各種のノイズに起因すると考えられる。上述の通り、Ｌｐｏｌｙが小さい場合には、ノイズが大きくなると考えられる。それゆえ、Ｌｐｏｌｙは、ある程度大きい値に設定されることが好ましいと言える。例えば、上述の通り、Ｌｐｏｌｙは、１２ｍｍ以上に設定されることが好ましい。
　〔実施形態４〕
　発明者らは、実施形態２における「追加検討の（２）」に関し、さらなる検討を行った。実施形態４では、その検討結果の一例について述べる。
　図１１は、実施形態４の流路４０について説明するための図である。図１１の（ａ）には、流路４０の構成が概略的に示されている。流路４０では、基材１の下面に、支持部材９が設けられている。支持部材９は、基材１を支持する。支持部材９は、例えばドープＳｉ基板である。支持部材９には、ＨＬ１に対応する位置に、支持部材開口（以下、ＨＬＭ）が設けられている。ＨＬＭは、支持部材９をｚ方向に貫く。ＨＬＭは、支持部材９によってＨＬ１が覆われないように設けられている。
　そして、流路４０では、支持部材９の下面に、被覆部材２Ｂが設けられている。被覆部材２Ｂの材料は、ＰＭＭＡである。このように、流路４０では、実施形態１～３とは異なり、被覆部材が基材１の上面に設けられていない。流路４０では、被覆部材２Ｂは、基材１の下方に設けられている。図１１の（ａ）に示されるように、被覆部材２Ｂは、支持部材９を介して、基材１と間接的に接触している。なお、被覆部材２Ｂにおいて、ＨＬ２は、ＨＬ１およびＨＬＭに対応する位置に設けられている。
　流路４０の構成においても、基材キャパシタンスと被覆部材キャパシタンスとが直列接続されている。このように、本発明の一態様に係る流路において、基材と被覆部材とは、ｚ方向に離間していてもよい。なお、本発明の一態様に係る流路において、基材の第１面（上面）とは、当該基材の２つの主面のうち、支持部材９と接触していない面と表現することもできる。また、基材の第２面（下面）とは、当該基材の２つの主面のうち、支持部材９と接触している面（支持部材９によって支持されている面）と表現することもできる。
　図１１の（ｂ）には、流路４０およびその近傍の等価回路が示されている。また、図１１の（ｂ）には、流路４０との対比のために、流路１０Ｖが示されている。図１１の（ｂ）には、流路１０Ｖおよびその近傍の等価回路がさらに示されている。流路１０Ｖでは、流路１０における支持部材９が明示的に図示されている。流路１０Ｖでは、流路１０と同様に、基材１の上面のうち、ＨＬの近傍を除いた部分の全体が、ポリイミド層（被覆部材２）によって被覆されている。以下、当該被覆態様を、「上面全体被覆」と称する。流路１０Ｖでは、被覆部材２は、支持部材９を介さずに、基材１と直接的に接触している。
　これに対し、流路４０では、被覆部材２Ｂは、基材１の下面の一部に対応する位置に設けられている。以下、当該被覆態様を、「ＰＭＭＡ被覆」と称する。上述の実施形態３に示されるように、本発明の一態様に係る流路において、上面全体被覆は必須ではないことが、発明者らによって新たな知見として見出された。流路４０の構成は、当該新たな知見に基づき、発明者らによって創作された。
　図１１の（ｂ）の等価回路において、ＣＰＭＭＡは、被覆部材２Ｂのキャパシタンスである。ＣＰＭＭＡは、被覆部材キャパシタンスの別の例である。ＣｄＳｉは、支持部材９のキャパシタンスである。ＣｄＳｉは、ＣＰＭＭＡおよびＣＳｉ３Ｎ４に比べて十分に大きい。このため、Ｃｎｅｔの計算においては、ＣｄＳｉを無視してよい。
　図１１の（ｂ）の各等価回路においても、基材キャパシタンスと被覆部材キャパシタンスとは直列接続されている。図１１の（ｂ）の例において、ＣＰＭＭＡ＝４４ｐＦであった。従って、流路４０の等価回路では、Ｃｎｅｔ≒４４ｐＦとなる。これに対し、ＣＳｉ３Ｎ４＝１３ｎＦであった。従って、流路１０Ｖの等価回路では、Ｃｎｅｔ≒１３ｎＦとなる。このように、発明者らは、ＰＭＭＡ被覆によれば、上面全体被覆に比べて、被覆部材キャパシタンスをさらに低減できることを見出した。すなわち、流路４０によれば、流路１０Ｖに比べて、さらに小さいＣｎｅｔを得ることができる。
　以上のように、本発明の一態様に係る流路では、被覆部材は、ｚ方向から見た場合に、ＨＬ２を除いた位置において、基材の一部と重なり合うように設けられてよい。すなわち、被覆部材は、ｚ方向から見た場合に、ＨＬ２を除いた位置において、基材の全体と重なり合うように設けられていなくともよい。また、本発明の一態様に係る流路では、被覆部材を基材の下方に設けることもできるので、流路の構造設計の自由度も高いと言える。
　図１１の（ｃ）には、（ｉ）「Ｌｐｏｌｙ＝１６ｍｍ（上述の実施形態３のケース７）」、（ｉｉ）「ＰＭＭＡ被覆（流路４０）」、および、（ｉｉｉ）「上面全体被覆（流路１０Ｖ）」のそれぞれにおける、Ｉｉｏｎの波形が示されている。「Ｌｐｏｌｙ＝１６ｍｍ」のデータは、「ＰＭＭＡ被覆」および「上面全体被覆」のデータとの対比のために示されている。ＰＭＭＡ被覆によれば、ケース７および上面全体被覆に比べて、電流ノイズが特に効果的に削減できていることが確認された。
　図１１の（ｄ）には、（ｉ）「Ｌｐｏｌｙ＝１６ｍｍ」、（ｉｉ）「ＰＭＭＡ被覆」、および、（ｉｉｉ）「上面全体被覆」のそれぞれにおける、平均化パルスが示されている。発明者らは、実施形態３と同様に、ＰＭＭＡ被覆および上面全体被覆のそれぞれの場合についても、Ｔｄｅｌａｙを同定した。
　図１０に示されるように、ケース７では、Ｔｄｅｌａｙは、約２００μｓであった。これに対し、ＰＭＭＡ被覆では、Ｔｄｅｌａｙ＝１４５μｓであった。また、上面全体被覆では、Ｔｄｅｌａｙ＝１４９μｓであった。このように、ＰＭＭＡ被覆では、特に小さいＴｄｅｌａｙが得られることが確認された。以上のことから、流路４０の構成は、イオン電流の応答速度向上に特に好適であると期待される。
　〔補足１〕
　上述のように、本発明の一態様に係る流路では、被覆部材キャパシタンス（以下、Ｃ２）は、基材キャパシタンス（以下、Ｃ１）よりも小さく設定されている。例えば、上述の各実施形態に示されるように、Ｃ２はｐＦオーダの値をとり、Ｃ１はｐＦオーダの値をとる。
　従って、一例として、Ｃ２は、Ｃ１の１／１００以下であることが好ましい。このように各キャパシタンスが設定されていれば、Ｃ２＜＜Ｃ１であると言える。上述の各実施形態から理解されるように、Ｃ１とＣ２とが直列接続されている場合には、
　　Ｃｎｅｔ≒（Ｃ１×Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ２）…（１７）
の関係が成立する。
　さらに、Ｃ２＜＜Ｃ１である場合には、
　　Ｃｎｅｔ≒（Ｃ１×Ｃ２）／Ｃ１＝Ｃ２…（１７Ａ）
となる。このように、Ｃ２をＣ１よりも十分に小さく設定する（例：Ｃ２をＣ１の１／１００以下に設定する）ことにより、Ｃｎｅｔを効果的に低減できる。
　〔補足２〕
　本発明の一態様に係る流路では、基材の上方および下方の両方に、被覆部材がそれぞれ設けられてもよい。
　〔まとめ〕
　本発明の一態様に係る流路は、ナノポアセンサに設けられる流路であって、基材と、上記基材に対応する位置に設けられた被覆部材と、を備え、上記基材および上記被覆部材のそれぞれの厚さ方向を第１方向として、上記基材には、当該基材を上記第１方向に貫く基材開口が設けられており、上記被覆部材には、当該被覆部材を上記第１方向に貫く被覆部材開口が設けられており、上記被覆部材開口は、上記被覆部材によって上記基材開口が覆われないように設けられており、上記基材のキャパシタンスを基材キャパシタンスとし、上記被覆部材のキャパシタンスを被覆部材キャパシタンスとして、上記被覆部材は、上記基材キャパシタンスと上記被覆部材キャパシタンスとが直列接続されるように、上記基材に対して配置されており、上記被覆部材キャパシタンスは、上記基材キャパシタンスよりも小さい。
　本発明の一態様に係る流路では、上記被覆部材開口の、上記第１方向に対して垂直な方向における最大長をＢとし、上記基材開口の、上記第１方向に対して垂直な方向における最大長をＣとして、Ｂ≧１０×Ｃという関係が満たされている。
　本発明の一態様に係る流路では、上記被覆部材の厚さをＡとして、Ｂ２／Ａ＞５×Ｃという関係が満たされている。
　本発明の一態様に係る流路では、上記被覆部材の材料は、ポリマー材料である。
　本発明の一態様に係る流路では、上記ポリマー材料は、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、またはポリジメチルシロキサンである。
　本発明の一態様に係る流路では、上記基材の材料は、Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉＯ２である。
　本発明の一態様に係る流路では、上記被覆部材の比誘電率は、上記基材の比誘電率よりも小さい。
　本発明の一態様に係る流路では、上記被覆部材開口の電気抵抗は、上記基材開口の電気抵抗よりも小さい。
　本発明の一態様に係る流路では、上記被覆部材開口の電気抵抗は、上記基材開口の電気抵抗の１／４よりも小さい。
　本発明の一態様に係る流路では、上記被覆部材開口の電気抵抗は、上記基材開口の電気抵抗の１／１０以下である。
　本発明の一態様に係る流路では、上記被覆部材は、上記第１方向から見た場合に、上記被覆部材開口を除いた位置において、上記基材の一部と重なり合っている。
　本発明の一態様に係る流路は、上記基材を支持する支持部材をさらに備えており、上記被覆部材は、上記支持部材を介して、上記基材と間接的に接触している。
　本発明の一態様に係る流路では、上記被覆部材は、上記基材と直接的に接触している。
　本発明の一態様に係る流路では、上記被覆部材キャパシタンスは、上記基材キャパシタンスの１／１００以下である。
　〔本発明の一態様の別の表現〕
　本発明の一態様に係る流路は、ナノポアセンサに設けられる流路であって、基材と、上記基材上に堆積された被覆部材と、を備え、上記基材および上記被覆部材のそれぞれの厚さ方向を第１方向として、上記基材には、当該基材を上記第１方向に貫く基材開口が設けられており、上記被覆部材には、当該被覆部材を上記第１方向に貫く被覆部材開口が設けられており、上記被覆部材開口は、上記被覆部材によって上記基材開口が覆われないように設けられており、上記被覆部材開口の、上記第１方向に対して垂直な方向における最大長をＢとし、上記基材開口の、上記第１方向に対して垂直な方向における最大長をＣとして、Ｂ≧１０×Ｃという関係が満たされている。
　本発明の一態様に係る流路では、上記被覆部材の厚さをＡとして、Ｂ２／Ａ＞５×Ｃという関係が満たされている。
　〔付記事項〕
　本発明の一態様は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の一態様の技術的範囲に含まれる。
　１　基材
　２、２Ａ、２Ｂ　被覆部材
　９　支持部材
　１０、１０Ｖ、３０、４０　流路
　１００　検出装置（ナノポアセンサ）
　ＨＬ１　基材開口（ナノポア）
　ＨＬ２　被覆部材開口（ポリイミド開口）
　Ａ　被覆部材の厚さ
　Ｂ　被覆部材開口の直径（被覆部材開口の、第１方向に対して垂直な方向における断面の最大幅）
　Ｃ　基材開口の直径（基材開口の、第１方向に対して垂直な方向における断面の最大幅）
　ｚ方向　厚さ方向（第１方向）
　ＣＳｉ３Ｎ４　Ｓｉ３Ｎ４メンブレン（基材）のキャパシタンス（基材キャパシタンス）
　Ｃｐｏｌｙ　ポリイミド層（被覆部材）のキャパシタンス（被覆部材キャパシタンス）
　ＣＰＭＭＡ　ＰＭＭＡ（被覆部材）のキャパシタンス（被覆部材キャパシタンス）
　Ｒｐｏｒｅ　基材開口の抵抗（電気抵抗）
　Ｒｐｏｒｅ２　被覆部材開口の抵抗（電気抵抗）

Claims (14)

  1. 　ナノポアセンサに設けられる流路であって、
    　基材と、
    　上記基材に対応する位置に設けられた被覆部材と、を備え、
    　上記基材および上記被覆部材のそれぞれの厚さ方向を第１方向として、
    　上記基材には、当該基材を上記第１方向に貫く基材開口が設けられており、
    　上記被覆部材には、当該被覆部材を上記第１方向に貫く被覆部材開口が設けられており、
    　上記被覆部材開口は、上記被覆部材によって上記基材開口が覆われないように設けられており、
    　　上記基材のキャパシタンスを基材キャパシタンスとし、
    　　上記被覆部材のキャパシタンスを被覆部材キャパシタンスとして、
    　上記被覆部材は、上記基材キャパシタンスと上記被覆部材キャパシタンスとが直列接続されるように、上記基材に対して配置されており、
    　上記被覆部材キャパシタンスは、上記基材キャパシタンスよりも小さい、流路。
  2. 　上記被覆部材開口の、上記第１方向に対して垂直な方向における最大長をＢとし、
    　上記基材開口の、上記第１方向に対して垂直な方向における最大長をＣとして、
    　Ｂ≧１０×Ｃ；
    　という関係が満たされている、請求項１に記載の流路。
  3. 　上記被覆部材の厚さをＡとして、
    　Ｂ２／Ａ＞５×Ｃ；
    　という関係が満たされている、請求項１または２に記載の流路。
  4. 　上記被覆部材の材料は、ポリマー材料である、請求項１から３のいずれか１項に記載の流路。
  5. 　上記ポリマー材料は、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、またはポリジメチルシロキサンである、請求項４に記載の流路。
  6. 　上記基材の材料は、Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉＯ２である、請求項１から５のいずれか１項に記載の流路。
  7. 　上記被覆部材の比誘電率は、上記基材の比誘電率よりも小さい、請求項１から６のいずれか１項に記載の流路。
  8. 　上記被覆部材開口の電気抵抗は、上記基材開口の電気抵抗よりも小さい、請求項１から７のいずれか１項に記載の流路。
  9. 　上記被覆部材開口の電気抵抗は、上記基材開口の電気抵抗の１／４よりも小さい、請求項８に記載の流路。
  10. 　上記被覆部材開口の電気抵抗は、上記基材開口の電気抵抗の１／１０以下である、請求項９に記載の流路。
  11. 　上記被覆部材は、上記第１方向から見た場合に、上記被覆部材開口を除いた位置において、上記基材の一部と重なり合っている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の流路。
  12. 　上記基材を支持する支持部材をさらに備えており、
    　上記被覆部材は、上記支持部材を介して、上記基材と間接的に接触している、請求項１から１１のいずれか１項に記載の流路。
  13. 　上記被覆部材は、上記基材と直接的に接触している、請求項１から１１のいずれか１項に記載の流路。
  14. 　上記被覆部材キャパシタンスは、上記基材キャパシタンスの１／１００以下である、請求項１から１３のいずれか１項に記載の流路。
     
PCT/JP2019/027366 2018-07-11 2019-07-10 流路 WO2020013235A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19834886.4A EP3822623A4 (en) 2018-07-11 2019-07-10 FLOW CHANNEL
JP2020530232A JP7318951B2 (ja) 2018-07-11 2019-07-10 流路
US17/258,623 US11307161B2 (en) 2018-07-11 2019-07-10 Flow passage

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018131885 2018-07-11
JP2018-131885 2018-07-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020013235A1 true WO2020013235A1 (ja) 2020-01-16

Family

ID=69141764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/027366 WO2020013235A1 (ja) 2018-07-11 2019-07-10 流路

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11307161B2 (ja)
EP (1) EP3822623A4 (ja)
JP (1) JP7318951B2 (ja)
WO (1) WO2020013235A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130270521A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-17 International Business Machines Corporation Graphene transistor gated by charges through a nanopore for bio-molecular sensing and dna sequencing
JP2014126554A (ja) 2012-12-27 2014-07-07 Osaka Univ 物質の移動速度の制御方法および制御装置
WO2015083767A1 (ja) * 2013-12-05 2015-06-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ 生体分子特性解析チップ及びその製造方法
JP2016197077A (ja) 2015-04-06 2016-11-24 国立大学法人大阪大学 サンプル検出デバイス用のサンプル捕集装置、及び該サンプル捕集装置を含むサンプル検出デバイス
JP2018510329A (ja) * 2015-02-05 2018-04-12 プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ 流体通路を含むナノポアセンサ

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103380369B (zh) * 2011-02-23 2016-12-28 纽约市哥伦比亚大学理事会 使用纳米孔进行单分子检测的系统和方法
US9759711B2 (en) * 2013-02-05 2017-09-12 Genia Technologies, Inc. Nanopore arrays
WO2018136497A1 (en) * 2017-01-18 2018-07-26 Roche Sequencing Solutions, Inc. Low-noise biomolecular sensors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130270521A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-17 International Business Machines Corporation Graphene transistor gated by charges through a nanopore for bio-molecular sensing and dna sequencing
JP2014126554A (ja) 2012-12-27 2014-07-07 Osaka Univ 物質の移動速度の制御方法および制御装置
WO2015083767A1 (ja) * 2013-12-05 2015-06-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ 生体分子特性解析チップ及びその製造方法
JP2018510329A (ja) * 2015-02-05 2018-04-12 プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ 流体通路を含むナノポアセンサ
JP2016197077A (ja) 2015-04-06 2016-11-24 国立大学法人大阪大学 サンプル検出デバイス用のサンプル捕集装置、及び該サンプル捕集装置を含むサンプル検出デバイス

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3822623A4

Also Published As

Publication number Publication date
US11307161B2 (en) 2022-04-19
JP7318951B2 (ja) 2023-08-01
EP3822623A1 (en) 2021-05-19
JPWO2020013235A1 (ja) 2021-08-02
EP3822623A4 (en) 2021-08-18
US20210270762A1 (en) 2021-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4897681B2 (ja) イオン・チャネルを通過する時間的に変化する電流を検出するための方法及び装置
US9989516B2 (en) Electro-diffusion enhanced bio-molecule charge detection using electrostatic interaction
Lan et al. Nanoparticle transport in conical-shaped nanopores
Yusko et al. Electroosmotic flow can generate ion current rectification in nano-and micropores
Dimitrov et al. Nanopores in solid-state membranes engineered for single molecule detection
US8293083B2 (en) Nanopore electrode, nanopore membrane, methods of preparation and surface modification, and use thereof
EP2678669A1 (en) Systems and methods for single-molecule detection using nanopores
Hyun et al. Probing access resistance of solid‐state nanopores with a scanning‐probe microscope tip
US20130161194A1 (en) Nanopore device, method of fabricating the same, and dna detection apparatus including the same
Hernández-Ainsa et al. Lipid-coated nanocapillaries for DNA sensing
CN108387617B (zh) 气体传感器及其制造方法
JP2009536107A (ja) イオンチャンネル記録並びに単分子検出及び解析のためのナノポア基盤
KR20130114435A (ko) 다수의 전극을 갖는 생분자 검출 장치
US20180217076A1 (en) Large scale, low cost nanosensor, nano-needle, and nanopump arrays
WO2012073009A2 (en) Nanopore devices
WO2020013235A1 (ja) 流路
US10274478B2 (en) Ultra low capacitance glass supported dielectric membranes for macromolecular analysis
KR101895123B1 (ko) 이중 나노 포어 소자 및 이의 제조 방법
Moazed et al. Novel PMMA polymer-based nanopores capable of detection and discrimination between structurally different biomolecules
RU2661884C2 (ru) Чувствительный элемент биологического сенсора
JP2019138861A (ja) 分析素子及び分析装置
KR102416152B1 (ko) 나노 층상 구조막이 결합된 나노포어 소자
WO2020013256A1 (ja) 流路、流路の製造方法、電極構造体、および、電極構造体の製造方法
TW201830009A (zh) 氣體感測器及其製造方法
Denomme et al. A microsensor for the detection of a single pathogenic bacterium using magnetotactic bacteria-based bio-carriers: simulations and preliminary experiments

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19834886

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020530232

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE