生化相互作用的动态激励和测量制造技术

公开了用于生化相互作用的激励和测量的设备、系统和方法。激励电路系统(602)被配置成向包括通道(210)的生物栅控晶体管(106a，402)施加一个或更多个激励条件，使得来自生物栅控晶体管(106a，402)的一个或更多个输出信号受到激励条件和与通道表面(428)接触的样品流体(110)内的部分(422)的生化相互作用的影响。测量电路系统(606)被配置成：通过使用与距通道的大于静电屏蔽距离(504)的一个或更多个测量距离(502)对应的测量带宽，对受影响的输出信号执行时间相关的测量，来获得关于发生在上述测量距离(502)处的生化相互作用的信息。分析模块(116)被配置成基于时间相关的测量来表征生化相互作用的参数。生化相互作用的参数。生化相互作用的参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生化相互作用的动态激励和测量
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年6月9日在美国提交的题为“Dynamic Excitation And Measurement Of Biochemical Interactions”的美国临时专利申请第63/036,772号的优先权，该美国临时专利申请在法律允许的范围内通过引用并入本文中。


[0003]本文中公开的主题涉及集成电测量系统，并且更特别地，涉及生化相互作用的动态激励和测量。

技术介绍

[0004]晶体管和集成电路很少被设计成在液体环境内工作，并且这些晶体管和集成电路通常是以非常慢的速度工作。通常，与液体环境耦合的半导体要等待化学平衡，或在特定的单一频率下执行，或以被设计成表征简单的化学相互作用的非常窄的带宽执行。复杂的化学和生化系统例如核酸、蛋白质和其他化合物、以及生物分子相互作用包含多个交叠的、动态的时间尺度。用于表征这些系统的现有方法包括例如比色测定，该比色测定测量试剂在体液相反应的终点平衡处的颜色变化。其他方法可以通过使用专门且昂贵的设备光学地激励和测量系统来光学地跟踪结合相互作用的动力学。目前还没有一种集成的电子等同物。

技术实现思路

[0005]公开了用于生化相互作用的激励和测量的设备。在一个或更多个示例中，激励电路系统被配置成向包括通道的生物栅控晶体管施加一个或更多个激励条件。来自生物栅控晶体管的一个或更多个输出信号可能受到一个或更多个激励条件以及与通道的表面接触的样品流体内的部分(moiety)的生化相互作用的影响。在一个或更多个另外的示例中，测量电路系统被配置成：通过使用与距通道的表面的包括大于静电屏蔽距离(electrostatic screening distance)的至少一个测量距离的一个或更多个测量距离对应的预定测量带宽，对受激励条件和生化相互作用影响的一个或更多个输出信号中的至少一个执行多个时间相关的测量，来获得与发生在所述一个或更多个测量距离处的生化相互作用对应的信息。在一些示例中，分析模块被配置成基于所述多个时间相关的测量来表征生化相互作用的一个或更多个参数。
[0006]公开了用于生化相互作用的激励和测量的系统。在各种示例中，包括通道的生物栅控晶体管，该生物栅控晶体管被配置成使得：响应于向生物栅控晶体管施加与通道的表面接触的样品流体以及施加一个或更多个激励条件，生物栅控晶体管的一个或更多个输出信号受到样品流体内的生化相互作用的影响。在一些示例中，激励电路系统被配置成向生物栅控晶体管施加一个或更多个激励条件。在某些示例中，测量电路系统被配置成：通过使用与距通道的表面的包括大于静电屏蔽距离的至少一个测量距离的一个或更多个测量距离对应的预定测量带宽，对受生化相互作用影响的一个或更多个输出信号中的至少一个执
行多个时间相关的测量，来获得与发生在所述一个或更多个测量距离处的生化相互作用对应的信息。在一些示例中，通信电路系统被配置成将基于所述多个时间相关的测量的信息传输至远程数据储存库。
[0007]公开了用于生化相互作用的激励和测量的方法。在一个或更多个示例中，一种方法包括提供包括通道的生物栅控晶体管。在各种示例中，一种方法包括向生物栅控晶体管施加与通道的表面接触的样品流体。在一些示例中，一种方法包括向生物栅控晶体管施加一个或更多个激励条件，使得生物栅控晶体管的一个或更多个输出信号受到样品流体内的生化相互作用的影响。在一些示例中，一种方法包括：通过使用与一个或更多个测量距离对应的预定测量带宽，对受生化相互作用影响的一个或更多个输出信号中的至少一个执行多个时间相关的测量，来获得与生化相互作用对应的信息。在某些示例中，一种方法包括基于所述多个时间相关的测量来表征生化相互作用的一个或更多个参数。
附图说明
[0008]对上面简要描述的示例的更具体描述将通过参照在附图中示出的具体示例来呈现。应理解，这些附图仅描绘了一些示例，并且因此不应当被视为限制范围，将通过附图的使用以附加的特征和细节来描述和说明这些示例，在附图中：
[0009]图1是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的用于生化相互作用的激励和测量的系统的示意性框图；
[0010]图2是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的用于生化相互作用的激励和测量的设备的示意性框图，该设备包括生物栅控晶体管；
[0011]图3是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的用于生化相互作用的激励和测量的另外的设备的示意性框图，该另外的设备包括另外的生物栅控晶体管；
[0012]图4是示出用于生化相互作用的激励和测量的另外的设备的示意性框图，该另外的设备包括生物栅控晶体管的另外的实施方式；
[0013]图5是图4中所指示的区域的详细视图，其示出根据本公开内容的一个或更多个示例的用于生化相互作用的测量的测量距离和静电屏蔽距离；
[0014]图6是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的测量设备的示意性框图；
[0015]图7是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的用于生化相互作用的激励和测量的方法的示意性流程图；
[0016]图8是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的一个或更多个液体栅控石墨烯场效应晶体管(“gFET”)的第一几何形状的俯视图；
[0017]图9是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的一个或更多个液体栅控gFET的第二几何形状的俯视图；
[0018]图10是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的一个或更多个液体栅控gFET的第三几何形状的俯视图；
[0019]图11是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的一个或更多个液体栅控gFET的第四几何形状的俯视图；
[0020]图12是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的一个或更多个液体栅控gFET的第五几何形状的俯视图；
[0021]图13是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的一个或更多个液体栅控gFET的第六几何形状的俯视图；
[0022]图14是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的一个或更多个液体栅控gFET的第七几何形状的俯视图；
[0023]图15是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的一个或更多个液体栅控gFET的第八几何形状的俯视图；
[0024]图16是示出一个或更多个液体栅控gFET的第九几何形状的俯视图；
[0025]图17是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的一个或更多个液体栅控gFET的第十几何形状的俯视图；
[0026]图18是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的一个或更多个液体栅控gFET的第十一几何形状的俯视图；
[0027]图19是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的一个或更多个液体栅控gFET的第十二几何形状的俯视图；
[0028]图20是示出根据本公开内容的一个或更多个示例的一个或更多个液体栅控gFET的第十三几何形状的俯视图；
[0029]图21是示出根据本公开内容的一个或更多个示例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，包括：激励电路系统，其被配置成向包括通道的生物栅控晶体管施加一个或更多个激励条件，使得来自所述生物栅控晶体管的一个或更多个输出信号受到所述一个或更多个激励条件以及与所述通道的表面接触的样品流体内的部分的生化相互作用的影响；测量电路系统，其被配置成：通过使用与距所述通道的表面的一个或更多个测量距离对应的预定测量带宽，对受所述激励条件和所述生化相互作用影响的所述一个或更多个输出信号中的至少一个执行多个时间相关的测量，来获得与发生在所述一个或更多个测量距离处的生化相互作用对应的信息，所述一个或更多个测量距离包括大于静电屏蔽距离的至少一个测量距离；以及分析模块，其被配置成基于所述多个时间相关的测量来表征所述生化相互作用的一个或更多个参数。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述预定测量带宽满足用于测量所述生化相互作用的至少一个或更多个参数的预定频率标准。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激励条件包括多个可编程偏置，所述多个可编程偏置包括施加至所述生物栅控晶体管的液体栅极的栅极偏置、施加至所述生物栅控晶体管的漏极的漏极偏置以及施加至所述生物栅控晶体管的源极的源极偏置，并且所述激励电路系统被配置成改变所述可编程偏置中的一个或更多个。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述激励电路系统被配置成按多个激励频率调制所述可编程偏置之一，并且所述分析模块被配置成表征在距所述通道的所述表面的多个测量距离处的所述生化相互作用的一个或更多个参数，所述多个测量距离对应于所述多个激励频率。5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述激励电路系统被配置成使用第一激励频率和不同于所述第一激励频率的第二激励频率来改变所述可编程偏置中的一个或更多个，并且所述测量带宽包括基于所述第一激励频率和所述第二激励频率的至少一个外差频率。6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述激励电路系统被配置成按激励频率调制所述可编程偏置之一，并且所述测量带宽包括所述激励频率的至少一个高次谐波。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个时间相关的测量包括经由所述生物栅控晶体管的参考电极对所述样品流体的电化学电位的测量。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述激励电路系统被配置成通过改变施加至所述生物栅控晶体管的反电极的电压来调节所述样品流体的电化学电位。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激励条件包括所述样品流体的温度，并且所述激励电路系统包括被配置成控制所述温度的温度控制电路系统。10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述多个时间相关的测量包括由所述激励电路系统施加的温度变化之前的测量以及由所述激励电路系统施加的温度变化之后的测量，并且所述分析模块被配置成表征所述生化相互作用的与所述温度变化对应的变化。11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述分析模块被配置成通过基于所述多个时间相关的测量确定观察到的谱并将所述观察到的谱与对应于一个或更多个生化相互作用的模型的一个或更多个模型谱进行比较，来表征所述生化相互作用的一个或更多个参数。12.根据权利要求1所述的设备，还包括通信电路系统，所述通信电路系统被配置成将
基于多...

【专利技术属性】
技术研发人员：基安娜，
申请(专利权)人：卡蒂亚生物公司，
类型：发明
国别省市：