(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノポアベースの配列決定チップパッケージであって、
複数の表面によって画定されるリザーバ、ここで前記リザーバ内の空間が１以上の蛇行流路に分けられている、および、
前記リザーバによって囲まれた複数のナノポアセンサセルを備えるナノポアセルアレイであって、各ナノポアセンサセルは作用電極を有する前記ナノポアセルアレイ、を備え、
前記リザーバの少なくとも１つの表面が、導電性流体が前記リザーバを通り流れるとき、前記導電性流体に接触するように構成され、
前記リザーバの前記少なくとも１つの表面に配置される対電極、ここで前記対電極の表面形状が蛇行形状である、を備える、
前記ナノポアベースの配列決定チップパッケージ。
【請求項２】
前記対電極が、前記ナノポアセンサセルの各々から実質的に等距離に位置決めされる、請求項１に記載のナノポアベースの配列決定チップパッケージ。
【請求項３】
前記対電極が、１以上の蛇行流路に整合する蛇行形状の表面形状を有する、請求項１または２に記載のナノポアベースの配列決定チップパッケージ。
【請求項４】
各ナノポアセンサセルが前記対電極の複数の部分の１つに対応し、前記対電極の各部分が前記ナノポアセンサセルの表面に実質的に平行かつ前記ナノポアセンサセルの実質的に真上にある平面上に配置され、その結果、前記対電極の前記部分が前記部分の対応するナノポアセンサセルから実質的に等距離となる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のナノポアベースの配列決定チップパッケージ。
【請求項５】
入口および出口をさらに備え、前記入口が前記導電性流体を前記リザーバ内に導き、前記出口が前記導電性流体を前記リザーバから導く、請求項１〜４のいずれか１項に記載のナノポアベースの配列決定チップパッケージ。
【請求項６】
前記対電極がフレキシブル印刷回路上にスクリーン印刷され、前記フレキシブル印刷回路が前記ナノポアセンサセルの各々から実質的に等距離に位置決めされる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のナノポアベースの配列決定チップパッケージ。
【請求項７】
参照電極をさらに備え、前記参照電極が前記フレキシブル印刷回路上にスクリーン印刷される、請求項６に記載のナノポアベースの配列決定チップパッケージ。
【請求項８】
前記対電極が銀−塩化銀（Ａｇ−ＡｇＣｌ）インクを用いてスクリーン印刷される、請求項６に記載のナノポアベースの配列決定チップパッケージ。
【請求項９】
前記対電極が前記リザーバの前記少なくとも１つの表面上に印刷され、前記リザーバの前記少なくとも１つの表面が前記ナノポアセンサセルの各々から実質的に等距離に位置決めされる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のナノポアベースの配列決定チップパッケージ。
【請求項１０】
前記対電極が前記ナノポアセンサセルの各々から実質的に等距離に位置決めされた金属板を備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載のナノポアベースの配列決定チップパッケージ。
【請求項１１】
前記対電極がめっきプロセスを用いて形成され、前記対電極を形成する材料が基板上へめっきされる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のナノポアベースの配列決定チップパッケージ。
【請求項１２】
流路ガスケットをさらに備え、前記流路ガスケットが前記リザーバ内の空間を流路に分ける複数の隔壁を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のナノポアベースの配列決定チップパッケージ。
【請求項１３】
ナノポアベースの配列決定チップパッケージを製造する方法であって、
ナノポアセルアレイをリザーバで囲むステップ、ここで前記リザーバが複数の表面によって画定され、前記リザーバ内の空間が１以上の蛇行流路に分けられており、前記ナノポアセルアレイが複数のナノポアセンサセルを備え、各ナノポアセンサセルが作用電極を備え、前記リザーバの少なくとも１つの表面が、導電性流体が前記リザーバを通り流れるとき、前記導電性流体に接触するように構成される、および、
対電極を前記リザーバの前記少なくとも１つの表面に配置するステップ、ここで前記対電極の表面形状が蛇行形状である、を含む、
前記方法。
【請求項１４】
前記対電極を前記リザーバの前記少なくとも１つの表面に配置するステップが、前記対電極を前記ナノポアセンサセルの各々から実質的に等距離に位置決めするステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記対電極が、１以上の蛇行流路に整合する蛇行形状の表面形状を有する、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
各ナノポアセンサセルが前記対電極の複数の部分の１つに対応し、前記対電極の各部分が前記ナノポアセンサセルの表面に実質的に平行かつ前記ナノポアセンサセルの実質的に真上にある平面上に配置され、その結果、前記対電極の前記部分が前記部分の対応するナノポアセンサセルから実質的に等距離となる、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記リザーバが入口および出口を含み、前記入口が前記導電性流体を前記リザーバ内に導き、前記出口が前記導電性流体を前記リザーバから導く、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記対電極を前記リザーバの前記少なくとも１つの表面に配置するステップが、前記対電極をフレキシブル印刷回路上にスクリーン印刷するステップと、前記フレキシブル印刷回路を前記ナノポアセンサセルの各々から実質的に等距離に位置決めするステップと、をさらに含む、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
参照電極を前記フレキシブル印刷回路上にスクリーン印刷するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記対電極をスクリーン印刷するステップが、銀−塩化銀（Ａｇ−ＡｇＣｌ）インクを用いてスクリーン印刷するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記対電極を前記リザーバの前記少なくとも１つの表面に配置するステップが、前記ナノポアセンサセルの各々から実質的に等距離に位置決めされた前記リザーバの前記少なくとも１つの表面に印刷するステップをさらに含む、請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記対電極が、前記ナノポアセンサセルの各々から実質的に等距離に位置決めされた金属板を備える、請求項１３〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記対電極がめっきプロセスを用いて形成され、前記対電極を形成する材料が基板上へめっきされる、請求項１３〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
流路ガスケットを前記ナノポアベースの配列決定チップパッケージ内に統合するステップをさらに含み、前記流路ガスケットが前記リザーバ内の空間を流路に分ける複数の隔壁を含む、請求項１３〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[0001]近年の半導体産業における超小型化の進歩によって、生物工学者は、従来の大きな検知ツールをますます小さいフォームファクタに、いわゆるバイオチップ上にパッケージングすることを始められるようになった。バイオチップをより頑丈に、効率的にかつ費用効果的にするバイオチップの技術を開発することが、望ましいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
[0002]本発明の各種実施形態は、以下の詳細な説明および添付の図面において開示される。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】[0003]ナノポアベースの配列決定チップ内のセル１００の一実施形態を示す図である。
【図２】[0004]ナノ−ＳＢＳ技術を用いてヌクレオチド配列決定を実行するセル２００の一実施形態を示す図である。
【図３】[0005]予め装填されたタグを用いたヌクレオチド配列決定を実行しようとしているセルの一実施形態を示す図である。
【図４】[0006]予め装填されたタグを用いた核酸配列決定のためのプロセス４００の一実施形態を示す図である。
【図５】[0007]ナノポアベースの配列決定チップパッケージ５００の一実施形態を示す図である。
【図６】[0008]ナノポアベースの配列決定チップパッケージ６００の別の実施形態を示す図である。
【図７】[0009]ナノポアベースの配列決定チップパッケージ７００の一実施形態を示す図であり、対電極は、ナノポアセルおよびそれらの対応する作用電極の各々から実質的に等距離に位置決めされる。
【図８Ａ】[0010]ナノポアベースの配列決定チップパッケージ８００のさまざまな構成要素および層を示す図である。
【図８Ｂ】[0011]その構成要素および層が統合され、一緒に積層されるときのナノポアベースの配列決定チップパッケージ８００を示す図である。
【図９】[0012]対電極９０２が、流路ガスケットによって形成されるＵ型流路に整合する表面積および形状を有してもよく、その結果、対電極９０２が、ナノポアセルおよびそれらの対応する作用電極の各々から実質的に等距離となることを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
[0013]本発明は、多数の方法で実装可能であり、多数の方法は、プロセス、装置、システム、組成物、コンピュータ可読記憶媒体上で具現化されるコンピュータプログラム製品、および／または、プロセッサ、例えばプロセッサに結合されたメモリに記憶されるおよび／またはメモリによって提供される命令を実行するように構成されたプロセッサを含む。この明細書では、これらの実施態様または本発明がとり得る他の任意の形は、技術と称されることがある。一般に、開示されたプロセスのステップの順序は、本発明の範囲内で変更されてもよい。別途記載されていない限り、タスクを実行するように構成されたものとして記載されるプロセッサまたはメモリのような構成要素は、そのタスクを所定の時間に実行するように一時的に構成される一般的な構成要素またはそのタスクを実行するために製造された特定の構成要素として実装されてもよい。本明細書において、「プロセッサ」という用語は、データ、例えばコンピュータプログラム命令を処理するように構成された１つまたは複数の装置、回路および／または処理コアを意味する。
【０００５】
[0014]以下、本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細な説明が、本発明の原理を示す添付の図面とともに提供される。本発明は、この種の実施形態に関連して記載されているが、本発明は、任意の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定され、本発明は、多数の代替物、変更物および均等物を包含する。多数の具体的な詳細は、以下の説明に記載され、本発明の完全な理解を提供する。これらの詳細は、例のために提供され、本発明は、これらの具体的な詳細の一部または全部を用いずに特許請求の範囲に従って実施され得る。明確性のために、本発明に関連する技術分野において公知である技術的な材料は、本発明が不必要に不明瞭にならないように詳述されていない。
【０００６】
[0015]内径が１ナノメートル程度のポアサイズを有するナノポア膜装置は、迅速なヌクレオチド配列決定において見込みを示してきた。電位が導電性流体に浸漬されたナノポア全体に印加されたとき、ナノポア全体のイオンの伝導に起因するわずかなイオン電流が観察可能である。電流の量は、ポアサイズに影響される。
【０００７】
[0016]ナノポアベースの配列決定チップは、ＤＮＡ配列決定のために用いられてもよい。ナノポアベースの配列決定チップは、アレイとして構成される多数のセンサセルを組み込む。例えば、１００万個のセルのアレイは、１０００行×１０００列のセルを含み得る。
【０００８】
[0017]図１は、ナノポアベースの配列決定チップ内のセル１００の一実施形態を示す。脂質二重層１０２は、セルの表面にわたって形成される。可溶性タンパク質ナノポア膜貫通分子複合体（ＰＮＴＭＣ）および対象の分析物を含むバルク電解質１１４は、セルの表面上に直接配置される。単一のＰＮＴＭＣ１０４は、電気穿孔法によって脂質二重層１０２内に挿入される。アレイ内の個々の脂質二重層は、化学的にも電気的にも互いに接続されていない。それゆえ、アレイ内の各セルは、独立した配列決定機械であり、ＰＮＴＭＣと結合した単一のポリマー分子に固有のデータを生成する。ＰＮＴＭＣ１０４は、分析物上で作用し、そうでなければ不透過性の二重層を介してイオン電流を調節する。
【０００９】
[0018]図１を続けて参照すると、アナログ測定回路１１２は、電解質の薄膜１０８によって覆われた金属電極１１０に接続されている。金属電極１１０は、作用電極（ＷＥ）とも称される。電解質の薄膜１０８は、イオン不浸透性の脂質二重層１０２によって、バルク電解質１１４から分離される。電圧が電極間に印加されるとき、ＰＮＴＭＣ１０４は、脂質二重層１０２を横切り、イオン電流が、金属電極１１０と、ＰＮＴＭＣ１０４の反対側に位置決めされた対電極１１６との間のバルク液体内を流れるための唯一の経路を提供する。対電極１１６は、ナノポアアレイ内のセルによって共有される共通電極である。信号レベルが非常に小さいので、システム内の流体および他の構成要素からの外部ノイズは、測定値に影響を及ぼす場合がある。これらの外部信号は、第３の参照電極１１８を含むことによって減少され得る。参照電極は、ナノポアアレイ内のセルによって共有される共通電極である。
【００１０】
[0019]いくつかの実施形態では、ナノポアアレイは、合成による単分子ナノポアベースの配列決定（ナノ−ＳＢＳ）技術を用いる並行配列決定を可能にする。図２は、ナノ−ＳＢＳ技術を用いてヌクレオチド配列決定を実行するセル２００の一実施形態を示す。ナノ−ＳＢＳ技術では、配列決定されるべき鋳型２０２およびプライマーは、セル２００に導入される。この鋳型−プライマー複合体に対して、異なってタグ付けされた４つのヌクレオチド２０８は、バルク水相に添加される。正しくタグ付けされたヌクレオチドがポリメラーゼ２０４と複合体を形成すると、タグの尾部は、ナノポア２０６の筒内に位置決めされる。ポリメラーゼが正しいヌクレオチドの取り込みに触媒作用を及ぼした後、ナノポア２０６の筒内に保たれるタグが取り付けられたポリホスフェートは、固有のイオン電流遮断信号２１０を生成し、それにより、付加された塩基（Ａ、Ｇ、ＣまたはＴ）を、タグの異なる化学構造により電子的に同定する。
【００１１】
[0020]図３は、予め装填されたタグを用いたヌクレオチド配列決定を実行しようとしているセルの一実施形態を示す。ナノポア３０１は、膜３０２内に形成される。酵素３０３（例えば、ＤＮＡポリメラーゼのようなポリメラーゼ）は、ナノポアと結合している。いくつかの場合では、ポリメラーゼ３０３は、ナノポア３０１に共有結合している。ポリメラーゼ３０３は、配列決定されるべき一本鎖核酸分子３０４と結合している。いくつかの実施形態では、一本鎖または二本鎖核酸分子３０４は環状である。いくつかの場合では、核酸分子３０４は線状である。いくつかの実施形態では、核酸プライマー３０５は、核酸分子３０４の一部にハイブリダイズしている。ポリメラーゼ３０３は、ヌクレオチド３０６のプライマー３０５上への、一本鎖核酸分子３０４を鋳型として用いる取り込みを触媒する。ヌクレオチド３０６は、タグ種（「タグ」）３０７を備える。
【００１２】
[0021]図４は、予め装填されたタグを用いた核酸配列決定のためのプロセス４００の一実施形態を示す。段階Ａは、図３において説明したような構成要素を示す。段階Ｃは、ナノポア内に装填されるタグを示す。「装填された」タグは、認識可能な長さの時間、例えば、０．１ミリ秒（ｍｓ）から１０００ｍｓの間、ナノポア内に位置決めされる、および／または、ナノポア内または近くに留まるタグでもよい。いくつかの場合では、予め装填されるタグは、ヌクレオチドから放出される前に、ナノポア内に装填される。いくつかの例では、タグが、ヌクレオチド組み込み事象の際に放出された後にナノポアを通過する（および／またはナノポアにより検出される）確率が適度に高い、例えば９０％から９９％である場合、タグは予め装填される。
【００１３】
[0022]段階Ａにおいて、タグ付けされたヌクレオチド（４つの異なるタイプ：Ａ、Ｔ、ＧまたはＣのうちの１つ）は、ポリメラーゼと結合していない。段階Ｂにおいて、タグ付けされたヌクレオチドは、ポリメラーゼと結合している。段階Ｃにおいて、ポリメラーゼは、ナノポアにドッキングする。タグは、ドッキングの間、電気的な力、例えば、膜および／またはナノポア全体に印加される電圧により生成される電界の存在下で生成される力によってナノポア内に引き込まれる。
【００１４】
[0023]結合したタグ付けされたヌクレオチドのいくつかは、一本鎖核酸分子と塩基対合する（例えば、ＡとＴおよびＧとＣ）。しかしながら、結合したタグ付けされたヌクレオチドのいくつかは、一本鎖核酸分子と塩基対合しない。これらの塩基対合しなかったヌクレオチドは、典型的には、正しく対合したヌクレオチドがポリメラーゼと結合したままである時間スケールより短い時間スケール内で、ポリメラーゼによって拒絶される。対合しなかったヌクレオチドは、一時的にのみポリメラーゼと結合するので、図４に示すプロセス４００は、典型的には、段階Ｄを越えて進行しない。例えば、対合しなかったヌクレオチドは、段階Ｂにおいて、または、プロセスが段階Ｃに入った少し後に、ポリメラーゼによって拒絶される。
【００１５】
[0024]ポリメラーゼがナノポアにドッキングする前に、ナノポアを通過する電流は、約３０ピコアンペア（ｐＡ）である。段階Ｃにおいて、ナノポアを流れる電流は、約６ｐＡ、８ｐＡ、１０ｐＡまたは１２ｐＡであり、それぞれのアンペア数は、タグ付けされたヌクレオチドの４つのタイプのうちの１つに対応する。ポリメラーゼは、異性化およびリン酸基転移反応を経て、ヌクレオチドを成長している核酸分子内に組み込み、タグ分子を放出する。段階Ｄにおいて、放出されたタグは、ナノポアを通過する。タグは、ナノポアによって検出される。特に、タグがナノポア内に保たれるとき、固有のイオン電流遮断信号（例えば、図２の信号２１０を参照）は、タグの異なる化学構造により生成され、それにより、付加された塩基を電子的に同定する。サイクル（すなわち、段階ＡからＥまたは段階ＡからＦ）を繰り返すことにより、核酸分子の配列決定が可能になる。
【００１６】
[0025]いくつかの場合では、図４の段階Ｆに見られるように、成長している核酸分子内に組み込まれていないタグ付けされたヌクレオチドも、ナノポアを通過することになる。組み込まれていないヌクレオチドは、いくつかの例では、ナノポアによって検出され得るが、その方法は、組み込まれたヌクレオチドと組み込まれなかったヌクレオチドとを、ヌクレオチドがナノポア内で検出される時間に少なくとも部分的に基づいて区別するための手段を提供する。組み込まれなかったヌクレオチドに結合したタグは、ナノポアを迅速に通過し、短期間（例えば、１０ｍｓ未満）の間検出され、一方、組み込まれたヌクレオチドに結合したタグは、ナノポア内に装填され、長期間（例えば、少なくとも１０ｍｓ）の間検出される。
【００１７】
[0026]図５は、ナノポアベースの配列決定チップパッケージ５００の一実施形態を示す。ナノポアベースの配列決定チップパッケージ５００は、ナノポアベースの配列決定チップ５０２を含む。ナノポアベースの配列決定チップ５０２は、ナノポアアレイ５０４として構成される多数のナノポアセンサセルを組み込む。例えば、１００万個のセルのアレイが、１０００行×１０００列のセルを含み得る。ナノポアベースの配列決定チップパッケージ５００は、リザーバ５０６をさらに含み、リザーバ５０６は、ナノポアベースの配列決定チップ５０２の上部に取り付けられ、ナノポアセルを囲む。進入管５０８は、導電性流体をリザーバ５０６内に導き、放出管５１０は、導電性流体をリザーバ５０６から導く。いくつかの実施形態では、対電極および参照電極は、焼結銀／塩化銀（Ａｇ−ＡｇＣｌ）のペレットまたはワイヤである。これらの電極は、管（放出管５１０または進入管５０８）内に挿入されてもよい。
【００１８】
[0027]図６は、ナノポアベースの配列決定チップパッケージ６００の他の実施形態を示す。ナノポアベースの配列決定チップパッケージ６００は、ナノポアベースの配列決定チップ６０２を含む。ナノポアベースの配列決定チップ６０２は、複数のナノポアバンク６０３（ａおよびｂ）として構成される多数のナノポアセンサセルを組み込む。例えば、８Ｋのセルの１６個のバンクは、合計１２８Ｋのセルを含むナノポアアレイを形成する。ナノポアベースの配列決定チップパッケージ６００は、リザーバ６０６をさらに含み、リザーバ６０６は、ナノポアベースの配列決定チップ６０２の上部に取り付けられ、ナノポアセルを囲む。進入管６０８は、導電性流体をリザーバ６０６内に導き、放出管６１０は、導電性流体をリザーバ６０６から導く。いくつかの実施形態では、対電極および参照電極は、焼結銀／塩化銀（Ａｇ−ＡｇＣｌ）のペレットまたはワイヤである。対電極６１２は、リザーバ６０６内の導電性流体に浸漬されてもよい。
【００１９】
[0028]しかしながら、図５および図６に示した実施形態には、多くの欠点が存在する。市販既製の焼結電極は、比較的高価である。さらに、電極をリザーバ内に設置することは、適正なアライメントおよび封止ステップを必要とするため、労働集約的かつ複雑になり得る。
【００２０】
[0029]さらに重要なことに、焼結対電極のサイズがナノポアアレイと比較して小さいので、焼結対電極は、いくつかのセル（および、それゆえそれらの対応する作用電極）により近いが、他からはさらに離れて配置される。例えば、図６に示すように、ナノポアバンク６０３ａは、ナノポアバンク６０３ｂより焼結対電極６１２に近い。ナノポアベースの配列決定チップが、ますます多くのセルを含むために拡大されるにつれて、導電性流体を流れる電流は増加する。電流が増加するにつれて、導電性流体の抵抗による電圧降下は、同様に大きくなる。その結果、対電極により近い作用電極によって見られる電圧は、対電極からさらに離れて配置された作用電極によって見られる電圧より大きい。異なるセル間の電圧変化は、生物学的機構に影響を与える。
【００２１】
[0030]図７は、ナノポアベースの配列決定チップパッケージ７００の一実施形態を示し、対電極は、ナノポアセルおよびそれらの対応する作用電極の各々から実質的に等距離に位置決めされる。ナノポアセルの各々から実質的に等距離に位置決めされる対電極によって、導電性流体の抵抗による電圧降下は、すべてのセルに対して実質的に同一になり、それゆえ、異なるセル間の電圧変化は、著しく減少する。
【００２２】
[0031]図７に示すように、ナノポアベースの配列決定チップパッケージ７００は、ナノポアセルおよびそれらの対応する作用電極の真上にある対電極７０７を含む。例えば、対電極７０７は、下のナノポアアレイ５０４の表面積および形状に整合する表面積および形状を有する。この特定の例では、ナノポアアレイ５０４が長方形を有するので、対電極７０７は、ナノポアアレイ５０４に整合する長方形を有する。しかしながら、対電極が長方形以外の形状（例えば、正方形または他の不規則な形状）を有し、同様に異なる形状のナノポアアレイに整合してもよいことが予想される
[0032]いくつかの実施形態では、対電極７０７は、ナノポアセルアレイの真上に位置決めされる金属板である。例えば、流体がリザーバを通り流れるとき、金属板が導電性流体に接触するように、金属板は、リザーバ５０６の屋根の底面に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、固体金属板は、銀−塩化銀（Ａｇ−ＡｇＣｌ）を用いて形成されてもよい。しかしながら、他のタイプの金属板が、同様に用いられてもよい。
【００２３】
[0033]いくつかの実施形態では、対電極７０７は、めっきプロセスを用いて形成される。例えば、対電極７０７は、対電極を形成する材料が、平坦な基板上へめっきされる電気めっきまたはイオン蒸着プロセスを用いて形成されてもよい。
【００２４】
[0034]いくつかの実施形態では、対電極７０７は、ナノポアセルアレイの真上に位置決めされた表面上にスクリーン印刷される。例えば、Ａｇ−ＡｇＣｌインクは、フレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）上にスクリーン印刷され、対電極および参照電極を形成してもよい。２つの電極の各々は、ＦＰＣを介して電圧源または他の制御装置に電気的に結合されてもよい。ＦＰＣは、リザーバ５０６の屋根の底面に配置されてもよい。ＦＰＣは、プラスチックの受け板の真下に配置され、プラスチックの受け板がリザーバ５０６の屋根を形成するようにしてもよい。対電極をスクリーン印刷する利点の１つは、コストが低いことである。
【００２５】
[0035]いくつかの実施形態では、対電極７０７は、ナノポアセルアレイの真上に位置決めされる表面上に印刷される。例えばインクジェット印刷を用いて、対電極７０７は、チップの上部に取り付けられる射出成形フローセルの真上に印刷されてもよい。
【００２６】
[0036]図８Ａおよび８Ｂは、ナノポアベースの配列決定チップパッケージ８００の一実施形態を示す。図８Ａは、ナノポアベースの配列決定チップパッケージ８００のさまざまな構成要素および層を示す。図８Ｂは、その構成要素および層が統合され、一緒に積層されるときのナノポアベースの配列決定チップパッケージ８００を示す。
【００２７】
[0037]図８Ａおよび図８Ｂを参照すると、ナノポアベースの配列決定チップパッケージ８００は、印刷回路基板８０２上に取り付けられたナノポアベースの配列決定チップ８０４を含む。ナノポアベースの配列決定チップ８０４は、複数のナノポアバンク８０６として構成される多数のナノポアセンサセルを組み込む。図８Ａに示すように、８Ｋのセルの１６個のナノポアバンクは、合計１２８Ｋのセルを含むナノポアアレイを形成する。しかしながら、ナノポアベースの配列決定チップ８０４が、より多い数のナノポアバンク内に配置されるか、または、より大きいナノポアバンク内に配置される数百万のセルを有するナノポアアレイを含んでもよいことが予想される。
【００２８】
[0038]ナノポアベースの配列決定チップパッケージ８００は、リザーバをさらに含み、リザーバは、ナノポアセルおよびリザーバを通り流れる導電性流体を囲む。リザーバは、屋根または上部カバーをさらに含む。この例では、リザーバの屋根は、プラスチックの受け板８１８である。プラスチックの受け板８１８が、印刷回路基板８０２に取り付けられた複数の上部カバー層８２０に積層された後、プラスチックの受け板８１８およびガスケット８１０は、封止リザーバを形成し、封止リザーバは、ナノポアセルおよびリザーバを通り流れる導電性流体を囲む。最上部の上部カバー層８２０は、入口８２４および出口８２２を含む。入口８２４は、導電性流体をリザーバ内に導き、出口８２２は、導電性流体をリザーバから導く。
【００２９】
[0039]ナノポアベースの配列決定チップパッケージ８００は、流路ガスケット８１０をさらに含む。流路ガスケット８１０によって、導電性流体は、リザーバを通り均一に流れることができるようになる。流路ガスケット８１０は、リザーバ内の空間を蛇行流路に分ける隔壁８１１を含む。蛇行流路は、Ｕ型流路、Ｓ型流路等でもよい。流路の幅を減少させることによって、導電性流体は、リザーバを通りより均一に流れることができるようになる。
【００３０】
[0040]ナノポアベースの配列決定チップパッケージ８００は、ナノポアセルアレイの真上に位置決めされた表面にスクリーン印刷される対電極８１４および参照電極８１６をさらに含む。この例では、Ａｇ−ＡｇＣｌインクは、フレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）８１２上にスクリーン印刷され、対電極８１４および参照電極８１６を形成する。２つの電極の各々は、ＦＰＣ８１２を介して電圧源または他の制御装置に電気的に結合される。対電極８１４を含むＦＰＣ８１２の部分は、リザーバの屋根を形成するプラスチックの受け板８１８の底面に配置される。図８Ａおよび８Ｂに示すように、対電極８１４は、ナノポアセルおよびそれらの対応する作用電極の各々から実質的に等距離に位置決めされる。対電極８１４は、下のナノポアアレイに整合する表面積および形状を有する。例えば、任意の特定のナノポアセルおよびその対応する作用電極のために、ナノポアセルの上面に実質的に平行、かつナノポアセルおよびその対応する作用電極の実質的に真上にある平面上に配置されている対電極８１４の部分が存在し、対電極の部分は、それらの対応するナノポアセンサセルから実質的に等距離にある。この特定の例では、ナノポアアレイが長方形を有するので、対電極８１４は、ナノポアアレイに整合する長方形を有する。
【００３１】
[0041]図８Ａおよび８Ｂに示すように、参照電極８１６は、対電極８１４に隣接して位置決めされる。しかしながら、参照電極８１６は、他の位置に位置決めされてもよい。例えば、参照電極８１６は、進入管／放出管内に挿入されてもよい。参照電極８１６は、長手方向に、リザーバの屋根の底面に配置されてもよい。例えば、図９は、対電極９０２が、流路ガスケットによって形成されるＵ型流路に整合する表面積および形状を有してもよく、その結果、対電極９０２が、ナノポアセルおよびそれらの対応する作用電極の各々から実質的に等距離となることを示す。参照電極９０４は、長手方向に、Ｕ形状間のギャップに配置されている。
【００３２】
[0042]上述した実施形態は、理解の明確性のために多少詳細に記載されてきたが、本発明は、提供された詳細に限定されるものではない。本発明を実施する多くの代替の方法が存在する。開示された実施形態は、例示的であり限定的ではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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