【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液体bioNEMS装置以及其操作方法的领域。
技术介绍
近年来,在NEMS和化学力显微镜(CFM,Chemical ForceMicroscopy)领域取得了许多进展。NEMS方法产生出一系列小长度和厚度、能高Q高频谐振的悬臂(cantilever)。当工作于理想条件下(低T,真空)时,这些NEMS装置表现出空前的灵敏度。在更大尺寸级(AFM,CFM)时,多种工作涉及到分析单个分子之间的相互作用施加的力,从氢键和抗体-抗原相互作用到共价键。装饰有生物分子并与衍生表面或衍生磁珠相互作用的AFM悬臂,证明抗原-抗体相互作用表现出100pN量级的力,共价键表现出大约1-10nN的力。这些流域试验表明,可测量随机极限的化学活动,不过也表现出难以在小型、便携式和坚固的装置中实现这种潜力。根据本专利技术,需要某种方法来减小悬臂相对于NEMS尺寸的大小,提供所需的瞬时响应,小体积,以及对单个分子的灵敏度,这是将装置构建成单单元性能所需要的。当然,将NEMS悬臂放置于溶液中,并且置于室温下,将需要对CFM或NEMS通常采用的检测策略进行修正。液体会使NEMS旋臂受潮,从而不可能进行谐振检测,并且溶液的热能将会冲击悬臂。对于这些潜在的困难,需要开发出某种方法作为试验的主要部分。与传统的CFM不同,根据本专利技术需要一种不通过记录悬臂偏转来测量单个(或少量)化学键的力的方法。需要某种类型的NEMS悬臂设计,其通过使用整体传感器限制悬臂产生大的热驱动运动而检测化学键的存在。根据本专利技术还需要一种使用具有系统上不同的化学装饰的BioNEMS悬臂阵列的装置,同时 ...
【技术保护点】
一种亚微米bioNEMS装置,包括:支架;和与支架耦合并从该处延伸的压阻悬臂,其具有长度l和宽度w以及一末端,其中所述悬臂具有一宽度减小为b且长度为l↓[1]的限制部分,以及处于所述末端或末端附近的生物功能化部分。
【技术特征摘要】
US 2002-5-7 60/379,552;US 2002-5-7 60/379,643;US 21.一种亚微米bioNEMS装置,包括支架;和与支架耦合并从该处延伸的压阻悬臂,其具有长度l和宽度w以及一末端,其中所述悬臂具有一宽度减小为b且长度为l1的限制部分,以及处于所述末端或末端附近的生物功能化部分。2.如权利要求1所述的bioNEMS装置,其中所述限制部分由多个宽度减小为b、附着到支架的管脚组成。3.如权利要求2所述的bioNEMS装置,其中所述多个管脚的数量为2,并且彼此分隔w-2b的距离。4.如权利要求1所述的bioNEMS装置,还包括施加给悬臂的限制部分的偏流源,并且所述偏流的幅值受生物功能化末端的最大可接受温度升高的限制。5.如权利要求4所述的bioNEMS装置,其中生物功能化末端的最大可接受温度升高近似为1度K。6.一种浸入液体中的压阻bioNEMS装置的改进,包括至少一个长度为l的振动悬臂,将幅值选择成使得相对于压阻bioNEMS装置产生的信号强度,背景约翰逊噪声最小。7.如权利要求6所述的改进,其中信号强度是基于压阻bioNEMS装置在液体中的热机械噪声大小。8.如权利要求6所述的改进,其中压阻悬臂具有宽度w,和宽度减小为b的限制部分,其中选择所述减小的宽度b,以便相对于压阻bioNEMS装置产生的信号强度,减小约翰逊噪声。9.如权利要求8所述的改进,其中所述信号强度是基于压阻bioNEMS装置在液体中的热机械噪声大小。10.一种浸入液体中的生物功能化bioNEMS装置的改进,包括设置于bioNEMS装置上、用于与感兴趣的配合基结合的受体,和设置于具有受体的bioNEMS装置上、用于增强受体与感兴趣配合基结合率系数的催化剂。11.如权利要求10所述的改进,其中所述催化剂降低受体-配合基结合活化能。12.如权利要求10所述的改进,其中借助于强制进化设计所述受体以便优选地和感兴趣的配合基结合。13.一种亚微米装置,包括载波信号源;支架;与支架耦合并从该处延伸的压阻悬臂;以及设置在悬臂上并且与所述源电磁耦合的元件,从而由来自于所述源的载波信号驱动所述悬臂。14.如权利要求13所述的装置,其中所述元件包括设置于所述悬臂上的磁膜,并且所述源产生与磁膜耦合的电磁信号。15.一种设备,包括多个NEMS传感器,每个NEMS传感器产生一输出信号;和对多个NEMS传感器产生的多个相应输出信号进行处理以便获得集合输出信号的装置。16.如权利要求15所述的设备,其中所述装置将所述多个输出信号求平均,从而所述集合输出信号是平均值。17.如权利要求15所述的设备,其中所述装置确定在预定时间窗口内所述多个输出信号的预定部分是否处于阈值之上。18.如权利要求15所述的设备,其中多个NEMS传感器中的每一个被生物功能化,并且所述装置通过仅产生集合输出信号而有效增大配合基捕获率,其中集合输出信号表示与单个NEMS传感器相比,增大配合基捕获率。19.一种浸入液体中的装置,包括浸入液体中以构成相邻传感器阵列的多个NEMS传感器,每个NEMS传感器产生一输出信号,两个相邻NEMS传感器的运动通过相邻NEMS传感器所浸入的液体彼此耦合。20.如权利要求19所述的装置,其中由下式定义包括两相邻NEMS传感器的第一和第二NEMS传感器的运动的互相关,C12=<x1(0)x2(t)&...
【专利技术属性】
技术研发人员:迈克尔L洛克斯,斯科特E弗雷泽,杰利E所罗门,迈克尔C克罗斯,杰西卡L阿勒特,
申请(专利权)人:加利福尼亚技术学院,
类型:发明
国别省市:US[美国]
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