本发明专利技术涉及用于将多种试剂递送给多个分析反应、并监测所述多个分析反应的装置和方法，所述多个反应在最小噪音条件下在大规模电子传感器阵列上进行。在一个方面，本发明专利技术提供了通过减去从不含有分析物或反应副产物的邻近传感器测得的输出信号均值，来改善来自感知分析物或反应副产物的电子传感器的输出信号的信噪比的方法。在其它方面，本发明专利技术提供了与用于限定进行分析反应的分析物和/或颗粒的微孔阵列集成的电子传感器阵列，和如下鉴别含有分析物和/或颗粒的微孔的方法：使传感器活性试剂在阵列之上经过，并将传感器响应时间与分析物或颗粒的存在与否相关联。含有分析物或颗粒的微孔的这种检测，可以用作其它噪音减小方法中的步骤。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请是2010年5月M日提交的美国专利申请序列号12/785,716的继续申请，后者是2009年5月四日提交的美国专利申请序列号12/474，897和12/475,311的部分继续申请，且本申请要求这些申请和2010年2月22日提交的美国临时专利申请序列号 61/306,924的利益。所有前述申请都通过引用整体并入本文。
技术介绍
电化学检测是有吸引力的，因为它会提供高灵敏度、小尺寸、低成本、快响应、和与微制造工艺的相容性，例如Hughes等人，Science, 254 :74-80 (1991) ；Mir等人’ Electrophoresis,30 :3386-3397 (2009) ；Trojanowicz, Anal. Chim.Acta,653 36-58(2009) ；Xu等人，Talanta,80 =8-18(2009)；等。这些特征已经导致基于电流信号、 电位信号或阻抗信号的多种传感器的开发以及它们装配进用于化学、生物化学和细胞用途的阵列中，例如 Yeow 等人，Sensors and Actuators B 44:434—440(1997) ；Martinoia 等人，Biosensors&Bioelectronics, 16 :1043-1050 (2001) ；Hammond 等人，IEEE Sensors J., 4 :706-712(2004) ；Milgrew ^A, Sensors and Actuators B 103 :37-42(2004) ；Milgrew 等人，Sensors and Actuators B, 111-112 :347-353 (2005) ；Hizawa 等人，Sensors and Actuators B,117 :509-515(2006) ；Heer 等人，Biosensors and Bioelectronics,22 2546-2553(2007) ；Barbaro 等人，Sensors and Actuators B，118 :41-46 (2006) ；Anderson 等人，Sensors and Actuators B, 129 :79-86(2008) ；Rothberg 等人，美国专利公开 2009/0127589 ；Rothberg等人，英国专利申请GBM611127 ；等。具体地，这些开发中的几个涉及使用大规模电化学传感器阵列来监测被限制在这样的阵列上的大量分析物的多个反应步骤，例如Anderson等人(上面引用的)；Rothberg等人(上面引用的)；等。通常，在这样的系统中，将分析物随机地分布在限制区(诸如微孔或反应室)的阵列中，并由流控系统将试剂递送至这样的区域，所述流控系统引导试剂流通过含有传感器阵列的流动池。通过一个或多个与每个微孔关联的电子传感器，可以监测在其中发生反应的微孔以及在其中不发生反应的空孔。这样的系统容易发生许多相关的现象，所述现象使得高灵敏度测量面临挑战，特别是在低信号条件下。这样的现象包括电传感器的不稳定的参比电压、缺少关于哪个限制区含有分析物的知识、由流动流递送给被限制在阵列不同区域的分析物的试剂的量的差异性、顺序递送的试剂的潜在混合、仪器温度的变化、可能影响流体电势的流体泄漏、外来电干扰(例如60Hz噪音、手机)等，所有这些都可能影响收集的信号的质量。另外，对于特定用途，可能存在与下述因素有关的其它挑战使用的特定试剂、传感器对待测分析物的灵敏度、干扰化合物(诸如其它反应副产物)的存在与否等。考虑到上述方面，有利的是，具有克服了现有方案的缺陷的可利用的系统，所述系统用于对大量分析物平行地进行多试剂的电化学反应
技术实现思路
本专利技术涉及用于将多个试剂递送给多个反应的装置和方法，所述多个反应在大规模电子传感器阵列上进行并由后者监测。在一个方面，本专利技术提供了用于减少由这样的电子传感器响应于反应条件的变化而产生的输出信号中的噪音的装置和方法。在许多实现和用途中例证了本专利技术，其中的一些总结在下面和在本说明书中。在一个方面，本专利技术包括用于进行多步骤电化学反应的装置，其中穿过反应流动室将稳定的参比电压提供给监测这样的多步骤电化学反应的电子传感器。在一个实施方案中，所述装置包括(a) —个或多个反应器，每个反应器连接至用于监测反应器中的产物的电子传感器，所述电子传感器产生与产物的浓度或存在有关的输出信号，所述输出信号依赖于参比电压；(b)用于将多种电解质一次一种电解质地顺序地递送给反应器的流控系统；和(c)与多种电解质中选择的电解质接触的参比电极，所述参比电极与反应室流体连通，并提供参比电压给每个电子传感器，且所述参比电极不接触任何未选择的电解质。如下面更完整地描述的，在一个实施方案中，所述一个或多个反应器是设置在chemFET传感器阵列上的微孔阵列，所述chemFET传感器又设置在与微孔流体连通的流动池中。在另一个方面，本专利技术包括一种装置，所述装置包括传感器阵列，所述传感器阵列包括浮动间离子敏感的场效应晶体管，在所述场效应晶体管上由流动池限定出流动通道， 使得通过电连接它们的浮动间，灭活在流动通道之外的阵列传感器。在一个方面，这样的装置包括(a)传感器阵列，其包括形成在回路支持基质中的多个传感器，所述阵列的每个传感器包括具有浮动闸的化学敏感的场效应晶体管(chemFET)，所述chemFET被构造成产生至少一个与在其附近的一种或多种反应产物的浓度或存在有关的电信号；和微孔阵列，其设置在所述回路支持基质上，使得每个微孔被设置在至少一个传感器上，其中一个或多个微孔含有分析物；和(b)用于递送试剂给微孔阵列的流控系统，所述流控系统包括具有入口、出口和流动室的流动池，所述流动室限定试剂从入口至出口经过时试剂的流动通道，其中所述流动室被构造成在流动通道中经微孔的开放部分横向地递送试剂，且其中在流动通道之外的传感器的浮动闸被电连接并保持在共同电压。在另一个方面，本专利技术包括用于定位分布在多个微孔中的分析物的方法，所述方法包括下述步骤(a)提供多个设置在传感器阵列上的微孔，其中每个微孔具有与流动室流体连通的开口且能够保留至少一种分析物，且其中每个微孔被设置在至少一个传感器上，所述至少一个传感器构造成响应于在其附近的试剂提供至少一个输出信号；(b)将流动室中的试剂从第一试剂(传感器响应于该第一试剂产生第一输出信号)改变为第二试剂 (传感器响应于该第二试剂产生第二输出信号)；和(c)将响应于所述改变的来自传感器的第二输出信号的时间延迟与分析物在它的对应的微孔中的存在相关联。在一个有关的方面，本专利技术另外包括一种制品，所述制品包括传感器阵列，所述传感器阵列包括形成在回路支持基质中的多个传感器，所述阵列的每个传感器被构造成产生至少一个与在其附近的一种或多种预定的物质的浓度或存在有关的电信号；和微孔阵列，其设置在所述回路支持基质上，使得其中的每个微孔具有在微孔阵列表面上的开口且被设置在至少一个传感器上；和多种随机地分布在微孔中的分析物，其位置可通过它的对应的传感器所产生的输出信号来确定。在一个实施方案中，这样的分析物各自包含颗粒，所述颗粒具有与其相连的核酸片段(诸如基因组DNA片段、cDNA片段等)的克隆群体。在另本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·诺比莱，乔治·托马斯·罗特，托德·雷亚里克，乔纳森·舒尔茨，乔纳森·M·罗思伯格，大卫·马兰，
申请(专利权)人：生命技术公司，
类型：发明
国别省市：
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