【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、核酸是带有四个单体的带负电的聚电解质，该四个单体共价键合以形成聚合物链。对于脱氧核糖核酸(dna)，单体是核苷酸腺嘌呤(a)、胸腺嘧啶(t)、鸟嘌呤(g)和胞嘧啶(c)。对于核糖核酸(rna)，它们是a、c、g和尿嘧啶(u)。
2、由于生物分子的密度、稳定性、能量效率和寿命，已经提出使用包括dna、rna和蛋白质的生物分子来存储数据。例如，人类细胞具有约3皮克的质量并且存储6.4gb左右的信息。dna的体积密度被估计为是闪存的体积密度的1,000倍，并且其能量消耗是闪存的能量消耗的1/108。此外，dna的保持时间显著大于电子存储器的保持时间。因此，dna可随时间可靠地存储信息。
3、可使用多种技术将信息比特编码到生物分子(诸如核酸链)中。一旦被编码，稍后就可使用称为纳米孔的结构来读取生物分子，该纳米孔是小孔穴，通常直径为1nm至2nm且厚度为几纳米。存在两种类型的纳米孔：生物(也被称为蛋白质)纳米孔和固态纳米孔。生物纳米孔由包埋在类脂膜中的孔材料制成。固态纳米孔是在合成膜(例如，sinx、sio2等)中的纳米级(例如，纳米尺寸)开口。
4、电解质溶液中的靶生物分子(诸如核酸链)可主要通过电泳驱动通过纳米孔(生物的或固态的)并读取。横向于纳米孔并在纳米孔附近施加的高度聚焦的外部电场(例如，通过用于读取或检测生物分子的感测电极)作用于带负电的生物分子的相对短的片段，并且指引其通过纳米孔中的孔穴。图1示出了生物分子20(例如，单链dna(ssdna)分子)穿过的纳米孔15。两个感测
5、在分子穿过纳米孔时，占据孔的离子被排除，这引起跨纳米孔测量的离子电流和/或电子信号的变化(例如，使用在纳米孔的相对侧上的感测电极18)，该变化可被观察到并且用于检测生物分子的组成部分(例如，dna链的核苷酸)。例如，在核酸移动或易位通过纳米孔时，不同的核苷酸引起不同的离子电流模式。具体地，在它们穿过纳米孔时，核苷酸引起不同的、可测量的离子电流阻断或电流下降。电流阻断可被记录(例如，使用电流放大器)并被转换成数字信号(例如，使用模数转换器)。这些电流阻断或它们的模式可用于区分不同的核苷酸。例如，通过分析阻断事件的幅值、持续时间、频率和形状，可获得靶分子的各种属性。
6、每次电流阻断的持续时间取决于生物分子穿过纳米孔的易位或停留时间。使用纳米孔的一个挑战是在信噪比(snr)与分辨率之间存在折衷。具体地，在提供用于读取生物分子的足够snr的电压下，由于电泳导致的生物分子的易位速度太高(并且停留时间太低)而不能提供期望的最高分辨率。例如，当生物分子是ssdna时，在用于读取的足够snr下，易位速度太高而不允许由于待分辨的单核苷酸导致的离子电流的变化。在所使用的电压下，ssdna的每个核苷酸在纳米孔内仅花费大约1μs或更少。为了检测单个的核苷酸，需要高采样率，这会放大热噪声并降低snr。每核苷酸的停留时间应当大约在100μs与1ms之间以允许单核苷酸分辨率。
7、因此，存在对可控制和/或降低分子通过纳米孔的易位速度的设备和技术的需求。
技术实现思路
1、本概述代表本专利技术的非限制性实施方案。
2、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种用于控制分子通过纳米孔的易位速度的系统，该系统包括：速度控制装置，该速度控制装置包括：至少一个流体保持表面、流体区域和场响应流体，该场响应流体耦合到至少一个流体保持表面并且定位在流体区域中；和场发生器，该场发生器用于生成跨流体区域的磁场或电场，其中场响应流体的粘度取决于跨流体区域的磁场或电场的大小。
3、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，其中场发生器包括电压源或开关中的至少一者。
4、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，还包括：速度检测器，该速度检测器被配置为检测分子通过纳米孔的速度；控制器，该控制器耦合到速度检测器并且被配置为：从速度检测器获得分子通过纳米孔的所检测到的速度的指示，并且向场发生器提供控制信号以至少部分地基于分子通过纳米孔的所检测到的速度的指示来调节跨流体区域的磁场或电场的大小。
5、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，其中控制器被进一步配置为将所检测到的速度与分子通过纳米孔的期望速度进行比较。
6、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，其中场响应流体是电流变流体，并且该系统还包括第一电极和第二电极，其中第一电极或第二电极中的至少一个电极包括至少一个流体保持表面。
7、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，其中至少一个流体保持表面包括对电流变流体具有亲和力的材料。
8、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，还包括屏蔽件，该屏蔽件定位在纳米孔与第一电极和第二电极之间。
9、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，其中场响应流体是磁流变流体或铁磁流体。
10、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，还包括铁磁轭，其中铁磁轭包括基部。
11、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，还包括螺线管，该螺线管围绕铁磁轭的基部定位，其中螺线管耦合到电压源。
12、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，还包括：中空圆筒；以及螺线管，该螺线管围绕中空圆筒定位，其中：中空圆筒的内部表面包括至少一个流体保持表面，并且螺线管耦合到电压源。
13、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，其中中空圆筒包括铁磁材料。
14、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，还包括纳米孔，其中速度控制装置定位在纳米孔的前侧上。
15、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，其中速度控制装置和纳米孔是相邻的。
16、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，还包括纳米孔，其中速度控制装置定位在纳米孔的尾侧上。
17、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，其中速度控制装置和纳米孔是相邻的。
18、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种用于读取分子的系统，该系统包括：多个流体区域，多个流体区域中的每个流体区域包含相应体积的场响应流体，多个流体区域中的每个流体区域对应于多个纳米孔中的相应纳米孔；以及至少一个场发生器，该至少一个场发生器被配置为使多个流体区域经受一个或多个电场或磁场。
19、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，其中场响应流体是电流变流体，并且其中多个流体区域按阵列布置，并且其中多个流体区域中的每个流体区域与耦合到至少一个场发生器的相应电极对相关联。
20、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种系统，其中场响应流体是磁流变流体或铁磁流体，并且其中多个流体区域按阵列布置，并且其中多个流体区域中的每个流体区域定位在相应极片对之间。
21、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于控制分子通过纳米孔的易位速度的系统，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述场发生器包括电压源或开关中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括：
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器被进一步配置为将所检测到的速度与所述分子通过所述纳米孔的期望速度进行比较。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述场响应流体是电流变流体，并且所述系统还包括第一电极和第二电极，其中所述第一电极或所述第二电极中的至少一个电极包括所述至少一个流体保持表面。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述至少一个流体保持表面包括对所述电流变流体具有亲和力的材料。
7.根据权利要求5所述的系统，还包括屏蔽件，所述屏蔽件定位在所述纳米孔与所述第一电极和所述第二电极之间。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述场响应流体是磁流变流体或铁磁流体。
9.根据权利要求8所述的系统，还包括铁磁轭，其中所述铁磁轭包括基部。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括：
11
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述中空圆筒包括铁磁材料。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述速度控制装置定位在所述纳米孔的前侧上。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述速度控制装置和所述纳米孔是相邻的。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述速度控制装置定位在所述纳米孔的尾侧上。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述速度控制装置和所述纳米孔是相邻的。
17.一种用于读取分子的系统，所述系统包括：
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述场响应流体是电流变流体，并且其中所述多个流体区域按阵列布置，并且其中所述多个流体区域中的每个流体区域与耦合到所述至少一个场发生器的相应电极对相关联。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述场响应流体是磁流变流体或铁磁流体，并且其中所述多个流体区域按阵列布置，并且其中所述多个流体区域中的每个流体区域定位在相应极片对之间。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述多个流体区域包括第一流体区域和第二流体区域，并且其中所述第一流体区域定位在第一极片与第二极片之间，并且其中所述第二流体区域定位在所述第二极片与第三极片之间。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述相应极片对中的每个极片包括铁磁材料。
22.根据权利要求17所述的系统，还包括：
23.根据权利要求22所述的系统，还包括：
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述速度检测器被配置为通过识别所述分子中的特定模式来检测所述易位速度。
25.一种用于控制分子通过纳米孔的速度的系统，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于控制分子通过纳米孔的易位速度的系统，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述场发生器包括电压源或开关中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括：
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器被进一步配置为将所检测到的速度与所述分子通过所述纳米孔的期望速度进行比较。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述场响应流体是电流变流体，并且所述系统还包括第一电极和第二电极，其中所述第一电极或所述第二电极中的至少一个电极包括所述至少一个流体保持表面。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述至少一个流体保持表面包括对所述电流变流体具有亲和力的材料。
7.根据权利要求5所述的系统，还包括屏蔽件，所述屏蔽件定位在所述纳米孔与所述第一电极和所述第二电极之间。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述场响应流体是磁流变流体或铁磁流体。
9.根据权利要求8所述的系统，还包括铁磁轭，其中所述铁磁轭包括基部。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括：
11.根据权利要求8所述的系统，还包括：
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述中空圆筒包括铁磁材料。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述速度控制装置定位在所述纳米孔的前侧上。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述速度控制装置...
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