用于探测分子配合物的电属性的系统技术方案

披露了一种用于探测分子配合物的电属性的系统。该系统包括与分子配合物电耦合的电极，分子配合物输出受分子配合物的电属性影响的电信号，其中，分子配合物的电属性对电信号的影响由期望带宽表征。该系统进一步包括积分放大器电路，其被配置为从该电极接收电信号。该积分放大器电路进一步被配置为选择性地对预定带宽内的电信号的部分进行放大并在时间上对其进行积分，其中，预定带宽是至少部分地基于期望带宽来选择的。

【技术实现步骤摘要】
用于探测分子配合物的电属性的系统本申请为分案申请，其母案的专利技术名称为“用于探测分子配合物的电属性的系统”，申请日为2011年12月12日，申请号为201180065839.8。对其他申请的交叉引用本申请要求于2011年1月24日提交的、名称为“SYSTEMFORCOMMUNICATINGINFORMATIONFROMANARRAYOFSENSORS”的美国临时专利申请No.61/435,700（代理人案号No.GENIP009+）的优先权，该美国临时专利申请出于所有目的通过引用并入本文。
技术介绍
近年来半导体产业内的微小型化中的进展已经使得生物技术专家能够开始将其传统上庞大的感测工具包装为越来越小的形状因子，包装到所谓的生物芯片上。将期望开发用于生物芯片的技术。附图说明在下面的详细描述及附图中披露了本专利技术的各个实施例。图1是示出用于测量生物芯片中的单个细胞内的物理属性的传感器电路100的实施例的框图。图2示出在恒定噪声基底的情况下，随着测量信号带宽减小，信噪比增大，从而改进了图1的传感器电路100的灵敏度。图3是示出用于测量纳米孔阵列中的单个细胞内的物理属性（例如，电流）的传感器电路300的实施例的电路图。图4是示出用于测量纳米孔阵列中的单个细胞内的物理属性的传感器电路400的第二实施例的电路图。图5是示出电路300或电路400中的积分放大器的输出处的电压随时间变化的曲线图的图。图6是示出生物芯片中的细胞阵列的实施例的框图。具体实施方式本专利技术可以以多种方式来实现，包括被实现为：过程；设备；系统；物质组成；计算机可读存储介质上体现的计算机程序产品；和/或处理器，诸如被配置为执行存储在耦合至处理器的存储器上和/或由该存储器提供的指令的处理器。在该说明书中，这些实施方式或者本专利技术可采用的任何其他形式可以被称为技术。一般地，在本专利技术的范围内，所披露的过程的步骤的顺序可以被更改。除非另有声明，可以将被描述为被配置为执行任务的诸如处理器或存储器之类的部件实现为被临时配置为在给定的时间处执行该任务的一般部件或被制造为执行该任务的具体部件。如本文所使用的那样，术语“处理器”涉及被配置为处理诸如计算机程序指令之类的数据的一个或多个器件、电路和/或处理核心。在各个实施例中，在多种系统或形式中实现本文所描述的技术。在一些实施例中，以硬件方式将技术实现为专用集成电路（ASIC）或现场可编程门阵列（FPGA）。在一些实施例中，使用处理器（例如，诸如ARM核心之类的嵌入式处理器），其中该处理器被提供或加载有用于执行本文描述的技术的指令。在一些实施例中，将技术实现为在计算机可读存储介质中体现且包括计算机指令的计算机程序产品。下文中，连同示出本专利技术原理的附图一起，提供本专利技术的一个或多个实施例的详细描述。与这些实施例结合描述本专利技术，但本专利技术并不限于任何实施例。本专利技术的范围仅由权利要求限定，且本专利技术包含多种替换、修改及等同物。为了提供对本专利技术的透彻理解，在下面的描述中阐述多个具体细节。这些细节是为了示例的目的而提供的，并且可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下根据权利要求来实施本专利技术。为了清楚的目的，并未详细地描述本专利技术相关
中已知的技术材料，以便不会不必要地使本专利技术模糊。近年来半导体产业内的微小型化中的进展已经使得生物技术专家能够开始将其传统上庞大的感测工具包装为越来越小的形状因子，包装到所谓的生物芯片上。这些芯片本质上是可执行数百或数千个同时生物化学反应的小型化实验室。生物芯片使得研究人员能够出于从疾病诊断到生物恐怖剂（bioterrorismagent）的探测的多种目的而迅速地筛查大量的生物分析物。典型地，生物芯片包括大的细胞阵列。例如，用于核苷酸测序的生物芯片可以在阵列中包含数千或数百万个单个细胞。每个细胞包括由构成低聚纳米孔和单链DNA的单体以及被绑定至该单链DNA的任何物组成的分子配合物。纳米孔是可被用作单分子探测器的电绝缘膜中的小孔。可以使用诸如α-溶血素或MspA之类的生物材料来形成纳米孔。可以使用诸如半导体材料之类的固态材料来形成纳米孔。当跨越包含纳米孔的分子配合物施加较小电压时，可以测量通过分子配合物的离子电流，以提供关于经过分子配合物的分子的结构的信息。在阵列的单个细胞中，可以将电路用于控制跨越包含纳米孔的脂双层施加的电刺激，并用于探测穿过纳米孔的分子的电图案或签名。这些图案或签名标识出所关注的事件，诸如对分子配合物的增加或减少或者对分子配合物的构象变化。为了降低阵列的成本，其中的高度灵敏的传感器内的物理上小的单个细胞是期望的。图1是示出用于测量生物芯片中的单个细胞内的物理属性的传感器电路100的实施例的框图。如图1中所示，由探测器102探测物理属性（例如电流、电压或电荷），作为探测信号104。如下文中进一步描述的那样，传感器电路100可以用于在不采样的情况下测量探测信号104的均值。在一些实施例中，发起标记106重置积分放大器108，并开始在时间上对探测信号104的连续积分。使用比较器112将积分输出110与跳闸阈值114进行比较。当积分输出110达到跳闸阈值114时，可以使用跳闸标记116作为对积分放大器108的反馈信号，以终止对探测信号104的积分。例如，当跳闸标记116为“开启”或被断言时，终止积分。发起标记106的断言和跳闸标记116的断言之间的持续时间与探测信号104的均值（例如，电流的均值）成比例。相应地，可以将跳闸标记116（仅1个信息比特）的“开启”和“关闭”从细胞发送至外部处理器，以计算探测信号104的均值。可替换地，可以将“开启/关闭”信息从细胞发送至外部存储器，以用于延迟处理。例如，可以将发起标记106和跳闸标记116分别被断言的时钟周期记录在外部存储器中。然后，可以使用两个被断言的标记之间的时钟周期的数目来在稍后的时间处确定探测信号104的均值。在一些实施例中，可以通过在多个积分周期上对探测信号104进行积分来获得更加精确的结果。例如，可以在多个积分周期上对探测信号104的所确定的均值进一步平均。在一些实施例中，发起标记106至少部分地基于跳闸标记116。例如，可以响应于跳闸标记116被断言而重新断言发起标记106。在该示例中，可以将跳闸标记116用作用于重新初始化积分放大器108的反馈信号，使得一旦前一个积分周期被终止，探测信号104的另一个积分周期就可以开始。在跳闸标记116被断言之后立即重新断言发起标记106减少了探测器102生成未被积分且因此未被测量的信号时的时间的部分。在信号可用的近似整个时间上进行积分。由此，捕获了信号的大部分信息，从而最小化了获得测量信号的平均值的时间。在特定积分周期期间，散粒噪声可能破坏跳闸标记116。相应地，一些实施例可以包括用于进行下述操作的逻辑：确定跳闸标记116是否已被散粒噪声在跳闸标记116被存储或用于任何计算之前的特定积分周期中破坏。通过在不采样的情况下对探测信号102进行连续积分来最大化传感器电路100的灵敏度。这用来限制测量信号的带宽。继续参考图1，跳闸阈值114和积分系数A设置了测量信号的带宽。随着积分系数A减小或者随着跳闸阈值114增大，测量信号带宽减小。图2示出在恒定噪声基底的情况下，随着测量信号带宽减小，信噪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从纳米孔传感器阵列传送信息的系统，包括：包括多个纳米孔传感器的纳米孔传感器阵列，其中，每一个传感器感测与该传感器通信的材料的物理属性；与每一个传感器相关联的信号处理电路，其在时间上对该传感器的输出进行积分，并将积分输出与阈值相比较；以及与信号处理电路耦合的通信网络，其输出指示对应于给定传感器的积分输出已达到阈值的信息，其中，所述信息包括1比特标记；并且其中，传感器阵列包括第一多个行的传感器和第二多个列的传感器，以及其中，用于每一行的传感器的1比特标记共享行信号线，以及其中，用于每一列的传感器的1比特标记共享列信号线，以及其中，每个行信号线在共享该行信号线的至少一个1比特标记被断言的情况下被断言，以及其中，每个列信号线在共享该列信号的至少一个1比特标记被断言的情况下被断言。

【技术特征摘要】
2011.01.24 US 61/435700;2011.10.12 US 13/272109;201.一种用于从纳米孔传感器阵列传送信息的系统，包括：包括多个纳米孔传感器的纳米孔传感器阵列，其中，每一个传感器感测与该传感器通信的材料的物理属性；与每一个传感器相关联的信号处理电路，其在时间上对该传感器的输出进行积分，并将积分输出与阈值相比较；以及与信号处理电路耦合的通信网络，其输出指示对应于给定传感器的积分输出已达到阈值的信息，其中，所述信息包括1比特标记；并且其中，传感器阵列包括第一多个行的传感器和第二多个列的传感器，以及其中，用于每一行的传感器的1比特标记共享行信号线，以及其中，用于每一列的传感器的1比特标记共享列信号线，以及其中，每个行信号线在共享该行信号线的至少一个1比特标记被断言的情况下被断言，以及其中，每个列信号线在共享该列信号的至少一个1比特标记被断言的情况下被断言。2.根据权利要求1所述的系统，其中，在时间上对该传感器的输出进行积分包括：基于发起标记来发起积分；以及基于指示对应于该传感器的积分输出已达到阈值的信息来终止积分。3.根据权利要求2所述的系统，其中，通信网络进一步输出发起标记的状态。4.根据权利要求2所述的系统，其中，积分的发起和终止之间的时间段与物理属性的均值相对应。5.根据权利要求2所述的系统，其中，通过下述操作来重复在时间上对该传感器的输出进行积分：至少部分地基于指示对应于该传感器的积分输出已达到阈值的信息来导出发起标记。6.根据权利要求5所述的系统，其中，响应于指示对应于该传感器的积分输出已达到阈值的信息来重新断言发起标记。7.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：R陈，
申请(专利权)人：吉尼亚科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US