KR20230065272A - 정의된 계면 전위를 갖는 보조 전극을 구비한 전기화학 셀 및 이를 사용하는 방법 - Google Patents
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Abstract
전기화학 셀은 셀의 표면 상에 배치되고 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들과 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함한다. 보조 전극은 정의된 계면 전위를 가질 수 있다.
Description
관련 사항
본 출원은 2020년 8월 21일에 출원된 미국 가출원 번호 제63/068,981호 및 2020년 11월 25일에 출원된 미국 가출원 번호 제63/118,463호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 통합된다.
기술분야
본 명세서의 실시예는 화학적, 생화학적 및 생물학적 검정 및 분석의 수행에서 보조 전극(auxiliary electrode)들을 사용하는 시스템, 장치 및 방법, 그리고 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
검정은 타겟 엔티티(예를 들어, 분석물)의 존재, 양 또는 기능적 활동을 정성적으로 평가하거나 정량적으로 측정하기 위한 화학, 실험 의학, 약리학, 환경 생물학, 분자 생물학 등의 조사(분석) 절차이다. 검정 시스템은 전기화학 속성 및 절차를 사용하여 타겟 엔티티를 정성적 및 정량적으로 평가할 수 있다. 예를 들어, 검정 시스템은 전기화학 프로세스에 의해 야기되는 타겟 엔티티를 포함하는 샘플 영역에서 전위, 전류 및/또는 휘도를 측정하고 측정된 데이터에 대해 다양한 분석 절차(예를 들어, 전위차법, 전기량법, 전압전류법, 광학 분석 등)를 수행함으로써 타겟 엔티티를 평가할 수 있다.
전기화학 속성 및 절차를 활용하는 검정 시스템은 전기화학 프로세스를 개시 및 제어하고 결과 데이터를 측정하기 위한 하나 이상의 전극들(예를 들어, 작동 전극, 상대 전극 및 기준 전극)을 갖는 샘플 영역(예를 들어, 웰, 다중 웰 플레이트의 웰 등)을 포함할 수 있다. 전극의 설계 및 구성에 따라, 검정 시스템은 참조 시스템과 비참조 시스템으로 분류될 수 있다. 예를 들어, 작동 전극은 관심 반응이 일어나는 검정 시스템의 전극이다. 작동 전극은 샘플 영역에서 전위차, 전류 흐름 및/또는 전기장을 설정하기 위해 상대 전극과 함께 사용된다. 전위차는 작동 전극과 상대 전극의 계면 전위들 사이에서 분할될 수 있다. 비참조 시스템에서 작동 전극에 적용된 계면 전위(전극에서 반응을 유도하는 힘)는 제어되거나 알려지지 않는다. 참조 시스템에서, 샘플 영역은 작동 전극과 상대 전극과 분리된 참조 전극을 포함한다. 기준 전극은 알려진 전위(예를 들어, 환원 전위)를 가지며, 이는 샘플 영역에서 발생하는 반응 동안에 참조될 수 있다.
이러한 분석 시스템의 한 예는 전기화학발광(ECL) 면역검정(immunoassay)이다. ECL 면역검정은 전기화학으로 자극될 때 광을 방출하도록 설계된 ECL 라벨을 사용하는 프로세스를 포함한다. 테스트 중인 재료를 유자하고 있는 샘플 영역에 위치된 전극에 전압이 가해지면 광이 발생한다. 전압은 주기적인 산화 및 환원 반응을 트리거하여 광을 생성하고 방출한다. ECL에서 ECL을 담당하는 전기화학 반응은 작동 전극과 상대 전극 사이에 전위차를 적용함으로써 구동된다.
현재, 참조 및 비참조 분석 시스템들 모두 타겟 엔티티의 측정 및 분석에서 단점을 갖는다. 비참조 분석 시스템의 경우, 계면 전위의 알려지지 않은 특성으로 인해 전기화학 프로세스에 대한 제어 부족이 발생하며, 이는 검정 시스템의 설계에 의해 추가로 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, ECL 면역검정의 경우, 작동 전극에 인가된 계면 전위는 전극 영역(작동 및/또는 상대), 용액의 조성 및 전극의 표면 처리(예를 들어, 플라즈마 처리)에 의해 영향을 받을 수 있다. 이러한 제어 부족은 이전에 ECL 생성 시작 전부터 ECL 생성 종료 후까지 전위차를 램핑(ramping)하도록 선택함으로써 해결되었다. 참조 시스템의 경우, 전위가 알려지고 제어될 수 있지만 기준 전극을 추가하면 분석 시스템의 비용, 복잡성, 크기 등이 증가한다. 또한, 기준 전극의 추가는 추가 전극을 수용할 필요성으로 인해 샘플 영역에서 작동 전극 및/또는 상대 전극의 설계 및 배치를 제한할 수 있다. 또한 참조 및 비참조 검정 시스템 모두 시스템을 동작시키는 데 필요한 전압 신호로 인해 판독 시간이 느릴 수 있다. 참조 시스템은 상대 전극과 기준 전극을 모두 제작하기 때문에 비용이 더 높을 수 있다.
이러한 단점과 기타 단점은 기존의 분석 시스템, 장치 및 기기에 존재한다. 따라서 필요한 것은 기준 전극을 가짐으로써 도입되는 비용, 복잡성 및 크기를 줄이면서 참조 시스템의 제어 가능한 전위를 제공하는 시스템, 장치 및 방법이다. 이러한 결점은 본 명세서에 기술된 실시예에 의해 해결된다.
본 발명의 실시예는 보조 전극 설계를 포함하는 전기화학 셀용 시스템, 장치 및 방법 및 전기화학 셀을 포함하는 전기화학 분석 장치 및 디바이스를 포함한다.
일 양태에서, 본 발명은 전기화학 분석을 수행하기 위한 전기화학 셀을 제공한다. 전기화학 셀은 셀의 표면에 배치되고 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들과 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함한다. 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖는다. 적어도 하나의 보조 전극은 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 2개로부터 대략 동일한 거리에 배치된다.
또 다른 양태에서, 전기화학 분석을 수행하기 위한 전기화학 셀. 전기화학 셀은 셀의 표면에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들과 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하며, 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖는다. 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응 전체에 걸쳐 적어도 하나의 보조 전극 표면 영역의 단위당 정량화 가능한 양의 쿨롱을 제공한다.
또 다른 양태에서, 전기화학 분석을 수행하기 위한 전기화학 셀. 전기화학 셀은 셀의 표면에 배치되고 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들과 표면에 배치되고 산화제를 포함하는 화학적 혼합물로 형성된 적어도 하나의 보조 전극을 포함한다. 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖는다. 산화제의 양은 레독스 커플의 전체 레독스 반응을 통해 정의된 전위를 유지하기에 충분하다.
또 다른 양태에서, 전기화학 분석을 수행하기 위한 전기화학 셀. 전기화학 셀은 셀의 표면에 배치되고 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들과 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함한다. 보조 전극은 정의된 계면 전위를 갖는다.
또 다른 양태에서, 전기화학 분석을 수행하기 위한 전기화학 셀. 전기화학 셀은 셀의 표면에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들과 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하며, 적어도 하나의 보조 전극은 제1 물질 및 제2 물질을 포함한다. 제2 물질은 제1 물질의 레독스 커플이다.
또 다른 양태에서, 전기화학 분석을 수행하기 위한 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 셀의 표면에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들과 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖는다. 전기화학 분석 중에 인가된 전위가 셀에 도입될 때, 레독스 커플에서 종들의 반응은 보조 전극에서 일어나는 우세한 레독스 반응이다.
다른 실시예에서, 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치가 제공된다. 장치는 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면에 배치되고 산화제를 포함하는 화학적 혼합물로 형성된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 산화제의 양은 레독스 커플의 전체 레독스 반응에 걸쳐 정의된 전위를 유지하기에 충분하다.
다른 실시예에서, 전기화학 분석 방법이 제공된다. 방법은 다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 그 표면에 한정된 레독스 커플을 가지며, 레독스 커플은 적어도 전압 펄스가 인가되는 기간 동안 환원된다.
다른 실시예에서, 웰에서 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 장치는 웰의 바닥 부분을 형성하도록 적응된 표면 상에 배치된 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면에 배치된 보조 전극을 포함하고, 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 가지며, 여기서 복수의 작동 전극 구역들 중 하나는 웰의 각 측벽으로부터 대략 동일한 거리에 배치된다.
다른 실시예에서, 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 장치의 웰에 있는 하나 이상의 작동 전극 구역들 또는 상대 전극에 제1 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 제1 전압 펄스는 웰에서 제1 레독스 반응을 일으킴-; 제1 기간에 걸쳐 제1 레독스 반응으로부터 제1 발광 데이터를 캡처하는 단계; 웰 내의 하나 이상의 작동 전극 구역들 또는 상대 전극에 제2 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 제2 전압 펄스는 웰에서 제2 레독스 반응을 일으킴-; 및 제2 기간에 걸쳐 제2 레독스 반응으로부터 제2 발광 데이터를 캡처하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 및 기타 피쳐 및 장점은 첨부된 도면에 예시된 바와 같은 본 발명의 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 명세서에 포함되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 또한 본 명세서에 기재된 다양한 실시예의 원리를 설명하고 당업자가 본 명세서에 기재된 다양한 실시예를 만들고 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다. 도면이 반드시 축척에 맞게 그려지는 것은 아니다.
도 1a 내지 도 1c는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 전기화학 셀의 몇몇 뷰들을 예시한다.
도 2a는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 다중 샘플 영역들을 포함하는 다중-웰 플레이트의 평면도를 예시한다.
도 2b는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 다수의 샘플 영역들을 포함하는 검정 디바이스에서 사용하기 위한 다중-웰 플레이트를 예시한다.
도 2c는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 도 1c의 다중-웰 플레이트의 샘플 영역의 측면도를 예시한다.
도 3a 내지 3f, 4a 내지 4f, 5a 내지 5c, 6a 내지 6f, 7a 내지 7f 및 8a 내지 8d는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 도 1a 내지 1c의 전기화학 셀 또는 도 2a 내지 2c의 다중-웰 플레이트에서 사용하기 위한 전극 설계의 몇몇 예들을 예시한다.
도 9a 및 9b는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 검정 디바이스의 예를 예시한다.
도 10a 및 10b는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 보조 전극에 대한 감쇠(decay) 시간을 예시한다.
도 11은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 펄스 파형(pulsed waveform)을 사용하여 전기화학 분석 및 절차를 수행하는 프로세스를 예시한다.
도 12a 및 12b는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 펄스 파형의 예를 도시한다.
도 13은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 펄스 파형을 사용하여 ECL 분석 및 절차를 수행하는 프로세스를 예시한다.
도 14a 내지 14c, 15a 내지 15l, 16 및 17은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 펄스 파형을 사용하여 수행된 ECL 테스트 결과를 예시한다.
도 18은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 펄스 파형을 사용하여 ECL 분석을 수행하는 프로세스를 예시한다.
도 19는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 펄스 파형을 사용하여 ECL 분석을 수행하는 프로세스를 예시한다.
도 20은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 웰을 제조하는 프로세스를 예시한다.
도 21a 내지 21f 및 22a는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 웰을 제조하는 프로세스의 예시적인 단계들을 예시한다.
도 22b는 본 발명에 따른, 웰의 실시예를 예시한다.
도 23a 내지 23d는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 테스트가 수행된 전극 구성의 몇몇 예들을 예시한다.
도 24a 내지 24c, 25a 내지 25c, 26a 내지 26d, 27a 내지 27c 및 28은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 다양한 다중-웰 플레이트들에서 수행된 테스트 결과를 예시한다.
도 29, 30, 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b, 34a, 34b, 35, 36a, 36b, 37a 및 37b는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 플라스마 처리된 전극 대 표준 전극의 코팅을 위한 파형의 최적화를 위해 수행된 테스트를 예시한다.
도 38a 내지 39e는 본 명세서의 실시예와 일치하는 전기화학 셀의 예를 예시한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 전기화학 셀의 몇몇 뷰들을 예시한다.
도 2a는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 다중 샘플 영역들을 포함하는 다중-웰 플레이트의 평면도를 예시한다.
도 2b는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 다수의 샘플 영역들을 포함하는 검정 디바이스에서 사용하기 위한 다중-웰 플레이트를 예시한다.
도 2c는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 도 1c의 다중-웰 플레이트의 샘플 영역의 측면도를 예시한다.
도 3a 내지 3f, 4a 내지 4f, 5a 내지 5c, 6a 내지 6f, 7a 내지 7f 및 8a 내지 8d는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 도 1a 내지 1c의 전기화학 셀 또는 도 2a 내지 2c의 다중-웰 플레이트에서 사용하기 위한 전극 설계의 몇몇 예들을 예시한다.
도 9a 및 9b는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 검정 디바이스의 예를 예시한다.
도 10a 및 10b는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 보조 전극에 대한 감쇠(decay) 시간을 예시한다.
도 11은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 펄스 파형(pulsed waveform)을 사용하여 전기화학 분석 및 절차를 수행하는 프로세스를 예시한다.
도 12a 및 12b는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 펄스 파형의 예를 도시한다.
도 13은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 펄스 파형을 사용하여 ECL 분석 및 절차를 수행하는 프로세스를 예시한다.
도 14a 내지 14c, 15a 내지 15l, 16 및 17은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 펄스 파형을 사용하여 수행된 ECL 테스트 결과를 예시한다.
도 18은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 펄스 파형을 사용하여 ECL 분석을 수행하는 프로세스를 예시한다.
도 19는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 펄스 파형을 사용하여 ECL 분석을 수행하는 프로세스를 예시한다.
도 20은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 웰을 제조하는 프로세스를 예시한다.
도 21a 내지 21f 및 22a는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 웰을 제조하는 프로세스의 예시적인 단계들을 예시한다.
도 22b는 본 발명에 따른, 웰의 실시예를 예시한다.
도 23a 내지 23d는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 테스트가 수행된 전극 구성의 몇몇 예들을 예시한다.
도 24a 내지 24c, 25a 내지 25c, 26a 내지 26d, 27a 내지 27c 및 28은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 다양한 다중-웰 플레이트들에서 수행된 테스트 결과를 예시한다.
도 29, 30, 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b, 34a, 34b, 35, 36a, 36b, 37a 및 37b는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른, 플라스마 처리된 전극 대 표준 전극의 코팅을 위한 파형의 최적화를 위해 수행된 테스트를 예시한다.
도 38a 내지 39e는 본 명세서의 실시예와 일치하는 전기화학 셀의 예를 예시한다.
이제 본 발명의 특정 실시예가 도면을 참조하여 설명된다. 다음의 상세한 설명은 본질적으로 예시일 뿐이며 본 발명 또는 그의 적용 및 사용을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 선행 기술 분야, 배경, 간략한 요약 또는 다음의 상세한 설명에 제시된 명시적 또는 묵시적 이론에 얽매이려는 의도가 없다.
본 발명의 실시예는 보조 전극 설계를 포함하는 전기화학 셀 및 전기화학 셀을 포함하는 전기화학 분석 장치 및 디바이스에 관한 것이다. 실시예에서, 보조 전극은 안정한 계면 전위를 제공하는 레독스 커플(redox couple)(예를 들어, Ag/AgCl)을 포함하도록 설계된다. 특정 실시예에서, 레독스 커플을 생성하는 다른 방식도 고려되지만, 재료, 화합물 등이 도핑되어 레독스 커플을 생성할 수 있다. 안정적인 계면 전위를 정의하는 환원-산화 커플을 갖는 보조 전극들은 보조 전극들이 이중-기능 전극들로 작용할 수 있게 한다. 즉, 하나 이상의 보조 전극들은 상대 전극과 기준 전극으로 동시에 동작한다. 보조 전극들은 이중-기능 전극들로 동작하기 때문에, 전기화학 셀에서 보조 전극들이 차지하는 공간이 줄어들어 전기화학 셀에 추가적인 구성 및 작동 전극 구역들의 수가 포함될 수 있다.
실시예에서, 하나 이상의 보조 전극들의 활용은 또한 전기화학 분석 프로세스, 예를 들어 ECL 프로세스 동안 전기화학 분석 장치 및 디바이스에 대한 판독 시간을 개선한다. 기존의 비참조 ECL 시스템에서는 보조 전극에서 전위의 가변성에 대한 공차(tolerance)를 제공하기 위해 최대 ECL을 제공하는 전압을 통과하는 느린 전압 램프를 사용하는 것이 일반적이지만, 레독스 커플을 포함하는 보조 전극과 같은 본 발명의 보조 전극들의 사용은 이 전위에 대한 개선된 제어를 제공하고 짧은 전압 펄스 또는 빠른 전압 램프와 같은 보다 효율적이고 빠른 파형의 사용을 가능하게 한다.
도 1a는 본 실시예에 따른 전기화학 셀(100)의 예를 예시한다. 도 1a에 예시된 바와 같이, 전기화학 셀(100)은 하나 이상의 화학 반응을 일으키기 위해 전기 에너지가 사용되는 작업 공간(101)을 정의한다. 작업 공간(또는 샘플 영역)(101) 내에서, 전기화학 셀(100)은 하나 이상의 보조 전극들(102) 및 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)을 포함할 수 있다. 보조 전극(102) 및 작동 전극 구역(104)은 이온 매질(103)과 접촉할 수 있다. 전기화학 셀(100)은 보조 전극(102) 및 작동 전극 구역(104)을 통해 전기 에너지를 도입함으로써 야기되는 환원-산화(레독스) 반응을 통해 동작할 수 있다. 일부 실시예에서, 이온 매질(103)은 물 또는 염과 같이 이온이 용해되는 다른 용매와 같은 전해질 용액을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이온 매질(103) 또는 작동 전극(102)의 표면은 산화 환원 반응 동안 광자를 생성하고 방출하는 발광 종을 포함할 수 있다. 전기화학 셀(100)의 동작 중에, 보조 전극(102) 및 작동 전극 구역(104) 중 하나 이상에 외부 전압이 인가되어 이 전극들에서 레독스 반응이 일어나도록 할 수 있다.
본명세서에 기재된 바와 같이, 사용시 보조 전극은 전극에서 발생하는 레독스 반응에 의해 정의될 수 있는 전극 전위를 가질 것이다. 특정 비제한적 실시예들에 따르면, 전위는 (i) 전극의 표면에 한정된 환원-산화(레독스) 커플 또는 (ii) 용액 중의 환원-산화(레독스) 커플에 의해 정의될 수 있다. 본명세서에 기재된 바와 같이, 레독스 커플 은 레독스 반응을 통해 상호전환하는 한 쌍의 원소들, 화학 물질들 또는 화합물들, 예를 들어, 전자 공여체인 하나의 원소, 화학 물질 또는 화합물 및 전자 공여체인 하나의 원소, 화학 물질 또는 전자 수용체인 화합물을 포함한다. 안정적인 계면 전위를 정의하는 환원-산화 커플이 있는 보조 전극은 이중 기능 전극으로 사용할 수 있다. 즉, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 작동 전극들(3전극 시스템에서 기준 전극의 기능)에서 전위를 정의하고 제어하는 기능을 제공하면서 고전류 흐름을 제공함으로써 3 전극 전기화학 시스템에서 상대 및 기준 전극들(3 전극 시스템에서 상대 전극의 기능) 모두와 관련된 기능을 제공할 수 있다. 하나 이상의 보조 전극들(102)은 하나 이상의 보조 전극들(102)이 위치하는 전기화학 셀(100)에서 발생하는 레독스 반응들 동안 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 중 하나 이상에 전위차를 제공함으로써 상대 전극으로 동작할 수 있다. 하나 이상의 보조 전극들(102)의 화학 구조 및 조성에 기초하여, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 또한 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)과의 전위차를 결정하기 위한 기준 전극으로서 동작할 수 있다.
실시예들에서, 보조 전극(102)은 보조 전극(102)이 기준 전극으로서 기능할 수 있도록 하는 화학적 조성들을 갖는 요소들 및 합금들의 화학적 혼합물로 형성될 수 있다. 화학 혼합물(예를 들어, 보조 전극의 화학 조성에서 요소들과 합금의 비율들)은 전기화학 셀(100)에서 발생하는 환원-산화 반응들을 통해 정량화할 수 있는 양의 전하가 생성되도록 화학 혼합물의 환원 또는 산화 동안 안정한 계면 전위를 제공할 수 있다. 본 명세서에 기술된 특정 반응들은 환원 또는 산화 반응들로 지칭될 수 있지만, 본 명세서에 기술된 전극들은 인가된 전압들에 따라 환원 및 산화 반응들 모두를 지원할 수 있음을 이해해야 한다. 환원 또는 산화 반응들에 대한 구체적인 설명은 전극들의 기능을 특정 유형의 반응으로 제한하지 않는다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)의 화학적 혼합물은 화학적 혼합물의 환원 동안 안정한 계면 전위를 제공하는 산화제를 포함할 수 있고, 화학적 혼합물 내의 산화제의 양은 전기화학 반응들 중에 발생하는 전기화학 셀에서 전체 환원-산화 반응들을 제공하는 데 필요한 산화제의 양과 크거나 동일하다. 실시예들에서, 보조 전극(102)은 화학 혼합물의 환원 동안 계면 전위를 제공하는 화학 혼합물로 형성되어, 정량화 가능한 양의 전하가 전기화학 셀(100)에서 발생하는 환원-산화 반응들을 통해 생성된다. 보조 전극(102)의 화학적 혼합물은 전기화학 셀(100)의 동작, 예를 들어 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 검정 및/또는 분석, 예컨대 ECL 생성 및 분석, 동안 레독스 반응들을 지원하는 산화제를 포함하다.
실시예에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)의 화학적 혼합물 중 산화제의 양은, 예를 들어, ECL 생성과 같은 하나 이상의 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 검정 및/또는 분석 동안 전기화학 셀(100)에서 일어나는 전체 레독스 반응에 필요한 산화제의 양보다 크거나 같다. 예를 들어, 초기 생물학적, 화학적, 및/또는 생화학적 검정 및/또는 분석을 위한 레독스 반응이 발생한 후에도 하나 이상의 보조 전극들(102)에 충분한 양의 화학적 혼합물이 남아 있을 것이며, 따라서 후속 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 검정 및/또는 분석 전반에 걸쳐 발생하는 하나 이상의 추가적인 레독스 반응을 허용할 것이다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)의 화학적 혼합물에서 산화제의 양은 적어도 하나 이상의 보조 전극들(102)의 노출된 표면 영역(영역의 표면 영역이라고도 함)에 대한 하나 이상의 작동 전극 영역(104)의 노출된 표면 영역의 비율에 기초한다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 하나 이상의 보조 전극들(102)의 노출된 표면 영역(영역의 표면 영역이라고도 함)은 이온 매질(103)에 노출된 하나 이상의 보조 전극들(102)의 2차원(2D) 단면 영역을 지칭한다. 즉, 도 1b에 예시된 바와 같이, 보조 전극(102)은 전기화학 셀(100)의 바닥 표면에서 Z 방향으로 연장되는 3차원(3D) 형상으로 형성될 수 있다. 보조 전극(102)의 노출된 표면 영역은 X-Y 평면에서 취한 2D 단면 영역에 대응할 수 있다. 실시예들에서, 2D 단면 영역은 보조 전극(102)의 임의의 지점, 예를 들어 바닥 표면(120)과의 계면에서 취해질 수 있다. 도 1b는 규칙적인 형상의 실린더인 보조 전극(102)을 예시하지만, 보조 전극(102)은 규칙적이든 불규칙적이든 임의의 형상을 가질 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)의 노출된 표면 영역은 예를 들어 도 1b에 기술된 보조 전극(102)의 2D 단면 영역과 유사하게 이온 매질(103)에 노출되는 하나 이상의 보조 전극 구역들(104)의 2D 단면 영역을 지칭한다. 특정 실시예들에서, 영역의 표면 영역(노출된 표면 영역)은 z-차원에서 임의의 높이 또는 깊이를 설명하는 전극의 실제 표면을 포함하는 실제 표영역과 구별될 수 있다. 이러한 예들을 사용하여 영역의 표면영역은 실제 표면 영역보다 작거나 같다.
실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 레독스 커플에 대한 표준 환원 전위이거나 그 근처에 있는 계면 전위를 제공하는 레독스 커플을 포함하는 화학적 혼합물로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물, 또는 다른 적절한 금속/금속 할라이드 커플들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, Ag/AgCl의 혼합물로 형성된 하나 이상의 보조 전극들(102)은 약 0.22V인 Ag/AgCl에 대한 표준 환원 전위이거나 그 근처인 계면 전위를 제공할 수 있다. 화학적 혼합물들의 다른 예들은 다중 금속 산화 상태를 갖는 금속 산화물, 예를 들어 망간 산화물, 또는 다른 금속/금속 산화물 커플들, 예를 들어 은/산화은, 니켈/산화니켈, 아연/산화아연, 금/금 산화물, 구리/산화구리, 백금/산화백금 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 화학적 혼합물은 약 0.1V에서 약 3.0V 범위의 계면 전위를 제공할 수 있다. 표 1은 하나 이상의 보조 전극들(102)에 포함될 수 있는 화학 혼합물들에 대한 레독스 커플들의 환원 전위들의 예를 나열한다. 당업자는 환원 전위들의 예들이 대략적인 값들이고 예를 들어 화학적 조성, 온도, 화학적 혼합물 내의 불순물들 또는 기타 조건들에 기초하여 +/- 5.0%만큼 변할 수 있음을 이해할 것이다.
실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들에서 레독스 커플의 화학적 혼합물은 특정 범위 내에 속하는 레독스 커플의 몰비에 기초할 수 있다. 일부 실시예들에서, 화학적 혼합물은 특정 범위, 예를 들어 대략 1과 같거나 이상인 Ag 대 AgCl의 몰비를 갖는다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 레독스 반응에 관여하는 하나 이상의 화학적 모이어티들의 전부가 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 약 1.56x10-5 내지 5.30x10-4 C/mm2의 전극 표면 영역의 전하를 통과시키하는 동안 -0.15V 내지 -0.5V의 계면 전위를 유지하는 레독스 커플을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 대략 1.4V 내지 2.6V의 범위에서 ECL을 생성하기 위해 레독스 커플의 레독스 반응 전체에 걸쳐 대략 0.5mA에서 4.0mA의 전류를 통과시키는 레독스 커플을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 대략 1.4V 내지 2.6V의 범위에서 ECL을 생성하기 위해 레독스 반응 전체에 걸쳐 대략 2.39mA의 평균 전류를 통과시키는 레독스 커플을 포함할 수 있다.
실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 레독스 커플의 산화제의 양이 전기화학 분석을 완료하기 위해 보조 전극을 통과하는 데 필요한 전하의 양보다 크거나 같을 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 대략 3.07x10-7 내지 3.97x10-7 몰들의 산화제를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 노출된 표면 영역의 mm2(1.16x10-4 내지 1.5x10-4 몰/인치2)당 약 1.80x10-7 내지 2.32x10-7 몰들의 산화제를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)의 총(또는 집계) 노출 표면 영역 mm2(2.39x10-6 몰/인치2)당 적어도 약 3.7Х10-9 몰들의 산화제를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들은 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)의 총(또는 집계) 노출 표면 영역 mm2(3.69x10-6 몰/인치2)당 적어도 대략 5.7Х10-9몰의 산화제를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 전압 또는 전위가 인가될 때 레독스 커플에서 종의 반응이 하나 이상의 보조 전극들(102)에서 발생하는 우세한 레독스 반응인 레독스 커플을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 인가된 전위는 물을 환원시키거나 물의 전기분해를 수행하는 데 필요한 정의된 전위 미만이다. 일부 실시예들에서, 전류의 1% 미만이 물의 환원과 관련되어 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)의 영역(노출된 표면 영역) 단위당 전류의 1 퍼센트 미만이 물의 환원과 관련된다.
실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)(및 하나 이상의 작동 전극 구역들(104))은 임의의 유형의 제조 프로세스, 예를 들어 인쇄, 증착, 리소그래피, 식각 등을 사용하여 형성될 수 있다. 실시예들에서, 금속/금속 할라이드의 화학적 혼합물의 형태는 제조 프로세스에 의존한다. 예를 들어, 하나 이상의 보조 전극들(102)(및 하나 이상의 작동 전극 구역들(104))이 인쇄되는 경우, 화학적 혼합물은 잉크 또는 페이스트의 형태일 수 있다. 일부 실시예들에서, 도핑 프로세스를 이용하여 하나 이상의 추가 물질들이 하나 이상의 보조 전극들(102) 및/또는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)에 추가될 수 있다.
작동 전극 구역들(104)은 관심 반응이 발생할 수 있는 전극 상의 위치일 수 있다. 관심 반응들은 본질적으로 화학적, 생물학적, 생화학적, 전기적(또는 이러한 유형의 반응 중 둘 이상의 조합)일 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 전극(보조 전극 및/또는 작동 전극)은 반응이 일어날 수 있는 연속/인접 영역일 수 있고, 전극 "구역"은 특정한 관심 반응이 일어나는 전극의 일부(또는 전체)일 수 있다. 특정 실시예들에서, 작동 전극 구역(104)은 전체 전극으로 구성될 수 있고, 다른 실시예들에서, 하나 이상의 작동 전극 구역(104)이 단일 전극 내에 및/또는 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 작동 전극 구역들(104)은 개별 작동 전극들에 의해 형성될 수 있다. 이 예에서, 작동 전극 구역들(104)은 하나 이상의 전도성 재료들로 형성된 단일 전극으로서 구성될 수 있다. 다른 예에서, 작동 전극 구역들(104)은 단일 작동 전극의 일부들을 분리함으로써 형성될 수 있다. 이 예에서, 단일 작동 전극은 하나 이상의 전도성 재료들로 형성될 수 있고, 작동 전극 구역들은 전기적으로 분리된 작동 전극 구역들을 생성하기 위해 유전체와 같은 절연 재료들을 사용하여 단일 작동 전극의 영역들을 전기적으로 분리함으로써 형성될 수 있다. 임의의 실시예에서, 작동 전극 구역들(104)은 금속, 금속 합금, 탄소 화합물, 도핑된 금속 등과 같은 임의의 유형의 전도성 재료 및 전도성 재료들과 절연 재료들의 조합으로 형성될 수 있다.
실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 전도성 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 작동 전극 구역들(104)은 금, 은, 백금, 니켈, 강철, 이리듐, 구리, 알루미늄, 전도성 합금 등과 같은 금속을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 산화물 코팅된 금속들(예를 들어, 산화알루미늄 코팅된 알루미늄)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 탄소, 탄소 블랙, 흑연 탄소, 탄소 나노튜브, 탄소 피브릴, 흑연, 탄소 섬유 및 이들의 혼합물들과 같은 탄소계 재료들로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 전도성 탄소-고분자 복합체들, 매트릭스에 분산된 전도성 입자(예를 들어, 탄소 잉크, 탄소 페이스트, 금속 잉크), 및/또는 전도성 고분자로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 아래에 더 상세히 개시되는 바와 같이, 작동 전극 구역들(104)은 탄소 잉크들 및 은 잉크들의 스크린 인쇄를 사용하여 제조된 탄소 및 은 층들로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 반도체 재료들(예를 들어, 실리콘, 게르마늄) 또는 반도체 필름, 예컨대 인듐 주석 산화물(ITO), 안티몬 주석 산화물(ATO) 등으로 형성될 수 있다.
실시예들에서, 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 하나 이상의 보조 전극들(102) 및 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 전기화학 셀을 포함하는 장치 및 디바이스들에 의해 수행되는 전기화학 특성들 및 분석(예를 들어, ECL 분석)을 개선하기 위해 상이한 전극 설계들(예를 들어, 상이한 크기들 및/또는 형상들, 상이한 수의 보조 전극들(102) 및 작동 전극 구역들(104), 전기화학 셀(100) 내의 상이한 위치 및 패턴들 등)으로 형성될 수 있다. 도 1c는 다수의 작동 전극 구역들을 포함하는 전기화학 셀(100)을 위한 전극 설계(150)의 일례를 예시한다. 도 1c에 예시된 바와 같이, 전기화학 셀(100)은 열(10)개의 작동 전극 구역들(104) 및 단일 보조 전극(102)을 포함할 수 있다. 전극 설계의 다양한 다른 예들은 도 3a 내지 3f, 4a 내지 4f, 5a 내지 5c, 6a 내지 6f, 7a 내지 7f 및 8a 내지 8d를 참조하여 아래에서 논의된다.
실시예들에서, 전기화학 셀(100) 내의 작동 전극 구역들(104)의 구성 및 배치는 작동 전극 구역들(104) 사이의 인접성 및/또는 작동 전극 구역들(104)과 하나 이상의 보조 전극들(102) 사이의 인접성에 따라 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 인접성은 인접한 작동 전극 구역들(104) 및/또는 하나 이상의 보조 전극들(102)의 상대적인 수로 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 인접성은 작동 전극 구역들(104) 및/또는 하나 이상의 보조 전극들(102) 사이의 상대적 거리로 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 인접성은 작동 전극 구역들(104) 및/또는 하나 이상의 보조 전극들(102)로부터 전기화학 셀의 둘레와 같은 전기화학 셀(100)의 다른 피쳐까지의 상대적 거리로서 정의될 수 있다.
본 명세서에 따른 일부 실시예들에서, 예를 들어, 다른 비율들(예를 들어, 1 이하 또는 그 보다 큰 비율)이 전기화학 셀(100) 로서 고려되지만, 하나 이상의 보조 전극 구역들(102)의 노출된 표면 영역에 대한 하나 이상의 작동 전극들(104)의 노출된 표면 영역의 집계 비율이 1보다 크도록, 개별의 전기화학 셀(100)의 하나 이상의 보조 전극들(102) 및 하나 이상의 작동 전극 영역들(104)은 개별의 크기들을 갖도록 형성될 수 있다. 본 명세서에 따른 일부 실시예들에서, 예를 들어, 하나 이상의 보조 전극들(102) 및/또는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)의 각각은 다른 형상들(예를 들어, 직사각형, 정사각형, 타원형, 클로버 또는 기타 규칙적이거나 불규칙한 기하학적 모양)이 가능하지만, 실질적으로 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상으로 형성될 수 있다.
본 명세서에 따른 실시예들에서, 예를 들어, 하나 이상의 보조 전극들(102) 및/또는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 본 명세서에서 삼엽형(trilobe) 형상이라고도 지칭되는 웨지 형상(wedged-shape)의 표면 영역을 갖는 웨지 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 하나 이상의 보조 전극들(102) 및/또는 하나 이상의 작동 전극 영역들(104)은 상이한 치수들을 갖는 2개의 대향 경계들 및 2개의 대향 경계들을 연결하는 2개의 측 경계들을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 대향 경계들은 넓은 경계와 좁은 경계를 포함할 수 있으며, 여기서 넓은 경계는 좁은 경계보다 길이가 더 길다. 일부 실시예들에서, 넓은 경계 및/또는 좁은 경계는 뭉툭할 수 있으며(blunt), 예를 들어 측 경계들에 대한 연결에서 둥근 코너들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 넓은 경계 및/또는 좁은 경계는 날카로울 수 있으며, 예를 들어 측 경계들에 대한 연결부에서 각진 코너일 수 있다. 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 웨지 형상은 일반적으로 코너들이 둥글거나 각진 사다리꼴일 수 있다. 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 웨지 형상은 평평하거나 일반적으로 평평하거나 둥근 정점(apex) 및 둥글거나 각진 코너들을 갖는 삼각형일 수 있다. 실시예들에서, 웨지 형상은 전기화학 셀의 바닥 표면(120)에서 이용 가능한 영역을 최대화하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 전기화학 셀의 작동 영역(101)이 원형인 경우, 웨지 형상을 갖는 하나 이상의 작동 전극 영역들(104)은 넓은 경계가 작동 영역(101)의 외부 둘레에 인접하고 좁은 경계가 작동 영역(101)의 중심에 인접하도록 하나 이상의 작동 전극 구역(104)이 배열될 수 있다.
실시예들에서, 전기화학 셀(100)은 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치 또는 디바이스에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기화학 셀(100)은 아래에 기술된 바와 같이 ECL 면역검정과 같은 전기화학 분석을 수행하는 검정 디바이스를 위한 웰의 일부를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기화학 셀(100)은 분석 디바이스 또는 장치에 사용되는 카트리지, 예를 들어 ECL 카트리지(예를 들어, 미국 특허 번호 제10,184,884호 및 제10,935,547호에 제공된 것들), 흐름 세포측정기 등에서 흐름 셀을 형성할 수 있다. 당업자는 전기화학 셀(100)이 제어된 레독스 반응이 수행되는 임의의 유형의 장치 또는 디바이스에 이용될 수 있음을 인식할 것이다.
도 2a내지2c는 본 명세서의 실시예에 따른 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 분석을 위한 검정 디바이스에서 사용하기 위한 보조 전극 설계를 포함하는, 전기화학 셀(예를 들어, 전기화학 셀(100))을 포함하는 샘플 영역("웰")(200)의 몇몇 뷰들을 예시한다. 당업자는 도 2a내지2c가 검정 디바이스의 웰의 한 예를 예시하고 도 2a내지2c에 예시된 기존 컴포넌트가 제거될 수 있고 및/또는 추가 컴포넌트들이 본 명세서에 기술된 실시예들의 범위를 벗어나지 않고 추가될 수 있음을 이해할 것이다.
평면도인 도 2a에 예시된 바와 같이, 다중-웰 플레이트(208)(도 2b에 예시됨)의 베이스 플레이트(206)는 다중 웰들(200)을 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(206)는 각각의 웰(200)의 바닥 부분을 형성하는 표면을 포함할 수 있고 다중-웰 플레이트(208)의 베이스 플레이트(206)의 표면 상에 및/또는 그 내부에 배치된 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 및 하나 이상의 보조 전극들(102)을 포함할 수 있다. 사시도인 도 2b에 예시된 바와 같이, 다중-웰 플레이트(208)는 탑 플레이트(210) 및 베이스 플레이트(206)를 포함할 수 있다. 탑 플레이트(210)는 탑 플레이트(210)의 상부 표면으로부터 베이스 플레이트(206)까지 연장되는 웰(200)을 정의할 수 있고, 베이스 플레이트(206)는 각각의 웰(200)의 바닥 표면(207)을 형성한다. 동작 시, 테스트 중인 재료를 홀딩하는 웰(200)에 위치된 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)과 하나 이상의 보조 전극들(102) 양단에 전압이 인가될 때 발광이 발생한다. 인가된 전압은 광자(광) 생성 및 방출을 유발하는 주기적인 산화 및 환원 반응을 촉발한다. 그런 다음 테스트 중인 재료를 분석하기 위해 방출된 광자가 측정될 수 있다.
작동 전극 구역(104)에서 발생하는 반응이 전자를 수용하는지 또는 공급하는지에 따라, 작동 전극 구역(104)에서의 반응은 각각 환원 또는 산화이다. 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 예를 들어 결합제들과 같은 검정 시약들을 전극에 고정하기 위해, 유도체화되거나 변형될 수 있다. 예를 들어, 작동 전극 구역들(104)은 항체, 항체 단편, 단백질, 효소, 효소 기질, 억제제, 보조인자, 항원, 합텐, 지질단백질, 지방당류, 박테리아, 세포, 세포 이하 성분, 세포 수용체, 바이러스, 핵산, 항원, 지질, 당단백질, 탄수화물, 펩티드, 아미노산, 호르몬, 단백질 결합 리간드, 약제 및/또는 이들의 조합들을 부착하도록 수정될 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 작동 전극 구역들(104)은 폴리머, 엘라스토머, 젤, 코팅, ECL 태그, 레독스 활성 종(예를 들어, 트리프로필아민, 옥살레이트), 무기 물질들, 화학적 작용기들, 킬레이트제들, 링커들 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는 비생물학적 엔티티들을 부착하도록 수정될 수 있다. 시약들은 수동 흡착, 특이적 바인딩을 포함하는 다양한 방법들에 의해 및/또는 전극 표면에 존재하는 작용기에 대한 공유 결합(covalent bond)들의 형성을 통해 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 상에 고정될 수 있다.
예를 들어, ECL 종은 웰(200) 내의 유체에서 관심 물질의 존재를 결정하기 위한 분석 측정을 위해 ECL을 방출하도록 유도될 수 있는 작동 전극 구역들(104)에 부착될 수 있다. 예를 들어, ECL을 방출하도록 유도될 수 있는 종(ECL-활성 종)이 ECL 라벨들로 사용되었다. ECL 라벨들의 예는 다음과 같다: (i)금속이 유래한 유기금속 화합물, 예를 들어 RuBpy(트리스-비피리딜-루테늄) 부분과 같은 Ru 함유 및 Os 함유 유기 금속 화합물을 포함하여 부식 및 산화에 저항하는 귀금속 및 ii) 루미놀 및 관련 화합물들. ECL 프로세스에서 ECL 라벨에 참여하는 종은 본 명세서에서 ECL 공반응물들이라고 한다. 일반적으로 사용되는 공반응물들은 RuBpy의 ECL용 트리이소프로필아민(TPA), 옥살레이트 및 과황산염과 루미놀의 ECL용 과산화수소와 같은 3급 아민이 포함한다. ECL 라벨들에서 생성된 광은 진단 절차들에서 리포터 신호로 사용될 수 있다. 예를 들어, ECL 라벨은 항체 또는 핵산 프로브와 같은 결합제에 공유 결합될 수 있다; 결합 상호작용에서 결합제의 참여는 ECL 라벨로부터 방출된 ECL을 측정함으로써 모니터링될 수 있다. 또는, ECL 활성 화합물의 ECL 신호는 화학적 환경을 나타낼 수 있다.
실시예들에서, 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들(102) (또는 웰(200)의 다른 컴포넌트들)은 또한 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들 표면에 대한 전기화학 프로세스들(예를 들어, 시약, ECL 종, 라벨 등)에서 사용되는 물질들의 부착(예를 들어, 흡수)을 개선하는 물질들 및/또는 프로세스들로 처리(예를 들어, 전처리)될 수 있다. 일부 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들(102)(또는 웰(200)의 다른 컴포넌트들)은 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들(102)(또는 웰(200)의 다른 컴포넌트들)의 표면이 친수성 속성들(본 명세서에서 "하이 바인드" 또는 "HB"라고 지칭됨)을 나타내도록 하는 프로세스(예를 들어, 플라즈마 처리)를 사용하여 처리될 수 있다. 일부 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들(102) (또는 웰(200)의 다른 컴포넌트들)은 처리되지 않거나 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들(102)(또는 웰(200)의 다른 컴포넌트들)의 표면이 소수성 속성들(본 명세서에서는 "표준" 또는 "표준"이라고 지칭됨)을 나타내도록 하는 프로세스를 사용하여 처리될 수 있다.
도 2b의 다중-웰 플레이트(208) 부분의 측단면도인 도 2c에 예시된 바와 같이, 다수의 웰들(200)이 다중-웰 플레이트(208)에 포함될 수 있으며-그 중 3개는 도2c에 도시되어 있다. 각각의 웰(200)은 전기화학 셀(100)의 경계를 형성하는 하나 이상의 측벽들(212)을 포함하는 탑 플레이트(210)에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 측벽들(212)은 탑 플레이트(210)의 바닥 표면에서 탑 플레이트(210)의 상부 표면까지 연장된다. 웰들(200)은 위에 설명된 바와 같은 이온 매질과 같은 하나 이상의 유체들(250)을 보유하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 하나 이상의 웰들(200)은 하나 이상의 유체들(250) 대신에 또는 추가로 가스 및/또는 고체를 유지하도록 구성될 수 있다. 실시예들에서, 탑 플레이트(210)는 접착제(214) 또는 다른 연결 재료 또는 디바이스를 사용하여 베이스 플레이트(206)에 고정될 수 있다.
다중-웰 플레이트(208)는 임의 개수의 웰들(200)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 2b에 예시된 바와 같이, 다중-웰 플레이트(208)는 96개의 웰들(200)을 포함할 수 있다. 당업자는 다중-웰 플레이트(208)가 규칙적 또는 불규칙한 패턴으로 형성된, 예를 들어 6개의 웰들, 24, 384, 1536등의 임의의 개수의 웰들(200)을 포함할 수 있음을 인식할 것이다. 다른 실시예들에서, 다중-웰 플레이트들(208)은 단일-웰 플레이트 또는 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 분석 및/또는 검정을 수행하기에 적합한 임의의 다른 장치로 대체될 수 있다. 웰들(200)이 도 2a 내지 2c에 원형 구성(따라서 실린더를 형성함)으로 도시되어 있지만, 타원, 사각형 및/또는 다른 정다각형 또는 불규칙한 다각형을 포함하는 다른 모양도 고려된다. 또한, 다중-웰 플레이트(108)의 형상 및 구성은 다양한 형태들을 취할 수 있으며 이들 도들에 예시된 바와 같이 반드시 직사각형 배열로 제한되지는 않는다.
일부 실시예들에서, 위에서 논의된 바와 같이, 다중-웰 플레이트(108)에 사용되는 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들(102)은 비다공성(소수성)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들(102)은 다공성 전극들(예를 들어, 탄소 섬유 매트 또는 피브릴, 소결 금속 및 여과막, 종이 또는 기타 다공성 기판에 증착된 금속 필름)일 수 있다. 다공성 전극들로 구성될 때, 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들(102)은i) 전극 표면으로의 대량 수송을 증가시키고(예를 들어, 전극 표면 상의 분자들에 대한 용액 내 분자들의 결합 동역학들을 증가시키기 위해); ii) 전극 표면의 입자들을 캡처하고; 및/또는 iii) 웰에서 액체를 환원하기 위해 전극들을 통한 용액들의 여과를 사용할 수 있다.
위에서 논의된 실시예들에서, 웰들(200)의 각각의 보조 전극들(102)은 화학 혼합물의 환원 동안 정의된 전위를 제공하는 화학 혼합물로 형성되어 정량화할 수 있는 양의 전하가 웰(200)에서 발생하는 환원-산화 반응 전반에 걸쳐 생성된다. 보조 전극들(102)의 화학적 혼합물은 예를 들어 ECL 생성 및 분석과 같은 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 검정 및/또는 분석 중에 사용될 수 있는 환원-산화 반응을 지원하는 산화제를 포함한다. 실시예에서, 보조 전극(102)의 화학적 혼합물에서 산화제의 양은 보조 전극을 통과할 전하량에 필요한 산화제의 양 및/또는 ECL 생성과 같은 하나 이상의 생물학적, 화학적, 및/또는 생화학적 검정 및/또는 분석 동안 적어도 하나의 웰(200)에서 작동 전극에서 전기화학 반응을 유도하는 데 필요한 전하의 양 보다 크거나 같다. 이와 관련하여, 초기 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 검정 및/또는 분석을 위해 레독스 반응이 발생한 후에도 보조 전극(102)에 충분한 양의 화학적 혼합물이 남아 있을 것이기에, 따라서 후속 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 검정 및/또는 분석 전반에 걸쳐 하나 이상의 추가 레독스 반응들이 발생할 수 있다. 다른 실시예들에서, 보조 전극(102)의 화학적 혼합물에서 산화제의 양은 보조 전극의 노출된 표면 영역에 대한 복수의 작동 전극 구역들 각각의 노출된 표면 영역의 비율에 적어도 부분적으로 기초한다.
실시예들에서, 웰(200)의 하나 이상의 보조 전극들(102)은 위에서 논의된 바와 같이 레독스 커플을 포함하는 화학적 혼합물로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 웰(200)의 하나 이상의 보조 전극들(102)은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물 또는 다른 적합한 금속/금속 할라이드 커플들을 포함하는 화학 혼합물로 형성될 수 있다. 화학 혼합물의 다른 예는 다중 금속 산화 상태들을 갖는 금속 산화물, 예를 들어 망간 산화물, 또는 다른 금속/금속 산화물 커플들, 예를 들어 은/산화은, 니켈/산화니켈, 아연/산화아연, 금/금 산화물, 구리/산화구리, 백금/산화백금 등을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 보조 전극들(102)(및 작동 전극 구역들(104))은 임의의 유형의 제조 프로세스, 예를 들어 인쇄, 증착, 리소그래피, 식각 등을 사용하여 형성될 수 있다. 실시예들에서, 금속/금속 할라이드의 화학적 혼합물의 형태는 제조 프로세스에 따라 달라질 수 있다.예를 들어, 보조 전극들을 인쇄하는 경우, 화학적 혼합물은 잉크 또는 페이스트 형태일 수 있다.
ECL 생성과 같은 특정 애플리케이션들에 대해, 보조 전극들(102)의 다양한 실시예들은 충분히 높은 농도의 액세스가능한 레독스 종을 포함함으로써 ECL 측정 전반에 걸쳐 전극의 분극화를 방지하도록 적응될 수 있다. 보조 전극들(102)은 정의된 Ag 대 AgCl의 비율을 갖는 Ag/AgCl 화학 혼합물(예를 들어, 잉크, 페이스트 등)을 사용하여 다중-웰 플레이트(208) 상에 보조 전극들(102)을 인쇄함으로써 형성될 수 있다. 실시예에서, 보조 전극의 화학적 혼합물에서 산화제의 양은 적어도 부분적으로 보조 전극의 화학적 혼합물에서 Ag 대 AgCl의 비율을 기반으로 한다. 실시예에서, Ag 및 AgCl을 갖는 보조 전극의 화학적 혼합물은 약 50퍼센트 이하, 예를 들어 34퍼센트, 10퍼센트 등의 AgCl을 포함한다.
일부 실시예들에서, 웰(200) 내의 하나 이상의 보조 전극들(102)은 웰(200) 내의 총 작동 전극 영역 mm2당 적어도 약 3.7Х10-9 몰들의 산화제를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 웰(200) 내의 하나 이상의 보조 전극들(102)은 웰 내의 총 작동 전극 영역 mm2당 적어도 약 5.7Х10-9몰들의 산화제를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102) 및 작동 전극 구역들(104)은 하나 이상의 웰들(200)을 포함하는 검정 장치에 의해 수행되는 전기화학 분석(예를 들어, ECL 분석)을 개선하기 위해 상이한 전극 설계(예를 들어, 상이한 크기들 및/또는 형상들, 상이한 수의 보조 전극들(102) 및 작동 전극 구역들(104), 웰 내의 상이한 위치 및 패턴들 등)으로 형성될 수 있으며, 그 예는 도 3a내지3f, 4a내지4f, 5a내지5c, 6a내지6f, 7a내지7f 및 8a내지8d를 참조하여 아래에서 논의된다. 본 명세서에 따른 실시예들에서, 예를 들어, 각각의 웰(200)의 하나 이상의 보조 전극들(102) 및 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 각각의 크기들을 갖도록 형성될 수 있어서, 보조 전극들(102)의 노출된 표면 영역에 대한 작동 전극 구역들(104)의 노출된 표면 영역의 집합체의 비율이 1보다 크도록 하지만, 다른 비율들(예를 들어, 1 이하 또는 그 보다 큰 비율)도 고려된다. 본 명세서에 따른 실시예에서, 예를 들어, 보조 전극들(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104)의 각각은 실질적으로 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상으로 형성될 수 있지만, 다른 모양(예를 들어, 직사각형, 정사각형, 타원형, 클로버 또는 기타 규칙적이거나 불규칙한 기하학적 모양)이 가능하다. 본 명세서에 따른 실시예들에서, 예를 들어, 보조 전극들(102) 및/또는 작동 전극 영역들(104)은 웨지형 표면 영을 갖는 웨지형으로 형성될 수 있고, 여기서 웰(200)의 측벽에 인접한 웨지형 표면 영역의 제1 측 또는 단부는 웰(200)의 중심에 인접한 웨지형 표면 영역의 제2 측 또는 단부보다 크다. 다른 실시예들에서 웨지형 표면 영역의 제2 측 또는 단부는 웨지형 표면의 제1 측 또는 단부보다 크다. 예를 들어, 보조 전극들(102) 및 작동 전극 영역들(104)은 보조 전극들(102) 및 작동 전극 영역들(104)에 대해 이용 가능한 공간을 최대화하는 패턴으로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102) 및/또는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 웨지 형상을 갖도록 형성될 수 있고, 여기서 치수가 다른 두 개의 대향 경계들과 두 개의 대향 경계들을 연결하는 두 개의 측 경계들이 있다. 예를 들어, 두 개의 대향 경계들은 넓은 경계와 좁은 경계를 포함할 수 있으며, 여기서 넓은 경계는 좁은 경계보다 길이가 더 길다. 일부 실시예들에서, 넓은 경계 및/또는 좁은 경계는 뭉툭할 수 있으며(blunt), 예를 들어 측면 경계들에 대한 연결부에서 둥근 코너들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 넓은 경계 및/또는 좁은 경계는 날카로울 수 있으며, 예를 들어 측 경계들에 대한 연결부에서 각진 코너들일 수 있다. 실시예들에서, 웨지 형상은 전기화학 셀의 바닥 표면(120)에서 이용 가능한 영역을 최대화하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 전기화학 셀의 작동 영역(101)이 원형인 경우, 넓은 경계는 작동 영역(101)의 외주에 인접하도록 웨지 형상을 갖는 하나 이상의 작동 전극 영역(104)이 배열될 수 있으며, 좁은 경계는 작동 영역(101)의 중심에 인접한다.
본 명세서에 따른 실시예들에서, 각각의 웰(200)의 보조 전극들(102) 및 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 상이한 배치 구성들 또는 패턴들에 따라 웰(200)의 바닥에 형성될 수 있다. 상이한 포지셔닝 구성 또는 패턴들은 하나 이상의 웰(200)을 포함하는 검정 디바이스에 의해 수행되는 전기화학 분석(예를 들어, ECL 분석)을 개선할 수 있으며, 그 예는 도 3a내지3f, 4a내지4f, 5a내지5c, 6a내지6f, 7a내지7f 및 8a내지8d를 참조하여 아래에서 논의된다. 보조 전극들(102) 및 작동 전극 구역들(104)은 원하는 기하학적 패턴에 따라 웰 내에 위치될 수 있다. 예를 들어, 보조 전극들(102) 및 작동 전극 영역들(104)은 작동 전극 구역들(104)의 총 수 중에서 각각 작동 전극 구역들(104)에 서로 인접하는 작동 전극 구역들(104)의 수를 최소화하는 패턴으로 형성될 수 있다. 이는 보조 전극들(102)에 인접하여 더 많은 작동 전극 구역들이 위치되도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 3a내지3f에 예시되고 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 작동 전극 구역들(104)은 서로 인접한 작동 전극 구역들(104)의 수를 최소화하는 원형 또는 반원 형상으로 형성될 수 있다.
다른 예에서, 도 3a 내지 3f에 예시된 바와 같이, 개별의 웰(200)의 보조 전극(102) 및 작동 전극 영역(104)은 패턴으로 형성될 수 있고, 여기서 서로 인접한 작동 전극 구역들(104)의 수는 2개 이하이다. 예를 들어, 작동 전극 구역들(104)은 최대 2개의 작동 전극 구역들(104)이 인접하도록 웰(예를 들어, 측벽(212))의 파라미터에 인접한 원형 또는 반원형 패턴으로 형성될 수 있다. 이 예에서, 작동 전극 구역들(104)은 2개의 작동 전극 구역들(104)이 단지 하나의 인접한 또는 이웃하는 작동 전극 구역(104)을 갖도록 불완전한 원형을 형성한다. 다른 예에서, 개별의 웰(200)의 보조 전극들(102) 및 작동 전극 구역들(104)은 패턴으로 형성될 수 있으며, 여기서 작동 전극 구역들(104) 중 적어도 하나는 작동 전극 구역들(104)의 총 수 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역들(104)에 인접한다. 예를 들어, 아래에서 상세히 설명되는 도 5a 내지 도 5c에 예시된 바와 같이, 보조 전극들(102) 및 작동 전극 구역들(104)은 별 모양 패턴으로 형성될 수 있으며, 여기서 인접한 보조 전극들(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104)의 수는 별 모양 패턴의 지점들 수에 따라 다르다.
본 명세서에 따른 실시예에서, 개별의 웰(200)의 보조 전극들(102) 및 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 패턴으로 형성될 수 있으며, 여기서 패턴은 작동 전극 구역들(104)의 각각으로의 물질의 대량 수송을 개선하도록 구성된다. 예를 들어, 궤도 또는 회전 흔들림 또는 혼합 동안, 웰(200)의 중심에 있는 구역으로의 물질의 대량 수송은 중심에서 떨어진 구역에 비해 상대적으로 느릴 수 있으며, 패턴은 웰(200)의 중심에 배치된 작동 전극 구역들(104)의 수를 최소화하거나 제거함으로써 대량 수송을 개선하도록 구성될 수 있다. 즉, 동작들 중에, 웰들(200)은 웰들(200) 내에 함유된 유체들을 혼합 또는 조합시키기 위해 궤도 운동 또는 "흔들림"을 겪을 수 있다. 궤도 운동은 예를 들어 웰들(200)의 측벽들(212)(둘레) 근처에서 더 많은 액체 및 더 빠른 액체 운동을 야기하는 와류(vortex)가 웰들(200) 내에서 발생하도록 야기할 수 있다. 예를 들어, 아래에서 상세히 설명하는 도 2a내지2f, 3a내지3f, 5a내지5f, 6a내지6f 및 7a내지7d에서 예시된 바와 같이, 작동 전극 구역들(104)은 원형 또는 반원 형태로 형성될 수 있고 웰(200)의 둘레 근처에 위치할 수 있다. 또한, 궤도 흔들림 운동으로 인해 웰 내 물질 농도의 변화들은 웰 중심으로부터의 방사상 거리에 따라 달라질 수 있다. 동심 배열에서, 작동 전극 구역들(104)은 각각 웰의 중심으로부터 거의 동일한 거리에 있고 따라서 물질 농도가 웰 전체에 걸쳐 균일하지 않더라도 유사한 물질 농도를 가질 수 있다.
본 명세서에 따른 실시예들에서, 개별의 웰들(200)의 보조 전극들(102) 및 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 패턴으로 형성될 수 있으며 여기서 패턴은 다중-웰 플레이트(108)의 하나 이상의 웰들(200)에 액체를 도입함으로써 야기되는 메니스커스 효과들을 감소시키도록 구성된다. 예를 들어, 도 2c에 예시된 바와 같이, 웰(200) 내의 유체(250)는 웰(200) 내의 곡선형 상부 표면 또는 메니스커스(152)를 형성할 수 있다. 곡면형 상부 표면은 표면 장력, 정전기 효과 및 유체 운동(예를 들어, 궤도 흔들림으로 인한) 등과 같은 여러 요인들에 의해 야기될 수 있다. 메니스커스 효과들로 인해 발광 중에 방출되는 광자들(광)은 액체를 통과하는 광자 광학 경로에 따라 다양한 광학 효과들(예를 들어, 굴절, 확산, 산란 등)을 겪는다. 즉, 광이 웰(200) 내의 물질들로부터 방출됨에 따라, 액체의 상이한 레벨들은 광이 액체를 통해 이동하고 액체를 빠져나가는 위치에 의존하는 방출된 광에서 상이한 광학 효과들(예를 들어, 굴절, 확산, 산란 등)을 야기할 수 있다. 패턴은 웰(200)의 각각의 측벽(212)으로부터 거의 동일한 거리에 작동 전극 구역들(104) 각각을 배치함으로써 메니스커스 효과들을 완화할 수 있다. 이와 같이, 작동 전극 구역들(104)로부터 방출된 광자는 액체를 통해 유사한 광학 경로를 이동한다. 다시 말해서, 패턴은 모든 작동 전극 구역들(104)이 메니스커스 효과에 의해 동일하게 영향을 받도록, 예를 들어 메니스커스의 잠재적인 이질적 효과들 최소화하도록, 보장한다. 따라서, 작동 전극 구역들(104)이 웰(200) 내의 액체의 높이에 대해 상이한 위치들에 위치된다면, 방출된 광은 상이한 광학적 왜곡들을 겪을 수 있다. 예를 들어, 아래에서 상세히 설명하는 도 3a내지3f, 4a내지4f, 6a내지6f, 7a내지7f 및 8a내지8d에 예시된 바와 같이, 작동 전극 구역들(104)은 원형 또는 반원 형태로 형성될 수 있고 웰(200) 둘레 근처에 위치될 수 있다. 이와 같이, 작동 전극 구역들(104)에서 방출된 광은 동일한 광학적 왜곡을 겪을 수 있고 동일하게 어드레싱될 수 있다.
본 명세서에 따른 실시예들에서, 개별의 웰들(200)의 보조 전극들(102) 및 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 다중-웰 플레이트(208)의 하나 이상의 웰들(200)에서의 액체들(예를 들어, 오비탈 쉐이커를 사용하여 원통형 웰들에 형성된 와류)의 혼합 동안 작동 전극 구역들에 대한 대량 수송 차이들을 최소화하도록(예를 들어, 보다 균일한 대량 수송 제공) 구성된 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 패턴은 각각의 웰(200)의 중심에 또는 그 근처에 배치된 작동 전극 구역들(104)의 수를 최소화하거나 제거함으로써 와류 효과들을 감소시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 아래에서 상세히 설명하는 도 2a내지2f, 3a내지3f, 5a내지5f, 6a내지6f, 7a내지7d 및 8a에 예시된 바와 같이, 작동 전극 구역들(104)은 원형 또는 반원형 형상으로 형성될 수 있고 웰(200)의 둘레 근처에 위치될 수 있다.
실시예에서, 개별의 웰(200)의 보조 전극(102) 및 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 지오메트릭 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 지오메트릭 패턴은 작동 전극 구역들(104)의 원형 또는 반원형 패턴을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 작동 전극 구역들(104)은 웰(200)의 측벽으로부터 대략 동일한 거리에 배치될 수 있고, 보조 전극들(102)은 작동 전극 구역들(104)의 원형 또는 반원형 패턴에 의해 정의된 둘레(전체 둘레 또는 단지 그것의 일부) 내에 배치될 수 있지만, 다른 형상들 및/또는 패턴들도 고려된다. 예를 들어, 웰(200)이 정사각형 모양의 웰로 구현될 때, 작동 전극 구역들(104)은 웰(200) 둘레의 전체 또는 단지 일부 둘레에 정사각형 또는 직사각형 형상의 링 패턴으로 배열될 수 있다.
다른 실시예에서, 예를 들어 지오메트릭 패턴은 작동 전극 구역들(104)이 별형의 패턴을 정의하는 패턴을 포함할 수 있고, 여기서 보조 전극(102)은 별 모양 패턴의 2개의 인접한 지점들을 정의하는 2개의 인접한 작동 전극 구역들(104) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 별형 패턴의 "지점들"을 형성하는 보조 전극들(102)과 별형 패턴의 내부 구조를 형성하는 작동 전극 구역들(104)로 별형 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들어, 아래에서 상세히 설명하는 도 5a내지5c에 예시된 바와 같이, 5개 지점 별 패턴에서 보조 전극들(102)은 별 모양 패턴의 5개 "지점들"을 형성할 수 있고 작동 전극 구역들(104)은 내부 "팬타곤" 구조를 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 별 패턴은 또한 하나 이상의 동심원 원들로 정의될 수 있고, 여기서 아래에서 상세히 설명하는 도 5a내지5c에 예시된 바와 같이 하나 이상의 작동 전극들(104) 및/또는 하나 이상의 보조 전극들은 하나 이상의 동심 원들 주위에 원형 패턴으로 배치될 수 있다.
도 3a 및 3b는 개방형 링 패턴으로 배치된 원형 작동 전극 구역들(104)을 갖는 웰(200)의 전극 설계(301)의 실시예들을 예시한다. 도 3a에 예시된 모범적이고 비제한적인 실시예에 따르면, 웰(200)의 바닥(207)은 단일 보조 전극(102)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 하나(1)보다 많은 보조 전극(102)이 웰(200)에 포함될 수 있다(예를 들어, 2, 3, 4, 5개 등). 실시예들에서, 보조 전극(102)은 대략 원형으로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 보조 전극(102)은 다른 형상들(예를 들어, 직사각형들, 정사각형들, 타원형들, 클로버들, 또는 임의의 다른 규칙적이거나 불규칙한 지오메트릭 형상)을 갖도록 형성될 수 있다.
실시예들에서, 웰(200)은 10개의 작동 전극 구역들(104)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 10개 미만 또는 그 이상의 작동 전극 구역들(104)이 웰(200)에 포함될 수 있다(예를 들어, 1, 2, 3, 4개 등). 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 대략적인 원형 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 다른 형상들(예를 들어, 직사각형, 정사각형, 타원형, 클로버, 또는 임의의 다른 규칙적이거나 불규칙한 지오메트릭 형상)을 갖도록 형성될 수 있다.
작동 전극 구역들(104)은 거리 "D1"에서 웰(200)의 둘레 "P"에 인접한 반원형 또는 실질적으로 "C형상" 패턴으로 서로에 대해 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리 D1은 작동 전극 구역들(104)의 경계와 둘레 P 사이의 최소 거리일 수 있다. 즉, 작동 전극 구역들(104)의 각각은 웰(200)의 둘레(P)로부터 동일한 거리 D1에 위치될 수 있고 작동 전극 구역들(104)의 각각은 거리 "D2" 만큼 서로 동일하게 이격된다. (작동 전극(WE-WE) 피치라고도 지칭됨). 일부 실시예들에서, 거리 D2는 2개의 인접한 작동 전극 구역들(104)의 경계 사이의 최소 거리일 수 있다. 일부 실시예들에서, 2개의 작동 전극 구역들(104A, 104B)은 갭 "G"를 형성하도록 서로 충분한 거리만큼 이격될 수 있다. 갭 "G"는 나머지 작동 전극 구역들 사이의 나머지 피치 거리보다 2개의 작동 전극 구역들 사이에 더 큰 피치 거리를 제공할 수 있다. 특정 실시예들에서, 갭 G은 전기 트레이스들 또는 접촉부들이 작동 전극 구역들(104)과 전기적으로 간섭하지 않고 보조 전극(102)에 전기적으로 결합되도록 하여, 보조 전극(102) 및 작동 전극 구역들(104)의 전기적 절연을 유지할 수 있다. 예를 들어, 갭 G은 전기적으로 절연된 상태를 유지하면서 인접한 작동 전극 구역들(104) 사이에 전기 트레이스가 형성될 수 있도록 충분한 거리로 형성될 수 있다. 따라서, 갭 G의 크기는 전기화학 셀을 구축하는 제조 방법의 선택에 의해 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 따라서, 실시예들에서, 갭 "G"의 더 큰 피치 거리는 나머지 작동 전극 구역들(104) 사이의 피치 거리 D2보다 적어도 10%, 적어도 30%, 적어도 50%, 또는 적어도 100% 더 클 수 있다.
특정 실시예들에서, 거리 D1은 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)과 웰(200)의 둘레 P 사이에서 동일하지 않을 수 있다. 추가 실시예들에서, 거리 D2는 2개 이상의 작동 전극 구역들(104) 사이에서 동일하지 않을 수 있다. 보조 전극(102)은 작동 전극 구역들(104)의 각각으로부터 동일한 거리 "D3"(WE-보조 피치라고도 함)에서 C자형 패턴의 중심에 위치할 수 있으며, 다른 실시예들에서 거리 D3는 보조 전극(102)에 대해 측정된 작동 전극 구역들(104) 중 하나 이상에 대해 변할 수 있다. 특정 실시예들에서, 예시된 바와 같이, 거리 D1, 거리 D2, 거리 D3 및 거리 G는 개별의 피쳐(예를 들어, 작동 전극 영역(104), 보조 전극(102) 또는 둘레 P)의 둘레 상의 가장 가까운 상대 지점으로부터 측정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리 D3은 작동 전극 구역들(104)의 경계와 보조 전극의 경계 사이의 최소 거리일 수 있다. 당업자는 거리가 반복 가능한 패턴, 예를 들어 지오메트릭 패턴을 생성하기 위해 피쳐 상의 임의의 상대 지점으로부터 측정될 수 있음을 인식할 것이다.
이들 도면들은 단일 보조 전극(102)을 도시하지만, 도 3c에 예시된 바와 같이 둘 이상이 포함될 수도 있다. 또한, 보조 전극(102)이 웰(200)의 대략적인(또는 실제) 중심에 배치된 것으로 이들 도면들에 도시되어 있지만, 보조 전극(102)은 도 3d에 예시된 바와 같이 웰(200)의 다른 위치에도 배치될 수 있다. 또한, 이들 도면들은 열(10)개의 작동 전극 구역들(104)을 예시하지만, 도 3e 및 3f에 예시된 바와 같이 더 많거나 적은 수의 작동 전극 구역들(104)이 포함될 수 있다.
도 3a내지3f에 예시된 전기화학 셀은 Ag, Ag/AgCl, 탄소, 탄소 복합재들 및/또는 다른 탄소 기반 재료들, 및/또는 본 명세서에서 논의된 임의의 다른 전극 재료의 전극들을 포함할 수 있다.
실시예들에서, 보조 전극(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104)의 크기는 달라질 수 있다. 예를 들어, 표 2A에 보이는 바와 같이 작동 전극 영역들(104) 각각의 크기는 동일할 수 있고, 보조 전극(102)의 크기는 그 직경이 달라지는 것과 같이 달라질 수 있다. 당업자는 표 2A에 포함된 치수들은 대략적인 값이며 제조 공차들과 같은 조건들에 따라 예를 들어 +/- 5.0%만큼 달라질 수 있음을 인식할 것이다.
위의 표 2A는 웰 지오메트리에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 상술한 바와 같이, 예를 들어 단락 [0051]에서, 본 명세서의 실시예들과 일치하는 Ag/AgCl 전극들은 대략 3.07Х10-7몰들 내지 3.97Х10-7몰들의 산화제를 포함할 수 있다. 위에 제시된 지오메트리 외에도 작동 및 보조 전극들의 두께는 약 10마이크론(3.937x10-4인치)일 수 있다. 표 2B는 보조 전극 영역 및 부피당 보조 전극내의 산화제의 몰들에 대한 대략적인 값들 및 범위들을 제공한다. 표 2C는 작동 전극 구역 및 부피당 보조 전극내의 산화제의 몰들에 대한 대략적인 값들과 범위들을 제공한다. 표 2B 및 2C에 제시된 값들 및 범위들은 인치를 단위로 사용하여 제공된다. 당업자는 이들 값들이 mm로 변환될 수 있음을 인지할 것이다.
도 4a 및 4b는 도 3a 및 3b를 참조하여 위에서 설명한 것과 마찬가지로 개방형 링 패턴으로 웰에 배치된 비원형 형상 작동 전극 구역들(104)을 갖는 웰(200)의 전극 설계(401)의 비제한적인 예시적인 실시예들을 예시한다. 도 4a 및 4b(및 도 4c내지4f)에 예시된 비원형 작동 전극 구역들(104)은 웨지 형상 또는 삼엽형(trilobe) 형상일 수 있다. 실시예들에서, 비원형 형상 작동 전극 구역들(104)은 웰(200) 내의 영역의 개선된 사용을 허락할 수 있다. 비원형 형상 작동 전극 구역들(104)의 사용은 더 큰 작동 전극 구역들(104)이 웰(200) 내에 형성되도록 및/또는 더 많은 작동 전극 구역들(104)이 웰(200) 내에 형성되도록 할 수 있다. 이러한 비원형 형상들을 형성함으로써, 작동 전극 구역들(104)은 웰(200) 내에서 더 단단하게 패킹될 수 있다. 이와 같이, 보조 전극(102)에 대한 작동 전극 영역들(104)의 비율들이 최대화될 수 있다. 추가적으로, 작동 전극 구역들(104)이 더 크게 형성될 수 있기 때문에, 작동 전극 구역들(104)은 더 확실하게 제조, 예를 들어 더 확실하게 인쇄될 수 있다.
도 4a에 예시된 바와 같이, 웰(200)은 단일 보조 전극(102)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 하나(1)보다 많은(예를 들어, 2, 3, 4, 5개 등) 보조 전극(102)이 웰(200)에 포함될 수 있다. 실시예들에서, 보조 전극(102)은 대략 원형 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 보조 전극(102)은 다른 형상들(예를 들어, 직사각형들, 정사각형들, 타원형들, 클로버들, 또는 임의의 다른 규칙적이거나 불규칙한 지오메트리 형상)을 갖도록 형성될 수 있다.
실시예들에서, 웰(200)은 열(10)개의 작동 전극 구역들(104)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 10개 미만 또는 그 이상의 작동 전극 구역들(104)이 웰(200)에 포함될 수 있다(예를 들어, 1, 2, 3, 4개 등). 작동 전극 구역들(104)의 각각은 비원형 형상, 예를 들어 웨지 형상 또는 하나 이상의 코너들이 둥글거나 반경 형식의(radiused) 삼각형 형상을 갖도록 형성될 수 있지만, 다른 실시예들에서는 코너들이 둥글지 않아서 삼각형들과 같은 다각형 모양들을 형성한다.
작동 전극 구역들(104)은 거리 "D1"에서 웰(200)의 둘레 "P"에 인접한 반원형 또는 실질적으로 "C자형" 패턴으로 서로에 대해 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리 D1은 작동 전극 구역들(104)의 경계와 둘레 P 사이의 최소 거리일 수 있다. 즉, 작동 전극 구역들(104)의 각각은 웰(200)의 둘레 P로부터 동일한 거리 D1에 위치될 수 있고 작동 전극 구역들(104)의 각각은 거리 "D2"만큼 서로 동일하게 이격된다. 일부 실시예들에서, 거리 D2는 2개의 인접한 작동 전극 구역들(104)의 경계 사이의 최소 거리일 수 있다. 일부 실시예들에서, 2개의 작동 전극 구역들(104A, 104B)은 갭 "G"를 형성하도록 서로에게서 충분한 거리만큼 이격될 수 있다. 특정 실시예들에서, 거리 D1은 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)과 웰(200)의 둘레 P 사이에서 동일하지 않을 수 있다. 추가 실시예들에서, 거리 D2는 2개 이상의 작동 전극 구역들(104) 사이에서 동일하지 않을 수 있다. 보조 전극(102)은 작동 전극 구역들(104) 각각으로부터 동일한 거리 "D3"으로 C자형 패턴의 중심에 위치될 수 있지만, 다른 실시예들에서 거리 D3은 보조 전극(102)에 대해 측정된 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)에 대해 달라질 수 있다. 특정 실시예들에서, 예시된 바와 같이, 거리 D1, 거리 D2, 거리 D3 및 거리 G는 개별의 피처의 둘레 상의 가장 가까운 지점(예를 들어, 작동 전극 영역들(104), 보조 전극(102) 또는 둘레P)으로부터 측정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리 D3은 작동 전극 구역들(104)의 경계와 보조 전극의 경계 사이의 최소 거리일 수 있다. 당업자는 거리들이 반복 가능한 패턴, 예를 들어 지오메트릭 패턴을 생성하기 위해 도면 상의 임의의 상대 지점으로부터 측정될 수 있음을 인식할 것이다.
이들 도면들은 단일 보조 전극(102)을 도시하지만, 도 4c 및 4d에 예시된 바와 같이 둘 이상이 포함될 수도 있다. 또한, 보조 전극(102)이 웰(200)의 대략적인(또는 실제) 중심에 배치된 것으로 이들 도면들에 도시되어 있지만, 보조 전극(102)은 도 4d에 도시된 바와 같이 웰(200)의 다른 위치들에도 배치될 수 있다. 추가로, 이들 도면들은 열(10)개의 작동 전극 구역들(104)을 예시하지만, 도 4e 및 4f에 예시된 바와 같이 더 많거나 적은 수의 작동 전극 구역들(104)이 포함될 수 있다.
특정 실시예들에서, 보조 전극(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104)의 크기는 동일할 수 있다. 다른 실시예들에서, 보조 전극(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104)의 크기는 달라질 수 있다. 일 예에서, 보조 전극(102)의 크기는 일정할 수 있고, 작동 전극 구역(104)의 크기는 예를 들어 보조 전극(102)의 반경을 다르게 함으로써 달라질 수 있다. 표 3A는 도 4a 내지 4f에 예시된 웨지 형상 또는 삼엽형 형상 작동 전극 구역들(104)을 포함하는 실시예들에 대한 작동 전극 구역들(104) 및 보조 전극(102)에 대한 치수들의 예들을 포함한다. 당업자는 표 3에 포함된 치수들이 대략적인 값들이며 예를 들어 제조 공차들과 같은 조건들에 따라 +/- 5.0%만큼 달라질 수 있음을 이해할 것이다.
도 4a 내지 4f에 예시된 전기화학 셀들은 Ag, Ag/AgCl, 탄소, 탄소 복합재들 및/또는 다른 탄소 기반 재료들 및/또는 본 명세서에서 논의된 임의의 다른 전극 재료의 전극들을 포함할 수 있다.
상기 표 3A는 삼엽형 전극 웰 지오메트리에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 상술한 바와 같이, 예를 들어 단락 [0051]에서, 본 명세서의 실시예들에 따른 Ag/AgCl 전극들은 대략 3.07Х10-7몰들 내지 3.97Х10-7몰들의 산화제를 포함할 수 있다. 위에 제시된 지오메트리 외에도 작동 및 보조 전극들의 두께는 약 10마이크론(3.937x10-4인치)일 수 있다. 표 3B는 보조 전극 영역 및 부피당 보조 전극에서 산화제의 몰들에 대한 대략적인 값들 및 범위들을 제공한다. 표 3C는 작동 전극 영역 및 부피당 보조 전극에서 산화제의 몰수에 대한 대략적인 값들 및 범위들을 제공한다. 표 3b 및 3c에 제시된 값들 및 범위들은 인치를 단위들로 사용하여 제공된다. 당업자는 이들 값들이 mm로 변환될 수 있음을 인식할 것이다.
도 5a 및 5b는 원형인 작동 전극 구역들(104)이 별 모양 패턴으로(본 명세서에서는 펜타 패턴이라고도 지칭됨) 배치된 작동 전극 구역들(104)을 갖는 웰(200)의 전극 설계(401)의 비제한적이고 예시적인 실시예들을 예시한다. 도 5a에 예시된 바와 같이 웰(200)은 다섯(5)개의 보조 전극들(102)을 포함할 수 있으며, 보조 전극들(102)의 각각은 대략 원형(다른 개수의 보조 전극들, 다른 모양들 등도 고려되지만)으로 형성될 수 있다. 이 예에서, 웰(200)은 또한 열(10)개의 작동 전극 구역들(104)을 포함할 수 있고, 작동 전극 구역들(104)의 각각은 대략 원형 형상으로 형성될 수 있다. 별 모양 패턴은 서로에 대해 내부 원과 외부 원 중 하나에 위치하는 복수의 작동 전극 구역들(104)에 의해 생성될 수 있으며, 여기서 외부 원에 위치된 작동 전극 구역(110)의 각각은 내부 원에 위치된 2개의 인접한 작동 전극 구역들(104)에 대해 각도 중간점에 배치된다. 내부 원의 작동 전극 구역들(104)의 각각은 웰(200)의 중심으로부터 거리 "R1"로 이격될 수 있다. 외부 원의 작동 전극 구역들(104)의 각각은 웰(200)의 중심으로부터 거리 "R2"로 이격될 수 있다. 별 모양 패턴에서, 각각의 보조 전극(102)은 외부 원에 위치하는 2개의 작동 전극 구역들(104)에 대해 동일한 거리 "D4"에 위치될 수 있다.
특정 실시예들에서, 예시된 바와 같이, 거리 R1, 거리 R2 및 거리 D4는 개별의 도면의 둘레 상의 가장 가까운 지점으로부터 측정될 수 있다(예를 들어, 작동 전극 구역(104), 보조 전극(102) 또는 둘레 P). 당업자는 거리가 반복 가능한 지오매트릭 패턴을 생성하기 위해 피쳐 상의 임의의 상대 지점으로부터 측정될 수 있음을 인식할 것이다.
이들 도면들은 열(10)개의 작동 전극 구역들(104)을 예시하지만, 도 5c에 예시된 바와 같이 더 많거나 적은 수의 작동 전극 구역들(104)이 포함될 수 있다. 추가로, 도 5a 내지 5c는 원형 형상의 작동 전극 구역(104)을 예시하지만, 작동 전극 구역들(104)은 다른 형상들(예를 들어, 직사각형들, 정사각형들, 타원형들, 클로버들 또는 임의의 다른 규칙적이거나 불규칙한 지오매트릭 형상)을 갖도록 형성될 수 있다. 다른 실시예들은 예를 들어 웨지형 작동 전극 구역들 및/또는 보조 전극들 등을 포함하는 별 모양 패턴과 같은 전극 구성들의 하이브리드 설계들을 포함할 수 있다.
도 5a 내지 5f에 예시된 전기화학 셀들은 Ag, Ag/AgCl, 탄소, 탄소 복합재들 및/또는 다른 탄소 기반 재료들, 및/또는 본 명세서에서 논의된 임의의 다른 전극 재료의 전극들을 포함할 수 있다.
특정 실시예들에서, 보조 전극(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104)의 크기는 동일할 수 있다. 다른 실시예들에서, 보조 전극(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104)의 크기는 달라질 수 있다. 일 예에서, 작동 전극 구역들(104)의 크기는 일정할 수 있고, 보조 전극(102)의 크기는 표 4A에 보인 바와 같이 직경이 달라지는 것과 같이 달라질 수 있다. 당업자는 표 4A에 포함된 치수들이 대략적인 값들이며 제조 공차들과 같은 조건들에 따라 예를 들어 +/- 5.0%만큼 달라질 수 있음을 이해할 것이다.
상기 표 4A는 10개의 스팟 펜타 전극 웰 지오메트리에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 상술한 바와 같이, 예를 들어 단락 [0051]에서, 본 명세서의 실시예들에 따른 Ag/AgCl 전극들은 대략 3.07Х10-7몰들 내지 3.97Х10-7몰들의 산화제를 포함할 수 있다. 위에 제시된 지오메트리 외에도 작동 및 보조 전극들의 두께는 약 10마이크론(3.937x10-4인치)일 수 있다. 표 4B는 보조 전극 영역 및 부피당 보조 전극에서 산화제의 몰들에 대한 대략적인 값들 및 범위들을 제공한다. 표 4C는 작동 전극 영역 및 부피당 보조 전극에서 산화제의 몰들에 대한 대략적인 값들 및 범위들을 제공합니다. 표 4B 및 4C에 제시된 값들 및 범위들은 단위들로서 인치를 사용하여 제공된다. 당업자는 이들 값들이 mm로 변환될 수 있음을 인지할 것이다.
도 6a 및 6b는 폐쇄된 링 패턴으로 배치된 비원형 형상(예를 들어, 삼엽형 또는 웨지 형상) 작동 전극 구역들(104)을 갖는 웰(200)의 전극 설계(601)의 예시적이고 비제한적인 실시예들을 예시한다. 도 6a에 예시된 바와 같이, 웰(200)은 단일 보조 전극(102)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 하나(1)보다 많은(예를 들어, 2, 3, 4, 5개 등) 보조 전극(102)이 웰(200)에 포함될 수 있다. 실시예들에서, 보조 전극(102)은 대략 원형 형상으로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 보조 전극(102)은 다른 형상들(예를 들어, 직사각형들, 정사각형들, 타원형들, 클로버들, 또는 임의의 다른 규칙적이거나 불규칙한 지오메트릭 형상)을 갖도록 형성될 수 있다.실시예들에서, 웰(200)은 또한 열(10)개 이상의 작동 전극 구역들(104)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6a 및 6b는 12개의 작동 전극 구역들(104)을 갖는 실시예들을 예시하고, 도 6c 및 6d는 11개의 작동 전극 구역들(104)을 갖는 실시예들을 예시하고, 도 6e는 14개의 작동 전극 구역들(104)을 갖는 실시예들을 예시하고, 도 6f는 7개의 작동 전극 구역들(104)을 갖는 실시예들을 예시한다. 작동 전극 구역들(104)은 비원형 형상, 예를 들어 웨지 형상 또는 하나 이상의 둥글거나 반경형식의 코너들을 갖는 삼각형 형상(삼엽형 형상이라고도 지칭됨)을 갖도록 형성될 수 있다. 폐쇄형 링 패턴에서, 작동 전극 구역들(104)은 각각 거리 "D1"에서 웰(200)의 둘레 "P"에 인접한 패턴에 있도록 웰(200)의 둘레 주위에 원형 형상으로 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리 D1은 작동 전극 구역들(104)의 경계와 둘레 P 사이의 최소 거리일 수 있다. 즉, 작동 전극 구역들(104)의 각각은 웰(200)의 둘레 P로부터 동일한 거리 D1에 위치될 수 있고 작동 전극 구역들(104)의 각각은 거리 "D2"만큼 서로 동일하게 이격될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리 D2는 2개의 인접한 작동 전극 구역들(104)의 경계 사이의 최소 거리일 수 있다. 특정 실시예들에서, 거리 D1은 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)과 웰(200)의 둘레 P 사이에서 동일하지 않을 수 있다. 보조 전극(102)은 작동 전극 구역들(104)의 각각으로부터 동일한 거리 "D3"으로 C자형 패턴의 중심에 위치할 수 있지만, 다른 실시예들에서 거리 D3은 보조 전극(102)에 대해 측정된 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)에 대해 달라질 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리 D3는 작동 전극 구역들(104)의 경계와 보조 전극의 경계 사이의 최소 거리일 수 있다. 특정 실시예들에서, 예시된 바와 같이, 거리 D1, 거리 D2 및 거리 D3은 개별의 피쳐(예를 들어, 작동 전극 구역(104), 보조 전극(102) 또는 둘레 P)의 둘레 상의 가장 가까운 지점으로부터 측정될 수 있다. 당업자는 거리가 반복 가능한 패턴, 예를 들어 지오매트릭 패턴을 생성하기 위해 피쳐 상의 임의의 상대 지점으로부터 측정될 수 있음을 인식할 것이다.이들 도면들은 단일 보조 전극(102)을 도시하지만, 도 6c에 예시된 바와 같이 둘 이상이 포함될 수도 있다. 또한, 보조 전극(102)이 웰(200)의 대략적인(또는 진정한) 중심에 배치된 것으로 이들 도면들에 도시되어 있지만, 보조 전극(102)은 도 6d에 도시된 바와 같이 웰(200)의 다른 위치들에도 배치될 수 있다. 또한, 이들 도면들은 열(10)개의 작동 전극 구역들(104)을 예시하지만, 도 6e 및 6f에 예시된 바와 같이 더 많거나 적은 수의 작동 전극 구역들(104)이 포함될 수 있다.
도 6a 내지 6f에 예시된 전기화학 셀들은 Ag, Ag/AgCl, 탄소, 탄소 복합재들 및/또는 다른 탄소 기반 재료들, 및/또는 본 명세서에서 논의된 임의의 다른 전극 재료의 전극들을 포함할 수 있다.
특정 실시예들에서, 보조 전극(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104)의 크기는 동일할 수 있다. 다른 실시예들에서, 보조 전극(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104)의 크기는 달라질 수 있다. 일 예에서, 보조 전극(102)의 크기는 일정할 수 있고, 작동 전극 구역들(104)의 크기는 보조 전극(102)의 반경이 달라지는 것과 같이 달라질 수 있다. 표 5A는 도 6a 내지 6f에 예시된 실시예들에 대한 작동 전극 구역들(104) 및 보조 전극들(102)에 대한 치수들의 예들을 포함한다. 당업자는 표 5A에 포함된 치수들이 대략적인 값들이고 제조 공차들과 같은 조건들에 따라 예를 들어 +/- 5.0%만큼 달라질 수 있음을 인식할 것이다.
위의 표 5A는 폐쇄된 삼엽형 전극 웰 지오메트리에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 상술한 바와 같이, 예를 들어 단락 [0051]에서, 본 발명의 실시예에 따른 Ag/AgCl 전극은 대략 3.07Х10-7몰 내지 3.97Х10-7몰의 산화제를 포함할 수 있다. 위에 제시된 지오메트리 외에도 작동 및 보조 전극의 두께는 약 10미크론(3.937x10-4인치)일 수 있다. 표 5B는 보조 전극 영적 및 부피당 보조 전극에서 산화제의 몰에 대한 대략적인 값들 및 범위들을 제공한다. 표 5C는 작동 전극 영역 및 부피당 보조 전극에서 산화제의 몰에 대한 대략적인 값들 및 범위들을 제공한다. 표 5B 및 5C에 제시된 값들 및 범위들은 단위로서 인치를 사용하여 제공된다. 당업자는 이들 값이 mm로 변환될 수 있음을 인지할 것이다.
실시예에서, 삼엽형 전극 설계에서 날카로운 코너를 제거하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 도 6a는 코너가 날카로운 삼엽형 설계를 나타낸 반면 도 6b는 둥근 코너를 가진 삼엽형 설계를 나타낸다. 둥근 코너는 작동 전극 구역(104)의 영역을 예를 들어 1 내지 5% 감소시킬 수 있지만 추가 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어 날카로운 코너는 용액의 균일한 분포를 방해할 수 있다. 날카로운 코너는 정확한 이미지를 얻기가 더 어려운 작은 피쳐를 제공할 수도 있다. 따라서, 작동 전극 구역(104)이 더 작아지더라도 날카로운 코너의 감소가 유리할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 원형 전극을 갖는 폐쇄형 링 설계를 갖는 웰(200)의 전극 설계(701)의 예시적이고 비제한적인 실시예들을 예시한다. 도 7a에 예시된 바와 같이, 웰(200)은 단일 보조 전극(102)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 하나 (1) 이상의 보조 전극(102)이 웰(200)에 포함될 수 있다(예를 들어, 2, 3, 4, 5개 등). 실시예들에서, 보조 전극(102)은 대략적인 원형 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 보조 전극(102)은 다른 형상(예를 들어, 직사각형, 정사각형, 타원형, 클로버, 또는 임의의 다른 규칙적이거나 불규칙한 기하학적 형상)을 갖도록 형성될 수 있다.
실시예들에서, 웰(200)은 10개의 작동 전극 구역들(104)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 10개 미만 또는 그 이상의 작동 전극 구역들(104)이 웰(200)에 포함될 수 있다(예를 들어, 1, 2, 3, 4개 등). 실시예에서, 작동 전극 구역들(104)은 대략적인 원형 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 다른 형상(예를 들어, 직사각형, 정사각형, 타원형, 클로버, 또는 임의의 다른 규칙적이거나 불규칙한 기하학적 형상)을 갖도록 형성될 수 있다.
폐쇄형 링 패턴에서, 작동 전극 구역들(104)은 각각 거리 "D1"에서 웰(200)의 둘레 "P"에 인접한 패턴에 있도록 웰(200)의 둘레 주위에 원형 형상으로 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 거리 D1은 작동 전극 구역들(104)의 경계와 둘레 P 사이의 최소 거리일 수 있다. 즉, 작동 전극 구역들(104)의 각각은 웰(200)의 둘레 P로부터 동일한 거리D1에 위치될 수 있고 작동 전극 구역들(104)의 각각은 거리 "D2"(작동 전극(WE-WE) 피치라고도 함)만큼 서로 동일하게 이격되어 있다. 일부 실시예들에서, 거리 D2는 2개의 인접한 작동 전극 구역들(104)의 경계 사이의 최소 거리일 수 있다. 특정 실시예들에서, 거리 D1은 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)과 웰(200)의 둘레 P 사이에서 동일하지 않을 수 있다. 추가 실시예들에서, 거리 D2는 2개 이상의 작동 전극 구역들(104) 사이에서 동일하지 않을 수 있다.
보조 전극(102)은 작동 전극 영역들(104)의 각각으로부터 동일한 거리 "D3"(WE-보조 피치로 지칭됨)에서 링 패턴의 중심에 위치할 수 있으며, 다른 실시예들에서, 거리 D3는 보조 전극(102)에 대해 측정된 바와 같이 작동 전극 구역들(104)들 중 하나 이상에 대해 변할 수 있다. 일부 실시예에들서, 거리 D3는 작동 전극 구역들(104)의 경계와 보조 전극의 경계 사이의 최소 거리일 수 있다. 특정 실시예들에서, 예시된 바와 같이, 거리 D1, 거리 D2 및 거리 D3는 각각의 피쳐(예를 들어, 작동 전극 구역(104), 보조 전극(102), 또는 둘레 P)의 둘레 상의 가장 가까운 상대 지점으로부터 측정될 수 있다. 당업자는 거리가 반복 가능한 패턴, 예를 들어 기하학적 패턴을 생성하기 위해 피쳐 상의 임의의 상대 지점으로부터 측정될 수 있음을 인식할 것이다.
추가 예들에서, 작동 전극 구역 대 보조 전극 거리(WE-보조 거리)는 작동 전극 구역(104)의 중심에서 보조 전극(102)의 중심까지 측정될 수 있다. WE-보조 거리들의 예는 10 스팟 개방형 동심 설계의 경우 0.088" 날카로운 모서리가 있는 10 삼엽형(trilobe) 개방형 동심 설계의 경우 0.083", 둥근 모서리가 있는 10 삼엽형 개방형 동심 설계의 경우 0.087", 날카로운 모서리가 있는 10 삼엽형 폐쇄 동심원 설계의 경우 0.080", 둥근 모서리가 있는 10 삼엽형 폐쇄 동심 설계의 경우 0.082", 그리고 10개 지점 폐쇄 동심 설계의 경우 0.086"을 포함한다. 펜타 설계에서, WE-보조 거리는 내부 작동 전극 구역(104)과 보조 전극(102) 사이에 0.062"이고 외부 작동 전극 구역(104)과 보조 전극(102) 사이에 0.064"일 수 있다. 본 명세서에 제공된 WE-보조 거리 값은 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 5%, 10%, 15% 및 25% 이상 변할 수 있다. 실시예들에서, WE-보조 거리 값은 작동 전극 구역(104) 및 보조 구역(102)의 크기 및 구성에 따라 변할 수 있다.
이들 도면들은 단일 보조 전극(102)을 도시하지만, 도 7c에 도시된 바와 같이 둘 이상이 포함될 수도 있다. 또한, 보조 전극(102)이 이들 도면에서 웰(200)의 대략적인(또는 실제) 중심에 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 보조 전극(102)은 도 7d에 도시된 바와 같이 웰(200)의 다른 위치에도 배치될 수 있다. 추가로, 이들 도면은 10개의 작동 전극 구역들(104)을 예시하지만, 도 7e 및 도 7f에 예시된 바와 같이 더 많거나 적은 수의 작동 전극 구역들(104)이 포함될 수 있다.
도 7a 내지 7f에 예시된 전기화학 셀들은 Ag, Ag/AgCl, 탄소, 탄소 복합재 및/또는 다른 탄소 기반 재료 및/또는 본 명세서에서 논의된 임의의 다른 전극 재료의 전극들을 포함할 수 있다.
특정 실시예들에서, 보조 전극(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104)의 크기는 동일할 수 있다. 다른 실시예들에서, 보조 전극(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104)의 크기는 변경될 수 있다. 일례에서, 작동 전극 구역들(104)의 크기는 일정할 수 있고, 보조 전극(102)의 크기는 표 6A에 나타낸 바와 같이 직경을 변경하는 것과 같이 변경될 수 있다. 당업자는 표 6A에 포함된 치수가 대략적인 값이며 제조 공차와 같은 조건에 따라 예를 들어 +/- 5.0%만큼 변할 수 있음을 인식할 것이다.
위의 표 6A는 폐쇄형 스팟 전극 웰 형상에 대한 예시 값들을 제공한다. 상술한 바와 같이, 예를 들어 단락 [0051]에서, 본 발명의 실시예들에 따른 Ag/AgCl 전극들은 대략 3.07Х10-7몰들 내지 3.97Х10-7몰들의 산화제를 포함할 수 있다. 위에 제시된 형상 외에도 작동 및 보조 전극의 두께는 약 10미크론(3.937x10-4인치)일 수 있습니다. 표 6B는 보조 전극 영역 및 부피당 보조 전극에서 산화제의 몰들에 대한 대략적인 값 및 범위를 제공한다. 표 6C는 작동 전극 영역 및 부피당 보조 전극에서 산화제의 몰들에 대한 대략적인 값 및 범위를 제공한다. 표 6B 및 표 6C에 제시된 값 및 범위는 인치를 단위로 사용하여 제공된다. 당업자는 이들 값이 mm로 변환될 수 있음을 인식할 것이다.
표들 2A 내지 6C는 작동 전극 구역(104) 및 보조 전극들(102)의 스팟 크기들에 대한 예시 치수들을 제공한다. 작동 전극 구역들(104) 및 보조 전극들(102)의 스팟 크기의 선택은 ECL 프로세스들의 결과들을 최적화하는 데 중요할 수 있다. 예를 들어, 아래에 논의된 바와 같이, 예를 들어 단락 [0282] 내지 [0295]에서, 작동 전극 구역(104) 영역들과 보조 전극(102) 영역들 사이의 적절한 비율들을 유지하는 것은 보조 전극(102)이 포화 없이 선택된 전압 파형에 대한 ECL 생성을 완료하기에 충분한 환원 용량을 갖도록 보장하는 것이 중요할 수 있다. 다른 예에서, 더 큰 작동 전극 구역들(104)은 더 큰 바인딩 용량을 제공하고 ECL 신호를 증가시킬 수 있다. 더 큰 작동 전극 구역들(104)은 또한 작은 피쳐를 피하고 임의의 제조 공차가 전체 크기의 더 작은 백분율이기 때문에 제조를 용이하게 할 수 있다. 실시예들에서, 작동 전극 구역(104) 영역들은 ECL 신호, 바인딩 용량을 증가시키기 위해 최대화될 수 있고 작동 전극 영역들(104)과 보조 전극들(102) 사이에 충분한 절연 유전체 장벽을 유지해야 할 필요성에 의해 제한되면서 제조를 용이하게 할 수 있다.
도 8a 내지 8d도 원형 작동 전극 구역들 및 복합형 보조 전극들(102)을 갖는 폐쇄형 링 설계를 갖는 웰(200)의 전극 설계(801)의 예시적이고 비제한적인 실시예들을 예시한다. 도 8a에 예시된 바와 같이, 웰(200)은 2개의 복합형 보조 전극들(102)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 도 8d에 도시된 바와 같이 2개보다 적은(또는 더 많은) 보조 전극들(102)이 웰(200)에 포함될 수 있다. 실시예들에서, 보조 전극들(102)은 상술한 바와 같이 "기어", "톱니", "고리", "와셔" 모양, "장방형" 모양, "쐐기" 모양 등과 같은 복잡한 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도8b에 예시된 바와 같이, 보조 전극들(102)의 내부는 작동 전극 구역들(104)에 대응하는 외부 반원형 공간들(802)(예를 들어, "기어" 또는 "톱니바퀴" 형상)을 갖는 원형으로 형성될 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 도 8c에 도시된 바와 같이, 보조 전극들(102)의 외부는 작동 전극 영역들(104)에 대응하는 내부 반원형 공간들(804)(예를 들어, "와셔" 형상)을 갖는 중공 링 형상으로 형성될 수 있다.
실시예들에서, 웰(200)은 10개의 작동 전극 구역들(104)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 10개 미만 또는 10개 초과의 작동 전극 구역들(104)이 웰(200)에 포함될 수 있다(예를 들어, 1, 2, 3, 4개 등). 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 대략적인 원형 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 다른 형상들(예를 들어, 직사각형, 정사각형, 타원형, 클로버, 또는 임의의 다른 규칙적이거나 불규칙한 기하학적 형상)을 갖도록 형성될 수 있다.
실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 2개의 보조 전극들(102) 사이에 원형 형상으로 위치할 수 있다. 이 구성에서 외부 반원형 공간들(802) 및 내부 반원형 공간들(704)은 2개의 보조 전극들(102)이 작동 전극 구역들을 부분적으로 둘러싸도록 허용한다. 2개의 보조 전극들(102)의 외부는 작동 전극 구역들(104)로부터 거리 "D1"로 이격될 수 있으며, 여기서 D1은 내부 반원형 공간의 중간점에서 작동 전극 구역들(104)의 경계까지 측정된다. 일부 실시예들에서, 거리 D1은 2개의 보조 전극들(102)의 외부와 작동 전극 구역들(104) 사이의 최소 거리일 수 있다. 특정 실시예들에서, 거리 D1은 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)과 2개의 보조 전극들(102)의 외부 사이에서 동일하지 않을 수 있다. 작동 전극 구역들(104) 각각은 거리 "D2"만큼 서로 동일하게 이격될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리 D2는 2개의 인접한 작동 전극 구역들(104)의 경계 사이의 최소 거리일 수 있다. 추가 실시예들에서, 거리 D2는 2개 이상의 작동 전극 구역들(104) 사이에서 동일하지 않을 수 있다. 2개의 보조 전극들(102)의 내부는 작동 전극 구역들(104)로부터 거리 "D3"로 이격될 수 있으며, 여기서 D3은 외부 반원형 공간의 중간점으로부터 작동 전극 구역들(104)의 에지까지 측정된다. 일부 실시예들에서, 거리 D3는 작동 전극 구역들(104)의 경계와 보조 전극의 경계 사이의 최소 거리일 수 있다. 특정 실시예들에서, 거리 D1은 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)과 2개의 보조 전극들(102)의 내부 사이에서 동일하지 않을 수 있다.
특정 실시예들에서, 예시된 바와 같이, 거리 D1, 거리 D2 및 거리 D3는 각각의 피쳐의 둘레 상의 가장 가까운 상대 지점으로부터 측정될 수 있다. 당업자는 거리가 반복 가능한 기하학적 패턴을 생성하기 위해 피쳐 상의 임의의 상대 지점으로부터 측정될 수 있음을 인식할 것이다.
도 8a내지8d에 예시된 전기화학 셀들은 Ag/AgCl, 탄소 및/또는 본 명세서에서 논의된 임의의 다른 보조 전극 재료의 보조 전극들을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전기화학 셀(100)은 전기화학 분석을 수행하기 위한 디바이스 및 장치에 이용될 수 있다. 예를 들어, 전술한 웰들(200)을 포함하는 다중-웰 플레이트(208)는 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 검정 및/또는 분석의 성능을 돕는 임의 유형의 장치, 예를 들어, ECL 분석을 수행하는 장치에 사용될 수 있다. 도 9는 웰들(200)을 포함하는 다중-웰 플레이트(208)가 본 명세서예에 따른 전기화학 분석 및 절차들에 사용될 수 있는 일반화된 검정 장치(900)를 예시한다. 당업자는 도 9가 검정 장치의 일례를 예시하고 도 9에 예시된 기존 컴포넌트가 제거될 수 있고 및/또는 추가 컴포넌트가 본 명세서에 기술된 실시예들의 범위를 벗어나지 않고 검정 장치(900)에 추가될 수 있음을 인식할 것이다.
도 9에 예시된 바와 같이, 다중-웰 플레이트(208)는 플레이트 전기 커넥터(902)에 전기적으로 결합될 수 있다. 플레이트 전기 커넥터(902)는 전압/전류 소스(904)에 결합될 수 있다. 전압/전류 소스(904)는 플레이트 전기 커넥터(902)를 통해 다중-웰 플레이트(208)의 웰들(200)(예를 들어, 전기화학 셀들(100))에 제어된 전압 및/또는 전류를 선택적으로 공급하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 전기 커넥터(1502)는 다중-웰 플레이트(208)의 전기 접촉부들과 매칭 및/또는 정합하도록 구성될 수 있고, 이는 하나 이상의 보조 전극들(102) 및/또는 하나 이상의 작동 전극 구역들(102)에 결합되어 다중-웰 플레이트(208)의 웰들(200)에 전압 및/또는 전류가 공급되도록 한다.
일부 실시예들에서, 플레이트 전기 커넥터(902)는 하나 이상의 웰들(200)이 동시에 활성화되도록(작동 전극 구역들 및 보조 전극 중 하나 이상 포함) 구성될 수 있거나, 둘 이상의 작동 전극 구역들 및/또는 보조 전극이 개별적으로 활성화될 수 있다. 특정 실시예들에서, 과학적 분석을 수행하는 데 사용되는 디바이스는 하나 이상의 장치(예를 들어, 플레이트들, 플로우 셀들 등)에 전기적으로 결합될 수 있다. 디바이스와 하나 이상의 장치들 사이의 결합은 장치의 전체 표면(예를 들어, 플레이트의 전체 바닥) 또는 장치의 일부를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 플레이트 전기 커넥터(902)는 하나 이상의 웰들(200)이, 예를 들어, 웰들(200) 중 하나에 선택적으로 인가되는 전압 및/또는 전류 및 검출기(910)로부터 판독된 신호를 선택적으로 어드레싱할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 9b에 예시된 바와 같이, 다중-웰 플레이트(208)는 "A" 내지 "H"로 라벨링된 로우(row)들 및 "1" 내지 "12"로 라벨링된 컬럼들로 배열된 96개의 웰들(200)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 플레이트 전기 커넥터(902)는 로우들 A 내지 H 중 하나 또는 컬럼들 1 내지 12 중 하나에서 모든 웰들(200)을 연결하는 단일 전기 스트립을 포함할 수 있다. 이와 같이, 로우들 A 내지 H 중 하나 또는 컬럼들 1 내지 12 중 하나에 있는 모든 웰들(200)은, 예를 들어, 전압/전류 소스(904)에 의해 전압 및/또는 전류가 동시에 공급되도록 활성화될 수 있다. 마찬가지로, 로우들 A 내지 H 중 하나 또는 컬럼들 1 내지 12 중 하나에 있는 모든 웰들(200)은 예를 들어 검출기들(910)에 의해 판독된 신호와 같이 동시에 판독될 수 있다.
일부 실시예들에서, 플레이트 전기 커넥터(902)는 로우들 A 내지 H 및 컬럼들 1 내지 12에서 개별 웰들(200)을 연결하는 개별 전기 연결들, 수직 전기 라인들(952) 및 수평 전기 라인들(950)의 매트릭스를 포함할 수 있다. 플레이트 전기 커넥터(902)(또는 전압/전류 공급 공급원(904))는 수직 전기 라인들(952) 및 수평 전기 라인들(950)에 대한 전기 연결을 선택적으로 확립하는 스위치 또는 다른 전기 연결 디바이스를 포함할 수 있다. 이와 같이, 로우들 A 내지 H 중 하나 또는 컬럼들 1 내지 12 중 하나에 있는 하나 이상의 웰들(200)은 예를 들어 도 9b에 예시된 바와 같이 전압/전류 소스(904)에 의해 공급될 전압 및/또는 전류와 같이 개별적으로 활성화될 수 있다. 마찬가지로, 로우들 A 내지 H 중 하나 또는 컬럼들 1 내지 12 중 하나에 있는 하나 이상의 웰들(200)은 예를 들어 검출기들(910)에 의해 판독된 신호에 의해 개별적으로 동시에 판독될 수 있다. 이 예에서, 개별적으로 활성화되는 하나 이상의 웰들(200)은 하나 이상의 웰들(200), 예를 들어 웰 A1, 웰 A2 등의 인덱스에 기초하여 선택된다.
일부 실시예들에서, 플레이트 전기 커넥터(902)는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 및/또는 하나 이상의 보조 전극들(102)이 동시에 활성화되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 플레이트 전기 커넥터(902)는 웰들(200)의 각각의 보조 전극들(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104) 중 하나 이상이 보조 전극들(102) 및/또는 작동 전극 구역들(104)의 개별 전극에 선택적으로 인가된 전압 및/또는 전류 및 검출기(910)로부터 판독된 신호를 선택적으로 어드레싱하되도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같은 웰들(200)과 유사하게, 각각의 웰(200)에 대해, 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 플레이트 전기 커넥터(902)가 웰(200)의 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)의 각각에 대해 전기적으로 연결되도록 하는 별도의 전기 접촉부를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 각각의 웰(200)에 대해, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 플레이트 전기 커넥터(902)가 웰(200)의 하나 이상의 보조 전극들(102)의 각각에 전기적으로 연결되도록 하는 별도의 전기 접촉부를 포함할 수 있다.
예시되지 않았지만, 플레이트 전기 커넥터(902)(또는 검정 장치(900)의 다른 컴포넌트)는 특정 웰들(200), 보조 전극들(102), 및/또는 작동 전극 구역들(104)이 전압/전류 소스(904)에 선택적으로 전기적으로 결합되어 전압 및/또는 전류가 선택적으로 인가될 수 있도록 하는 임의의 수의 전기 컴포넌트들, 예를 들어 전기 라인들, 스위치들, 멀티플렉서들, 트랜지스터들 등을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 예시되지는 않았지만, 플레이트 전기 커넥터(902)(또는 검정 장치(900)의 다른 컴포넌트들)는 특정 웰들(200), 보조 전극들(102), 및/또는 작동 전극 구역들(104)이 신호를 검출기(910)로부터 선택적으로 판독할 수 있도록 하는 임의의 수의 전기 컴포넌트들, 예를 들어 전기 라인들, 스위치들, 멀티플렉서들, 트랜지스터들 등을 포함할 수 있다.
공급되는 전압 및/또는 전류를 제어하기 위해, 특정 실시예들에서, 컴퓨터 시스템 또는 시스템들(906)이 전압/전류 소스(904)에 결합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전압/전류 소스(904)는 컴퓨터 시스템의 도움 없이, 예를 들어 수동으로 전위 및/또는 전류를 공급할 수 있다. 컴퓨터 시스템(906)은 웰들(200)에 공급되는 전압 및/또는 전류를 제어하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 실시예들에서, 컴퓨터 시스템들(906)은 전기화학 프로세스들 및 절차들 동안 측정된 데이터의 저장, 분석, 표시, 전송 등에 활용될 수 있다.
다중-웰 플레이트(208)는 하우징(908) 내에 수용될 수 있다. 하우징(908)은 검정 장치(900)의 컴포넌트들을 지지하고 포함하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하우징(908)은 검정 장치(900)의 동작을 수용하기 위해 실험 조건(예를 들어, 기밀, 차광 등)을 유지하도록 구성될 수 있다.
실시예들에서, 검정 장치(900)는 검정 장치(900)의 전기화학 프로세스들 및 절차들과 관련된 데이터를 측정, 캡처, 저장, 분석 등을 수행하는 하나 이상의 검출기들(910)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출기들(910)은 광자-검출기들(912)(예를 들어, 카메라들, 포토다이오드들 등), 전압계, 전류계, 전위차계, 온도 센서 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 검출기들(910) 중 하나 이상은 검정 장치(900)의 다른 컴포넌트들, 예를 들어 플레이트 전기 커넥터(902), 전압 전류 소스(904), 컴퓨터 시스템들(906), 하우징(908) 등에 통합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 검출기들(910) 중 하나 이상은 다중-웰 플레이트(208)에 통합될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 히터, 온도 제어기들 및/또는 온도 센서들은 아래에 설명된 바와 같이 웰들(200) 각각의 전극 설계에 통합될 수 있다.
실시예들에서, 하나 이상의 포토-검출기들(912)은 예를 들어 필름, 광전자 증배관, 포토다이오드, 애벌런치 포토다이오드, 전하 결합 디바이스("CCD") 또는 기타 광자 검출기 또는 카메라일 수 있다. 하나 이상의 포토-검출기(912)는 순차적 방출들을 검출하기 위한 단일 검출기일 수 있거나 방출된 광의 단일 또는 다중 파장들에서 동시 방출을 검출하고 공간적으로 해결하기 위해 다중 검출기들 및/또는 센서들을 포함할 수 있다. 방출되고 검출되는 광은 가시광선일 수도 있고 적외선이나 자외선과 같은 비가시광선으로 방출될 수도 있다. 하나 이상의 포토-검출기들(912)은 고정식이거나 이동식 일 수 있다. 방출된 광 또는 다른 방사선은 예를 들어, 다중-웰 플레이트(208)의 임의의 컴포넌트 상에 또는 인접하게 위치된 렌즈들, 거울들 및 광섬유 광 가이드들 또는 광 도관들(단일, 다중, 고정 또는 이동식)을 사용하여 하나 이상의 포토-검출기들(912)로 이동하는 동안 조정되거나 수정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들(102)의 표면은 그 자체로 광의 전달을 안내하거나 허용하는 데 이용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 실시예들에서, 다양한 광 신호들의 동시 방출을 검출하고 해결하기 위해 다수의 검출기들이 사용될 수 있다. 본 명세서에서 이미 제공된 예들에 더하여, 검출기들은 하나 이상의 빔 스플리터, 거울 렌즈들(예를 들어, 50% 은도금 거울) 및/또는 광학 신호를 두 개 이상의 서로 다른 검출기들(예를 들어, 다중 카메라들 등)로 발송하는 기타 디바이스들을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 고출력 신호들은 저출력 신호에 비해 2x, 5x, 10x, 100x, 1000x 또는 더 클 수 있다. 다른 예들도 또한 고려된다.
위에서 설명한 빔 스플리터들 예로 돌아가면, 특정 비율들의 빔 스플리터들(예를 들어, 2개의 센서들이 있는 90:10 비율, 다른 비율들 및/또는 센서들 수도 고려됨))가 방출된 광을 검출하고 해결하기 위해 사용될 수 있다. 이 90:10 예에서, 입사광의 90%는 낮은 광 레벨들에 대해 높은 /이득/ 구성을 사용하는 제1 센서로 향하고 나머지 10%는 높은 광 레벨들에 대해 낮은 /이득/ 구성을 사용하기 위해 제2 센서로 향할 수 있다. 실시예들에서, 제1 센서에 대한 광의 10% 손실은 노이즈를 줄이기 위해 다양한 요인들, 예를 들어 선택된 센서들/센서 기술, 비닝(binning) 기술들 등에 기초하여 (적어도 부분적으로) 보상될 수 있다.
실시예들에서, 센서 각각은 동일한 유형(예를 들어, CCD/CMOS)일 수 있고 다른 실시예들에서 이들은 상이한 유형(예를 들어, 제1 센서는 고감도, 고성능 CCD/CMOS 센서일 수 있고 제2 센서는 더 저렴한 CCD/CMOS 센서를 포함할 수 있다)을 채용할 수 있다. 다른 예에서, (예를 들어, 더 큰 크기의 센서의 경우) 신호의 90%가 센서의 절반에서 이미지화되고 나머지 10%가 센서의 다른 절반에서 이미지화될 수 있도록 광이 분할될 수 있습니다(예를 들어, 전술한 바와 같이 90/10, 다른 비율들도 고려됨). 동적 범위는 예를 들어 하나의 센서(예를 들어, 카메라)가 제1 동적 범위 내에서 매우 민감하고 제2 센서는 그의 가장 낮은 감도가 제1 센서보다 높게 시작하는 여러 센서들에 99:1 비율을 적용하여 이 기술의 광학장치들을 최적화함으로써 더욱 확장될 수 있다. 적절히 최적화되면, 각각이 수신하는 광의 양이 최대화되어 전반적인 감도가 향상된다. 이들 예들에서, 예를 들어 작동 전극 구역들에 순차적인 방식으로 에너지를 공급함으로써 누화를 최소화 및/또는 제거하기 위한 기술들이 사용될 수 있다. 이러한 예들에서 제공하는 이점은 낮은 및 높은 광 레벨들을 동시에 검출하는 것이며, 이는 이중 여기(예를 들어, 다중 펄스 방법)의 필요성을 제거할 수 있으며, 따라서 ECL 판독 시간이 감소 및/또는 개선될 수 있다.
실시예에서, 하나 이상의 포토-검출기들(912)은 검정 장치(900)의 동작들 중에 방출되는 광자들을 캡처하기 위해 웰들(200)의 이미지들을 캡처하는 하나 이상의 카메라들(예를 들어, 전하 결합 디바이스들(CCDs), 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서들 등).을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 포토-검출기들(912)은 다중-웰 플레이트(208)의 모든 웰들(200)의 이미지들을 캡처하는 단일 카메라, 웰들(200)의 서브세트의 이미지들을 캡처하는 단일 카메라, 모든 웰들(200)의 이미지들을 캡처하는 다중 카메라, 또는 웰들(200)의 서브세트의 이미지들을 캡처하는 다수의 카메라들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다중-웰 플레이트(200)의 각 웰(200)은 웰(200)의 이미지들을 캡처하는 카메라를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다중-웰 플레이트(200)의 각각의 웰(200)은 각각의 웰(200)에서 단일 작동 전극 구역(104) 또는 작동 전극 구역들(104)의 서브세트의 이미지들을 캡처하는 다수의 카메라들을 포함할 수 있다. 임의의 실시예에서, 컴퓨터 시스템(906)은 하나 이상의 포토-검출기들(912)에 의해 캡처된 이미지를 분석하고 ECL 분석을 수행하기 위해 휘도 데이터를 추출하는 로직을 포함하는 하드웨어, 소프트웨어 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨터 시스템(906)은 이미지가 다중 웰들(200), 다중 작동 전극 구역들(104) 등에 대한 데이터를 포함하는 경우 웰들(200) 중 하나 이상, 작동 전극 구역들(104) 중 하나 이상 등을 포함하는 이미지의 일부에 포커싱하기 위해 예를 들어, 이미지를 분할하고 향상시키기 위한 로직을 포함하는 하드웨어, 소프트웨어 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, 검정 장치(900)는 광자-검출기(912)가 다수의 작동 전극 구역들(104)으로부터의 모든 광을 포착할 수 있기 때문에 유연성을 제공할 수 있고, 컴퓨터 시스템(906)은 이미징 처리를 사용하여 각각의 작동 전극 구역(104)에 대한 발광 데이터를 분석할 수 있다. 이와 같이, 분석 장치(900)는 다양한 모드, 예를 들어 싱글플렉스 모드(예를 들어, 1개의 작동 전극 구역), 10-플렉스 모드(예를 들어, 10-작동 전극 구역 웰(200)에 대한 모든 작동 전극 구역들(104)), 또는 일반적으로 다중 모드(예를 들어, 단일 웰(200) 내에서 또는 동시에 다수의 웰들(200) 사이를 포함하는 모든 작동 전극 영역의 서브세트, 예를 들어 다중 10 작동 전극 영역 웰들에 대한 5개의 작동 전극 구역들(104)이 동시에)에 동작할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 광자-검출기(912)는 화학적 발광 중에 방출되는 광자들을 검출하고 측정하기 위한 하나 이상의 포토다이오드들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다중-웰 플레이트(200)의 각각의 웰(200)은 웰(200)에서 방출되는 광자들을 검출하고 측정하기 위한 포토다이오드을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다중-웰 플레이트(200)의 각각의 웰(200)의 단일 작동 전극 구역(104) 또는 각각의 웰(200)의 작동 전극 구역들(104)의 서브세트로부터 방출된 광자들을 검출하고 측정하기 위한 다중 포토다이오드들을 포함할 수 있다. 이와 같이 검정 장치(900)는 다양한 모드들로 동작할 수 있다. 예를 들어, 순차적 또는 "시간-분해" 모드에서, 검정 장치(900)는 전압 및/또는 전류를 5개의 작동 전극 구역들(104)에 개별적으로 인가할 수 있다. 포토다이오드들은 이어서 5개의 작들 전극 구역들(104) 각각으로부터 오는 광을 순차적으로 검출/측정할 수 있다. 이는 5개의 작동 전극 구역들(104) 각각에 대해 순차적으로 반복될 수 있다. 마찬가지로, 이 예에서, 순차 동작 모드는 동일한 웰(200) 내의 작동 전극 구역들(104)에 대해 수행될 수 있고, 상이한 웰들(200)에 위치한 작동 전극 구역들(104)에 대해 수행될 수 있고, 다수의 웰들(200)의 서브세트 또는 "섹터들" 내에 위치한 작동 전극 구역들(104)에 대해 수행될 수 있고, 이들의 조합이 가능하다. 마찬가지로, 일부 실시예들에서, 검정 장치(900)는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)이 전압 및/또는 전류의 인가에 의해 동시에 활성화되고 방출된 광자들이 다중화하기 위해 다중 포토다이오드들에 의해 검출 및 측정되는 다중화 모드에서 동작할 수 있다. 멀티플렉스 동작 모드는 동일한 웰(200) 내의 작동 전극 구역들(104)에 대해 수행될 수 있고, 상이한 웰들(200)에 위치한 작동 전극 구역들(104)에 대해 수행될 수 있고, 서브세트와 함께 위치된 작동 전극 구역들(104) 또는 다중-웰 플레이트(208)로부터의 웰들(200)의 "섹터"에 대해 수행될 수 있으며, 또는 이들의 조합이 가능하다.
전술한 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104)은 작동 전극 구역들(104)에 공급된 전압이 제거된 후에 방출된 광자들의 강도가 자연적으로 감소하는 것을 경험한다. 즉, 작동 전극 구역들(104)에 전압을 인가하면 레독스 반응이 일어나고 광자들은 적용된 전압과 레독스 반응을 겪는 물질들에 의해 결정된 강도로 방출된다. 인가된 전압이 제거되면 레독스 반응을 겪은 물질은 물질들의 화학적 특성들에 따라 일정 기간 동안 감소하는 강도로 광자들을 계속 방출한다. 이와 같이, 작동 전극 구역들(104)이 순차적으로 활성화될 때, 검정 장치(900)(예를 들어, 컴퓨터 시스템(906))는 순차적 작동 전극 구역들(104) 활성화에 지연을 구현하도록 구성될 수 있다. 검정 장치(900)(예를 들어, 컴퓨터 시스템(906))는 이전에 점화된 작동 전극 구역들(104)로부터의 광자들이 현재 활성화된 작동 전극 구역들(104)로부터 방출된 광자들과 간섭하는 것을 방지하기 위해 순차적인 작동 전극 구역들(104)을 활성화하는 지연을 결정 및 구현할 수 있다. 예를 들어, 도 10a는 다양한 전압 펄스 동안 ECL의 감쇠를 보여주고 도 10b는 50ms의 펄스를 사용하는 ECL 감쇠 시간을 예시한다. 도 10b의 예에서, 강도 데이터는 1800mV에서 50ms 길이의 전압 펄스 동안 및 종료 후에 여러 이미지들을 취함으로써 결정되었다. 시간적 해상도를 개선하기 위해 17ms마다 이미지 프레임들이 취해졌다(또는 광자들이 검출됨). 도 10b에 예시된 바와 같이 50ms 전압 펄스는 3개의 프레임들로 이미지화되었다(예를 들어, 이미지 1-3; 3x17ms=51ms). 임의의 방출된 광자들, 예를 들어, 이미지 3 이후의 ECL 신호는 작동 전극 구역(104)이 꺼진 후 광자들의 강도(예를 들어, ECL)의 감쇠로 인한 것일 것이다. 도 10b에서, 이미지 4는 작동 전극 구역(104)이 꺼진 후 추가적인 ECL 신호를 캡처했으며, 이는 이 화학 작용에 대한 구동력(예를 들어, 인가된 전압 전위)이 비활성화된 후에 약간의 지속적인 광 생성 화학 작용이 있을 수 있음을 시사한다. 즉, 작동 전극 구역(104)이 1800mV 전압 펄스의 종료 후 1ms 동안 0mV로 전환되기 때문에, 분극의 효과는 지연에 영향을 미치지 않을 가능성이 높다. 실시예에들서, 검정 장치(900)(예를 들어, 컴퓨터 시스템(906))는 서로 다른 전압 펄스들에 대한 이러한 데이터를 활용하여 순차적 작동 전극 구역들(104)의 활성화를 지연시키도록 구성될 수 있다. 이와 같이 지연 구현은 검정 장치(900)가 작동 전극 구역들(104) 및/또는 웰들(200) 사이의 누화를 최소화하고, ECL 동작을 수행할 때 높은 처리량을 갖는 것 등을 허용한다.
임의의 실시예에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)의 활용은 검정 장치(900)의 동작을 개선한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)의 활용은 검출기들(910)에 대한 판독 시간들을 향상시킨다. 예를 들어, 하나 이상의 보조 전극들(102)에서 Ag/AgCl을 사용하면 몇 가지 이유들로 ECL의 판독 시간들이 향상된다. 예를 들어, 레독스 커플(이 특정 실시예에서, Ag/AgCl)을 갖는 전극(예를 들어, 보조 전극(102))의 사용은 전기화학 분석 프로세스들이 전압 램프들보다는 전압 펄스들을 이용하는 것을 가능하게 하는 안정한 계면 전위를 제공할 수 있다. 전압 펄스들을 사용하면 전체 펄스 파형이 파형의 전체 지속시간 동안 ECL을 생성하는 전압 전위에 적용될 수 있기 때문에 판독 시간들이 향상된다. 아래의 표들 7 및 8은 하나 이상의 보조 전극들(102)을 이용하는 검정 장치(900)의 다양한 구성에 대한 개선된 판독 시간들(초 단위)을 포함한다. 이 표들의 예들은 96-웰 플레이트의 모든 웰(단일 작동 전극(또는 단일 작동 전극 영역) 또는 10개의 작동 전극들(또는 10개의 작동 전극 구역들)을 포함하는 각 웰)에 대한 총 판독 시간들이다. 이 판독 시간들 경우, 모든 96개 웰들의 모든 작동 전극(또는 작동 전극 구역들)(실험에 따라 1 또는 10개)에 대해 분석을 수행하였다. 아래 표 7에서 "공간적"은 모든 작동 전극 구역들(104)이 동시에 활성화되고 이를 해결하기 위해 이미지들이 캡처되고 처리되는 동작 모드를 의미한다. "시간 분해(time-resolve)"는 위에서 설명한 순차 모드를 의미한다. 시간 분해는 ECL 이미지 컬렉션에 대한 조정들을 허용하는 추가 이점을 갖는다(예를 들어, 동적 범위를 조정하기 위한 비닝 조정 등). "전류 플레이트 RT(Current Plate RT)" 컬럼은 비보조 전극들(예를 들어, 탄소 전극들)의 판독 시간들을 포함한다. 표의 마지막 세 컬럼들은 비보조 전극 판독 시간들과 보조 전극(예를 들어, Ag/AgCl) 판독 시간들 간의 판독 시간 차이를 포함한다. 시간 분해 측정들의 경우(표 7 및 표 8 모두에서 웰당 10개의 작동 전극 구역들이 있는 이 예들을 사용) 서브플렉스(subplex)에 대한 판독 시간은 1개의 작동 전극 구역(WE)과 10개의 WE 판독 시간들 사이에 있다. "B" 실험의 경우 비보조 전극 플레이트들이 시간 분해 모드에서 동작할 수 없기 때문에 판독 시간 개선이 계산되지 않는다. 표 8은 위에서 논의된 바와 같이 검정 장치(900)가 포토다이오드들을 포함하는 유사한 데이터를 포함한다. 당업자는 표들 7 및 8에 포함된 값이 대략적인 값이며 검정 장치의 동작 조건들 및 파라미터들과 같은 조건들에 따라 예를 들어 +/- 5.0%만큼 변할 수 있음을 인식할 것이다.
표들 7 및 8에서 "WE"는 작동 전극들 또는 작동 전극 구역들을 의미할 수 있다.
대조적으로, ECL 애플리케이션들의 전압 램프로, 전압이 인가되지만 ECL이 생성되지 않는 기간들이 있다(예를 들어, 램프 시작 부분 및/또는 램프 끝 부분). 예를 들어, 아래에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 도 29 및 30(각각 탄소 기반 및 Ag/AgCl 기반 전극 사용)은 전극들에 적용되는 3초 램프 시간(1.0V/s)을 예시한다. 이 파형으로, 전위가 인가되고 있음에도 불구하고 ECL이 생성되지 않는 기간들이 있다. 달리 말하면, 램프 파형을 적용할 때, 전위가 적용되는 ECL이 생성되지 않는 전체 파형 지속시간의 백분율들(예를 들어, 5%, 10%, 15% 등)이 있다. 이러한 백분율들은 전극들을 형성하는 데 사용되는 재료의 유형들, 전극들의 상대 및 절대 크기들 등을 비롯한 여러 요인에 따라 달라질 수 있다. 도 29 및 30은 이 특정 램프 파형에 대해 ECL이 생성되지 않은 특정 백분율들의 비제한적인 예들을 예시한다.
전술한 임의의 실시예들에서, 상이한 크기들 및 구성을 갖는 작동 전극 구역들(104)의 활용은 검정 장치(900)에 다양한 이점들을 제공한다. ECL 애플리케이션의 경우 최적의 작동 전극 크기들 및 위치들은 애플리케이션의 정확한 특성과 ECL 검출에 사용되는 광자 검출기 유형에 따라 달라질 수 있다. 작동 전극들에 고정된 결합제를 사용하는 결합 검정들에서 결합 용량, 결합 효율 및 속도는 일반적으로 작동 전극 영역들의 크기가 증가함에 따라 증가한다. 이미징 검출기를 사용하는 ECL 기기(예를 들어, CCD 또는 CMOS 디바이스들)의 경우 바인딩 용량 및 효율성에 대한 더 큰 작동 전극 구역들의 이점은 광이 더 작은 작동 전극 영역들에서 생성되고 더 적은 수의 이미징 디바이스 픽셀들에 이미징될 때 총 광자들 수 측면에서 이러한 디바이스들의 향상된 감도로 균형을 이룰 수 있다. 작동 전극 구역들(104)의 위치는 검정 장치(900)의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 일부 실시예들에서, 스팟 위치, 크기 및 지오메트리는 웰 측벽들에서 광자의 반사, 산란 또는 손실의 양에 영향을 미칠 수 있으며 검출된 원하는 광의 양과 관심 있는 작동 전극 영역에서 나온 것으로 검출된 원하지 않는 광(예를 들어, 인접한 작동 전극 영역들 또는 웰들의 미광)의 양 모두에 영향을 미칠 수 있다. 일부 실시예에서, 검정 장치(900)의 성능은 작동 전극 구역들(104)이 웰(200)의 중심에 위치하지 않고 작동 전극 구역들(104)이 웰(200)의 중심으로부터 균일한 거리에 위치하는 설계를 가짐으로써 개선될 수 있다. 일부 실시예에서, 웰(200) 내에서 방사상 대칭 위치에 위치되어 있는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 광학적 집광 및 메니스커스 상호작용이 위에서 논의된 바와 같이 웰(200) 내의 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 모두에 대해 동일하기 때문에 검정 장치(900)의 동작을 개선할 수 있다. 고정된 거리(예를 들어, 원형 패턴)로 배열되는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 검정 장치가 단축된 펄스 파형, 예를 들어 감소된 펄스 폭을 이용할 수 있게 한다. 실시예들에서, 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)이 하나 이상의 보조 전극들(102)(예를 들어, 작동 전극 구역이 그들 사이에 개재되지 않음)로서 가장 가까운 이웃을 갖는 설계는 검정 장치(900)의 성능을 개선한다.
실시예들에서, 위에 간략히 설명된 바와 같이, 검정 장치 900(예를 들어, 컴퓨터 시스템(906))은 주기, 주파수 및 진폭이 변하는 다른 파형들도 고려되지만(예를 들어, 네거티브 램프 톱니 파형, 사각 파형, 사각 파형 등) 펄스 파형, 예를 들어 직류, 교류, DC 에뮬레이션 AC 등의 전압 및/또는 전류 공급하기 위해 전압/전류 소스(904)를 제어하도록 구성될 수 있다. 이러한 파형들은 다양한 듀티 사이클들, 예를 들어 10%, 20%, 50%, 65%, 90% 또는 0과 100 사이의 다른 백분율을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(906)은 이하에서 더 설명되는 바와 같이 펄스 파형의 크기 및 펄스 파형의 지속시간을 선택적으로 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 위에서 논의된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(906)은 하나 이상의 웰들(200)에 펄스 파형을 선택적으로 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모든 웰들(200)에 전압 및/또는 전류가 공급될 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어, 펄스 파형이 선택된 웰들(200)에 공급될 수 있다(예를 들어, 웰의 서브세트의 그룹화와 같은 개별 또는 섹터 기반, 예를 들어 4, 16개 등). 예를 들어, 위에서 논의된 바와 같이, 웰들(200)은 개별적으로 어드레싱가능하거나 둘 이상의 웰들의 그룹 또는 서브세트에서 어드레싱가능하다. 실시예에서, 컴퓨터 시스템(906)은 또한 전술한 방식으로 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들(102) 중 하나 이상에 펄스 파형을 선택적으로 제공하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 개별적으로 어드레싱가능하거나 둘 이상의 보조 전극들의 그룹에서 어드레싱가능함). 예를 들어, 펄스 파형은 웰(200) 내의 모든 작동 전극 구역들(104)에 공급되고 및/또는 웰(200) 내의 하나 이상의 선택된 작동 전극 구역들(104)로 어드레싱될 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 펄스 파형은 모든 보조 전극들(102)에 공급될 수 있고 및/또는 하나 이상의 선택된 보조 전극들(102)에 어드레싱될 수 있다.
실시예들에서, 전압/전류 소스(904)에 의해 공급되는 펄스 파형은 검정 장치(900)의 전기화학 분석 및 절차들을 개선하도록 설계될 수 있다. 도 11은 본 명세서의 실시예에 따른 펄스 파형을 사용하여 검정 장치를 동작시키기 위한 프로세스(1100)를 보여주는 흐름도를 도시한다.
동작(1102)에서, 프로세스(1100)는 웰 내의 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 또는 하나 이상의 보조 전극들(102)에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템(906)은 전압 펄스를 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 또는 하나 이상의 보조 전극들(102)에 공급하도록 전압/전류 소스(904)를 제어할 수 있다.
실시예들에서, 펄스 파형은 직류, 교류, DC 에뮬레이팅 AC 등과 같은 다양한 파형 유형들을 포함할 수 있지만, 다양한 주기, 주파수 및 진폭의 다른 파형도 고려된다(예를 들어, 네거티브 램프 톱니 파형들, 사각 파형들, 사각 파형들 등). 이러한 파형들은 다양한 듀티 사이클들, 예를 들어 10%, 20%, 50%, 65%, 90% 또는 0과 100 사이의 다른 백분율을 포함할 수 있다. 도 12a 및 12b는 펄스 파형의 두 가지 예를 보여준다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 펄스 파형은 시간 T 동안 전압 V를 갖는 구형파일 수 있다. 예를 들어 500ms에서 1800mV, 500ms에서 2000mV, 500ms에서 2200mV, 500ms에서 2400mV, 100ms에서 1800mV, 100ms에서 2000mV, 100ms에서 2200mV, 100ms에서 2400mV, 50ms에서 1800mV, 50ms에서 2000mV, 50ms에서 2200mV, 50ms에서 2400mV 등과 같은 전압 펄스의 예는 또한 도 14a, 14b, 15a 내지 15l, 16 및 17을 참조하여 설명된다. 도 17에 예시된 바와 같이, 펄스 파형은 두 가지 유형의 파형들의 조합, 예를 들어 사인파에 의해 변조된 구형파일 수 있다. 결과적인 ECL 신호는 또한 사인파의 주파수로 변조되며, 따라서 분석 장치(900)는 사인파의 주파수를 나타내는 ECL 신호에 포커싱하고 사인파의 주파수를 나타내지 않는 전자 노이즈 또는 미광을 걸러내는 필터 또는 잠금 회로부(lock-in circuitry)를 포함할 수 있다. 도 12a 및 12b는 펄스 파형의 예들을 예시하지만, 당업자는 펄스 파형이 미리 정의된 기간 동안 전위가 정의된 전압(또는 전압들 범위)으로 상승되는 임의의 구조를 가질 수 있음을 인식할 것이다. 당업자는 본 명세서에 기술된 전압들 펄스들 및 펄스 파형들(예를 들어, 지속시간들, 듀티 사이클 및 볼트 단위의 펄스 높이)에 대한 파라미터들이 대략적인 값이고 전압/전류원의 작동 파라미터와 같은 조건에 따라 예를 들어 +/- 5.0%만큼 변할 수 있음을 인식할 것이다.
동작(1104)에서, 프로세스(1100)는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)과 하나 이상의 보조 전극들(102) 사이의 전위차를 측정하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 검출기(910)는 웰들(200)내의 작동 전극 구역들(104)과 보조 전극들(102) 사이의 전위차를 측정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 검출기들(910)은 측정된 데이터를 컴퓨터 시스템들(1506)에 공급할 수 있다.
동작(1106)에서, 프로세스(1100)는 측정된 전위차들 및 다른 데이터에 기초하여 분석을 수행하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템들(906)은 전위차 및 기타 데이터에 대한 분석을 수행할 수 있다. 분석은 위차분석법(potentiometry), 전기량분석법(coulometry), 전압전류법, 광학 분석(아래에서 자세히 설명) 등과 같은 프로세스 또는 절차일 수 있다. 실시예들에서, 펄스 파형을 사용하면 특정 유형들의 분석이 수행될 수 있다. 예를 들어, 인가된 전위가 특정 레벨을 초과할 때 활성화되는 샘플에서 다양한 레독스 반응들이 발생할 수 있다. 특정 전압의 펄스 파형을 사용함으로써, 검정 장치(900)는 이들 레독스 반응들 중 일부를 선택적으로 활성화하고 다른 것은 활성화하지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 본 명세서에 제공된 개시는ECL 검정을 수행하기 위한 방법에 적용될 수 있다. ECL 분석을 수행하기 위한 방법의 특정 예는 본 명세서에 참조로 포함된 미국 특허 번호 제5,591,581호; 제5,641,623호; 제5,643,713호; 제5,705,402호; 제6,066,448호; 제6,165,708호; 제6,207,369호; 제6,214,552호; 및 제7,842,246호; 및 공개된 PCT 출원 WO87/06706 및 WO98/12539에 제공되어 있다.
실시예들에서, 전압/전류 소스(904)에 의해 공급되는 펄스 파형은 ECL 분석 동안 방출되는 ECL을 개선하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 펄스 파형은 안정적이고 일정한 전압 전위를 제공하여 안정적이고 예측 가능한 ECL 방출을 생성함으로써 ECL 분석 중에 방출되는 ECL을 개선할 수 있다. 도 13은 본 명세서에 따라 펄스 파형들을 사용하여 ECL 장치를 동작시키기 위한 프로세스(1300)를 보여주는 흐름도를 도시한다.
동작(1302)에서, 프로세스(1300)는 전압 펄스를 ECL 장치의 웰에 있는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 또는 보조 전극(102)에 인가하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템(906)은 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 또는 하나 이상의 보조 전들(102)에 전압 펄스를 공급하기 위해 전압/전류 소스(904)를 제어할 수 있다. 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 레독스 커플을 포함할 수 있고, 전압 또는 전위가 인가될 때 레독스 커플에서 종들의 반응은 하나 이상의 보조 전극들(102)에서 발생하는 우세한 레독스 반응이다. 일부 실시예들에서, 인가된 전위는 물을 환원시키거나 물의 전기분해를 수행하는 데 필요한 규정된 전위 미만이다. 일부 실시예들에서, 전류의 1% 미만이 물의 환원과 관련되어 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)의 단위 영역(노출된 표면 영역)당 1퍼센트 미만의 전류는 물의 환원과 연관된다.
실시예들에서, 펄스 파형은 직류, 교류, DC 에뮬레이팅 AC 등과 같은 다양한 파형 유형들을 포함할 수 있지만, 다양한 주기, 주파수 및 진폭의 다른 파형도 고려된다(예를 들어, 네거티브 램프 톱니 파형들, 사각 파형들, 사각 파형 등). 위에서 논의된 도 12a 및 12b는 펄스 파형들의 두 가지 예들을 예시한다. 펄스 파형은 시간 T 동안 전압 V를 갖는 사각파형일 수 있다. 예를 들어, 500ms에서 1800mV, 500ms에서 2000mV, 500ms에서 2200mV, 500ms에서 2400mV, 100ms에서 1800mV, 100ms에서 2000mV, 100ms에서 2200mV, 100ms에서 2400mV, 50ms에서 1800mV, 50ms에서 2000mV, 50ms에서 2200mV, 50ms에서 2400mV 등과 같은 전압 펄스의 예는 또한 도 14a, 14b, 15a 내지 15l, 16 및 17을 참조하여 설명된다. 이러한 파형들은 다양한 듀티 사이클들, 예를 들어 10%, 20%, 50%, 65%, 90% 또는 0에서 100 사이의 다른 백분율을 포함할 수 있다.
동작(1304)에서, 프로세스(1300)는 일정 기간 동안 전기화학 셀로부터 발광 데이터를 캡처하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 광자-검출기들(912)은 웰들(200)로부터 방출된 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 컴퓨터 시스템(906)에 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 광자-검출기가 ECL 데이터를 수집하도록 허용하는 기간이 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 광자-검출기들(912)은 다중-웰 플레이트(208)의 모든 웰들(200)의 이미지를 캡처하는 단일 카메라 또는 웰들(200)의 서브세트의 이미지를 캡처하는 다중 카메라들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다중-웰 플레이트(200)의 각 웰(200)은 웰(200)의 이미지들을 캡처하는 카메라를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다중-웰 플레이트(200)의 각 웰(200)은 각 웰(200)에서 단일 작동 전극 구역(104) 또는 작동 전극 구역들(104)의 서브세트의 이미지들을 캡처하는 다수의 카메라들을 포함할 수 있다. 따라서, 검정 장치(900)는 카메라가 다수의 작동 전극 구역들(104)로부터의 모든 광을 캡처 할 수 있고 컴퓨터 시스템(906)이 각 작동 전극 구역(104)에 대한 발광 데이터를 분석하기 위해 이미징 처리를 사용할 수 있기 때문에 유연성을 제공할 수 있다. 이와 같이, 검정 장치(900)는 다양한 모드, 예를 들어 싱글플렉스 모드(예를 들어, 1개의 작동 전극 구역), 10플렉스 모드(예를 들어, 10-작동 전극 구역 웰(200)에 대한 모든 작동 전극 구역들(104)), 또는 일반적인 다중 모드(예를 들어, 단일 웰(200) 내에서 또는 동시에 다수의 웰들(200) 사이를 포함하는 모든 작동 전극 구역의 서브세트.) 이와 같이, 분석 장치(900)는 예를 들어 싱글플렉스 모드(예를 들어, 1개의 작동 전극 구역), 10-플렉스 모드 (예를 들어, 10개의 작동 전극 구역 웰(200)에 대한 모든 작동 전극 구역들(104)), 또는 일반적인 다중 모드 (예를 들어, 동시에 다수의 10개의 작동 전극 구역 웰들을 위한 5개의 작동 전극 구역들(104) 같은 단일 웰(200) 내에서 또는 동시에 다수의 웰(200) 사이를 포함하는 모든 작동 전극 구역들의 서브세트)와 같은 다양한 모드들에서 동작할 수 있다. 이와 같이, 검정 장치(900)는 다양한 모드들에서 동작할 수 있다. 이와 같이, 검정 장치(900)는 다양한 모드, 예를 들어 싱글플렉스 모드(예를 들어, 1 작동 전극 구역), 10-플렉스 모드(예를 들어, 10-작동 전극 구역 웰(200)에 대한 모든 작동 전극 구역들(104)), 또는 일반적으로 다중 모드(예를 들어, 단일 웰(200) 내에서 또는 동시에 다수의 웰(200) 사이를 포함하는 모든 작동 전극 구역들의 서브세트, 예를 들어 동시에 다수의 10개의 작동 전극 구역 웰을 위한 5개의 작동 전극 구역(104))에서 동작할 수 있다.
일부 실시예들에서, 검정 장치(900)는 웰(200)에서 방출되는 광자들을 검출하고 측정하기 위해 다중-웰 플레이트(200)의 각 웰(200)에 대응하는 포토다이오드를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 검정 장치(900)는 단일 작동 전극 구역(104) 또는 각 웰(200) 내의 작동 전극 구역들(104)의 서브세트로부터 방출된 광자들을 검출하고 측정하기 위한 다중-웰 플레이트(200)의 각 웰(200)에 대응하는 다중 포토다이오드를 포함할 수 있다. 이와 같이 검정 장치(900)는 다양한 모드들로 동작할 수 있다. 예를 들어, 검정 장치(900)는 전압 및/또는 전류를 다중-웰 플레이트(208)로부터의 하나 이상의 작동 전극 구역들(104), 예를 들어 5개의 작동 전극 구역들(104)에 개별적으로 인가할 수 있다. 작동 전극 구역들(104)은 단일 웰(200) 내에 위치할 수 있고, 상이한 웰들(200)에 위치하며, 이들의 조합일 수 있다. 포토다이오드들은 이어서 5개의 작동 전극 구역들(104) 각각으로부터 나오는 광을 순차적으로 검출/측정할 수 있다. 예를 들어, 전압 및/또는 전류가 제 1의 5개의 작동 전극 구역들(104) 인가될 수 있고 방출된 광자들은 대응하는 포토다이오드에 의해 검출되고 측정될 수 있다. 이는 5개의 작동 전극 구역들(104) 각각에 대해 순차적으로 반복될 수 있다. 마찬가지로 이 예에서 순차 작동 모드는 동일한 웰(200) 내의 작동 전극 구역들(104)에 대해 수행될 수 있고, 상이한 웰들(200)에 위치한 작동 전극 구역들(104)에 대해 수행될 수 있으며, 웰들(200)의 서브세트 또는 "섹터들"에 위치한 작동 전극 구역들(104) 및 이들의 조합에 대해 수행될 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시예들에서, 검정 장치(900)는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)이 전압 및/또는 전류의 인가에 의해 동시에 활성화되는 멀티플렉스 모드에서 동작할 수 있고, 방출된 광자들은 멀티플렉싱하기 위해 다중 포토다이오드에 의해 검출 및 측정될 수 있다. 멀티플렉스의 동작 모드는 동일한 웰(200) 내의 작동 전극 구역들(104)에 대해 수행될 수 있고, 상이한 웰들(200)에 위치한 작동 전극 구역들(104)에 대해 수행될 수 있고, 다중-웰 플레이트(208)로부터 웰들(200)의 서브세트 또는 "섹터들"에 위치한 작동 전극 구역들(104), 이들의 조합에 대해 수행될 수 있다. 아래 도 14a, 14b, 15a 내지 15l, 16 및 17은 ECL 분석에 사용되는 여러 파형들의 테스트들을 보여준다.
실시예들에서, 펄스 파형을 적용하여 ECL을 생성함으로써 판독 시간 및/또는 노출 시간이 ECL 데이터를 보다 빠르고 효율적으로 생성, 수집, 관찰 및 분석함으로써 개선될 수 있다. 또한, 예를 들어 동적 범위 확장(DRE), 비닝(binning) 등을 개선함으로써 ECL 수집, 수집, 관찰 및 분석을 개선하기 위해 서로 다른 노출 시간(또는 동일한 노출 시간)을 활용할 수 있는 다양한 노출 접근법이 사용될 수 있다(예를 들어, 단일 노출, 이중 노출, 삼중 노출(또는 그 이상)). 예를 들어, 위에서 논의된 바와 같이, 하나 이상의 보조 전극들(102)의 활용은 검정 장치(900)의 동작을 향상시킨다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들(102)의 활용은 검출기들(910)에 대한 판독 시간들을 향상시킨다. 예를 들어, 하나 이상의 보조 전극들(102)에서 Ag/AgCl을 사용하면 몇 가지 이유들로 ECL의 판독 시간들이 향상된다. 예를 들어, 레독스 커플(이 특정 실시예에서, Ag/AgCl)을 갖는 전극(예를 들어, 보조 전극(102))의 사용은 전기화학 분석 프로세스들이 전압 램프들보다는 전압 펄스를 이용하는 것을 가능하게 하는 안정한 계면 전위를 제공할 수 있다. 전압 펄스들을 사용하면 전체 펄스 파형이 파형의 전체 지속시간 동안 ECL을 생성하는 전압 전위에 적용될 수 있기 때문에 판독 시간들이 향상된다. 또한 "시간-분해" 또는 순차 모드는 ECL 이미지 컬렉션에 대한 조정들을 허용하는 추가 이점이 있다(예를 들어, 동적 범위를 조정하기 위한 비닝 조정 등). 또한, 위에서 논의된 바와 같이, 검정 장치(900)(예를 들어, 컴퓨터 시스템(906))는 서로 다른 전압 펄스들에 대한 이러한 데이터를 활용하여 순차적 작동 전극 구역들(104)의 활성화를 지연시키도록 구성될 수 있다. 이와 같이 지연 구현은 검정 장치(900)가 작동 전극 구역들(104) 및/또는 웰들(200) 사이의 누화를 최소화하고, ECL 동작을 수행할 때 높은 처리량을 갖는 것 등을 허용한다.
동작(1306)에서, 프로세스(1300)는 발광 데이터에 대한 ECL 분석을 수행하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템들(906)은 발광 데이터에 대한 ECL 분석을 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 데이터, 예를 들어, 작동 전극 구역(104) 및/또는 보조 전극(102)의 바인딩 표면 상의 주어진 표적 엔티티로부터 발생하는 신호, 예를 들어 바인딩 도메인은 값들의 범위를 가질 수 있다. 이러한 값들은 아날로그 신호를 제공하기 위해 정량적 측정들(예를 들어, ECL 강도)과 상관 관계가 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 분석 물질이 존재하거나 존재하지 않음을 나타내기 위해 각 작동 전극 구역(104)으로부터 디지털 신호(예 또는 아니오 신호)를 얻을 수 있다. 통계 분석은 두 기술 모두에 사용될 수 있으며 정량적 결과를 제공하기 위해 복수의 디지털 신호들을 변환하는 데 사용될 수 있다. 일부 분석물들은 임계 농도를 나타내는 디지털 있음/없음 신호가 필요할 수 있다. 아날로그 및/또는 디지털 형식들은 개별적으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 다른 통계적 방법들, 예를 들어 농도 구배에 대한 결합의 통계적 분석을 통해 농도들을 결정하는 기술이 이용될 수 있다. 다양한 웰들(200)에서 사용되는 다수의 상이한 특이적 결합제 및/또는 상이한 작동 전극 구역들(104)으로 농도 구배를 갖는 데이터의 다중 선형 어레이들이 생성될 수 있다. 농도 구배들은 상이한 농도들의 결합제들을 제시하는 별개의 결합 도메인들로 구성될 수 있다.
실시예들에서, 대조 검정 용액들 또는 시약들, 예를 들어 판독 버퍼들이 웰들(200)의 작동 전극 구역들에서 활용될 수 있다. 대조 검정 용액들 또는 시약들은 신호 변동(예를 들어, 다중-웰 플레이트(208)의 열화, 변동(fluctuation), 노후화, 열 시프트들, 전자 회로부의 노이즈 및 광자검출 디바이스의 노이즈 등으로 인한 변동들)을 제어하기 위해 각 분석에 균일성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 동일한 분석물에 대해 다수의 중복 작동 전극 구역들(104)(동일한 결합제들 또는 동일한 분석물에 특이적인 상이한 결합제들 함유)이 이용될 수 있다. 또 다른 예에서, 공지된 농도의 분석물이 이용될 수 있거나 대조 검정 용액들 또는 시약들이 공지된 양의 ECL 라벨에 공유 결합될 수 있거나 용액 중의 공지된 양의 ECL 라벨이 사용된다.
실시예들에서, 프로세스(1300)에서 수집 및 생성된 데이터는 다양한 애플리케이션들에서 사용될 수 있다. 수집 및 생성된 데이터는 예를 들어 임상 또는 연구 정보 모음으로 구성된 데이터베이스 형태로 저장될 수 있다. 수집 및 생성된 데이터는 신속한 포렌식 또는 개인 식별을 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 인간 DNA 샘플에 노출될 때 복수의 핵산 프로브들의 용도는 임상 또는 연구 샘플들을 식별하는 데 쉽게 사용될 수 있는 시그니처 DNA 지문에 사용될 수 있다. 수집 및 생성된 데이터는 조건(예를 들어, 질병, 방사선 레벨 등), 유기체들(예를 들어, 박테리아, 바이러스들 등) 등의 존재를 식별하는 데 사용될 수 있다.
상기는 예시적인 프로세스(1300)의 예시적인 흐름을 설명한다. 도 13에 예시된 프로세스는 예시일 뿐이며, 본 명세서에 개시된 실시예의 범위를 벗어나지 않고 변형이 존재한다. 상술한 바와 같이, 단계는 설명된 것과 다른 순서로 수행될 수 있고, 추가 단계가 수행될 수 있고, 및/또는 더 적은 수의 단계가 수행될 수 있다. 실시예에서, 펄스 파형을 보조 전극과 함께 사용하면 ECL 분석에 다양한 이점이 생긴다. 보조 전극을 사용하면 램프를 사용하지 않고도 발광을 더 빨리 생성할 수 있다.
도 14a 내지 14c, 15a 내지 15l, 16 및 17은 다양한 펄스 파형을 사용한 ECL 분석 결과를 보여주는 그래프이다. 도 15a 내지 15l은 다양한 펄스 파형을 사용하여 모델 결합 검정에 대한 BTI 농도에 대해 플로팅된 원시 데이터를 보여준다. 도 15a 내지 15l은 Ag/AgCl 보조 전극(펄스 파라미터에 따라 표시됨)을 사용하여 웰에 적용된 펄스 파형의 사용과 대조군으로서 탄소 전극을 사용하는 웰에 적용되는 경사 파형(1.4 V/s에서 1s)의 사용(대조군 로트로 표시됨) 사이의 비교를 보여준다. 도 14a 내지 14c는 도 15a 내지 15l에 나타낸 바와 같은 다양한 펄스 파형에 따른 모델 결합 검정의 성능을 요약한 것이다. 도 16과 17은 아래에서 더 자세히 설명한다. 이 테스트에서 모델 결합 분석을 사용하여 작동 전극 구역에 대한 특이적 결합 상호작용을 통해 결합된 제어된 양의 ECL 라벨링 결합제로부터 생성된 ECL의 양에 대한 ECL 생성 조건의 영향을 측정하였다. 이 모델 시스템에서 ECL 라벨링 결합제는 비오틴과 ECL 라벨(SULFO-TAG, Meso Scale Diagnostics, LLC.)로 라벨렝된 IgG 항체였다. 이 결합제(BTI 고 대조의 경우 "BTI" 또는 "BTI HC"라고 함)의 다양한 농도를 각 웰에 고정된 스트렙타비딘 층과 함께 통합된 스크린 인쇄 탄소 잉크 작동 전극이 있는 96-웰 플레이트들의 웰에 첨가하였다. 두 가지 유형의 플레이트가 사용되었으며, 대조 플레이트는 스크린 인쇄 탄소 잉크 상대 전극(Meso Scale Diagnostics, LLC.)이 있는 MSD Gold 96-웰 Streptavidin QuickPlex 플레이트였으며; 테스트 플레이트는 설계가 유사하지만 상대 전극 대신 스크린 인쇄된 Ag/AgCl 보조 전극이 있다. 웰의 BTI가 비오틴-스트렙타비딘 상호작용을 통해 작동 전극에 결합하도록 플레이트를 배양하였다. 배양을 마친 후, 유리 BTI를 제거하기 위해 플레이트를 세척하고 ECL 판독 버퍼(MSD 판독 버퍼 골드, Meso Scale Diagnostics, LLC.)를 추가하고 작동 전극과 보조 전극 사이에 정의된 전압 파형을 적용하고 방출된 ECL을 측정하여 플레이트를 분석하였다. 테스트 플레이트용 보조 전극 잉크의 Ag:AgCl 비율은 대략 50:50이었다. 3개의 다른 시간 또는 펄스 폭(500ms, 100ms 및 50ms)에서 4개의 다른 전위(1800mV, 2000mV, 2200mV 및 2400mV)를 사용하여 12개의 파형이 사용되었다. 각 파형에 대해 하나의 테스트 플레이트를 테스트하였다. 표준 램프 파형을 사용하여 대조 플레이트를 테스트하였다.
검정 성능 데이터는 각 파형으로 테스트된 플레이트에 대해 결정되고 계산되었다. 평균, 표준 편차 및 %CV는 각 샘플에 대해 계산되었으며 오류 막대들이 있는 데이터 지점으로 표시된다. 0(검정 배경을 측정하기 위한 블랭크 샘플)에서 2nM 범위의 BTI 용액들에 대해 측정된 신호들은 선형으로 피팅되었다(기울기, Y-절편 및 R2가 계산됨). 검출 한계는 평균 배경 +/- 3*표준 편차("stdev") 및 적정 곡선의 선형 맞춤(도 14c에 나타냄)에 기초하여 계산되었다. 4, 6 및 8nM BTI 용액들에 대한 신호들도 측정되었다. 이러한 신호들은 적정 곡선의 선형 맞춤에서 외삽된 신호들로 나누었다(이 비율은 작동 전극에 있는 스트렙트아비딘 층의 결합 능력을 추정하는 데 사용할 수 있고; 1보다 상당히 작은 비율들은 추가된 BTI의 양이 바인딩 용량에 가깝거나 더 크다는 것을 나타낸다). 각 테스트 플레이트로부터의 기울기에 대한 생산 대조 로트로부터의 기울기의 비율을 계산하였다. 도 14a는 각 펄스 파형에 대한 이러한 계산 결과들을 보여준다. 도 15a 내지 15l의 그래프 각각은 대조 로트로부터의 탄소 상대 전극들을 갖는 다중-웰 플레이트에 인가된 램프 전압에 대해 수집된 평균 ECL 데이터 및 Ag/AgCl 보조 전극들을 사용하여 다중-웰 플레이트에 인가되는 상이한 전압 펄스를 예시한다. 도 14a 내지 14c는 도 15a 내지 15l에 나타낸 데이터의 요약을 제공한다.
또한 신호, 기울기, 배경 및 다크 분석(예를 들어, ECL 없이 생성된 신호)을 수행했다. 2nM 신호들(1stdev 오차 막대들 포함) 및 기울기의 플롯이 준비되었다. 배경과 다크(1stdev 오류 막대들 포함) 및 기울기의 막대 그래프가 준비되었다. 도 14b는 이러한 결과들을 보여준다. 도 14a 및 14b에 예시된 바와 같이, 500ms 동안 1800mV의 펄스 전압이 가장 높은 평균 ECL 판독값을 진행한다. 도 14a 및 14b에 보여진 바와 같이, 펄스 파형의 크기 및/또는 지속시간은 측정된 ECL 신호에 영향을 미친다. 파형이 있는 2nM 신호의 변화는 기울기의 변화를 반영한다. 배경의 변화도 기울기의 변화를 반영한다. 펄스 지속시간이 감소함에 따라 신호, 배경 및 기울기가 감소했다. 펄스 전위가 증가함에 따라 신호, 배경 및 기울기가 감소했다. 시간이 감소함에 따라 신호, 배경 및 기울기의 변화는 펄스 전위가 증가함에 따라 감소했다. 다양한 펄스 전위들 및 지속시간들에 따른 신호, 배경 및 기울기의 동시 변화는 검정 감도의 변화가 거의 없거나 전혀 없는 결과를 낳았다. 펄스 지속시간이 감소함에 따라 신호, 배경 및 기울기가 감소했다. 펄스 전위가 증가함에 따라 신호, 배경 및 기울기가 감소했다. 시간이 감소함에 따라 신호, 배경 및 기울기의 변화는 펄스 전위가 증가함에 따라 감소했다. 다양한 펄스 전위들 및 지속시간들에 따른 신호, 배경 및 기울기의 동시 변화는 검정 감도의 변화가 거의 없거나 전혀 없는 결과를 낳았다.
또한 펄스 파형들의 각각에 대해 적정 곡선들을 분석했다. 평균 ECL 신호들 대 BTI 농도의 플롯들을 준비했다. 1 stdev에 기초하여 오차 막대들이 포함되었다. 테스트 플레이트로부터의 적정 곡선은 기본 y축에 표시된다. 적정 곡선은 보조 y축에 표시되었다. 보조 y축의 눈금은 감지된 광자들 수의 0 내지 90,000 카운트들("cts")였다. 기본 y축들의 눈금은 기울기들의 비율로 나눈 90,000으로 설정되었다. 각 테스트 플레이트로부터의 기울기에 대한 기울기의 비율을 계산했다. 도 15a 내지 15l은 각 펄스 파형에 대한 이러한 계산들의 결과를 보여준다.
배경, 다크, 다크 노이즈의 경우; 다크(1 & 2cts) 및 다크 노이즈(2cts)는 테스트한 모든 파형 시간들 동안 기본적으로 변경되지 않았었다. 펄스 지속시간이 감소함에 따라 배경이 감소했다. 적용된 펄스 전위가 증가함에 따라 배경이 감소했다. 시간이 감소함에 따라 배경의 변화는 펄스 전위가 증가함에 따라 감소했다. 50ms 동안 1800mV의 배경은 6
2cts로 다크+ 다크 노이즈 바로 위에 있었다.
도 15a내지15l에 보여진 바와 같이, %CV는 배경을 제외한 모든 신호들(8회 복제들)에 대한 기준 신호 및 모든 테스트 플레이트들에 대해 유사하였다. 배경 신호가 다크 및 다크 노이즈에 접근함에 따라 배경에 대한 CV가 증가했다. 40cts 이상의 배경(16회 복제들)은 좋은 CV를 보였다: 55(3.9%), 64(5.1%), 44(5.4%). 40cts 미만 및 CV가 7% 이상 증가했다. 배경에서로부터의 2nM HC까지의 모든 적정들은 R2 값 
0.999로 선형 피팅되었다.
피팅된 범위의 최고 농도를 줄이면 기울기들이 감소하고 y 절편들이 증가한다. 이것은 적정 곡선의 하한에서 비선형성을 시사한다(테스트 샘플들의 상이한 희석(dilution)으로 인해 발생할 수 있음). 다른 검정에 대한 y 절편들은 본질적으로 0과 측정된 배경 사이에 있었다. 모든 검정들은 6 및 8nM HC에 대해 선형보다 낮은 신호들을 산출했고; 이러한 감소된 바인딩 용량들은 모든 검정들에서 유사했다. 모든 검정은 외삽된 4nM 신호의 2stdevs 내에서 4nM 신호들을 생성했다. 생산 대조 로트 기울기와 테스트 플레이트 기울기의 비율로 보정 후 검정 신호들은 1nM에서 4nM HC에 대한 생산 대조 로트로부터의 신호의 3 stdevs 이내였다. 1nM HC 미만에서 수정된 신호들은 생산 대조 로트로부터의 신호들보다 높았다. 0.0125 내지 0.5nM HC 사이에서 테스트 플레이트들로부터의 보정된 신호들은 서로 3stdevs 이내였다. 동일한 BTI 용액들을 사용한 검정 실행에 대한 보정된 신호는 0.0125nM과 4nM HC 사이에서 서로 3stdevs 이내였다. 플롯들에 표시된 바와 같이, 상이한 펄스 전위들 및 지속시간들로 측정된 검정들의 성능은 램프로 측정된 대조 검정의 성능 가변성 내에 있었다.
도 15 a 내지 15l과 14a 및 14b의 비교에 의해 알 수 있는 바와 같이, 펄스 지속시간(500ms, 100ms 및 50ms)이 감소함에 따라 신호 및 기울기가 감소하였다. 펄스 전위(1800mV, 2000mV, 2200mV 및 2400mV)가 증가함에 따라 신호 및 기울기가 감소했다. 펄스 지속시간이 감소함에 따라 신호 및 기울기의 변화는 펄스 전위가 증가함에 따라 감소했다. 보정 계수(기울기의 비율)는 파형의 변화와 함께 신호의 변화를 보정할 수 있다. 계산된 검출 한계들은 이러한 파형들 중 11개(0.005nM 내지 0.009nM)에 대해 유사했다. 핏들과 측정된 배경(및 CV)의 미묘한 차이들로 인해; 1800mV, 500ms 펄스 파형에 대해 계산된 검출 한계는 더 낮았다(0.0004nM).
예시 1 - ECL 측정 장비
이제 도 14a 내지 14c를 상세히 참조하면, 통합 스크린 인쇄 전극을 포함하여 ECL 분석 애플리케이션용으로 특별히 구성된 96-웰 플레이트에서 ECL 측정을 수행하였다. 플레이트의 기본 구조는 미국 특허 제7,842,246호에 기술된 플레이트와 유사하지만(예를 들어, 예 6.1의 플레이트 B, 플레이트 C, 플레이트 D 및 플레이트 E에 대한 설명 참조), 설계는 본 발명의 신규 요소를 포함하도록 수정되었다. 이전 설계와 마찬가지로, 웰의 바닥은 상단 표면에 스크린 인쇄 전극이 있는 마일러(mylar) 시트로 정의되며 각 웰에서 통합 작동 및 상대 전극 표면을 제공한다(또는, 본 발명의 일부 실시예에서, 신규 작동 전극 및 보조 전극). 작동 전극 위에 인쇄된 패턴이 있는 스크린 인쇄 유전체 잉크 층은 각 웰 내에서 하나 이상의 노출된 작동 전극 영역을 정의한다. 마일라 시트의 하단 표면에 있는 스크린 인쇄 전기 접촉부에 대한 마일라를 통한 전도성 관통 구멍은 외부 전기 에너지 소스를 전극에 연결하는 데 필요한 전기 접촉부를 제공한다.
특별히 구성된 플레이트에서 ECL 측정은 플레이트를 받아들이고, 플레이트의 전기 접촉부에 접촉하고, 접촉부에 전기 에너지를 인가하고 웰에서 생성된 ECL을 이미지화하도록 설계된 특수 ECL 플레이트 판독기를 사용하여 수행되었다. 일부 측정의 경우 적용된 전압 파형의 타이밍과 모양을 사용자 정의할 수 있도록 수정된 소프트웨어가 사용되었다.
예시적인 플레이트 판독기는 모두 Meso Scale Diagnostics, LLC.에서 입수 가능한 MESO SECTOR S 600(www.mesoscale.com/en/products_and_services/instrumentation/sector_s_600) 및 MESO QUICKPLEX SQ 120(www.mesoscale.com/en/products_and_services/instrumentation/quickplex_sq_120) 및 2019년 7월 16일 출원된 Krivoy et al.의 "검정 장치, 방법 및 시약"이라는 명칭의 미국 특허 번호 제6,977,722호 및 미국 가 특허 출원 제62/874,828호에 기술된 플레이트 판독기를 포함하고, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다. 다른 예시적인 디바이스는 2019년 7월 16일 출원된 Wohlstadter et al.의 "그래픽 사용자 계면 시스템"이라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제16/513,526호 및 2020년 7월 15일 출원된 Krivoy et al.의 "검정 장치, 방법 및 시약" 이라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제16/929,757호에 설명되어 있으며, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
예시 2 - 급속 펄스 ECL 측정
ECL 신호를 생성하기 위해 Ag/AgCl 보조 전극과 함께 빠른 펄스 전압 파형의 사용을 입증하고 저속 전압 램프와 탄소 상대 전극의 기존 조합에서 관찰된 성능과 비교하기 위해 모델 결합 검정을 사용하였다. 모델 결합 검정은 스트렙타비딘의 고정화 층을 지지하는 통합된 스크린 인쇄된 탄소 잉크 작동 전극 영역을 갖는 96-웰 플레이트에서 수행하였다. 이러한 스크린 인쇄된 플레이트는 스크린 인쇄된 탄소 잉크 상대 전극(MSD Gold 96-웰 Streptavidin 플레이트, Meso Scale Diagnostics, LLC.) 또는 스크린 인쇄된 Ag/AgCl 잉크 보조 전극의 사용을 제외하고 유사한 전극 설계를 가진 플레이트를 가졌다. 이 모델 시스템에서 ECL 라벨 결합제는 비오틴과 ECL 라벨(SULFO-TAG, Meso Scale Diagnostics, LLC.)로 라벨링된 IgG 항체였다. 다양한 농도의 이 결합제(BTI 고농도 대조군의 경우 "BTI" 또는 "BTI HC"라고 함)을 50μL 분량으로 96-웰 플레이트의 웰에 첨가하였다. 작동 전극에 고정된 스트렙타비딘을 결합시켜 분석 용액에서 고갈되기에 충분한 시간 동안 진탕하면서 결합제를 웰에서 인큐베이션하였다. 플레이트를 세척하여 분석 용액을 제거한 다음 ECL 판독 버퍼(MSD 판독 완충액 T 2X, Meso Scale Diagnostics, LLC.)로 채웠다. 표준 파형(3200mV에서 4600mV까지 1000ms 램프)을 상대 전극이 있는 플레이트에 적용하였다. Ag/AgCl 보조 전극이 있는 플레이트에서 12개의 정전압 펄스 파형을 평가하였다; 3개의 다른 시간 또는 펄스 폭(500ms, 100ms 및 50ms)에서 4개의 다른 전위(1800mV, 2000mV, 2200mV 및 2400mV). 각 파형에 대해 하나의 플레이트를 테스트하였다. 도 14a, 14b 및 15a 내지 15l은 이 연구로부터의 ECL 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
검정 성능 데이터는 각 파형으로 테스트된 플레이트에 대해 결정되고 계산되었다. 각 샘플에 대해 평균, 표준 편차 및 %CV를 계산하였다. 도 15a 내지 15l은 잠재적인 펄스로부터의 신호와 상이한 y 축에 플로팅된 표준 파형으로부터의 신호로 결합제의 농도 대 평균 신호의 플롯을 보여준다. 플롯의 아래쪽 선형 영역의 데이터 지점-0(검정 배경을 측정하기 위한 블랭크 샘플)에서 0.1nM 범위의 BTI 농도-을 선에 맞추고 기울기, 기울기의 표준 오차, Y 절편, Y 절편의 표준 오차 및 R2 값을 계산하였다. 모든 선형 피팅의 R2 값은 
0.999이었다. 도 14a 및 14b는 1 stdev 오차 막대가 있는 각각의 테스트 조건에 대한 2nM 평균 신호, 0nM(분석 배경) 평균 신호 및 평균 어두운 신호(빈 웰)를 보여준다. 두 도면들 모두 각 조건에 대해 계산된 기울기를 보여준다. 배경의 평균 Y 절편 + 3* 표준 편차("stdev") 및 적정 곡선의 선형 맞춤을 기반으로 BTI의 농도 측면에서 제공된 검출 한계를 계산하였다. 기울기와 Y 절편의 표준오차와 배경의 표준편차는 검출 한계의 오차로 전파되었다. 웰당 BTI 부피 및 BTI 분자당 ECL 라벨 수(~0.071)에 기초하여, 검출 한계는 검출 가능한 신호를 생성하는 데 필요한 ECL 라벨의 몰수로 나타낼 수 있다(도 14e에 표시됨).
도 14c 및 14d는 1800mV의 전위에서 500ms 펄스 파형에 의해 생성된 전극 상의 BTI로부터의 ECL 신호가 절반의 시간으로, 종래의 1000ms 램프 파형에 의해 생성된 신호와 유사하다는 것을 도시한다. 도 14c는 특정 펄스 전위에 대해, 펄스 시간이 500ms 미만으로 감소함에 따라 ECL이 감소함을 도시하는 반면, 도 14d와의 비교는 빈 웰들의 어두운 이미지(즉, ECL 여기가 없는 이미지)에 대한 카메라 신호보다 훨씬 높게 유지되는 분석 배경 신호의 대응하는 감소가 있음을 도시한다. 이 결과는 전체 감도를 유지하면서, 매우 짧은 펄스들이 ECL 측정을 수행하는 데 필요한 시간을 크게 감소시키는데 사용될 수 있음을 제시한다.
탄소 상대 전극들을 사용한 표준 파형(1000ms 램프)에 대한 계산된 검출 한계는 ECL 라벨의 2.4 
2.6 아토몰(10-18 몰)이었다. 도 14e는 상이한 여기 조건들에 대한 추정된 검출 한계들이 펄스 시간이 감소함에 따라 증가하는 경향이 있지만, 선형 관계에서 예상되는 것보다 훨씬 적다는 것을 도시한다. 예를 들어, 2000mV에서 100ms 펄스에 대한 추정된 검출 한계는 1000ms 램프에 대한 검출 한계보다 2배 미만이지만, 시간의 10분의 1이다. 또한, 펄스 시간 감소에 따른 검출 한계의 증가들은 항상 통계적으로 유의한 것은 아니다. Ag/AgCl 보조 전극들에서 "1800mV 500ms", "2000mV 500ms", "2000mV 100ms" 및 "2200mV 500ms" 펄스들에 대한 검출 한계들은 탄소 상대 전극들을 사용하는 표준 파형(1000ms 램프)으로 검출 한계의 오차 내에 있었다.
도 16은 판독 버퍼 용액, 예를 들어, 펄스 파형을 사용하는 판독 버퍼 T에 대한 ECL 분석의 결과들을 도시하는 그래프들을 묘사한다. 테스트에서, 50:50 잉크로 인쇄된 Ag/AgCl Std 96-1 IND 플레이트들이 사용되었다. 테스트를 위해, MSD T4x(Y0140365)의 분취액(aliquot)들은 T3x, T2x 및 T1x를 만들기 위해 분자 등급 물로 희석되었다. Ag/AgCl Std 96-1 IND 플레이트들은 예를 들어, 도 9b에 예시된 바와 같이 웰들(200)의 2개의 인접한 로우들에 있는 T4x, 웰들(200)의 2개의 인접한 로우들에 있는 T3x, 웰들(200)의 2개의 인접한 로우들에 있는 T2x, 웰들(200)의 2개의 인접한 로우들에 있는 T1x의 용액의 150μL 분취액들로 채워졌다. 이 용액들은 15분 
0.5분 동안 벤치에 덮고 적시도록 하였다. 하나의 플레이트는 100ms 동안 1800mV, 300ms 동안 1800mV, 1000ms 동안 1800mV, 3000ms 동안 1800mV의 파형들의 각각으로 측정되었다. 평균 ECL 신호 및 평균 통합 전류는 조건당 24개의 복제들에 대해 계산되었고 평균 대 MSD T 농도(4, 3, 2 및 1)의 플롯들은 준비되었다.
도 16에 도시된 바와 같이, ECL 신호들 및 통합 전류는 판독 버퍼 T의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. ECL 신호들 및 통합 전류는 펄스 지속 기간이 증가함에 따라 증가하였다. 판독 버퍼 ECL 신호들은 T1x와 T3x 사이에서 선형적으로 증가했지만, 3x와 4x 사이에서는 증가하지 않았다. 통합 전류는 T1x와 T4x 사이에서 선형적으로 증가하였다.
도 17은 펄스 파형을 사용하는 또 다른 ECL 분석의 결과들을 도시하는 그래프들을 묘사한다. 테스트에서, 50:50 잉크로 인쇄된 Ag/AgCl Std 96-1 IND 플레이트들이 사용되었다. 도 14a 및 14b에 대해 전술된 테스트 방법은 서로 상이한, 더 긴, 펄스 파형들로 이용되었다. 하나의 플레이트는 3000ms 동안 1800mV, 3000ms 동안 2200mV, 3000ms 동안 2600mV, 3000ms 동안 3000mV의 파형들의 각각으로 측정되었다. 평균 ECL 신호 및 평균 통합 전류는 조건당 24개 복제들에 대해 계산되었고, 평균 대 판독 버퍼 T 농도(4, 3, 2 및 1)의 플롯들은 준비되었다.
도 17에 도시된 바와 같이, ECL 신호들은 1800mV, 2200mV 및 2600mV의 펄스 전위들에 대해 판독 버퍼 T의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. 3000mV의 펄스에서, ECL 신호는 T1x와 T2x 사이에서 감소한 다음 T4x를 통해 ECL을 증가시킨다. 통합 전류들은 모든 펄스 전위들에 대해 T의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. 2600mV 및 3000mV 펄스들의 통합 전류들은 T1x와 T3x 사이에서 다소 선형이었지만, T4x에서 전류의 증가는 판독 버퍼 T의 농도에 따라 선형보다 적었다.
예 3 - Ag/AgCl 보조 전극들의 환원 용량
스크린 인쇄된 탄소 잉크 작동 전극들 및 스크린 인쇄된 Ag/AgCl 보조 전극들이 통합된 검정 플레이트들(예 2에 설명된 바와 같음)은 보조 전극들의 환원 용량, 즉 제어된 전위를 유지하면서 전극을 통해 통과될 수 있는 환원 전하의 양을 결정하는 데 사용되었다. 펄스 ECL 측정들을 사용하는 ECL 실험에 대한 요구 사항들과 관련하여 용량을 평가하기 위해, TPA를 포함하는 ECL 판독 버퍼가 있는 보조 전극을 통해 통과하는 총 전하는 작동과 보조 전극 사이에 펄스 전압 파형을 인가하면서 측정되었다. 두 가지 유형들의 실험들이 수행되었다. 첫 번째(도 16 참조)에서, ECL 생성을 위한 최적 전위(1800mV)에 가까운 전압 펄스가 인가되었고 상이한 양들의 시간(100 내지 3000ms)동안 유지되었다. 두 번째(도 17)에서, 상이한 펄스 전위들(2200 내지 3000mV)은 일정한 양의 시간(3000ms) 동안 유지되었다. 두 실험들 모두에서, 판독 버퍼 구성에서 농도들 또는 공동 반응물 및 전해질의 변화들에 대한 허용오차는 TPA의 공칭 작동 농도들의 1X에서 4X 사이에서 MSD 판독 버퍼 T의 컴포넌트들이 있는 각 전압 및 시간 조건을 테스트함으로써 평가되었다. 그래프들의 각 지점은 24개의 복제 측정들의 평균을 나타낸다.
Ag/AgCl 보조 전극들은 보조 전극을 통해 통과된 전하가 보조 전극에서 액세스가능한 모든 산화제(AgCl)를 소비할 때까지, 실험에서 인가된 전위들 하에, 작동 전극에서 TPA의 산화를 지원할 것이다. 도 16은 1800mV 펄스를 사용하는 보조 전극을 통해 통과된 전하가 펄스 지속기간 및 TPA 농도에 따라 대략 선형적으로 증가하는 것을 도시하고, 전극 용량이 TPA의 일반적인 농도들보다 높은 경우에도, 1800mV에서 3000ms만큼 긴 펄스들을 지원하기에 충분하다는 것을 입증한다. 도 17은 도 16에서 가장 긴 펄스(3000ms)를 사용함으로써 보조 전극의 용량을 결정하도록 설계된 실험을 도시하지만, 전극을 통해 통과되는 전하가 최대값에 도달할 때까지 전위를 증가시킨다. 3000mV 전위를 사용하는 수집된 데이터 지점들은 전하가 총 전하의 약 30mC까지 ECL 판독 버퍼의 농도에 따라 선형적으로 증가했음을 도시한다. 45mC 부근에서 총 전하는 Ag/AgCl 보조 전극에서 산화제의 고갈을 나타내는 안정기에 나타났다. 30mC의 전하는 Ag/AgCl 보조 전극들에서 3.1 x 10-7 몰의 산화제에 해당하고 45mC의 전하는 Ag/AgCl 보조 전극들에서 4.7 x 10-7몰의 산화제에 해당한다.
환원 용량 테스트들은 스팟 패턴과 보조 전극의 크기에 따른 환원 용량의 차이들을 결정하기 위해 수행되었다. 4 개의 상이한 스팟 패턴들은 2600mV 4000ms 환원 용량 파형과 표준화된 테스트 용액을 사용하여 테스트되었다. 4개의 스팟 패턴들은 10 스팟 펜타 패턴(도 5a), 10 스팟 개방형 패턴(도 1c), 10 스팟 폐쇄형 패턴(도 7a) 및 10 스팟 개방형 삼엽형 패턴(도 4a)에서 테스트되었다. 결과들은 펜타, 개방형, 폐쇄형 및 개방형 삼엽형 패턴에 대해 개별적으로, 아래의 표들 A, B, C 및 D에 재현된다. 표들 A 내지 C에 도시된 바와 같이, 세 가지 상이한 패턴들로 보조 전극(CE로 라벨링됨) 영역을 증가시키는 것은 총 측정 전하(예를 들어, 환원 용량)를 증가시킨다. 표 D에 도시된 바와 같이, 동일한 보조 전극 영역의 다중 테스트들은 측정된 전하가 거의 유사한 결과를 초래한다. 따라서, 보조 전극 영역을 최대화하는 것은 다중 상이한 스팟 패턴들에서 Ag/AgCl 전극들의 총 환원 용량을 증가시키는 역할을 할 수 있다.
또한, 실험들은 다양한 실험의 조건들에서 레독스 반응으로 액세스가능한 AgCl의 양을 결정하도록 수행되었다. 실험에서, 약 10 미크론 두께의 Ag/AgCl 잉크 필름들로 인쇄된 전극들이 사용되었다. 0%에서 100% 범위의 전극들의 상이한 부분들은 용액에 노출되고 통과된 전하의 양이 측정되었다. 실험의 결과들은 통과된 전하의 양이 용액과 접촉하는 전극들의 비율이 증가함에 따라 대략 선형적으로 증가함을 도시한다. 이는 테스트 용액과 직접 접촉하지 않는 전극 부분들에서 감소가 덜 강하게 발생하거나 전혀 발생하지 않음을 나타낸다. 또한, 실험 전극들에 의해 통과된 전하의 총 양(2.03E+18e-)은 인쇄된 전극들에서 Ag/AgCl의 총 부피에 기초하여, 실험의 전극들에서 이용가능한 총 전자들의 양과 거의 대응한다. 이는 AgCl의 모두 또는 거의 모두가 10 미크론 두께와 100% 용액 접촉에서, 레독스 반응에 액세스가능할 수 있음을 나타낸다. 따라서, 두께가 10 미크론 이하인 필름들의 경우, 모두 또는 거의 모두 이용가능한 AgCl은 환원 반응 동안 액세스될 수 있다.
실시예들에서, 전압/전류 소스(904)에 의해 공급되는 펄스 파형은 ECL 분석을 개선하기 위해 ECL 장치가 시간에 따라 상이한 발광 데이터를 캡처할 수 있도록 설계될 수 있다. 도 18은 본 명세서의 실시예에 따라, 펄스 파형들을 사용하는 ECL 장치를 동작시키기 위한 또 다른 프로세스(1800)를 도시하는 흐름도를 묘사한다.
동작(1802)에서, 프로세스(1800)는 전압 펄스를 ECL 장치의 웰에 있는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 또는 보조 전극(102)에 인가하는 것을 포함하며, 전압 펄스는 웰에서 환원-산화 반응을 야기한다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템(906)은 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 또는 보조 전극(102)에 하나 이상의 전압 펄스들을 공급하기 위해 전압/전류 소스(904)를 제어할 수 있다.
실시예들에서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)과 하나 이상의 보조 전극들(102) 사이에 환원-산화 반응을 야기하도록 구성될 수 있다. 위에서 논의한 바와 같이, 하나 이상의 보조 전극(102)의 미리 정의된 화학적 조성(예를 들어, Ag:AgCl의 혼합물)에 기초하여, 하나 이상의 보조 전극들(102)은 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)과의 전위 차이를 결정하기 위한 기준 전극들로서 및 작동 전극 구역들(104)에 대한 상대 전극들로서 동작할 수 있다. 예를 들어, 미리 정의된 화학 혼합물(예를 들어, 화학 조성에서 원소들과 합금들의 비율)은 전하의 정량화할 수 있는 양이 웰(200)에서 발생하는 환원-산화 반응 전체에 걸쳐 생성되도록, 화학적 혼합물의 환원 동안 계면 전위를 제공할 수 있다. 즉, 레독스 반응 동안 통과된 전하의 양은 예를 들어, 작동 전극 구역들(104)에서 전류를 측정함으로써 정량화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극(102)은 AgCl이 소모되었을 때, 보조 전극(102)에서의 계면 전위가 수분 환원의 전위로 더 음으로 시프트할 것이기 때문에, 인가된 전위 차이에서 통과될 수 있는 총 전하량을 지시할 수 있다. 이는 작동 전극 구역(104) 전위가 AgCl 환원 동안 발생된 산화 반응들을 차단하는 더 낮은 전위(인가된 전위 차이를 유지함)로 시프트하도록 야기한다.
실시예들에서, 펄스 파형은 직류, 교류, DC 에뮬레이팅 AC 등과 같은, 다양한 파형 유형들을 포함할 수 있지만, 다양한 주기, 주파수 및 진폭의 다른 파형들이 또한 고려된다(예를 들어, 음의 램프 톱니 파형들, 사각 파형들, 직사각형 파형들 등). 위에서 논의된 도 12a 및 12b는 펄스 파형들의 두 가지 예들을 예시한다. 펄스 파형은 시간 T 동안, 전압 V를 갖는 구형파일 수 있다. 전압 펄스들의 예들은 또한 예를 들어, 500ms에서 1800mV, 500ms에서 2000mV, 500ms에서 2200mV, 500ms에서 2400mV, 100ms에서 1800mV, 100ms에서 2000mV, 100ms에서 2200mV, 100ms에서 2400mV, 50ms에서 1800mV, 50ms에서 2000mV, 50ms에서 2200mV, 50ms에서 2400mV 등과 같이 도 14a, 14b, 15a 내지 15l, 16 및 17을 참조하여, 설명되어 있다. 이러한 파형들은 또한 다양한 듀티 사이클들, 예를 들어, 10%, 20%, 50%, 65%, 90% 또는 0과 100 사이의 임의의 다른 백분율을 포함할 수 있다.
동작(1804)에서, 프로세스(1800)는 제1 기간에 걸쳐 제1 환원-산화 반응으로부터 제1 발광 데이터를 캡처하는 단계를 포함한다. 동작(1806)에서, 프로세스(1800)는 제2 기간에 걸쳐 제2 환원-산화 반응으로부터 제2 발광 데이터를 캡처하는 단계를 포함하며, 여기서 제1 기간은 제2 기간과 동일한 기간이 아니다. 예를 들어, 하나 이상의 광자-검출기들(910)은 웰들(200)로부터 방출된 제1 및 제2 발광 데이터를 캡처하고 제1 및 제2 발광 데이터를 컴퓨터 시스템(906)에 통신할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 웰들(200)은 발광 데이터를 캡처하기 위해 광자-검출기들(912)에 대한 상이한 시간 기간들을 요구하는 관심 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 광자-검출기들(912)은 2개의 상이한 시간의 기간들에 걸쳐 ECL 데이터를 캡처할 수 있다. 예를 들어, 시간 기간들 중 하나는 짧은 시간 기간(예를 들어, ECL에서 생성된 광의 짧은 카메라 노출 시간)일 수 있고, 시간 기간들 중 하나는 더 긴 시간일 수 있다. 이러한 시간의 기간들은 예를 들어, ECL 생성 전반에 걸친 광포화의 영향을 받을 수 있다. 거기서부터, 캡처된 광자들에 따라, 검정 장치(900)는 긴 노출, 짧은 노출 또는 이 둘의 조합을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 검정 장치(900)는 장시간 노출, 또는 길고 짧은 노출의 합을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 캡처된 광자들이 광자-검출기들(912)의 동적 범위 위에 있는 경우, 검정 장치(900)는 짧은 노출을 사용할 수 있다. 이를 조정/최적화함으로써 이러한 동적 범위는 잠재적으로 한두 배 정도 증가할 수 있다. 특정 실시예들에서, 동적 범위는 개선될 수 있지만 다양한 다중-펄스 및/또는 다중-노출 방식들을 구현한다. 예를 들어, 짧은 노출 후 더 긴 노출이 취해질 수 있다(예를 들어, 단일 작동 전극, 단일 작동 전극 구역, 둘 이상의 단일 작동 전극들 또는 작동 전극 구역들(단일 웰 내에 또는 다중 웰들에 걸쳐)의 노출, 단일 웰의 노출, 둘 이상의 웰들의 노출, 또는 섹터, 또는 둘 이상의 섹터들 등). 이러한 예들에서, 노출이 포화되지 않는 한 더 긴 노출을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이 경우에서, 예를 들어, 더 짧은 노출은 이용될 수 있다. 이러한 조정들을 함으로써(수동으로 또는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 알고리즘, 컴퓨터 판독가능 매체, 컴퓨팅 디바이스 등의 도움을 통해), 동적 범위는 개선될 수 있다. 다른 예들에서, 제1, 짧은 펄스(예를 들어, 50ms이지만, 다른 지속기간들이 또한 고려됨)는 전극 또는 2개 이상의 전극들의 집합체에 인가된 후 각 전극 또는 전극들의 집합체에 대해 제2의, 더 긴 펄스(예를 들어, 200ms이지만, 다른 지속기간들이 또한 고려됨)가 인가될 수 있다. 다른 접근법들은 하나 이상의 제1의, 짧은 펄스들(예를 들어, 50ms이지만, 다른 지속기간들이 또한 고려됨)을 사용하는 전체 플레이트(예를 들어, 96개 웰들)를 판독한 다음 제2, 더 긴 펄스(예를 들어, 200ms이지만, 다른 지속기간들이 또한 고려됨)를 두 번째로 전체 플레이트를 판독하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 긴 펄스가 먼저 인가된 다음, 짧은 펄스가 인가될 수 있다; 다중 짧은 및/또는 긴 펄스들이 인가되거나 및/또는 교번될 수 있다. 하나 이상의 이산 펄스들에 추가하여, 복합 또는 하이브리드 함수들은 예를 들어, 전이 영역들(예를 들어, 펄스들 사이를 전이하는 동안)에서 응답들을 결정 및/또는 모델링하기 위해 이들, 또는 다른 지속기간들을 사용하여 수행될 수 있다. 또한, 위의 예들에서, 더 긴 펄스는 더 짧은 펄스 전에 먼저 사용될 수 있다. 또한, 파형들 및/또는 캡처 윈도우들은 또한 동적 범위를 개선하도록 조정될 수 있다.
또한, 추가 정보가 하나 이상의 개별 작동 전극들 및/또는 작동 전극 구역들에 대해 공지된 경우(예를 들어, 특정 작동 전극 구역은 높은 분석물질을 함유하는 것으로 알려져 있음), 노출 시간들은 판독 및/또는 샘플을 채취하기 전에 이 정보를 이용함으로써 카메라 포화를 방지하도록 최적화되어질 수 있다. 위의 높은 분석 물질 예를 사용하면, 신호들이 동적 범위에서 높을 것으로 예상되기 때문에, 더 짧은 노출 시간이 사용될 수 있고(및 낮은 신호가 예상되는 전극들의 경우 그 반대), 따라서 노출 시간들, 펄스 지속기간들 및/또는 펄스 강도는 전체 판독 시간들을 개선하기 위해 개별 웰들, 전극들 등에 대해 사용자 정의 및/또는 최적화될 수 있다. 또한, 하나 이상의 ROI들로부터의 픽셀들은 시간 경과에 따른 ECL 곡선을 얻기 위해 연속적으로 샘플링될 수 있으며, 이는 노출 시간을 자르고 채도 이상으로 ECL 생성 곡선을 외삽하는(extrapolate) 방식을 결정하도록 추가로 사용될 수 있다. 다른 예들에서, 먼저, 카메라는 짧은 노출을 취하도록 설정될 수 있으며, 그 후에 짧은 노출로부터의 신호의 강도가 검사될 수 있다. 이 정보는 이후에 최종 노출에 대한 비닝(binning)을 조정하는 데 사용될 수 있다. 다른 예들에서, 비닝을 조정하는 대신, 예를 들어, 다른 파라미터들은 또한 파형들, 캡처 윈도우들, 다른 전류 기반 기술들 등과 같이, 조정될 수 있다.
추가 기술들은 또한 파형 및/또는 노출이 일정하게 유지되도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 ROI들 내의 픽셀들의 강도가 측정될 수 있으며, 픽셀 포화가 관찰되는 경우, ECL 생성 및/또는 측정의 다른 양태들은 판독 및/또는 판독 시간들을 최적화하도록 이용될 수 있다(예를 들어, 전류-ECL 상관관계, 포화 전극 및/또는 전극의 부분에 대한 추정된 ECL을 업데이트하는 데 사용될 수 있는, ROI 주변의 다크 마스크 영역들을 뒤집는 다크 마스크 방식들 등). 이러한 솔루션들은 상대적으로 짧은 시간의 기간들(예를 들어, 밀리초) 동안 파형들 및/또는 노출의 지속기간들을 조정하기 위해 빠른 분석 및/또는 반응 시간들을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 이는 ECL 생성 및/또는 캡처들이 동일하거나 유사한 방식으로 수행될 수 있고 분석이 마지막에 수행될 수 있기 때문이다.
다른 기술들은 또한 동적 범위를 개선하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기화학발광(ECL) 애플리케이션에 적용하면, ECL 라벨들이 형광을 내기 때문에, 사전-플래시(pre-flash) 및/또는 사전-노출은 라벨이 하나 이상의 웰들, 작동 전극들, 작동 전극 구역들 등에 얼마나 있는지와 관련된 정보를 얻도록 수행될 수 있다. 사전-플래시 및/또는 사전-노출에서 얻은 정보는 동적 범위 및/또는 판독 시간들의 추가 개선들을 실행하기 위해 노출 및/또는 펄스 지속기간들을 최적화하도록 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 특히 ECL과 관련하여, 상관관계는 전류와 하나 이상의 전극들 및 ECL 신호 사이에 존재할 수 있기 때문에, 신호의 시그니처는 카메라 노출 시간들 및/또는 적용된 파형들(예를 들어, 파형 중지, 파형 감소, 파형 증가 등)을 알릴 수 있다. 이는 전류와 ECL 신호 사이의 더 나은 상관관계를 제공하기 위해 전류 측정들의 정밀도와 업데이트 속도 및 전류 경로들의 최적화를 개선하도록 추가로 최적화될 수 있다.
동적 범위의 추가 개선들은 특정 실시예들에 따라 특정 이미징 디바이스들에 대해 실현될 수 있다. 예를 들어, ECL 애플리케이션에서 CMOS-기반 이미징 디바이스를 사용하면, 관심의 특정 영역(ROI)들은 노출 시간들을 최적화하기 위해 하나 이상의 노출들 내에서 샘플링되고 다른 시점에서 판독될 수 있다. 예를 들어, ROI(예를 들어, 작동 전극 및/또는 작동 전극 구역의 일부 또는 전체)는 고정된 또는 가변적인 수의 픽셀들 또는 전극들 영역의 특정 샘플 백분율(예를 들어, 1%, 5%, 10% 등이지만, 다른 백분율들이 또한 고려됨)을 포함할 수 있다. 이 예에서, 픽셀들 및/또는 샘플 백분율은 노출 동안 일찍 판독될 수 있다. ROI들에서 판독된 신호에 따라, 노출 시간들은 특정 작동 전극들, 작동 전극 구역들, 웰들 등에 대해 조정 및/또는 최적화될 수 있다. 비제한적인 예시적인 예에서, 픽셀들의 서브세트는 샘플 기간 동안 샘플링될 수 있다. 그 서브세트로부터의 신호가 높은 경향이 있는 경우, 노출 시간은 감소될 수 있다(예를 들어, 3초에서 1초이지만, 이들보다 길거나 짧은 다른 지속기간들이 또한 고려됨). 마찬가지로, 신호가 낮은 경향이 있는 경우, 더 긴 노출 시간들은 사용될 수 있다(예를 들어, 3초이지만, 다른 지속기간들이 또한 고려됨). 이러한 조정들은 수동으로 또는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 알고리즘, 컴퓨터 판독가능 매체, 컴퓨팅 디바이스 등의 도움을 통해 이루어질 수 있다. 다른 실시예들에서, ROI들은 임의의 잠재적인 링 효과들을 피하기 위한 방식으로 분포되도록 선택될 수 있다. 이는 예를 들어, 작동 전극 구역 주변의 광의 불균일성으로 인해 발생할 수 있다(예를 들어, 더 밝은 링이 작동 전극 구역의 외부 둘레에 형성되고, 중앙에 더 어두운 스팟이 있음). 이를 방지하기 위해, ROI들은 더 밝고 더 어두운 영역들을 모두 샘플링하도록 선택될 수 있다(예를 들어, 에지로부터 에지까지 픽셀들의 로우, 두 영역들 모두에서 픽셀들의 무작위 샘플링 등). 또한, 픽셀들은 시간에 따른 ECL 생성 곡선을 결정하기 위해 하나 이상의 작동 전극 구역들에 대해 연속적으로 샘플링될 수 있다. 그 다음 이 샘플링된 데이터는 포화 이상의 지점들에 대한 ECL 생성 곡선들을 추정하도록 사용될 수 있다.
실시예들에서, 상이한 펄스 파형들은 또한 제1 기간 및 제2 기간들 동안 사용될 수 있다. 실시예들에서, 펄스 파형들은 진폭(예를 들어, 전압), 지속기간(예를 들어, 시간 주기) 및/또는 파형 유형(예를 들어, 사각형, 톱니 등)이 상이할 수 있다. 상이한 펄스 파형들을 사용하는 것은 다중 유형들의 전기-활성 종들이 상이한 활성화 전위들을 필요로 하고 상이한 파장들에서 광을 방출할 수 있는 ECL 라벨들로 사용되는 경우 유리할 수 있다. 예를 들어, 이러한 ECL 라벨들은 루테늄, 오스뮴, 하슘, 이리듐 등에 기초하는 복합물들일 수 있다.
동작(1808)에서, 프로세스(1800)는 제1 발광 데이터 및 제2 발광 데이터에 대해 ECL 분석을 수행하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템(906)은 발광 데이터에 대한 ECL 분석을 수행할 수 있다. 이러한 값들은 아날로그 신호를 제공하기 위해 정량적 측정들(예를 들어, ECL 강도)과 상관관계가 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 디지털 신호(예 또는 아니오 신호)는 분석물이 존재하는지 여부를 나타내기 위해 각 작동 전극 구역(104)으로부터 얻어질 수 있다. 통계 분석은 두 기술들 모두에 사용될 수 있으며 정량적 결과를 제공하기 위해 복수의 디지털 신호들을 변환하는 데 사용될 수 있다. 일부 분석물들은 임계 농도를 나타내는 디지털 있음/없음 신호를 필요로 할 수 있다. 아날로그 및/또는 디지털 형식들은 개별적으로 또는 조합하여 이용될 수 있다. 다른 통계적 방법들, 예를 들어, 농도 구배(concentration gradient)를 통한 결합의 통계적 분석을 통해 농도들을 결정하는 기술이 이용될 수 있다. 농도 구배들을 갖는 데이터의 다중 선형 어레이들은 상이한 웰들(200)에서 사용되는 다수의 상이한 특이적 결합제들 및/또는 상이한 작동 전극 구역들(104)로 생성될 수 있다. 농도 구배들은 결합제들의 상이한 농도들을 제시하는 별개의 결합 도메인들로 구성될 수 있다.
실시예들에서, 대조 검정 용액들 또는 시약들, 예를 들어, 판독 버퍼들은 웰들(200)의 작동 전극 구역들에서 이용될 수 있다. 대조 검정 용액들 또는 시약들은 신호 변형을 제어하기 위해 각 분석에 균일성을 제공할 수 있다(예를 들어, 성능 저하들, 변형들, 다중-웰 플레이트(208)의 노후화, 열 시프트들, 전자 회로부의 노이즈 및 광자검출 디바이스의 노이즈 등으로 인한 변형들). 예를 들어, 동일한 분석물에 대한 다중 중복 작동 전극 구역들(104)(동일한 결합제들 또는 동일한 분석물에 특이적인 상이한 결합제들 함유)이 이용될 수 있다. 또 다른 예에서, 공지된 농도의 분석물들은 이용될 수 있거나 대조 검정 용액들 또는 시약들은 공지된 양의 ECL 라벨에 공유 링크될 수 있거나 용액의 공지된 양의 ECL 라벨이 사용된다.
실시예들에서, 프로세스(1800)에서 수집 및 생성된 데이터는 다양한 애플리케이션들에서 이용될 수 있다. 수집 및 생성된 데이터는 예를 들어, 임상 또는 연구 정보 수집으로 구성된 데이터베이스 형태로 저장될 수 있다. 수집 및 생성된 데이터는 또한 신속한 포렌식 또는 개인 식별을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 인간 DNA 샘플에 노출될 때 복수의 핵산 프로브들의 사용은 임상 또는 연구 샘플들을 식별하는 데 쉽게 사용할 수 있는 시그니처 DNA 지문에 사용될 수 있다. 수집 및 생성된 데이터는 조건들(예를 들어, 질병들, 방사선 레벨 등), 유기체들(예를 들어, 박테리아, 바이러스 등) 등의 존재를 식별하는 데 사용될 수 있다.
실시예들에서, 위의 프로세스(1800)는 2개의 기간들 동안 발광 데이터를 캡처하는 단계를 포함하지만, 프로세스(1800)는 임의의 수의 시간 기간들 동안, 예를 들어, 3개의 시간 기간, 4개의 시간 기간, 5개의 시간 기간 등 동안 발광 데이터를 캡처하는 데 이용될 수 있다. 이 실시예에서, 상이한 펄스 파형들은 또한 일부 시간 기간들 또는 모든 시간 기간들에 대해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 펄스 파형들은 진폭(예를 들어, 전압), 지속기간(예를 들어, 시간 기간) 및/또는 파형 유형(예를 들어, 사각형, 톱니 등)이 상이할 수 있다.
상기는 예시적인 프로세스(1800)의 예시적인 흐름을 설명한다. 도 18에 예시된 프로세스는 예시일 뿐이며, 본 명세서에 개시된 실시예들의 범위를 벗어나지 않고 변형들이 존재한다. 단계들은 설명된 것과 상이한 순서로 수행될 수 있고, 추가 단계들이 수행될 수 있으며, 및/또는 더 적은 단계들이 수행될 수 있다.
실시예들에서, 전압/전류 소스(904)에 의해 공급되는 펄스 파형들의 상이한 구성들은 ECL 분석 동안 방출되는 ECL을 개선하기 위해 함께 이용될 수 있다. 도 19는 본 명세서의 실시예에 따라, 펄스 파형들을 사용하여 ECL 장치를 동작시키기 위한 또 다른 프로세스(1900)를 도시하는 흐름도를 묘사한다.
동작(1902)에서, 프로세스(1900)는 제1 전압 펄스를 ECL 장치의 웰에 있는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 또는 보조 전극(102)에 인가하는 단계를 포함하고, 제1 전압 펄스는 웰에서 제1 환원-산화 반응이 발생하도록 야기한다. 동작(1904)에서, 프로세스(1900)는 제1 시간의 기간에 걸쳐 제1 환원-산화 반응으로부터 제1 발광 데이터를 캡처하는 단계를 포함한다.
동작(1906)에서, 프로세스(1900)는 제2 전압 펄스를 웰의 하나 이상의 작동 전극 구역들 또는 보조 전극에 인가하는 단계를 포함하고, 제2 전압 펄스는 웰에서 제2 환원-산화 반응이 발생하도록 야기한다. 동작(1908)에서, 프로세스(1900)는 제2 시간의 기간에 걸쳐 제2 환원-산화 반응으로부터 제2 발광 데이터를 캡처하는 단계를 포함하며, 여기서 제1 시간 기간은 제2 시간 기간과 동일하지 않다.
일 실시예에서, 제1 전압 펄스 및/또는 제2 전압 펄스에 대한 전압 레벨(진폭 또는 크기) 또는 펄스 폭(또는 지속기간)은 제1 환원-산화 반응이 발생하도록 야기하는 데 선택될 수 있고, 여기서 제1 발광 데이터는 발생하는 제1 환원-산화 반응에 대응한다. 일 실시예에서, 전압 레벨(진폭 또는 크기) 또는 펄스 폭(또는 지속기간)은 제2 환원-산화 반응이 발생하도록 야기하기 위해 제1 전압 펄스 및/또는 제2 전압 펄스에 대해 선택될 수 있고, 여기서 제2 발광 데이터는 발생하는 제2 환원-산화 반응에 대응한다. 일 실시예에서, 제1 전압 펄스 및 제2 전압 펄스 중 적어도 하나의 크기는 상대 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 선택될 수 있다.
동작(1910)에서, 프로세스(1900)는 제1 발광 데이터 및 제2 발광 데이터에 대한 ECL 분석을 수행하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템들(906)은 발광 데이터에 대한 ECL 분석을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극(102)의 결합 표면, 예를 들어, 결합 도메인 상의 주어진 타겟 엔티티로부터 발생하는 발광 데이터, 예를 들어, 신호들은 값들의 범위를 가질 수 있다. 이러한 값들은 아날로그 신호를 제공하기 위해 정량적 측정들(예를 들어, ECL 강도)과 상관관계가 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 디지털 신호(예 또는 아니오 신호)는 분석물이 존재하는지 여부를 나타내기 위해 각 작동 전극 구역(104)으로부터 얻어질 수 있다. 통계 분석은 두 기술들 모두에 사용될 수 있으며 정량적 결과를 제공하기 위해 복수의 디지털 신호들을 변환하는 데 사용될 수 있다. 일부 분석물들은 임계 농도를 나타내는 디지털 있음/없음 신호가 필요할 수 있다. 아날로그 및/또는 디지털 형식들은 개별적으로 또는 조합하여 이용될 수 있다. 다른 통계적 방법들, 예를 들어, 농도 구배를 통한 결합의 통계적 분석을 통해 농도들을 결정하는 기술이 이용될 수 있다. 농도 구배들을 갖는 데이터의 다중 선형 어레이들은 다양한 웰들(200)에서 사용되는 다수의 상이한 특이적 결합제들 및/또는 상이한 작동 전극 구역들(104)로 생성될 수 있다. 농도 구배들은 결합제들의 상이한 농도들을 제시하는 별개의 결합 도메인들로 구성될 수 있다.
실시예들에서, 대조 검정 용액들 또는 시약들, 예를 들어, 판독 버퍼들은 웰들(200)의 작동 전극 구역들에서 이용될 수 있다. 대조 검정 용액들 또는 시약들은 신호 변형을 제어하기 위해 각 분석에 균일성을 제공할 수 있다(예를 들어, 성능 저하들, 변형들, 다중-웰 플레이트(208)의 노후화, 열 시프트들, 전자 회로부의 노이즈 및 광자검출 디바이스의 노이즈 등으로 인한 변형). 예를 들어, 동일한 분석물에 대한 다중 중복 작동 전극 구역들(104)(동일한 결합제들 또는 동일한 분석물에 특이적인 상이한 결합제들 함유)이 이용될 수 있다. 또 다른 예에서, 공지된 농도의 분석물들은 이용될 수 있거나 대조 검정 용액들 또는 시약들이 공지된 양의 ECL 라벨에 공유 링크될 수 있거나 용액의 공지된 양의 ECL 라벨이 사용된다.
실시예들에서, 프로세스(1900)에서 수집 및 생성된 데이터는 다양한 애플리케이션들에서 이용될 수 있다. 수집 및 생성된 데이터는 예를 들어, 임상 또는 연구 정보 수집으로 구성된 데이터베이스 형태로 저장될 수 있다. 수집 및 생성된 데이터는 또한 신속한 포렌식 또는 개인 식별을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 인간 DNA 샘플에 노출될 때 복수의 핵산 프로브들의 용도는 임상 또는 연구 샘플들을 식별하는 데 쉽게 사용될 수 있는 시그니처 DNA 지문에 사용될 수 있다. 수집 및 생성된 데이터는 조건들(예를 들어, 질병들, 방사선 레벨 등), 유기체들(예를 들어, 박테리아, 바이러스 등) 등의 존재를 식별하는 데 사용될 수 있다.
상기는 예시적인 프로세스(1900)의 예시적인 흐름을 설명한다. 도 19에 예시된 프로세스는 예시일 뿐이며, 본 명세서에 개시된 실시예들의 범위를 벗어나지 않고 변형들이 존재한다. 단계들은 설명된 것과 상이한 순서로 수행될 수 있고, 추가 단계들이 수행될 수 있으며, 및/또는 더 적은 단계들이 수행될 수 있다.
전술된 임의의 프로세스들(1300, 1800 및 1900)에서, 전압 펄스들은 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 및/또는 하나 이상의 보조 전극들(102)에 선택적으로 인가될 수 있다. 예를 들어, 전압 펄스들은 다중-웰 플레이트(108)의 하나 이상의 웰들(106)에서 모든 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들(102)에 공급될 수 있다. 마찬가지로, 예를 들면, 전압 펄스들은 다중-웰 플레이트(208)의 하나 이상의 웰들(106)에서 작동 전극 구역들(104) 및/또는 보조 전극들(102)의 선택된(또는 "어드레싱가능한") 세트에 공급될 수 있다(예를 들어, 구역별 기준, 웰별 기준, 섹터별 기준(예를 들어, 2개 이상의 웰들의 그룹들) 등).
본 명세서에 기술된 시스템들, 디바이스들 및 방법들은 다양한 상황들에서 인가될 수 있다. 예를 들어, 시스템들, 디바이스들 및 방법들은 ECL 측정 및 판독기 디바이스들의 다양한 양태들을 개선하는 데 인가될 수 있다. 예시적인 플레이트 판독기들은 상기 및 본 출원 전반에 걸쳐, 예를 들어, 단락 [0174]에서 논의된 것을 포함한다.
예를 들어, 본 명세서에 기술된 바와 같이 ECL을 생성하기 위해 하나 이상의 전압 펄스들을 인가함으로써, 판독 시간 및/또는 노출 시간은 ECL 데이터를 보다 신속하고 효율적으로 생성, 수집, 관찰 및 분석함으로써 개선될 수 있다. 또한, 향상된 노출 시간들(예를 들어, 단일 노출, 다른 노출 시간들(또는 동일한 노출 시간들)을 이용하는 이중(또는 그 이상) 노출들)은 예를 들어, 실시예에서, 발광 데이터를 캡처하기 위해 상이한 시간 기간들을 요구하는 관심 물질들, 예를 들어, 동적 범위 확장(DRE), 비닝(binning) 등을 개선함으로써, ECL 생성, 수집, 관찰 및 그 분석을 개선하는 데 도움이 될 것이다. 따라서, 방출된 광자들은 예를 들어, ECL 생성 전반에 걸쳐 광포화 레벨들에 의해 영향을 받을 수 있는, 다중 상이한 기간들의 시간에 걸쳐 ECL 데이터로 캡처될 수 있다. 동적 범위는 개선될 수 있지만 다양한 다중-펄스 및/또는 다중-노출 방식들을 구현한다. 예를 들어, 짧은 노출은 후에 더 긴 노출을 취해질 수 있다(예를 들어, 단일 작동 전극, 단일 작동 전극 구역, 둘 이상의 단일 작동 전극들 또는 작동 전극 구역들(단일 웰 내 또는 다중 웰들에 걸쳐)의 노출, 단일 웰, 둘 이상의 웰들의 노출, 또는 하나의 섹터 또는 두 개 이상의 섹터들 등). 이러한 예들에서, 이는 노출이 포화되지 않는 한 더 긴 노출을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 짧고 긴 노출을 취할 때, 긴 노출 동안 포화가 발생하는 경우, 해당 노출은 버려지고 더 짧은 노출은 사용될 수 있다. 둘 다 포화되지 않는 경우, 더 오래 사용될 수 있으므로, 더 나은 감도를 제공할 수 있다. 이 경우에서, 예를 들어, 더 짧은 노출이 이용될 수 있다. 이러한 조정들을 수행함으로써(수동으로 또는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 알고리즘, 컴퓨터 판독가능 매체, 컴퓨팅 디바이스 등의 도움을 통해), 위에서 자세히 논의된 바와 같이, 동적 범위가 개선될 수 있다.
또한, 본 명세서에 기술된 시스템들, 디바이스들 및 방법들은 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 제어 로직을 전술한 판독기들과 같은, 하드웨어 기기들에 최적화할 수 있도록 다양한 방식들로 활용될 수 있다. 예를 들어, 전술한 시스템들, 디바이스들 및 방법들은 ECL의 보다 빠르고 효율적인 생성, 수집, 관찰 및/또는 분석을 허용하기 때문에, 기기들은 ECL 분석을 수행하는 데 필요한 하드웨어의 비용을 낮추기 위해 개선된 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 제어 로직을 통해 최적화될 수 있다(예를 들어, 저렴한 렌즈, 기기들을 구동하는 더 적고 저렴한 모터들 등). 본 명세서에 제공된 예들은 단지 예시일 뿐이며 이러한 기기들에 대한 추가 개선들이 또한 고려된다.
전술한 바와 같이 실시예들에서, 다중-웰 플레이트(208)의 웰들(200)은 ECL 분석을 수행하기 위한 하나 이상의 유체들(예를 들어, 시약들)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유체들은 ECL 공반응물들(예를 들어, TPA), 판독 버퍼들, 방부제(preservative)들, 첨가제(additive)들, 부형제(excipient)들, 탄수화물들, 단백질들, 세제들, 폴리머들, 염들, 생체 분자들, 무기 화합물들, 지질들 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, ECL 프로세스들 동안 웰(200) 내의 유체들의 화학적 속성들은 전기화학/ECL 생성을 변경할 수 있다. 예를 들어, 유체의 이온 농도와 전기화학/ECL 생성 사이의 관계는 상이한 액체 유형들, 판독 버퍼들 등에 따라 달라질 수 있다. 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들은 전술한 바와 같이, 통과되는 전류에 관계없이 일정한 계면 전위를 제공할 수 있다. 즉, 전류 대 전위의 플롯은 고정된 전위에서 무한 전류를 생성할 것이다.
일부 실시예들에서, (예를 들어, 다중-웰 플레이트(208)의 웰들(200)에서) 이용되는 유체들은 NaCl(예를 들어, 염들)과 같은 이온 화합물들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 웰들(200)에 포함된 유체들의 더 높은 NaCl 농도들은 ECL 프로세스들 전반에 걸쳐 대조 ECL 생성을 개선할 수 있다. 예를 들어, Ag/AgCl과 같은 레독스 커플을 갖는 보조 전극(102)의 전류 대 전위 플롯들은 정의된 기울기를 갖는다. 일부 실시예들에서, 기울기는 웰들(200)에 포함된 유체의 염 조성 및 조화에 의존한다. Ag+가 환원됨에 따라, 보조 전극(102)의 레독스 커플 내의 전하 균형은 균형을 이룰 필요가 있을 수 있고, 유체로부터의 이온이 전극 표면으로 확산될 것을 요구한다. 일부 실시예들에서, 염들의 조성은 전류 대 전위 곡선의 기울기를 변경할 수 있으며, 그 다음 이는 통과되는 전류에 대해 예를 들어, Ag/AgCl을 포함하는 보조 전극(102)의 계면에서 기준 전위에 영향을 미친다. 이와 같이, 실시예들에서, 염들과 같은, 이온의 농도는 인가된 전압에 대해 생성된 전류를 최대화하기 위해 수정 및 제어될 수 있다.
실시예들에서, ECL 프로세스들 동안 웰(200) 내의 유체들의 부피는 전기화학/ECL 생성을 변경할 수 있다. 일부 실시예들에서, 웰(200) 내의 유체들의 부피 사이의 관계는 전기화학 셀(100)의 설계에 의존할 수 있다. 예를 들어, 비교적 두꺼운 유체 층에 의해 분리된, 작동 전극 구역들(104) 및 보조 전극(102)은 보다 이상적인 전기화학 거동, 예를 들어, 공간적으로 일관된 계면 전위들을 가질 수 있다. 반대로, 둘 다 커버되는 상대적으로 얇은 유체 층에 의해 분리되는, 작동 전극 구역들(104)과 보조 전극(102)은 두 전극들 모두를 가로지르는 계면 전위들의 공간 구배들로 인해 비이상적인 전기화학 거동을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 및 하나 이상의 보조 전극들(102)의 설계 및 레이아웃은 작동 전극 구역들(104)과 보조 전극(102) 사이의 공간 거리를 최대화하기 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 예시된 바와 같이, 작동 전극 구역들(104) 및 보조 전극(102)은 공간적 거리, D1을 최대화하도록 위치될 수 있다. 공간적 거리는 작동 전극 구역들(104)의 수 감소, 작동 전극 구역들(104)의 노출 표면 영역 감소, 보조 전극(102)의 노출 표면 영역 감소 등을 야기함으로써 최대화될 수 있다. 논의되지는 않았지만, 공간적 거리의 공간적 거리 최대화는 도 3a내지3f, 4a내지4f, 5a내지5c, 6a내지6f, 7a내지7f 및 8a내지8d에 예시된 설계들에 적용될 수 있다.
실시예들에서, 전술한 다중-웰 플레이트(208)는 검정 장치에서, ECL 검정들과 같은, 검정들을 수행하는 데 사용하기 위한 하나 이상의 키트들의 일부를 형성할 수 있다. 키트는 검정 모듈, 예를 들어, 다중-웰 플레이트(208) 및 결합제들, 효소들, 효소 기질들 및 검정 수행에 유용한 다른 시약들로 구성된 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 검정 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예들은 전체 셀들, 셀 표면 항원들, 세포내 입자들(예를 들어, 소기관들 또는 막 조각들), 바이러스들, 프리온들, 먼지 진드기들 또는 그 조각들, 바이로이드들, 항체들, 항원들, 합텐들, 지방산들, 핵산들(및 합성 유사체들), 단백질들(및 합성 유사체들), 지단백질들, 다당류들, 지질다당류들, 당단백질들, 펩티드들, 폴리펩티드들, 효소들(예를 들어, 포스포릴라제들, 포스파타제들, 에스테라제들, 트랜스-글루타미나제들, 트랜스퍼라제들, 옥시다제들, 리덕타제들, 데하이드로게나제들, 글리코시다제들, 단백질 처리 효소들(예를 들어, 프로테아제들, 키나제들, 단백질 포파타제들, 유비퀴틴-단백질 리가제들 등), 핵산 처리 효소들(예를 들어, 폴리머라제들, 뉴클레아제들, 인테그라제들, 리가제들, 헬리카제들, 텔로머라제들 등)), 효소 기질들(예를 들어, 위에 열거된 효소들의 기질들), 제2 메신저들, 세포 대사물들, 호르몬들, 약리학적 제제들, 진정제들, 바르비튜레이트들, 알칼로이드들, 스테로이드들, 비타민들, 아미노산들, 당들, 렉틴들, 재조합 또는 파생 단백질들, 비오틴, 아비딘, 스트렙타비딘, 발광 라벨들(바람직하게는 전기화학발광 라벨들), 전기화학발광 공작용물질들, pH 버퍼들, 차단 제제들, 방부제들, 안정 제제들, 세제들, 건조제들, 흡습 제제들, 판독 버퍼들 등을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 검정 시약들은 라벨링되지 않거나 라벨링될 수 있다(바람직하게는 발광 라벨, 가장 바람직하게는 전기화학발광 라벨). 일부 실시예들에서, 키트는 ECL 검정 모듈, 예를 들어, 다중-웰 플레이트(208), 및 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 검정 컴포넌트를 포함할 수 있다: (a) 적어도 하나의 발광 라벨(바람직하게는 전기화학발광 라벨); (b) 적어도 하나의 전기화학발광 공반응물들; (c) 하나 이상의 결합제들; (d) pH 버퍼; (e) 하나 이상의 차단 시약들; (f) 방부제들; (g) 안정 제제들; (h) 효소들; (i) 세제들; (j) 건조제들 및 (k) 흡습제들.
도 20은 본 실시예에 따라, 작동 및 보조 전극들을 포함하는 웰들을 제조하기 위한 프로세스(2000)를 도시하는 흐름도를 묘사한다. 예를 들어, 프로세스(2000)는 하나 이상의 작동 전극 구역들(104) 및 하나 이상의 보조 전극들(102)을 포함하는 다중-웰 플레이트(208)의 하나 이상의 웰들(200)을 제조하는 데 이용될 수 있다.
동작(2002)에서, 프로세스(2000)는 기판 상에 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)을 형성하는 단계를 포함한다. 실시예들에서, 하나 이상의 작동 전극들은 임의의 유형의 제조 프로세스, 예를 들어, 스크린-인쇄, 3차원(3D) 인쇄, 증착, 리소그래피, 식각 및 이들의 조합들을 사용하여 형성될 수 있다. 실시예들에서, 하나 이상의 작동 전극 구역들(104)은 증착되고 패터닝될 수 있는 다중-층 구조들로 형성될 수 있다.
실시예들에서, 하나 이상의 작동 전극들은 반응이 발생할 수 있는 연속/인접한 영역일 수 있고, 전극 "구역"은 특정 관심의 반응이 일어나는 전극의 부분(또는 전체)일 수 있다. 특정 실시예들에서, 작동 전극 구역은 전체 작동 전극을 포함할 수 있고, 다른 실시예들에서, 하나보다 많은 작동 전극 구역은 단일 작동 전극 내에 및/또는 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 작동 전극 구역들은 개별 작동 전극들에 의해 형성될 수 있다. 이 예에서, 작동 전극 구역들은 하나 이상의 전도성 재료들로 형성된 단일 작동 전극으로 구성될 수 있다. 또 다른 예에서, 작동 전극은 단일 작동 전극의 부분들을 분리함으로써 형성될 수 있다. 이 예에서, 단일 작동 전극은 하나 이상의 전도성 재료들로 형성될 수 있고, 작동 전극 구역들은 유전체와 같은 절연 재료들을 사용하여 단일 작동 전극의 영역들("구역들")을 전기적으로 분리함으로써 형성될 수 있다. 임의의 실시예에서, 작동 전극은 금속들, 금속 합금들, 탄소 화합물들 등과 같은 임의의 유형의 전도성 재료들 및 전도성 및 절연 재료들의 조합들로 형성될 수 있다.
동작(2004)에서, 프로세스(2000)는 기판 상에 하나 이상의 보조 전극들(102)을 형성하는 단계를 포함한다. 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들은 임의의 유형의 제조 프로세스, 예를 들어 스크린-인쇄, 3차원(3D) 인쇄, 증착, 리소그래피, 식각 및 이들의 조합들을 사용하여 형성될 수 있다. 실시예들에서, 보조 전극들(102)은 증착 및 패터닝될 수 있는 다중-층 구조들로 형성될 수 있다. 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들은 화학 혼합물의 환원 동안 계면 전위를 제공하는 화학 혼합물로 형성될 수 있도록, 정량화할 수 있는 양의 전하가 웰에서 발생하는 환원-산화 반응들 전체에 걸쳐 생성된다. 하나 이상의 보조 전극들은 환원-산화 반응을 지원하는 산화제를 포함하고, 이는 예를 들어, ECL 생성 및 분석과 같은, 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 검정들 및/또는 분석 동안 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 보조 전극들의 화학적 혼합물에서 산화제의 양은 ECL 생성과 같은, 하나 이상의 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 검정들 및/또는 분석 동안 적어도 하나의 웰에서 발생하는 것인 환원-산화 반응("레독스")의 전체에 필요한 산화제의 양보다 크거나 같다. 이와 관련하여, 하나 이상의 보조 전극들에 충분한 양의 화학적 혼합물은 초기 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 검정들 및/또는 분석을 위해 레독스 반응들이 발생한 후에도 여전히 남아 있을 것이므로, 따라서 후속 생물학적, 화학적 및/또는 생화학적 검정들 및/또는 분석을 통해 하나 이상의 추가 레독스 반응들이 발생하도록 한다. 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 보조 전극들의 화학적 혼합물 중 산화제의 양은 보조 전극의 노출된 표면 영역에 대한 복수의 작동 전극 구역들의 각각의 노출된 표면 영역의 비율에 적어도 부분적으로 기초한다.
예를 들어, 하나 이상의 보조 전극들은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물 또는 다른 적합한 금속/금속 할라이드 커플들을 포함하는 화학적 혼합물로 형성될 수 있다. 화학 혼합물들의 다른 예들은 다중 금속 산화 상태들을 갖는 금속 산화물들, 예를 들어, 망간 산화물, 또는 다른 금속/금속 산화물 커플들, 예를 들어, 은/산화은, 니켈/산화니켈, 아연/산화아연, 금/산화금, 구리/산화구리, 백금/산화백금 등을 포함할 수 있다.
동작(2006)에서, 프로세스는 하나 이상의 작동 전극들로부터 하나 이상의 보조 전극들을 전기적으로 절연하기 위해 전기 절연 재료를 형성하는 단계를 포함한다. 실시예들에서, 전기 절연 재료는 임의의 유형의 제조 프로세스, 예를 들어, 스크린-인쇄, 3D 인쇄, 증착, 리소그래피, 식각 및 이들의 조합들을 사용하여 형성될 수 있다. 전기 절연 재료들은 유전체들을 포함할 수 있다.
동작(2008)에서, 프로세스(2000)은 기판 상에 추가 전기 컴포넌트들을 형성하는 단계를 포함한다. 실시예들에서, 하나 이상의 보조 전극들은 임의의 유형의 제조 프로세스, 예를 들어, 스크린-인쇄, 3D 인쇄, 증착, 리소그래피, 식각 및 이들의 조합들을 사용하여 형성될 수 있다. 추가 전기 컴포넌트들은 관통 구멍(through hole)들, 전기 트레이스들, 전기 접촉부들 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 관통 구멍들은 작동 전극 구역들(104), 보조 전극들(102) 및 전기 절연 재료들을 형성하는 층들 또는 재료들 내에 형성되어, 전기 접촉부가 다른 전기 컴포넌트들과의 단락을 생성하지 않고 작동 전극 구역들(104) 및 보조 전극들(102)과 이루어질 수 있도록 한다. 예를 들어, 하나 이상의 추가 절연 층들은 전기 트레이스들을 절연시키면서 결합되는 전기 트레이스들을 지지하기 위해 이 기판 상에 형성될 수 있다.
실시예들에서, 추가 전기 컴포넌트들은 전기 히터, 온도 제어기 및/또는 온도 센서를 포함할 수 있다. 전기 히터, 온도 제어기 및/또는 온도 센서는 전기화학 반응, 예를 들어, ECL 반응을 도울 수 있고, 전극 성능은 온도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 스크린-인쇄 저항 히터는 전극 설계에 통합될 수 있다. 저항 히터는 내장형이든 외장형이든 관계없이, 온도 제어기 및/또는 온도 센서에 의해 전원이 공급되고 제어될 수 있다. 이들은 자기-조절형이며 일정한 전압이 인가될 때 특정 온도를 생성하도록 공식화되었다. 잉크들은 검정 또는 플레이트 판독 동안 온도를 제어하는 데 도움이 될 수 있다. 잉크들(및/또는 히터)은 또한 검정 동안 상승된 온도들이 필요한 경우(예를 들어, PCR 컴포넌트를 사용한 검정들에서)에도 유용할 수 있다. 온도 센서는 또한 실제 온도 정보를 제공하기 위해 전극(작동 및/또는 보조 전극)에 인쇄될 수 있다.
도 21a 내지 21f는 본 실시예에 따라, 하나 이상의 웰들(200)에 작동 전극 구역들(104) 및 보조 전극들(102)을 형성하는 프로세스의 비제한적인 예를 예시한다. 도 21a 내지 21f는 2개의 웰들의 형성을 예시하지만(도 22a에 예시된 바와 같이), 당업자는 도 21a 내지 21f에 예시된 프로세스가 임의의 수의 웰들(200)에 인가될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 도 21a 내지 21f는 도 7a 내지 7f에 예시된 전극 설계(701)와 유사한 전극 설계에서 보조 전극들(102) 및 작동 전극 구역들(104)의 형성을 예시하지만, 당업자는 도 21a 내지 21f에 예시된 프로세스가 본 명세서에 기술된 전극 설계에 이용될 수 있음을 이해할 것이다.
보조 전극`(102), 작동 전극 구역(104) 및 다른 전기 컴포넌트들을 제조하는 프로세스는 아래에서 논의되는 스크린-인쇄 프로세스들을 이용하여 수행될 수 있으며, 여기서 상이한 재료들은 잉크들 또는 페이스트를 사용하여 형성된다. 실시예들에서, 보조 전극들(102) 및 작동 전극 구역들(104)은 임의의 유형의 제조 프로세스, 예를 들어, 3D 프린팅, 증착, 리소그래피, 식각 및 이들의 조합들을 사용하여 형성될 수 있다.
도 21a에 예시된 바와 같이, 제1 전도성 층(2102)은 기판(2100) 상에 인쇄될 수 있다. 실시예들에서, 기판(2100)은 웰(200)의 컴포넌트들에 대한 지지를 제공하는 임의의 재료(예를 들어, 절연 재료들)로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 전도성 층(2102)은 금속, 예를 들어, 은으로 형성될 수 있다. 제1 전도성 층(2102)의 다른 예들은 금, 은, 백금, 니켈, 강철, 이리듐, 구리, 알루미늄, 전도성 합금 등과 같은 금속들을 포함할 수 있다. 제1 전도성 층(2102)의 다른 예들은 산화물 코팅된 금속들(예를 들어, 산화알루미늄 코팅된 알루미늄)을 포함할 수 있다. 제1 전도성 층(2102)의 다른 예들은 탄소, 탄소 블랙, 흑연 탄소, 탄소 나노튜브들, 탄소 피브릴들, 흑연, 탄소 섬유들 및 이들의 혼합물들과 같은 탄소-기반 재료들을 포함할 수 있다. 제1 전도성 층(2102)의 다른 예들은 전도성 탄소-폴리머 복합체들을 포함할 수 있다.
기판(2100)은 또한 기판(2100)의 컴포넌트들을 연결하고 전기 연결들이 컴포넌트들에 만들어질 수 있는 위치들을 제공하기 위해 하나 이상의 관통 구멍들 또는 다른 유형의 전기 연결들(예를 들어, 트레이스들, 전기 접촉부들 등)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예시된 바와 같이, 기판(2100)은 제1 관통 구멍들(2104) 및 제2 관통 구멍들(2106)을 포함할 수 있다. 제1 관통 구멍들(2104)은 제1 전도성 층(2102)과 전기적으로 절연될 수 있다. 제2 관통 구멍들(2106)은 제1 전도성 층(2102)에 전기적으로 결합될 수 있다. 더 적거나 더 큰 수들의 구멍은 또한 고려된다. 예를 들어, 관통 구멍들은 작동 전극 구역들(104), 보조 전극들(102) 및 전기 절연 재료들을 형성하는 층들 또는 재료들 내에 형성되어 전기 접촉부가 다른 전기 컴포넌트들과의 단락을 생성하지 않고 작동 전극 구역들(104) 및 보조 전극들(102)과 이루어질 수 있도록 한다. 예를 들어, 하나 이상의 추가 절연 층들은 전기 트레이스들을 절연시키면서 결합되는 전기 트레이스들을 지지하기 위해 기판 상에 형성될 수 있다.
도 21b에 예시된 바와 같이, 제2 전도성 층(2108)은 제1 전도성 층(2102) 상에 인쇄될 수 있다. 실시예들에서, 제2 전도성 층(2108)은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물 또는 다른 적합한 금속/금속 할라이드 커플들을 포함하는 화학적 혼합물로 형성될 수 있다. 화학적 혼합물들의 다른 예들은 위에서 논의한 바와 같은 금속 산화물들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 전도성 층(2108)은 제1 전도성 층(2102)의 대략적인 치수로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 전도성 층(2108)은 제1 전도성 층(2102)보다 크거나 작은 치수로 형성될 수 있다. 제2 전도성 층(2108)은 정의된 Ag 대 AgCl의 비율을 갖는 Ag/AgCl 화학적 혼합물(예를 들어, 잉크, 페이스트 등)을 사용하여 제2 전도성 층(2108)을 인쇄함으로써 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 보조 전극의 화학적 혼합물에서 산화제의 양은 적어도 부분적으로 보조 전극의 화학적 혼합물에서 Ag 대 AgCl의 비율에 기초한다. 실시예에서, Ag 및 AgCl을 갖는 보조 전극의 화학적 혼합물은 대략 50% 이하의 AgCl, 예를 들어, 34%, 10% 등을 포함한다. 예시되지는 않았지만, 하나 이상의 추가 개재 층들(예를 들어, 절연 층들, 전도성 층들 및 이들의 조합)은 제2 전도성 층(2108)과 제1 전도성 층(2102) 사이에 형성될 수 있다.
도 21c에 예시된 바와 같이, 제1 절연 층(2110)은 제2 전도성 층(2108) 상에 인쇄될 수 있다. 제1 절연 층(2110)은 예를 들어, 유전체, 폴리머들, 유리 등 임의의 유형의 절연 재료로 형성될 수 있다. 제1 절연 층(2110)은 제2 전도성 층(2108)의 두 부분들('스팟들')을 노출시키는 패턴으로 형성되어 두 개의 보조 전극들(102) 사이에 형성할 수 있다. 노출된 부분들은 보조 전극들(102)의 원하는 형상 및 크기에 대응할 수 있다. 실시예들에서, 보조 전극들(102)은 도 3a내지3f, 4a내지4d, 5a내지5c, 6a내지6f, 7a내지7f, 8a내지8d 및 38a내지 39e를 참조하여 예를 들어, 전술된 전극 설계들에서 설명된 것과 같이 임의의 수, 크기 및 모양으로 형성될 수 있다.
도 21d 및 도 21e에 예시된 바와 같이, 제3 전도성 층(2112)은 절연 층(2110) 상에 인쇄된 후, 이후에, 제4 전도성 층(2114)은 제3 전도성 층(2112) 상에 인쇄될 수 있다. 실시예들에서, 제3 전도성 층(2112)은 금속, 예를 들어, Ag로 형성될 수 있다. 실시예들에서, 제4 전도성 층(2114)은 복합 재료, 예를 들어, 탄소 복합의 형태로 형성될 수 있다. 제1 전도성 층(2102)의 다른 예들은 금, 은, 백금, 니켈, 강철, 이리듐, 구리, 알루미늄, 전도성 합금 등과 같은 금속들을 포함할 수 있다. 제1 전도성 층(2102)의 다른 예들은 산화물 코팅된 금속들(예를 들어, 산화알루미늄 코팅된 알루미늄)을 포함할 수 있다. 제1 전도성 층(2102)의 다른 예들은 탄소, 탄소 블랙, 흑연 탄소, 탄소 나노튜브들, 탄소 피브릴들, 흑연, 탄소 섬유들 및 이들의 혼합물들과 같은 다른 탄소-기반 재료들을 포함할 수 있다. 제1 전도성 층(2102)의 다른 예들은 전도성 탄소-폴리머 복합체들을 포함할 수 있다. 제3 전도성 층(2112) 및 제4 전도성 층(2114)은 작동 전극 구역들의 베이스를 형성하고 제1 관통 구멍들(2104)에 전기 결합을 제공하는 패턴으로 형성될 수 있다. 실시예들에서, 관통 구멍들은 예를 들어, 전술한 전극 설계들에 설명된 것과 같이 임의의 수, 크기 및 모양으로 형성될 수 있다.
도 21f에 예시된 바와 같이, 제2 절연 층(2116)이 제4 전도성 층(2114) 상에 인쇄될 수 있다. 제2 절연 층(2116)은 예를 들어, 유전체와 같은 임의의 절연 재료로 형성될 수 있다. 제2 절연 층(2116)은 제4 전도성 층(2114)의 20개 부분들("스팟들")을 노출시키는 패턴으로 형성될 수 있고, 이에 의해 도 22a에 예시된 바와 같이, 각 웰(200)에 대해 10개의 작동 전극 구역들(104)을 형성할 수 있다. 제2 절연 층(2116)은 또한 보조 전극들(102)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 따라서, 제2 절연 층(2116)의 인쇄 또는 증착은 작동 전극 구역들(104)의 크기 및/또는 영역뿐만 아니라 보조 전극들(102)의 크기 및/또는 영역을 제어할 수 있다. 노출된 부분들은 작동 전극 구역들(104) 및 보조 전극들(102)의 원하는 형상 및 크기에 대응할 수 있다. 실시예들에서, 작동 전극 구역(104)은 예를 들어, 도 3a내지3f, 4a내지4f, 5a내지5c, 6a내지6f, 7a내지7f, 8a내지8d, 및 38a내지39e를 참조하여 전술한 전극 설계들에 기술된 바와 같이, 임의의 수, 크기 및 형상으로 형성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 설명된 층들 중 하나 이상은 특히 층들(예를 들어, 탄소-기반 층들 등)의 오염을 최소화하기 위해 형성될 수 있다.
전술한 방법에서, 보조 전극들(102) 사이의 전도성은 절연 층(2110)에 의해 마스킹된 전도성 층(2108)을 통해 유지된다. 이 설계는 보조 전극들(102) 사이의 전도성 연결이 작동 전극 구역들(104) 아래에서 실행되도록 허용한다. 도 22b는 도 21a내지f 및 22a와 관련하여 전술한 것과 다소 유사한 제조 방법에 의해 제조된 웰들(200)의 추가 실시예를 예시한다. 도 22b에 도시된 바와 같이, 작동 전극 구역들(104)은 갭을 갖는 원형 패턴, 예를 들어, C자형으로 배열될 수 있다. 각 웰(200)은 예를 들어, 10개의 작동 전극 구역들을 가질 수 있다. 추가 실시예들에서, 임의의 적절한 수의 작동 전극 구역들은 포함될 수 있다. 작동 전극 구역(104) 패턴의 갭은 전도성 트레이스(2120)가 2개의 웰들(200)의 보조 전극들(102) 사이를 흐르도록 허용한다. 전도성 트레이스(2120)가 보조 전극들(102) 사이를 흐르고 이들을 가로지르지 않기 때문에, 보조 전극들(102), 작동 전극 구역들(104) 및 전도성 트레이스(2120)는 제조 프로세스 동안 동일한 층에 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 개별적으로 어드레싱가능한 작동 전극 구역들(104)을 포함하는 실시예들에서, 보조 전극들(102), 작동 전극 구역들(104) 및 전도성 트레이스(2120)의 각각은 기판의 동일한 층 상에 개별 피쳐들로서 인쇄될 수 있다. 도 22b에 묘사된 전극들의 C자형 설계는 이중-웰 레이아웃에서의 사용에 제한되지 않는다. 상이한 수의 웰들을 포함하는 다른 레이아웃들은 본 명세서의 실시예들과 일치한다. 예를 들어, 단일 웰 레이아웃은 C자형 전극 레이아웃을 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 4개 이상의 웰들(200)은 C자형 전극 레이아웃으로 배치될 수 있고 레이아웃에서 각 웰(200)의 보조 전극들(102)을 연결하는 다중 전도성 트레이스들(2120)을 가질 수 있다.
도 24a내지24c, 25a내지25c, 26a내지26d, 27a내지27c, 28, 및 29는 본 명세서의 실시예들에 따라 다양한 다중-웰 플레이트들에서 수행된 시험 결과들을 예시한다. 테스트는 두 개의 상이한 테스트 로트들을 포함한다. 2개의 상이한 테스트 로트들의 각각은 다중-웰 플레이트들의 4가지 상이한 구성들을 포함한다: 표준("Std") 96-1 플레이트들, Std 96ss 플레이트들(작은 스팟 플레이트들), Std 96-10 플레이트들 및 Std 96ss "BAL." Std 96-1 플레이트들은 도 23a에 도시된 바와 같이, 웰들(106)의 각각에서 1개의 작동 전극 구역을 갖는 96개의 웰들(106)을 포함한다. Std 96ss 플레이트들은 도 23b에 도시된 바와 같이, 웰들(106)의 각각에서 1개의 작동 전극 구역을 갖는 96개의 웰들(106)을 포함한다. Std 96-10 플레이트들은 도 23c에 도시된 바와 같이, 웰들(106)의 각각에 10개의 작동 전극 구역을 갖는 96개의 웰들(106)을 포함한다. Std 96ss "BAL"은 도 23d에 예시된 바와 같이, 두 개의 보조 전극들과 단일 작동 전극 구역을 가진다. 각 테스트 로트에서, 다중-웰 플레이트들의 각 구성의 3개 세트들은 표 8에 도시된 바와 같이 상이한 비율들의 Ag/AgCl의 화학적 혼합물을 생성하기 위해 상이한 Ag/AgCl 잉크들을 사용하여 스크린 인쇄되었다. 전술한 플레이트들의 각각은 웰당 두 개의 보조 전극들로 구성되었다. "BAL" 구성은 다른 구성들에 비해 더 작은 치수를 갖는 보조 전극들을 갖도록 구성되었다.
테스트는 또한 도면들에서 생산 대조로 라벨링된 탄소로 형성된 작동 전극 구역들 및 상대 전극들을 포함하는 생산 대조를 포함하였다.
테스트들은 전압전류법, ECL 트레이스들(ECL 강도 대 인가된 전위 차이), 통합 ECL 신호 측정들을 생성하기 위해 전술한 바와 같은 전극들 설계들을 사용하여 테스트 용액으로 수행되었다. 테스트 용액들은 T1x의 1μM TAG(TAG는 전기적으로 여기될 때 광자를 방출하는 ECL 라벨들 또는 종들을 나타냄) 용액, T2x의 1μM TAG 용액, MSD Free TAG 15,000 ECL(Y0260157)의 세 가지 TAG 용액들이 포함한다. T1x의 1μM TAG 용액은 5.0mM Tris(2,2' 바이피리딘) 루테늄(II) 염화물 원액(Y0420016) 및 MSD T1x(Y0110066)을 포함한다. T2x의 1μM TAG 용액은 5.0mM Tris(2,2' 바이피리딘) 루테늄(II) 클로라이드 원액(Y0420016) 및 MSD T2x(Y0200024)을 포함한다. 테스트 용액들은 또한 MSD T1x(Y0110066)가 포함된 판독 버퍼 용액을 포함한다. 측정들은 다음 조건들 하에 전압전류법, ECL 트레이스들, Free TAG 15,000 ECL 테스트 및 MSD T1x ECL 신호들에 대해 수행되었다.
표준 3개의 전극 구성(작동 전극, 기준 전극 및 상대 전극)을 사용하는 전압전류법의 경우, 각 Ag/AgCl 잉크의 하나의 플레이트와 Std 96-1, Std 96ss 및 Std 96-10의 인벤토리로부터 하나의 플레이트를 사용하여 측정된다. 환원 전압전류법은 상대 전극들에서 측정된다. 환원 전압전류법의 경우, 웰들은 T1x에서 1μM TAG 또는 T2x에서 1μM TAG 150μL로 채워졌고 최소 10분 동안 방치되도록 하였다. 파형들은 0.1 V에서 -1.0 V 및 다시 100 mV/s에서 0.1 V로 Ag/AgCl 플레이트들에 인가되었다. 파형들은 100mV/s에서 0V에서 -3V 및 다시 0V로 생산 대조에 인가되었다. 각 용액의 3개의 복제 웰들은 측정되고 평균화되었다.
산화 전압전류법(oxidative voltammetry)은 작동 전극들에서 측정되었다. 산화 전압전류법의 경우, 웰들은 T1x에서 1μM TAG 또는 T2x에서 1μM TAG 150μL로 채워지고 최소 10분 동안 방치되도록 하였다. 파형들은 0V에서 2V로 그리고 다시 100mV/s에서 0V로 Ag/AgCl에 인가되었다. 파형들은 0V에서 2V로 그리고 다시 100mV/s에서 0V로 생산 대조에 인가되었다. 각 용액의 3개의 복제 웰들은 측정되고 평균화되었다.
ECL 트레이스들을 위해, 각 Ag/AgCl 잉크의 하나의 플레이트 및 Std 96-1, Std 96ss 및 Std 96-10의 인벤토리로부터의 하나의 플레이트가 측정되었다. 6개의 웰들은 T1x에서 150마이크로리터(L)의 1마이크로몰(M) TAG로 채워졌고 6개의 웰들은 T2x에서 1mM TAG로 채워졌다. 플레이트들은 적어도 10분 동안 방치되도록 하였다. ECL은 다음 파라미터들을 사용하여 독점 비디오 시스템에서 측정되었다: Ag/AgCl: 120개의 연속 25ms 프레임들(예를 들어, 이미지에 대한 노출의 길이)을 사용하여 이미지화된 3000ms에서 0V 내지 3000mV 및 생산 대조: 25ms 프레임들로 3000ms에서 2000mV 내지 5000mV. 각 용액의 6개 복제 웰들은 ECL 강도 대 전위 및 전류 대 전위에 대해 평균화되었다.
통합 ECL 신호들의 경우, 각 AgCl 잉크의 6개 플레이트들과 Std 96-1, Std 96ss 및 Std 96-10의 인벤토리로부터 6개 플레이트들이 측정되었다: MSD T1x의 2개 플레이트들 및 "Free TAG 15,000의 4개 플레이트들" ECL". 플레이트들은 150μL의 "프리(Free) TAG 15,000 ECL" 또는 MSD T1x로 채우고 최소 10분 동안 방치되도록 하였다. ECL은 AgCl에 대해 다음 파형들을 사용하여 MESO QUICKPLEX SQ 120 기기("SQ 120")에서 측정되었다: 3000ms에서 0V에서 3000mV. ECL은 생산 대조를 위해 다음 파형들을 사용하여 SQ120에서 측정되었다: 3000ms에서 2000mV 내지 5000mV. 인트라플레이트 및 인터플레이트 값들이 계산되었다. 테스트의 결과들은 아래에서 논의된다.
도 24a내지24c는 Std 96-1 플레이트들에서 수행된 ECL 측정으로부터의 결과들을 예시한다. 도 24a는 Std 96-1 플레이트들에 대한 전압전류법 측정들을 도시하는 그래프이다. 특히, 도 24a는 Std 96-1 플레이트들에 대한 평균 전압전류도들을 도시한다. 도 24a에 예시된 바와 같이, T1x 용액과 T2x 용액 사이에 전류 증가가 발생하였다. 산화 곡선들은 3개의 Ag/AgCl 잉크 플레이트들과 대조 플레이트들에 대해 유사했다. 산화의 시작은 약 0.8V 대 Ag/AgCl에서였다. 피크 전위는 Ag/AgCl에 대해 약 1.6V에서였다. 환원의 시프트는 CE가 탄소에서 Ag/AgCl로 변경되었을 때 발생했다. 탄소에 대한 물 환원의 시작은 약 -1.8V 대 Ag/AgCl에서였다. AgCl 환원의 시작은 약 0V 대 Ag/AgCl에서였다. 총 AgCl 환원의 증가는 Ag/AgCl 잉크의 AgCl 함량이 증가함에 따라 발생하였다. 작은 숄더는 T1x 용액과 T2x 용액 사이의 전류가 증가한 Ag/AgCl의 환원 전압전류법에서 -0.16 V에서 발생했다. 이러한 결과들은 판독 버퍼의 농도를 T1x에서 T2x로 증가시키면 산화 전류가 증가함을 도시한다. AgCl을 보조 전극에 통합하면 환원의 시작은 탄소 기준 전극에 비해 예상되는 0V로 시프트된다. 잉크에서 AgCl을 증가시키면 전류 대 전위 곡선들의 기울기에 영향을 주지 않고 총 AgCl 환원이 증가했다.
도 24b 및 도 24c는 Std 96-1 플레이트들에 대한 ECL 측정들을 도시하는 그래프들이다. 특히, 도 24b 및 도 24c는 도 24a에 공지된 바와 같이, T1x 용액 또는 T2x 용액을 갖는 Std 96-1 플레이트들에 대한 평균 ECL 및 전류 트레이스들을 도시한다. 예시된 바와 같이, 3개의 Ag/AgCl 잉크 플레이트들은 유사한 ECL 트레이스들을 생성하였다. ECL의 시작은 T1x 용액 및 T2x 용액의 약 1100mV에서 발생했다. 피크 전위들은 T1x 용액의 경우 1800mV, T2x 용액의 경우 1900mV에서 발생했다. ECL 강도는 약 2250mV에서 베이스라인으로 돌아왔다. 3개의 Ag/AgCl 잉크 플레이트들은 파형의 끝에 T2x가 있는 잉크 비율(Ink Ratio) 1(90/10 Ag:AgCl)에서 더 낮은 전류를 제외하고 유사한 전류 트레이스들을 생성했다. ECL 시작은 약 3100mV로 시프트되고 피크 전위는 생산 플레이트에서 약 4000mV로 시프트되었다. 생산 플레이트에서 ECL의 상대적 시프트는 기준 전압전류법에서 측정된 환원 전류의 시작의 시프트와 유사했다. 생산 플레이트에서 ECL 트레이스의 최대 절반에서 전체 폭은 Ag/AgCl 잉크 플레이트들보다 더 넓으며, 이는 기준 전압전류법에서 환원 전류의 더 낮은 기울기와 상관관계가 있다.
도 24c에 도시된 바와 같이, 90:10 비율의 파형 동안 통과된 총 전류는 다른 잉크들을 사용한 것보다 적었다. 이는 90:10 비율이 작동 전극에서 발생할 수 있는 산화의 양을 제한할 수 있음을 나타낸다. 50:50의 비율은 이 파형을 사용하여 T2x에서 FT보다 더 많은 전류가 통과될 수 있는 실험들에 충분한 환원 용량을 보장하기 위해 선택되었다. 테스트들에 의해 도시된 바와 같이, Ag/AgCl 잉크는 보조 전극(102) 상의 환원을 위해 제어된 전위를 제공한다. Ag/AgCl을 사용하여, 보조 전극(102)은 실제 Ag/AgCl 기준 전극을 사용하여 측정할 때 TPA 산화가 발생하는 전위로 ECL 반응들을 시프트한다.
보조 전극(102)의 경우, 보조 전극(102)에서 액세스할 수 있는 AgCl의 양은 ECL 측정 동안 완전히 소모되지 않도록 충분해야 한다. 예를 들어, AgCl 1몰은 작동 전극에서 산화 동안 전자 1몰이 통과할 때마다 요구되어진다. 이 양보다 적은 양의 AgCl은 작동 전극 구역들(104)에서 계면 전위의 제어 손실을 초래할 것이다. 제어력의 상실은 화학 반응 전반에 걸쳐 계면 전위가 특정 범위 내에서 유지되지 않는 상황을 지칭한다. 제어된 계면 전위를 갖는 한 가지 목표는 웰 간, 플레이트 간, 스크린 로트-스크린 로트 등의 판독들의 일관성과 반복성을 보장하는 것이다.
표 10은 ECL 측정으로부터 결정된 Std 96-1 플레이트들의 인트라플레이트 및 인터플레이트 FT 및 T1x 값들을 도시한다. 표 10에 도시된 바와 같이, 3개의 Ag/AgCl 잉크 플레이트들은 동등한 값들을 나타냈다. 생산 플레이트는 더 높은 FT 및 T1x ECL 신호들을 생성했다. 이러한 더 높은 신호는 환원 전압전류법의 기울기가 더 낮기 때문에 영향을 받는 램프 레이트가 더 낮기 때문일 수 있다.
도 25a내지25c는 Std 96ss 플레이트들에서 수행된 ECL 측정의 결과를 예시한다. 도 25a는 Std 96ss 플레이트들에 대한 전압전류법 측정들을 도시하는 그래프이다. 특히, 도 25a는 Std 96ss 플레이트들의 평균 전압전류도들을 도시한다. 도 25a에 예시된 바와 같이, T1x 용액과 T2x 용액 사이에 전류 증가가 발생하였다. 산화 곡선들은 3개의 Ag/AgCl 잉크 플레이트들과 대조 플레이트에 대해 유사했다. 산화의 시작은 약 0.8V 대 Ag/AgCl을 발생했다. 피크 전위는 약 1.6V 대 Ag/AgCl에서 발생했다. 보조 전극을 탄소에서 Ag/AgCl로 바꾸었을 때 환원의 시프트가 발생했다. 탄소에 대한 물 환원의 시작은 약 -1.8V 대 Ag/AgCl에서 발생했다. AgCl 환원의 시작은 약 0 V 대 Ag/AgCl에서 발생했다. Ag/AgCl 잉크의 AgCl 함량이 증가함에 따라 총 AgCl 환원이 증가했다. 작은 숄더는 T1x 용액과 T2x 용액 사이의 전류가 증가된 Ag/AgCl의 환원 전압전류법에서 -0.16V에서 발생했다.
도 25b 및 도 25c는 Std 96ss 플레이트들에 대한 ECL 측정들을 도시하는 그래프들이다. 특히, 도 25b 및 도 25c는 도 10a에 공지된 바와 같이, T1x 용액 또는 T2x 용액을 갖는 Std 96ss 플레이트들에 대한 평균 ECL 및 전류 트레이스들을 도시한다. 예시된 바와 같이, 3개의 Ag/AgCl 잉크 플레이트들은 매우 유사한 ECL 트레이스들을 생성하였다. ECL의 시작은 T1x 용액과 T2x 용액에서 약 1100mV에서 발생했다. 피크 전위들은 T1x 용액의 경우 1675mV, T2x 용액의 경우 1700mV에서 발생했다. ECL 강도는 약 2175mV에서 베이스라인으로 돌아왔다. 3개의 Ag/AgCl 잉크 플레이트들은 유사한 전류 트레이스들을 생성했다. ECL 시작은 약 3000mV로 시프트되었고, 피크 전위는 생산 플레이트에서 약 3800mV로 시프트되었다. 생산 플레이트에서 ECL의 상대적 시프트는 기준 전압전류법에서 측정된 환원 전류 시작의 시프트와 비슷했다. 생산 플레이트에서 ECL 트레이스의 최대 절반에서 전체 폭은 Ag/AgCl 잉크 플레이트들보다 더 넓으며, 이는 기준 전압전류법에서 환원 전류의 더 낮은 기울기와 상관관계가 있다. 도 25a내지25c에 도시된 결과들은 도 24내지24c의 결과와 일치하며, 이는 Ag/AgCl 전극들의 사용으로 인해 발생하는 변화들이 상이한 전극 구성들에 걸쳐 견고함을 나타낸다.
표 11은 ECL 측정으로부터 결정된 Std 96ss 플레이트들에 대한 인트라플레이트 및 인터플레이트 FT 및 T1x 값들을 도시한다. 표 11에 도시된 바와 같이, 3개의 Ag/AgCl 잉크 플레이트들은 동등한 값들을 생성하였다. 생산 플레이트는 더 높은 FT 및 T1x ECL 신호들을 생성했다. 이러한 더 높은 신호들은 환원 전압전류법의 더 낮은 기울기로 인해 더 낮은 영향을 받는 램프 레이트에 기인할 수 있다. 생산 플레이트의 더 높은 배경 신호는 해당 실험에 사용된 판독기의 비표준 파형 때문일 수 있다.
도 26a내지26d는 Std 96ss BAL 플레이트들에서 수행된 ECL 측정으로부터의 결과들을 예시한다. 도 26a는 Std 96ss BAL 플레이트들에 대한 전압전류법 측정들을 도시하는 그래프이다. 특히, 도 26a는 Std 96ss BAL 플레이트들에 대한 평균 전압전류도들을 도시한다. 도 26a에 예시된 바와 같이, T1x 용액과 T2x 용액 사이에 전류 증가가 발생하였다. 산화 곡선들은 3개의 Ag/AgCl 잉크 플레이트들과 생산 대조에 대해 유사하였다. 산화의 시작은 약 0.8V 대 Ag/AgCl에서 발생했다. 피크 전위는 약 1.6V 대 Ag/AgCl에서 발생했다. 총 AgCl 환원의 증가는 Ag/AgCl 잉크의 AgCl 함량이 증가함에 따라 발생했다. -0.16 V의 작은 숄더는 T1x 용액과 T2x 용액 사이의 전류가 증가한 Ag/AgCl의 환원 전압전류법에서 발생했다. 전체 보조 전극 전류는 더 작은 전극 영역으로 인해 Std 96ss 플레이트 구성에 비해 감소되었다. 전류 대 전위 플롯의 기울기는 Std 96ss 플레이트 구성에서보다 낮았다.
도 26b는 잉크 비율 3에서 T2x 용액을 사용한 Std 96ss 대 Std 96ss BAL을 도시하는 그래프이다. 도 26b에 예시된 바와 같이, 산화 피크 전류(약 -0.3mA)는 이들 형식들 모두에 대해 유사하였다. 대부분의 환원 전류들에서 Std 96ss BAL은 Std 96ss보다 음의 전위가 더 높았다.
도 26c 및 도 26d는 Std 96ss BAL 플레이트들에 대한 ECL 측정들을 도시하는 그래프들이다. 특히, 도 26c 및 도 26d는 T1x 용액 또는 T2x 용액을 갖는 Std 96ss BAL 플레이트들에 대한 평균 ECL 및 전류 트레이스들을 도시한다. 예시된 바와 같이, Ag/AgCl 상대 전극들을 갖는 3개의 플레이트들은 유사한 ECL 트레이스들을 생성하였다. ECL의 시작은 T1x 용액 및 T2x 용액의 약 1100mV에서 발생했다. 피크 전위들은 T1x 용액의 경우 1750mV, T2x 용액의 경우 1800mV에서 발생했다. ECL 강도는 약 2300mV에서 베이스라인으로 돌아왔다. ECL의 시작은 Std 96ss 플레이트들과 유사하지만, 피크 전위와 베이스라인으로의 복귀는 Std 96ss 플레이트들보다 전위가 나중에 시프트되었다. Std 96ss 플레이트들과 Std 96ss BAL 플레이트들 사이의 차이들은 더 작은 상대 전극에서 환원 전압전류법의 더 낮은 기울기로 인해 더 낮은 영향을 받는 램프 레이트에 기인할 수 있다. Ag/AgCl 상대 전극들이 있는 3개의 플레이트들은 파형의 끝에 T2x 용액이 있는 90/10 Ag:AgCl에서 더 낮은 전류를 제외하고 유사한 전류 트레이스들을 생성했다. T2x 용액을 갖는 잉크 비율 1의 상이한 동작은 또한 Std 96-1 플레이트 형식에서 관찰되었다. 도 26a내지26d에 도시된 결과들은 도 24a내지24c 및 25a내지25c의 결과들과 일치하며, 이는 Ag/AgCl 전극들의 사용으로 인해 발생하는 변화들이 상이한 전극 구성들에 걸쳐 견고함을 나타낸다.
표 12는 ECL 측정으로부터 결정된 Std 96ss BAL 플레이트들에 대한 인트라플레이트 및 인터플레이트 FT 및 T1x 값들을 도시한다. 표 12에서 도시하는 바와 같이, ECL 신호들은 Std 96ss 플레이트 구성보다 더 높다. 더 높은 신호들은 더 작은 상대 전극에서 환원 전압전류법의 더 낮은 기울기로 인해 더 낮은 유효 램프 레이트에 기인할 수 있다. 잉크의 AgCl 함량이 증가함에 따라 FT 신호가 감소했다.
도 27a내지27c는 Std 96-10 플레이트들에서 수행된 ECL 측정으로부터의 결과들을 예시한다. 도 27a는 Std 96-10 플레이트들에 대한 전압전류법 측정들을 도시하는 그래프이다. 특히, 도 27a는 Std 96-10 플레이트들에 대한 평균 전압전류도들을 도시한다. 도 27a에 예시된 바와 같이, T1x 용액과 T2x 용액 사이에 전류의 증가가 발생하였다. 산화 곡선들은 Ag/AgCl 상대 전극이 있는 3개의 플레이트들과 생산 대조에 대해 유사했다. 산화의 시작은 약 0.8 V 대 Ag/AgCl에서 발생했다. 피크 전위는 약 1.6V 대 Ag/AgCl에서 발생했다. 더 높은 산화 전류는 생산 대조에서 나타났다. 환원의 시프트는 보조 상대 전극이 탄소에서 Ag/AgCl로 변경되었을 때 발생했다. 탄소에 대한 물 환원의 시작은 약 -1.8V 대 Ag/AgCl에서 발생했다. AgCl 환원의 시작은 약 0 V 대 Ag/AgCl에서 발생했다. 총 AgCl 환원의 증가는 Ag/AgCl 잉크의 AgCl 함량이 증가함에 따라 발생하였다. -0.16 V의 작은 숄더가 T1x 용액과 T2x 용액 사이의 전류가 증가한 Ag/AgCl의 환원 전압전류법에서 발생했다.
도 27b 및 도 27c는 Std 96-10 플레이트들에 대한 ECL 측정을 보여주는 그래프이다. 특히, 도 27b 및 도 27c는 T1x 용액 또는 T2x 용액을 갖는 Std 96-10 플레이트들에 대한 평균 ECL 및 전류 트레이스를 도시한다. 예시된 바와 같이, Ag/AgCl 상대 전극들을 갖는 3개의 플레이트들은 유사한 ECL 트레이스들을 생성하였다. ECL의 시작은 T1x 용액과 T2x 용액에서 약 1100mV에서 발생하였다. 피크 전위들은 T1x 용액의 경우 1700mV, T2x 용액의 경우 1750mV에서 발생하였다. ECL 강도는 약 2250mV에서 베이스라인으로 돌아왔다. Ag/AgCl 상대 전극을 갖는 3개의 플레이트들은 유사한 전류 트레이스들을 생성하였다. ECL 시작은 약 3000mV로 시프트되었고 피크 전위는 생산 플레이트에서 약 3800mV로 시프트되었다. 생산 플레이트에서 ECL의 상대적 시프트는 기준 전압전류법(voltammetry)에서 측정된 환원 전류의 시작의 시프트와 유사하였다. 생산 플레이트에서 ECL 트레이스의 최대 절반에서 전체 폭은 Ag/AgCl 잉크보다 더 넓으며, 이는 기준 전압전류법에서 환원 전류의 낮은 기울기와 상관된다. 도 27a 내지 27c에 도시된 결과는 도 24a 내지 24c, 25a 내지 25c, 및 26a 내지 26d의 결과와 일치하며, 이는 Ag/AgCl 전극들의 사용으로 인해 발생하는 변화가 상이한 스팟 크기들에 걸쳐 견고함을 나타낸다.
표 13은 ECL 측정으로부터 결정된 Std 96-10 플레이트의 인트라플레이트 및 인터플레이트 FT 및 T1x 값을 나타낸다. 표 13에 나타낸 바와 같이, Ag/AgCl 상대 전극들을 갖는 3개의 플레이트들은 동등한 값들을 생성하였다. 생산 플레이트는 더 낮은 FT 및 T1x ECL 신호들을 생성하였다. 생산 플레이트의 낮은 신호들의 소스는 알려져 있지 않지만, 기준 전압전류법에서 측정된 높은 산화 전류와 관련이 있을 수 있다.
상기 논의된 테스트 결과 및 도 28에 도시된 바와 같이, Ag/AgCl을 포함하는 보조 전극들은 비참조 시스템의 ECL을 참조 시스템, 즉 별도의 기준 전극을 포함하는 시스템에서 측정된 산화에 필적하는 전위로 시프트 시켰다. Ag/AgCl로 구성된 보조 전극들의 경우, ECL 시작는 1100 mV의 전위차에서 발생하였다. ECL 피크들은 Std 96-1 플레이트-1833mV, Std 96ss 플레이트-1688mV, Std 96ss BAL 플레이트-1775mV 및 Std 96-10 플레이트-1721mV의(플레이트 유형 평균) 전위차에서 발생하였다. 산화 전류의 시작은 0.8 V 대 Ag/AgCl에서 발생하였다. 피크 산화 전류는 약 1.6V 대 Ag/AgCl에서 발생하였다.
또한, 테스트 결과에서 알 수 있듯이, Ag 대 AgCl 비율의 범위로 세 가지 잉크 제형들을 테스트하였으며, 다양한 양의 AgCl이 기준 환원 전압전류법에서 검출 가능하였다. 세 가지 제형들 모두 비슷한 ECL 트레이스를 생성하였다. T2x 용액에서 ECL을 측정할 때 전류 플롯과 전위 플롯에 약간의 차이가 있었다. 전류 용량은 Ag:AgCl 비율이 90/10인 Std 96-1 및 Std 96ss BAL에 대해 제한적인 것으로 나타났으며 이러한 플레이트 유형은 작동 대 상대 전극 영역 비율이 가장 크다. FT 신호는 96ss BAL 플레이트 유형을 제외하고 3가지 제형들과 비슷하였다.
앞의 예에서 Std 96-1 플레이트 작동 전극 영역은 0.032171 인치2이다. Std 96ss 플레이트 작동 전극 영역은 0.007854 인치2이다. Std 96-1 및 Std 96sspr 보조 전극 영역은 0.002646 인치2로 추정되었다. Std 96ss BAL 플레이트 보조 전극 영역은 0.0006459 인치2로 설계되었다. 영역 비율들은 Std 96-1: 12.16, Std 96ss: 2.968, Std 96ss BAL: 12.16일 수 있다. Std 96ss 플레이트와 Std 96ss BAL 플레이트의 피크 환원 전류들의 비율들은 Std 96ss BAL 플레이트의 보조 전극 영역이 0.0007938 인치2로 감소되었음을 나타낸다. ECL 트레이스는 상대 전극 영역의 이러한 감소가 Std 96-1 플레이트와 Std 96ss BAL 플레이트의 ECL 트레이스들을 통합하는 데 필요한 수준에 접근하고 있음을 시사한다.
예시 4 - Ag/AgCl 보조 전극들의 성능에 대한 작동 전극 대 보조 전극 영역의 비율의 효과
도 23a 내지 d에 도시된 전극 패턴들에서 노출된 작동 전극 영역들(104) 및 보조 전극 영역들(102)에 의해 도시된 바와 같이 각각의 웰 내 보조 전극 영역에 대한 작동 전극의 비율이 상이한 4개의 상이한 다중-웰 플레이트 구성들이 테스트되었다. 첫 번째 - "Std 96-1 플레이트들"(도 23a) -는 두 개의 보조 전극 스트립들로 경계가 지정된 큰 작동 전극 영역(작동 전극 위에 패턴화된 유전체 잉크로 정의됨)을 갖는 웰들을 갖고 예시들 2 및 3에서 사용된 플레이트와 동일한 전극 구성을 갖는다. 두 번째 - "Std 96ss 플레이트들"(도 23b) -는 작동 전극 영역 위의 유전체 잉크가 웰의 중앙에 더 작은 원형 노출 작동 전극 영역(작은 스팟 또는 "ss" 영역을 제공)만 노출하도록 패터닝된다는 점을 제외하고 첫 번째와 유사하다. 세 번째 - "Std 96-10"(도 23c) -는 각 웰에서 작동 전극 영역의 "10-스팟" 패턴을 제공하는 노출된 작동 전극 영역의 10개의 작은 원들을 노출시키기 위해 작동 전극 영역 위의 유전체 잉크가 패터닝된다는 점을 제외하고 첫 번째와 유사하다. 네 번째 - "Std 96ss BAL"(도 23d) -는 Std 96ss 패턴의 작은 노출된 작동 전극 영역을 갖지만, 노출된 보조 전극의 영역은 상당히 감소되어 작동 전극 영역 대 상대 전극 영역의 비율이 이러한 영역들 사이의 균형을 유지하는 Std 96-1 구성과 유사하도록 한다. 구성들의 각각에 대한 노출된 작동 전극의 총 영역 및 노출된 보조 전극의 총 영역 및 작동 전극 대 상대 전극 영역들의 비율은 표 14에서 제공된다. Ag/AgCl 잉크가 보조 전극 성능에 미치는 영향을 평가하기 위해, 표 15에 기술된 바와 같이 Ag 대 AgCl의 비율이 다른 세 가지 다른 잉크들로 제조된 보조 전극들을 사용하여 전극 구성들의 각각이 제조되었다. Std 96-1, Std 96ss 및 Std 96-10 구성들은 또한 Ag/AgCl 보조 전극(MSD 96 웰, MSD 96 웰 작은 스팟 및 MSD 96 웰 10 스팟 플레이트들, Meso Scale Diagnostics, LLC.) 대신 기존의 탄소 잉크 상대 전극들을 갖는 유사한 플레이트들-"대조" 또는 "생산 대조" 플레이트들-과 비교되었다.
상이한 전극 구성들은 ECL 판독 버퍼(공칭 작동 농도에 대해 1X 및 2X에서 MSD 판독 버퍼 T)의 존재 하에 순환 전압전류법에 의해 그리고 이들 판독 버퍼들에서 트리스(2,2' 비피리딘) 루테늄(II) 클로라이드("TAG")의 용액의 ECL 측정을 위해 이들을 사용함으로써 평가되었다. 3M KCl Ag/AgCl 기준 전극을 사용하여 표준 3전극 구성(작동 전극, 기준 전극 및 상대 전극)을 사용하여 전압전류법이 측정되었다. 작동 전극(104) 상의 ECL 판독 버퍼들의 산화는 전압전류법에 대한 작동 전극 및 상대 전극으로서 각각 작동 전극(104) 및 보조 전극(102)을 사용하여 0V에서 2V로 그리고 다시 100mV/s 스캔 속도로 순환함으로써 측정되었다. 보조 전극(102) 상의 ECL 판독 버퍼들의 환원은 전압전류법에 대한 작동 전극 및 상대 전극으로서 각각 보조 전극(102) 및 작동 전극(104)을 사용하여 -0.1V에서 -1V로 그리고 다시 100mV/s 스캔 속도로 순환함으로써 측정되었다. "대조" 플레이트들의 탄소 상대 전극들에서 ECL 판독 버퍼의 환원을 측정하기 위해, 더 넓은 전압 범위가 필요했고 전압은 0V에서 -3V로, 그리고 다시 100mV/s 스캔 속도로 순환되었다. 웰을 ECL 판독 버퍼의 150μL로 채우고 전압전류법을 측정하기 전에 최소 10분 동안 방치하였다. 각 용액은 3중 웰들에서 측정되었고 전압전류 데이터는 평균화되었다.
TAG 용액에 대한 통합 ECL 신호들은 다음 파형을 사용하여 MESO QUICKPLEX SQ 120 기기("SQ 120")에서 측정되었다: 3000ms에 걸친 0V 내지 3000mV 램프(Ag/AgCl 보조 전극이 있는 테스트 플레이트들의 경우) 및 3000ms에 걸쳐 2000mV 내지 5000mV 램프(카본 잉크 상대 전극이 있는 대조 플레이트들의 경우). 모든 웰들은 150μL의 MSD 프리 테그(Free Tag)("FT", SQ 120 기기의 ECL 신호 단위에서 약 15,000의 신호를 제공하도록 설계된 MSD 판독 버퍼 T 1X의 TAG 용액)로 채워졌고 플레이트들을 적어도 10분 동안 방치하였다. T1x의 2개의 복제 플레이트들(플레이트당 96개의 웰들)을 운영하여 TAG가 없는 배경 신호를 측정하고 TAG에서 생성된 ECL 신호를 측정하기 위해 FT에 대한 4개의 복제 플레이트들을 측정하였다. 기기는 노출된 작동 전극 영역의 영역에 대해 정규화한 후 적용된 파형의 지속시간 동안 통합 ECL 강도에 비례하는 값을 보고한다. 인트라플레이트 및 인터플레이트 평균들 및 표준 편차는 각 용액 및 전극 구성에 대해 웰들 전체에서 계산되었다.
ECL 측정 동안 시간의 함수로 ECL 강도를 측정하기 위해, TAG 용액으로부터의 ECL 측정은 사유(proprietary) 비디오 시스템이 있는 수정된 MSD 플레이트 판독기에서 수행되었다. 통합 신호들을 측정할 때와 동일한 파형들 및 절차가 사용되었다; 그러나 ECL은 3000ms 파형 코스(course)에서 캡처된 일련의 120 x 25ms 프레임들로 이미지화되었으며 보다 집중된 TAG 용액이 사용되었다(MSD 판독 버퍼 T 1X 및 2X에서 1μM TAG). 각 프레임은 파형이 시작되기 전에 캡처된 이미지를 사용하여 배경 교정되었다. 이미지에서 각 노출된 작동 전극 영역(또는 "스팟")에 대한 ECL 강도는 스팟으로 정의된 영역의 각 픽셀에 대해 측정된 강도를 합산하여 계산되었다. 웰 내에 여러 개의 스팟들이 있는 이미지의 경우 웰 내의 스팟들에 대한 강도 값들이 평균화되었다. 기기는 또한 ECL 실험 동안 웰을 통과하는 전류를 시간의 함수로 측정하였다. 각 용액 및 전극 구성에 대해 ECL 강도 및 전류에 대한 평균 및 표준 편차는 6개의 복제 웰들의 데이터를 기반으로 계산되었다.
Std 96-1, Std 96ss, Std 96 ss BAL 및 Std 96-10 플레이트들에 대한 전압전류법 데이터는 각각 도 24a, 25a, 26a 및 27a에 도시되어 있다. 이 3-전극 설정에서 작동 전극(104) 상의 산화 전류는 대체로 보조 전극 또는 상대 전극의 특성과 무관하며, 판독 버퍼의 산화 시작은 모든 경우에 약 0.8V에서 발생하고 전류 피크는 약 1.6V에서 발생한다. 산화 전류는 트리프로필아민 ECL 공반응물(coreactant)의 농도가 증가함에 따라 1X에서 2X 판독 버퍼로 증가하고, 피크 및 통합된 산화 전류는 노출된 작동 전극 영역에 따라 규모가 대략적으로 증가합니다(표 14에 제공됨). 테스트 플레이트와 대조 플레이트의 전류 사이들에서 일부 경우에 관찰된 작은 차이는 작동 전극들을 제조하는 데 사용되는 탄소 잉크 로트(lot)들의 차이와 관련이 있을 가능성이 높다.
보조 전극 또는 상대 전극들(102)에서 측정된 환원 전류는 탄소 잉크 상대 전극의 경우 약 3100mV와 비교하여(대부분 물의 환원과 관련됨) Ag/AgCl 보조 전극들(AgCl에서 Ag로의 환원과 관련됨)에 대해 대략 0V에서 환원 시작을 보였다. 2X 대 1X 농도에서 판독 버퍼 T에 대해 전류 시작 및 전체 통합 전류의 기울기 증가가 관찰되었지만, 증가는 작았고 2X에서 더 높은 이온 강도와 연관될 수 있다. Ag/AgCl 잉크 및 판독 버퍼 제형들의 주어진 조합에 대해, Std 96-1, Std 96ss 및 Std 96-10 전극 구성들에 대한 보조 전극에서 측정된 환원 전류는 이러한 구성들의 보조 전극 지오메트리들이 동일하기 때문에 전극 구성과 거의 무관하였다. Ag/AgCl 잉크의 AgCl의 백분율이 10%(비율 1)에서 34%(비율 2), 50%(비율 3)로 증가함에 따라, 환원 시작 전위 및 환원 시작 전류의 기울기는 크게 변하지 않았으며, 이는 AgCl의 백분율에 대한 전극 전위의 상대적 무감각성을 입증한다. 그러나 AgCl이 증가함에 따라 피크 전위는 더 음의 방향으로 시프트하고 통합 전류는 잉크의 AgCl 백분율에 따라 대략적으로 증가하여, AgCl의 증가가 환원 용량의 증가와 관련이 있음을 입증한다. 96ss와 96ss BAL 구성의 환원 전류를 비교하면(도 26b), 형상들과 피크 전위들은 거의 동일하지만 96ss BAL에 대한 피크 및 통합 전류들은 더 낮은 보조 전극 영역과 함께 규모가 대략적으로 감소한다.
인가된 전위의 함수로서 MSD 판독 버퍼 T1X에서 1μM TAG로부터의 ECL 강도는 Std 96-1, Std 96ss, Std 96 ss BAL 및 Std 96-10 전극 구성들에 대해 각각 도 24b, 25b, 26c 및 27b에 제공된다. MSD 판독 버퍼 T 2X에서 1 μM TAG에 대한 유사한 플롯들이 각각 도 24c, 25c, 26d 및 27c에 제공된다. 모든 플롯들은 또한 전위의 함수로서 전극들을 통과하는 관련 전류의 플롯들을 제공한다. 테스트 전극 구성들의 각각의 내에서, 3가지 상이한 Ag/AgCl 잉크 제형들과 함께 보조 전극들을 사용하여 생성된 ECL 트레이스는 대략 중첩 가능하여 AgCl의 가장 낮은 백분율(10%)을 갖는 Ag/AgCl 제형조차도 ECL 생성을 완료하기에 충분한 환원 용량을 가짐을 나타낸다. Ag/AgCl을 사용하는 MSD 판독 버퍼 T 1X의 TAG의 측정을 위해 전류 트레이스들이 또한 대부분 중첩 가능하였다. 그러나 MSD 판독 버퍼 T 2X에서 TAG 측정을 위해, 특히 작동 전극 영역에 대한 Ag/AgCl 보조 전극 영역의 비율이 가장 낮은 구성들의 경우(96-1 및 96ss BAL 구성들), 가장 낮은 백분율의 AgCl을 갖는 잉크를 사용하여 측정된 전류는 더 높은 전위에서 발산하고 전위가 증가함에 따라 전류가 감소하는 것으로 나타났다. 이 발산은 ECL 피크의 끝 부분에 가까운 전위에서 발생했기 때문에 이는 ECL 트레이스에 큰 영향을 미치지는 않았지만 10% AgCl 잉크가 선택한 파형, 판독 버퍼 및 전극 구성을 사용하여 ECL 생성을 완료하기에 충분한 환원 용량을 위한 경계선에 가까울 수 있음을 나타낸다.
전극 구성의 변화에 따라 ECL 트레이스에서 피크 모양의 미묘한 변화가 관찰되었다. 모든 구성들에서, 두 판독 버퍼 농도들 모두에서 ECL 생성의 시작은 탄소 잉크 상대 전극을 사용할 때 대략 3100mV에서, Ag/AgCl 보조 전극을 사용할 때 1100mV에서 발생하였다. Ag/AgCl 보조 전극을 사용하는 시작 전위는 Ag/AgCl 기준을 갖는 3 전극 시스템에서 관찰되는 약 800mV 시작 전위에 훨씬 더 가깝다. 시작 전위는 상대적으로 전극 구성과 무관하지만, 피크 ECL 강도가 발생하는 전위에서 작은 차이가 관찰되었다. Std 96-1 구성의 경우, Ag/AgCl 보조 전극을 사용하는 피크 ECL은 1X 및 2X 판독 버퍼 제형들에서 각각 TAG에 대해 대략 1800mV 및 1900mV에서 발생한다. 탄소 상대 전극의 경우, 피크는 4000 및 4100mV이다. 작동 전극 영역 대 보조 전극/상대 전극 영역의 비율이 감소함에 따라 피크 전위는 감소한다. 이 효과는 피크 ECL을 달성하기 위해 작동 전극에서 필요한 전류가 보조/상대 전극에서 더 낮은 전류 밀도로 달성될 수 있고 따라서 더 낮은 전위 강하로 달성될 수 있기 때문에 발생한다. Std 96-10 구성의 경우, Ag/AgCl 보조 전극을 사용하는 피크 ECL은 1X 및 2X 판독 버퍼 제형들에서 각각 TAG에 대해 대략 1700mV 및 1750mV에서 발생한다. 전극 영역 비율이 가장 낮은 Std 96ss 구성의 경우, Ag/AgCl 보조 전극을 사용하는 피크 ECL은 각각 1X 및 2X 판독 버퍼 제형들에서 TAG에 대해 대략 1675mV 및 1700mV에서 발생한다. ECL 곡선의 형상은 고정된 비율을 유지하기 위해 보조 전극 영역의 균형을 유지함으로써 작동 전극 영역이 변화하는 구성에서 보다 일관성 있게 유지될 수 있다. Std 96ss BAL 구성은 Std 96ss 구성의 작동 전극 영역을 갖지만, 보조 전극 영역이 감소되어 전극 영역들의 비율이 Std 96-1 구성과 일치하도록 하였다. Std 96ss BAL 구성의 경우, Ag/AgCl 보조 전극을 사용하는 피크 ECL은 각각 1X 및 2X 판독 버퍼 공식에서 TAG에 대해 대략 1750mV 및 1800mV에서 발생하고 이는 Std 966 구성에서 관찰된 값보다 높고 Std 96-1 구성에서 관찰된 값에 근접한다. Std 96-1 및 Std 96ss BAL 구성 간의 피크 전위 차이는 Std 96ss 플레이트를 인쇄할 때 달성된 실제 영역 비율이 스크린 인쇄 설계에서 목표한 것보다 적을 수 있음을 나타낼 수 있다. 3개의 전극 구성들에 대한 MSD 판독 버퍼 T 2x의 1μM TAG에 대한 ECL 추적 및 전류는 도 28에서 비교된다.
Std 96-1, Std 96ss, Std 96ss BAL 및 Std 96-10 전극 구성들의 통합 ECL 신호 결과들은 각각 표 16, 17, 18 및 19에서 제공된다. 각 표는 3가지 상이한 Ag/AgCl 보조 전극 조성들 및 대조 탄소 상대 전극 조건들(Ag:AgCl = "n/a")에 대한 결과를 제공한다. 이 표는 해당 조건에 사용되는 램프 파형의 시작 전위(Vi), 종료 전위(Vf) 및 지속시간(T)뿐만 아니라 TAG 용액(FT)에 대해 측정된 평균 통합 ECL 신호 및 TAG가 없을 때 TAG 용액(T1X)에 사용되는 베이스 버퍼에 대해 측정된 배경 신호를 제공한다. 변동 계수(CV)들은 각 플레이트 내 및 플레이트들에 걸쳐 변동에 대해서도 제공된다. 표들(16-19)는 통합된 신호들이 전극 구성 및 보조/상대 전극 잉크 조성과 크게 무관함을 보여준다. 전극 구성 또는 조성에 따른 CV의 명백한 트렌드는 관찰되지 않았다; CV들이 가장 높은 조건들은 일반적으로 단일 이상점(outlier) 웰 또는 플레이트와 관련이 있다. 동일한 작동 전극 지오메트리를 공유함에도 불구하고 Std 96ss 구성보다 Std 96ss BAL 구성에서 약간 더 높은 신호가 관찰되었다. ECL 생성 동안 작동 전극에서 필요한 전류는 더 작은 Std 96ss BAL 보조 전극에서 더 높은 전류 밀도를 생성하였으며, 이는 기울기가 더 낮은 전류 대 전압 곡선(도 26b)의 영역에 보조 전극을 배치한다. 최종 결과는 작동 전극에서 유효 전압 램프 속도를 늦추고 ECL이 생성되는 시간을 늘리는 것이었다.
전압 펄스들의 예는 도 12a, 12b, 14a, 14b, 15a 내지 15l, 16 및 17을 참조하여 위에서 설명되었다. 실시예에서, 펄스 파형의 크기 및 지속시간은 보조 전극들(102)의 화학적 혼합물 및/또는 작동 전극 구역(104)의 구성에 맞춰질 수 있다. 도 14a, 14b, 15a 내지 15l, 16 및 17은 고 바인드 대 표준 플레이트에 대한 파형을 최적화하기 위해 수행된 테스트를 도시하는 그래프이다. 테스트는 탄소로 형성된 작동 전극 구역들(104), 탄소로 형성된 상대 전극 및 다양한 비율의 Ag/AgCl로 형성된 보조 전극들(102)에 대한 다양한 구성들에 대해 수행되었다. 이 테스트에서는 ECL을 최대화하는 전위 값들을 결정하기 위해 전압이 램핑되었다. 그래프는 높은 바인드 대 표준 전극이 변화하는 전위에 의해 곡선 ECL이 생성되는 방법과 지점에 어떻게 영향을 미치는지 보여준다. 테스트 결과는 펄스 파형에 대한 최적의 크기 및/또는 지속시간을 결정하는 데 활용될 수 있다.
보다 구체적으로, 테스트에서, 도 8a 내지 8d에 예시된 바와 같이, FT ECL 트레이스들이 코팅되지 않은 표준("Std") 및 높은 바인드("HB") 96-1, 96ss 및 96-10 플레이트들에서 수행되었다. 300k FT는 12개의 상이한 SI 플레이트 유형들에서 측정되었다: Std & HB 96-1, 96ss 및 96-10 생산 대조 플레이트들; Std & HB 96-1, 96ss 및 96-10 잉크 비율 3 Ag/AgCl 플레이트, 여기서 Ag:AgCl 비율은 50:50이었음. 5개의 파형들이 각 플레이트 유형에서 운영되었다(각각 4개의 복제 웰들). 생산 플레이트들에 대한 파형들은 다음과 같다: 3000ms(1.0V/s), 2000ms(1.5V/s), 1500ms(2.0V/s), 1200ms(2.5V/s) 및 1000ms(3.0V/s)에서 2000mV 내지 5000mV. Ag/AgCl 플레이트들에 대한 파형들은 다음과 같다: 3000ms(1.0V/s), 2000ms(1.5V/s), 1500ms(2.0V/s), 1200ms(2.5V/s) 및 1000ms(3.0V/s)에서 0mV 내지 3000mV. 생산 및 Ag/AgCl 플레이트들은 발광 데이터를 캡처하기 위해 비디오 시스템이 있는 ECL 시스템에서 측정되었다. 도 14a, 14b, 15a 내지 15l, 16 및 17에 예시된 그래프를 생성하기 위해, 매크로(macro)는 각 전위에서 ECL 강도를 결정하는 데 사용되었으며 4개의 복제들이 평균화되었다. 평균 ECL 대 전위 플롯들이 준비되었다.
수행된 테스트에 기초하여, 표 20에 나타낸 바와 같이, 생산 및 테스트 플레이트 각각에 대해 ECL 피크 전압이 결정되었다. ECL 피크 전압은 ECL 프로세스에서 펄스 파형의 크기를 설정하는 데 활용될 수 있다.
도 26, 27, 28a, 28b, 29, 30, 31, 32a 및 32b에 도시된 바와 같이, 램프 레이트는 측정된 ECL의 변화를 야기하였고, 표 21에 추가로 표시되어 있다. 램프 레이트를 높이면 강도가 증가하고 신호가 감소한다. 램프 레이트를 높이면 ECL 피크의 폭이 증가한다. 베이스라인 강도는 처음 10개 프레임들의 평균 강도로 정의되었다. 시작 전위는 ECL 강도가 평균 베이스라인의 2배를 초과하는 전위로 정의되었다. 베이스라인으로의 복귀는 ECL 강도가 베이스라인의 2배 미만인 전위로 정의되었다. 폭은 복귀 전위와 시작 전위 사이의 전위차로 정의되었다.
Ag/AgCl 보조 전극(102)의 경우, 폭은 탄소 상대 전극을 사용하여 1.0 V/s와 3.0 V/s 사이에서 175 mV에서 525 mV로 증가하였다. 가장 큰 변화는 HB 96-1이었다. 가장 작은 변화는 Std 96ss였다. 폭은 Ag/AgCl 상대 전극을 사용하여 1.0 V/s와 3.0 V/s 사이에서 375 mV에서 450 mV로 증가하였다.
Ag/AgCl 보조 전극(102)의 경우, 폭은 탄소 상대 전극을 사용하여 1.0 V/s와 3.0 V/s 사이에서 175 mV에서 525 mV로 증가하였다. 가장 큰 변화는 HB 96-1이었다. 가장 작은 변화는 Std 96ss였다. 폭은 Ag/AgCl 상대 전극을 사용하여 1.0 V/s와 3.0 V/s 사이에서 375 mV에서 450 mV로 증가하였다.
예시 5 - Ag/AgCl 보조 전극을 사용한 ECL 생성에 대한 작동 전극 구성 및 램프 레이트의 효과
이 실험을 위해, 플레이트들은 실시예 4에 기재된 바와 같이 96-1, 96ss 및 96-10 구성들로 제조되었다. Ag/AgCl 보조 전극("Ag/AgCl")이 있는 테스트 플레이트들은 선택된 전극 구성들을 사용하여 ECL 생성을 위한 충분한 환원 용량 이상을 제공하기 위해 예시 4에 나타낸 50% AgCl Ag/AgCl 혼합물을 사용하였다. Ag/AgCl 보조 전극 대신에 종래의 탄소 잉크 상대 전극을 갖는 대조군 플레이트들("카본")이 또한 제조되었다. 전극 구성 및 보조/상대 전극 조성의 각 조합에 대해, 이전 실시예에서 사용된 표준 탄소 잉크 전극("표준" 또는 "표준"으로 기술됨) 또는 인쇄 후 산소 플라즈마로 처리된 탄소 전극("고 바인드" 또는 "HB"로 기술됨)을 갖는 작동 전극으로 플레이트가 제조되었다.
이들 플레이트는 MSD 섹터 이미저(SECTOR Imager) 플레이트 판독기의 Std 96-1 플레이트에서 분석될 때 300,000 ECL 카운트의 ECL 신호를 제공하는 농도로 MSD 판독 버퍼 T 1X에 용해된 TAG로부터 ECL을 생성하는 데 사용되었다("300k 프리 태그" 또는 "300k FT"로 명명된 용액). 이 예의 경우, ECL 실험 동안 ECL 시간 코스를 측정하기 위해 비디오 캡처 시스템(예시 4에 설명된 대로)을 사용하여 분석이 수행되었다. ECL은 Ag/AgCl 보조 전극이 있는 플레이트의 경우 0V에서 3V까지, 탄소 상대 전극이 있는 플레이트의 경우 2V에서 5V까지의 3V 램프 파형을 사용하여 생성되었다. 램프 속도의 효과는 5개의 다른 램프 지속시간(램프 속도): 3.0초(1.0V/s), 2.0초(1.5V/s), 1.5초(2.0V/s), 1.2초(2.5V/s) 및 1.0초(3.0V/s)로 각 플레이트/전극 조건을 테스트하여 평가되었다. 5개의 상이한 램프 속도들을 사용하는 탄소 상대 전극을 갖는 대조 플레이트들에 대한 ECL 강도 대 인가 전위의 플롯이 각각 도 29, 31a, 32a, 33a 및 34a에 제공된다. AgCl 보조 전극이 있는 테스트 플레이트에 대한 유사한 플롯이 도 30, 31b, 32b, 33b 및 34b에 제공된다. 1.0 V/s 램프 레이트에 대해 대조 및 테스트 플레이트에 대한 트레이스가 도 35에 함께 표시되어 있다.
모든 램프 레이트 및 전극 구성에서, ECL의 시작은 TPA 산화의 시작에 대한 그의 낮기 전위 때문에(HB의 경우 ~0.6V 및 Std의 경우 ~0.8V, 대 Ag/AgCl 참조), Std 작동 전극보다 HB 작동 전극의 전위가 낮다. 탄소 상대 전극이 있는 대조 플레이트의 경우 HB 96-1 플레이트에 대한 ECL의 시작은 다른 HB 전극 구성보다 더 높은 전위에 있으며, 이는 96-1 형식의 대 영역 작동 전극에 필요한 더 높은 전류를 지원하는 데 필요한 상대 전극에서 더 높은 환원 전위의 효과일 수 있다. Ag/AgCl 보조 전극이 사용될 때 시작 전위의 이러한 큰 변화는 관찰되지 않았으며, 이는 이러한 전극에서의 전위가 전류 밀도의 이러한 변화에 덜 민감하다는 것을 입증한다. 도 36a 및 36b는 램프 레이트의 함수로서 파형에 걸쳐 통합된 ECL 강도를 플롯하고 통합 ECL 강도가 ECL이 생성되는 전압 영역에서 더 적은 시간이 소비됨에 따라 램프 레이트에 따라 감소함을 보여준다. 도 37a 및 37b는 램프 레이트의 함수로서 ECL 시작 전위를 플롯하고, 탄소 상대 전극을 사용하는 것과 관련하여 Ag/AgCl 보조 전극이 전극 구성 및 램프 레이트에 덜 민감한 ECL 시작 전위를 제공한다는 것을 보여준다.
도 35는 1.0 V/s 램프 레이트(색상 곡선)에서 테스트(Ag/AgCl) 및 대조(탄소) 플레이트에 대한 ECL 트레이스를 플롯한다. 플롯은 또한 Std 및 HB 탄소 작동 전극의 MSD 판독 버퍼 T 1X에서 TPA의 산화에 대한 순환 전압전류법 전류 대 전압 트레이스(검은색 곡선)를 보여준다. 플롯은 Std 대 HB에 대한 더 높은 ECL 시작 전위가 TPA 산화에 대한 더 높은 시작 전위와 연관되어 있음을 보여준다. ECL 시작 전위에 대한 전극 구성의 효과에 대한 HB 대 Std의 더 높은 감도는 ECL 시작 전위 근처의 HB 전극으로 관찰되는 훨씬 더 높은 TPA 산화 전류로 인한 것 같다. 표 22는 1.0 V/s 파형으로 측정된 각 플레이트 유형에 대해 최대 ECL 강도를 제공하는 인가 전위를 제공한다. Ag/AgCl 보조 전극의 경우, ECL 피크 전위는 작동-상대 전극 영역 비율(96-1 > 96-10 > 96ss)과 상관되었다. HB 플레이트의 ECL 시작 전위와 같이, Ag/AgCl 보조 전극은 ECL 피크 전위와 HB 플레이트의 시프트에 대한 전극 영역 비율의 영향을 최소화하였다.
다양한 구성의 Ag/AgCl 보조 전극 및 작동 전극을 사용하는 검정 플레이트로 다양한 실험이 수행되었다. 이들 중 일부의 결과는 본 명세서에서 논의된다. 상이한 BTI 농도 및 전극 구성에서 작동 전극 대 보조 전극 비율의 변화에 따른 ECL 신호 강도의 차이를 결정하기 위한 실험이 수행되었다. 테스트된 모든 구성 - 동심 개방형 스팟 배열(예를 들어, 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같음), 동심 폐쇄형 스팟 배열(예를 들어, 도 7a 및 7b에 도시된 바와 같음), 동심 개방형 삼엽형 배열(예를 들어, 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같음), 및 동심 펜타 배열(예를 들어, 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같음)에 대해, 비율이 증가함에 따라 증가하는 ECL 반응 강도가 관찰되었다. 이러한 결과는 보조 전극의 크기가 변하거나 작동 전극의 크기가 변하여 비율이 증가한 상황에서 관찰되었다.
다른 실험에서, 상이한 BTI 농도 및 전극 구성에서 인큐베이션 시간의 변화에 따른 ECL 신호 강도의 차이가 관찰되었다. 테스트된 모든 구성 - 동심 개방형 스팟 배열(예를 들어, 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같음), 동심 개방형 삼엽형 배열(예를 들어, 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같음), 및 동심 펜타 배열(예를 들어, 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같음)에 대해, 증가하는 ECL 신호는 1시간 인큐베이션 시간에 비해 2시간 또는 3시간의 인큐베이션 시간에서 관찰되었다. 2시간 인큐베이션 시간에 비해 3시간 인큐베이션 시간에서 ECL 신호 강도의 증가도 관찰되었다. 추가 실험에서, 상이한 BTI 농도에서 상이한 전극 배열에 걸쳐 인큐베이션 시간에 따른 %CV의 차이가 관찰되었다. 테스트된 구성은 동심 개방형 스팟 배열(예를 들어, 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같음), 동심 개방형 삼엽형 배열(예를 들어, 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같음), 및 동심 펜타 배열(예를 들어, 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같음)이었다. 동심 개방형 스팟 배열에서 인큐베이션 시간이 증가함에 따라 %CV의 감소가 관찰되었다. 동심 개방형 삼엽형 배열에서 인큐베이션 시간이 1시간에서 2시간으로 증가함에 따라 %CV의 증가가 관찰되었다. 동심 펜타 배열에서 인큐베이션 시간이 1시간에서 2시간으로, 2시간에서 3시간으로 증가함에 따라 %CV의 증가가 관찰되었다.
또 다른 실험에서, 상이한 전극 구성에서 전기화학 셀의 상이한 스팟에 걸쳐 상이한 작동 전극 구역 대 보조 전극 구역 비율에서의 이득의 차이가 관찰되었다. 테스트된 구성은 비동심 10-스팟 배열, 동심 개방형 스팟 배열(예를 들어, 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같음), 및 동심 개방형 삼엽형 배열(예를 들어, 그림 4a 및 4b에 도시된 바와 같음)이었다. 아래 표 23에 요약된 결과는 최소 이득과 최대 이득 사이의 스프레드가 비동심 레이아웃에 비해 동심 개방형 배열에서 감소함을 나타낸다. 따라서, 작동 전극 구역의 동심 배열은 웰의 모든 스팟 또는 위치에 걸쳐 일관된 이득을 유지하는 이점을 제공할 수 있다.
실시예에서, 동심원의 거의 등거리 전극 구성은 위에서 논의된 바와 같이 ECL 절차에 특정 이점을 제공할 수 있다. 이러한 설계의 대칭성으로 인해(예를 들어, 도 1c, 3a 내지 3f, 6a 내지 7f 참조), 스팟 또는 작동 전극 구역 각각은 웰의 전체 지오메트리에 의해 유사하게 영향을 받는다. 예를 들어, 도 2c와 관련하여 논의된 바와 같이, 웰을 채우는 유체의 메니스커스 효과는 동심으로 배열된 작동 전극 구역 각각에 대해 거의 동일할 것이다. 이는 메니스커스가 방사형 효과이고 동심원으로 배열된 작동 전극 구역이 웰의 중심에서 대략 등거리에 위치하기 때문에 발생한다. 추가로, 위에서 논의된 바와 같이, 물질 수송 효과는 상이한 작동 전극 구역 사이에서 균등화될 수 있다. 궤도 또는 회전 흔들림 동안, 시간이 지남에 따른 물질 수송 효과로 인해 웰 내부의 재료 분포는 웰 중심으로부터의 거리에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 작동 전극 구역의 동심원 배열은 웰 전체에 걸친 불균일한 재료 분포로 인해 발생할 수 있는 편차를 줄이거나 최소화하는 역할을 한다. 또한, 각각의 작동 전극 구역이 보조 전극으로부터 거의 같은 거리에 위치하기 때문에, 그렇지 않으면 불평등한 거리로 인해 발생할 수 있는 전압전류법 효과가 감소되거나 최소화될 수 있다.
선행 개시는 작동 전극 구역 및 보조 전극을 포함하는 전기화학 셀을 제공한다. 다양한 설계가 제시되고 논의된다. 일부 예에서, 전극 배열(예를 들어, 동심 및 등거리 배열) 및 이들에 의해 제공되는 이점이 논의된다. 추가 예에서, 전극 조성(예를 들어, Ag, Ag/AgCl, 및/또는 전체에 걸쳐 개시된 임의의 다른 재료(예를 들어, 금속 산화물, 금속/금속 산화물 커플 등)) 및 이들에 의해 제공되는 이점이 논의된다. 본 명세서에서 논의된 실시예의 범위는 다른 재료(예를 들어, 탄소, 탄소 복합재 및/또는 기타 탄소 기반 재료 등)의 전극과 함께 사용되는 다양한 전극 배열 예(예를 들어, 도 3a 내지 8d에 도시된 바와 같음)를 포함하는 것으로 이해된다. 본 명세서에서 논의된 전기화학 셀 전극 배열 및 지오메트리에 의해 생성된 이점은 본 명세서에서 설명된 임의의 재료의 전극을 포함하는 실시예에서 실현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 바와 같이 Ag, Ag/AgCl, 및/또는 전체에 걸쳐 개시된 임의의 다른 재료(예를 들어, 금속 산화물, 금속/금속 산화물 커플 등)를 사용하여 전극을 형성하는 전기화학 셀에 의해 생성된 이점은 다른 작동 전극 구역 배열을 포함하는 실시예에서 실현될 수 있다(예를 들어, 2010년 11월 30일 발행된 미국 특허 제7,842,246호의 도 3a 내지 4e 참조, 그 전체 내용이 본 명세서에 포함됨). 금속 산화물, 금속/금속 산화물 커플 등(예를 들어, Ag 및/또는 Ag/AgCl)과 같은 다양한 재료로 형성된 비동심 전극 배열을 사용하는 이러한 전기화학 셀의 예가 도 38a 내지 39e에 도시되어 있다.
도 38a 내지 39e는 작동 전극, 작동 전극 구역, 상대 또는 보조 전극을 포함하는 전기화학 셀을 도시한다. 예시된 전극은 적어도 Ag/AgCl뿐만 아니라, 다중 금속 산화 상태를 갖는 금속 산화물, 예를 들어 망간 산화물을 포함하는 다른 화학적 혼합물, 또는 다른 금속/금속 산화물 커플, 예를 들어, 은/산화은, 니켈/산화니켈, 아연/산화아연, 금/산화금, 구리/산화구리, 백금/산화백금 등을 포함하는 본 명세서에서 논의된 다양한 전극 재료 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 특정한 특정 실시예에서, 이들 도 38a 내지 39e에 예시된 보조/상대 전극은 본 명세서에서 논의된 실시예에 따른 Ag/AgCl을 포함한다.
도 38a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웰(300)을 도시한다. 웰(300)은 내부 표면(304), 보조/상대 전극(306A 및 306B), 작동 전극 구역(312)을 갖는 작동 전극(310)을 갖는 벽(302)을 갖는다.
도 38b는 웰(330)이 복수의 작동 전극 구역(336)을 갖는 실시예에 따른 웰(330)을 도시한다.
도 38c는 웰(360)이 복수의 작동 전극 구역(366)을 갖는 실시예에 따른 웰(360)을 도시한다.
도 39a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웰(400)을 도시한다. 웰(400)은 내부 표면(404), 보조/상대 전극(406A 및 406B), 작동 전극(410), 및 작동 전극(410)의 작동 전극 구역(418)의 그룹(420)을 정의하는 경계(416)를 갖는 벽(402)을 갖는다.
도 39b는 실시예에 따른 웰(430)을 도시한다. 웰(430)은 내부 표면(432)을 갖는 벽(431)을 포함한다. 경계(440)는 작동 전극(444)으로부터 보조/상대 보조 전극(434A 및 434B)을 분리한다.
도 39c는 경계(470)가 작동 전극(474)으로부터 보조/상대 전극(464A 및 464B)을 분리하는 실시예에 따른 웰(460)을 도시한다. 웰(460)은 내부 표면(462)을 갖는 벽(461)을 포함한다. 작동 전극(474)은 복수의 작동 전극 구역(476)을 갖는다.
도 39d는 내부 표면(484), 보조/상대 전극(488A 및 488B), 경계(492), 작동 전극(494), 경계(498A 및 498B) 및 작동 전극 구역(499A 및 499B)을 갖는 벽(482)을 갖는 본 발명에 따른 웰(480)을 도시한다.
도 39e는 본 발명에 따른 웰(4900)을 도시한다. 웰(4900)은 내부 표면(4903)을 갖는 벽(4902), 보조/상대 전극(4904A 및 4904B), 지지체를 노출시키는 갭(4906A 및 4906B), 작동 전극 구역(4910)을 노출시키는 복수의 구멍(4912)을 갖는 장벽(4908)을 갖는다.
추가 실시예는 다음을 포함한다:
실시예 1은 전기화학 분석을 수행하기위한 전기화학 셀이며, 전기화학 셀은: 셀의 표면 상에 배치되고 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극에는 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 여기서, 적어도 하나의 보조 전극은 복수의 작동 전극 구역의들 적어도 2 개 이상으로부터 약 같은 거리로 배치된다.
실시 예 2는 실시 예 1의 전기화학 셀이며, 여기서, 전기 화학적 분석 동안, 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖는다.
실시예 3은 실시예 2의 전기화학 셀이며, 여기서 전위는 대략 0.1V (v) 내지 약 3.0V 범위이다.
실시예 4는 실시예 3의 전기 화학적 셀이며, 여기서 전위는 대략 0.22 V이다.
실시 예 5는 실시 예 1의 전기 화학적 셀이며, 복수의 작동 전극 구역들은 집계된 노출 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 노출된 표면 영역을 갖고 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역으로 나눈 복수의 작동 전극 구역들의 집계된 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역 비율을 정의한다.
실시 예 6은 실시 예 1의 전기 화학 셀이며, 패턴은 복수의 작동 전극 구역들 중 작동 전극 구역들의 각각에 대해 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수를 최소화한다.
실시 예 7은 실시 예 6의 전기 화학적 셀이며, 여기서 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수는 2개를 초과하지 않는다.
실시 예 8은 실시 예 1의 전기 화학적 셀이며, 여기서 복수의 작동 전극 구역들의 적어도 하나는 복수의 작동 전극 구역들 중 3 개 이상의 다른 작동 전극 구역들에 인접해 있다.
실시 예 9는 실시 예 1의 전기 화학적 셀이며, 여기서 패턴은 회전 진탕(rotational shaking) 조건 하에서 복수의 작동 전극 구역들에 물질의 균일한 질량 수송을 제공하도록 구성된다.
실시 예 10은 실시 예 1의 전기 화학적 셀이며, 여기서 패턴은 기하학적 패턴을 포함한다.
실시 예 11은 실시 예 1 내지 10 중 어느 하나의 전기 화학적 셀이며, 여기서 복수의 작동 전극 구역들의 각각은 원을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의한다.
실시 예 12는 실시 예 1 내지 11 중 어느 하나의 전기 화학적 셀이며, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기적으로 절연된 구역을 포함한다.
실시 예 13은 실시 예 1의 전기 화학적 셀이며, 여기서 레독스 커플은 은(Ag) 및 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함한다.
실시 예 14는 실시 예 13의 전기 화학적 셀이며, 여기서 Ag 및 AgCl의 혼합물은 대략 50 % 이하의 AgCl을 포함한다.
실시 예 15는 실시 예 14의 전기 화학적 셀이며, 여기서 혼합물은 지정된 범위 내에서 Ag의 몰비를 갖는다.
실시 예 16은 실시 예 15의 전기 화학적 셀이며, 여기서 몰비는 대략 1보다 크다.
실시 예 17은 실시 예 13의 전기 화학적 세포이며, 여기서, 전기 화학적 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖고, 전위는 약 0.22 볼트(V)이다.
실시 예 18은 실시 예 1 내지 17 중 어느 하나의 전기 화학적 셀이며, 전기 화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시 예 19는 실시 예 1 내지 18 중 어느 하나의 전기 화학적 셀이며, 전기 화학적 분석은 하나 이상의 화학 모이어티들의 양의 환원 또는 산화를 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 화학 모이어티들의 모두가 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시 예 20은 실시 예 1 내지 19 중 어느 하나의 전기 화학적 셀이며, 여기서 전기 화학적 셀은 흐름 셀의 일부이다.
실시 예 21은 실시 예 1 내지 19 중 어느 하나의 전기 화학적 셀이며, 전기 화학적 셀은 플레이트의 일부이다.
실시 예 22는 실시 예 1 내지 19 중 어느 하나의 전기 화학적 세포이며, 여기서 전기 화학적 세포는 카트리지의 일부이다.
실시 예 23은 전기 화학적 분석을 수행하기위한 전기 화학적 셀이며, 전기 화학적 셀은: 셀 표면 상에 배치되고 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면 상에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 보조 전극은 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고 여기서 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응에 걸쳐 적어도 하나의 보조 전극의 표면 영역 단위당 정량화 가능한 양의 쿨롱을 제공한다.
실시 예 24는 실시 예 23의 전기 화학적 셀이며, 여기서, 전기 화학적 분석 동안, 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 표준 환원 전위를 갖는다.
실시 예 25는 실시예 24의 전기 화학적 셀이며, 여기서 표준 환원 전위는 대략 0.1 볼트 (v)에서 약 3.0V 범위이다.
실시 예 26은 실시 예 25의 전기 화학적 셀이며, 여기서 표준 환원 전위는 대략 0.22V이다.
실시 예 27은 실시 예 23의 전기 화학적 셀이며, 여기서 레독스 커플에서 산화제의 양은 전기 화학적 분석을 완료하기 위해 보조 전극을 통과하는 데 필요한 전하량보다 크거나 동일하다.
실시 예 28은 실시 예 27의 전기 화학적 셀이며, 여기서, 적어도 하나의 보조 전극은 대략 3.07x10-7 내지 3.97x10-7 몰들의 산화제를 갖는다.
실시 예 29는 실시 예 27의 전기 화학적 셀이며, 여기서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역의 mm2 당 대략 1.80x10-7 내지 2.32x10-7 몰들의 산화제를 갖는다.
실시 예 30은 실시 예 27의 전기 화학적 셀이며, 여기서, 하나 이상의 보조 전극은 웰에서 총 작동 전극 영역의 mm2 당 적어도 약 3.7x10-9 몰들의 산화제를 갖는다.
실시예 31은 실시예 27의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰에서 총 작동 전극 영역의 mm2당 적어도 대략 5.7x10-9몰들의 산화제를 갖는다.
실시예 32는 실시예 23의 전기화학 셀로서, 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응 전체에 걸쳐 대략 0.5 내지 4.0mA의 전류를 통과시켜 대략 1.4V 내지 2.6V의 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성한다.
실시예 33은 실시예 23의 전기화학 셀로서, 레독스 커플은 약 1.4 내지 2.6 V의 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성하기 위해 레독스 반응 전체에 걸쳐 약 2.39 mA의 평균 전류를 통과시킨다.
실시예 34는 실시예 23의 전기화학 셀로서, 레독스 커플은 전극 표면 영역의 약 1.56x10-5 내지 5.30x10-4 C/mm2의 전하를 통과시키면서 -0.15 내지 -0.5 V의 계면 전위를 유지한다.
실시예 35는 실시예 23의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들은 집계 노출 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 노출된 표면 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역에 의해 나누어진 복수의 작동 전극 구역들의 집계 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역비를 정의한다.
실시예 36은 실시예 23의 전기화학 셀로서, 패턴은 복수의 작동 전극 구역 중 작동 전극 구역들의 각각에 대해 서로 인접하는 작동 전극 구역들의 수를 최소화한다.
실시예 37은 실시예 23의 전기화학 셀로서, 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수는 2개 이하이다.
실시예 38은 실시예 23의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들의 적어도 하나는 복수의 작동 전극 구역들 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역들에 인접한다.
실시예 39는 실시예 23의 전기화학 셀로서, 패턴은 회전 흔들림 조건 하에서 복수의 작동 전극 구역들의 각각에 물질의 균일한 대량 수송을 제공하도록 구성된다.
실시예 40은 실시예 23의 전기화학 셀로서, 패턴은 기하학적 패턴을 포함한다.
실시예 41은 실시예 23 내지 40 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들의 각각은 원을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의한다.
실시예 42는 실시예 23 내지 41 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기적으로 절연된 구역을 포함한다.
실시예 43은 실시예 1의 전기화학 셀로서, 레독스 커플은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함한다.
실시예 44는 실시예 43의 전기화학 셀로서, Ag와 AgCl의 혼합물은 대략 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시예 45는 실시예 43의 전기화학 셀로서, 혼합물은 특정 범위 내에서 Ag 대 AgCl의 몰비를 갖는다.
실시예 46은 실시예 45의 전기화학 셀로서, 몰비는 대략 1 이상이다.
실시예 47은 실시예 43의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석 동안, 보조 전극은 표준 환원 전위를 가지며, 표준 환원 전위는 대략 0.22볼트(V)이다.
실시예 48은 실시예 23 내지 47 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 49는 실시예 23 내지 48 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석은 하나 이상의 화학 모이어티들의 양의 환원 또는 산화를 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 모든 화학 모이어티들이 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시예 50은 실시예 23 내지 49 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 흐름 셀의 일부이다.
실시예 51은 실시예 23 내지 49 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 플레이트의 일부이다.
실시예 52는 실시예 23 내지 49 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 카트리지의 일부이다.
실시예 53은 전기화학 분석을 수행하기 위한 전기화학 셀이며, 전기화학 셀은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면에 배치되고 산화제를 포함하는 화학적 혼합물로 형성된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 여기서 산화제의 양은 레독스 커플의 전체 레독스 반응에 걸쳐 정의된 전위를 유지하기에 충분하다.
실시예 54는 실시예 53의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖는다.
실시예 55는 실시예 54의 전기화학 셀로서, 전위 범위는 약 0.1볼트(V)에서 약 3.0V이다.
실시예 56은 실시예 55의 전기화학 셀이며, 전위는 약 0.22V이다.
실시예 57은 실시예 53의 전기화학 셀로서, 산화제의 양은 전기화학 분석을 완료하기 위해 적어도 하나의 보조 전극을 통과하는 데 필요한 전하의 양보다 크거나 같다.
실시예 58은 실시예 53의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 대략 3.07x10-7 내지 3.97x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 59는 실시예 53의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역의 mm2당 대략 1.80x10-7 내지 2.32x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 60은 실시예 53의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 전체 작동 전극 영역의 mm2당 적어도 대략 3.7Х10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 61은 실시예 53의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 전체 작동 전극 영역의 mm2당 적어도 약 5.7x10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 62는 실시예 53의 전기화학 셀로서, 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응을 통해 약 0.5 내지 4.0mA의 전류를 흐르게 하여 약 1.4V 내지 2.6V 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성한다.
실시예 63은 실시예 53의 전기화학 셀로서, 레독스 커플은 레독스 반응을 통해 약 2.39mA의 평균 전류를 흐르게 하여 약 1.4 내지 2.6V 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성한다.
실시예 64는 실시예 53의 전기화학 셀로서, 레독스 커플은 전극 표면 영역의 약 1.56x10-5 내지 5.30x10-4 C/mm2의 전하를 통과시키면서 -0.15 내지 -0.5 V 사이의 계면 전위를 유지한다.
실시예 65는 실시예 53의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들은 집계 노출 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 노출된 표면 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역에 의해 나누어진 복수의 작동 전극 구역들의 집계 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역비를 정의한다.
실시예 66은 실시예 53의 전기화학 셀로서, 패턴은 복수의 작동 전극 구역들의 중 작동 전극 구역들의 각각에 대해 서로 인접하는 작동 전극 구역의 수를 최소화한다.
실시예 67은 실시예 53의 전기화학 셀로서, 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수는 2개 이하이다.
실시예 68은 실시예 53의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 하나는 복수의 작동 전극 구역들 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역들에 인접한다.
실시예 69는 실시예 53의 전기화학 셀로서, 패턴은 회전 흔들림 조건 하에서 복수의 작동 전극 구역들의 각각에 물질의 균일한 대량 수송을 제공하도록 구성된다.
실시예 70은 실시예 53의 전기화학 셀로서, 패턴은 기하학적 패턴을 포함한다.
실시예 71은 실시예 53 내지 70 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들의 각각은 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의한다.
실시예 72는 실시예 53 내지 71 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기 절연 구역들을 포함한다.
실시예 73은 실시예 53의 전기화학 셀로서, 레독스 커플은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함한다.
실시예 74는 실시예 73의 전기화학 셀로서, Ag와 AgCl의 혼합물은 대략 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시예 75는 실시예 73의 전기화학 셀로서, 혼합물은 지정된 범위 내에서 Ag 대 AgCl의 몰비를 갖는다.
실시예 76은 실시예 75의 전기화학 셀로서, 몰비는 대략 1 이상이다.
실시예 77은 실시예 73의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖고, 전위는 대략 0.22볼트(V)이다.
실시예 78은 실시예 53 내지 77 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 79는 실시예 53 내지 78 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석은 하나 이상의 화학적 모이어티들의 양의 환원 또는 산화를 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 모든 화학적 모이어티들이 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시예 80은 실시예 53 내지 79 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 상기 전기화학 셀은 흐름 셀의 일부이다.
실시예 81은 실시예 53 내지 79 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 플레이트의 일부이다.
실시예 82는 실시예 53 내지 79 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 카트리지의 일부이다.
실시예 83은 전기화학 분석을 수행하기 위한 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면 상에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 보조 전극은 정의된 계면 전위를 갖는다.
실시예 84는 실시예 83의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖는다.
실시예 85는 실시예 84의 전기화학 셀로서, 전위 범위는 약 0.1볼트(V)에서 약 3.0V이다.
실시예 86은 실시예 3의 전기화학 셀로서, 전위는 약 0.22V이다.
실시예 87은 실시예 83의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극에서 산화제의 양은 전기화학 분석을 완료하기 위해 적어도 하나의 보조 전극을 통과하는 데 필요한 전하의 양보다 크거나 같다.
실시예 88은 실시예 87의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 대략 3.07x10-7 내지 3.97x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 89는 실시예 87의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역의 mm2당 대략 1.80x10-7 내지 2.32x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 90은 실시예 87의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰에서 전체 작동 전극 영역의 mm2당 적어도 약 3.7x10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 91은 실시예 87의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰에서 총 작동 전극 영역의 mm2당 적어도 대략 5.7x10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 92는 실시예 83의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들은 집계 노출 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 노출된 표면 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역에 의해 나누어진 복수의 작동 전극 구역들의 집계 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역비를 정의한다.
실시예 93은 실시예 83의 전기화학 셀로서, 패턴은 복수의 작동 전극 구역들 중 작동 전극 구역들의 각각에 대해 서로 인접하는 작동 전극 구역들의 수를 최소화한다.
실시예 94는 실시예 83의 전기화학 셀로서, 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수는 2개 이하이다.
실시예 95는 실시예 83의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들의 적어도 하나는 복수의 작동 전극 구역들 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역들에 인접한다.
실시예 96은 실시예 83의 전기화학 셀로서, 패턴은 회전 흔들림 조건 하에서 복수의 작동 전극 구역들의 각각에 물질의 균일한 대량 수송을 제공하도록 구성된다.
실시예 97은 실시예 83의 전기화학 셀로서, 패턴은 기하학적 패턴을 포함한다.
실시예 98은 실시예 83 내지 97 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들의 각각은 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의한다.
실시예 99는 실시예 83 내지 98 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기 절연 구역들을 포함한다.
실시예 100은 실시예 83의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함한다.
실시예 101은 실시예 100의 전기화학 셀로서, Ag와 AgCl의 혼합물은 약 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시예 102는 실시예 100의 전기화학 셀로서, 혼합물은 지정된 범위 내에서 Ag 대 AgCl의 몰비를 갖는다.
실시예 103은 실시예 102의 전기화학 셀로서, 몰비는 대략 1 이상이다.
실시예 104는 실시예 100의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖고,
정의된 계면 전위는 대략 0.22볼트(V)이다.
실시예 105는 실시예 83 내지 104 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 106은 실시예 83 내지 105 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석은 하나 이상의 화학 모이어티들의 양의 환원 또는 산화를 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 모든 화학 모이어티들이 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시예 107은 실시예 83 내지 106 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 플로우 셀의 일부이다.
실시예 108은 실시예 83 내지 106 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 플레이트의 일부이다.
실시예 109는 실시예 83 내지 106 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 카트리지의 일부이다.
실시예 110은 전기화학 분석을 수행하기 위한 전기화학 셀이며, 전기화학 셀은: 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면 상에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 제1 물질 및 제2 물질을 포함하고, 여기서 제2 물질은 제1 물질의 레독스 커플이다.
실시예 111은 실시예 110의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖는다.
실시예 112는 실시예 111의 전기화학 셀로서, 전위 범위는 약 0.1볼트(V)에서 약 3.0V이다.
실시예 113은 실시예 112의 전기화학 셀로서, 전위는 약 0.22V이다.
실시예 114는 실시예 110의 전기화학 셀로서, 레독스 커플 내의 산화제의 양은 전기화학 분석을 완료하기 위해 보조 전극을 통과하는 데 필요한 전하의 양보다 크거나 같다.
실시예 115는 실시예 114의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 대략 3.07x10-7 내지 3.97x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 116은 실시예 114의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역의 mm2당 대략 1.80x10-7 내지 2.32x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 117은 실시예 114의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰에서 총 작동 전극 영역의 mm2당 적어도 대략 3.7x10-9 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 118은 실시예 114의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰에서 총 작동 전극 영역의 mm2당 적어도 대략 5.7x10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 119는 실시예 110의 전기화학 셀로서, 레독스 커플은 대략 1.4V 내지 2.6V의 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성하기 위해 레독스 커플의 레독스 반응 전체에 걸쳐 대략 0.5 내지 4.0mA의 전류를 통과시킨다.
실시예 120은 실시예 110의 전기화학 셀로서, 레독스 커플은 약 1.4 내지 2.6 V의 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성하기 위해 레독스 반응 전체에 걸쳐 약 2.39 mA의 평균 전류를 통과시킨다.
실시예 121은 실시예 110의 전기화학 셀로서, 레독스 커플은 전극 표면 영역의 약 1.56x10-5 내지 5.30x10-4 C/mm2의 전하를 통과시키면서 -0.15 내지 -0.5V 사이의 계면 전위를 유지한다.
실시예 122는 실시예 110의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들은 집계 노출 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 노출된 표면 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역에 의해 나누어진 복수의 작동 전극 구역들의 집계 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역비를 정의한다.
실시예 123은 실시예 110의 전기화학 셀로서, 패턴은 복수의 작동 전극 구역들 중에서 작동 전극 구역들의 각각에 대해 서로 인접하는 작동 전극 구역의 수를 최소화한다.
실시예 124는 실시예 110의 전기화학 셀로서, 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수는 2개 이하이다.
실시예 125는 실시예 110의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들의 적어도 하나는 복수의 작동 전극 구역들 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역들에 인접한다.
실시예 126은 실시예 110의 전기화학 셀로서, 패턴은 회전 흔들림 조건 하에서 복수의 작동 전극 구역들의 각각에 물질의 균일한 대량 수송을 제공하도록 구성된다.
실시예 127은 실시예 110의 전기화학 셀로서, 패턴은 기하학적 패턴을 포함한다.
실시예 128은 실시예 110 내지 127 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들의 각각은 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의한다.
실시예 129는 실시예 110 내지 128 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기 절연 구역들을 포함한다.
실시예 130은 실시예 110의 전기화학 셀로서, 제1 물질은 은(Ag)이고 제2 물질은 염화은(AgCl)이다.
실시예 131은 실시예 130의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 Ag에 대해 약 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시예 132는 실시예 130의 전기화학 셀로서, 제1 물질은 지정된 범위 내에서 제2 물질에 대한 몰비를 갖는다.
실시예 133은 실시예 132의 전기화학 셀로서, 몰비는 대략 50% 이상이다.
실시예 134는 실시예 110 내지 133 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 135는 실시예 110 내지 134 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석은 하나 이상의 화학 모이어티들의 양의 환원 또는 산화를 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 모든 화학 모이어티들이 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시예 136은 실시예 110 내지 135 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 플로우 셀의 일부이다.
실시예 137은 실시예 110 내지 135 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 플레이트의 일부이다.
실시예 138은 실시예 110 내지 135 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 카트리지의 일부이다.
실시예 139는 전기화학 분석을 수행하기 위한 전기화학 셀로서, 장치는 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면 상에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 여기서 전기화학 분석 동안 인가된 전위가 셀에 도입될 때, 레독스 커플에서 종들의 반응은 보조 전극에서 발생하는 우세한 레독스 반응이다.
실시예 140은 실시예 139의 전기화학 셀로서, 적용된 전위는 물을 환원시키거나 물의 전기분해를 수행하는 데 필요한 정의된 전위보다 낮다.
실시예 141은 실시예 140의 전기화학 셀로서, 전류의 1% 미만은 물의 환원과 관련이 있다.
실시예 142는 실시예 140의 전기화학 셀로서, 보조 전극의 단위 영역당 전류의 1 퍼센트 미만은 물의 환원과 관련이 있다.
실시예 143은 실시예 139의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖는다.
실시예 144는 실시예 143의 전기화학 셀로서, 전위 범위는 약 0.1볼트(V)에서 약 3.0V이다.
실시예 145는 실시예 144의 전기화학 셀로서, 전위는 약 0.22V이다.
실시예 146은 실시예 139의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들은 집계 노출 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 노출된 표면 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역에 의해 나누어진 복수의 작동 전극 구역들의 집계 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역비를 정의한다.
실시예 147은 실시예 139의 전기화학 셀로서, 패턴은 복수의 작동 전극 구역들 중 작동 전극 구역들의 각각에 대해 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수를 최소화한다.
실시예 148은 실시예 139의 전기화학 셀로서, 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수는 2개 이하이다.
실시예 149는 실시예 139의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들의 적어도 하나는 복수의 작동 전극 구역들 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역들에 인접한다.
실시예 150은 실시예 139의 전기화학 셀로서, 패턴은 회전 흔들림 조건 하에서 복수의 작동 전극 구역들의 각각에 물질의 균일한 대량 수송을 제공하도록 구성된다.
실시예 151은 실시예 139의 전기화학 셀로서, 패턴은 기하학적 패턴을 포함한다.
실시예 152는 실시예 139 내지 151 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들의 각각은 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의한다.
실시예 153은 실시예 139 내지 152 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기 절연 구역들을 포함한다.
실시예 154는 실시예 139의 전기화학 셀로서, 레독스 커플은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함한다.
실시예 155는 실시예 154의 전기화학 셀로서, Ag와 AgCl의 혼합물은 대략 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시예 156은 실시예 154의 전기화학 셀로서, 혼합물은 지정된 범위 내에서 Ag 대 AgCl의 몰비를 갖는다.
실시예 157은 실시예 156의 전기화학 셀로서, 몰비는 대략 1 이상이다.
실시예 158은 실시예 139-157 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 159는 실시예 139 내지 158 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 분석은 하나 이상의 화학 모이어티들의 양의 환원 또는 산화를 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 모든 화학 모이어티들이 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시예 160은 실시예 139-159 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 플로우 셀의 일부이다.
실시예 161은 실시예 139-159 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 플레이트의 일부이다.
실시예 162는 실시예 139 내지 159 중 어느 하나의 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 카트리지의 일부이다.
실시예 163은 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법이며, 방법은 전기화학 셀에서 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서: 하나 이상의 작동 전극 구역들은 셀 표면에 패턴을 정의하고, 상기 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 그 표면에 한정된 레독스 커플을 가지며, 적어도 하나의 보조 전극은 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 2개로부터 대략 동일한 거리에 배치되고, 전압 펄스 동안, 보조 전극에서의 전위는 레독스 커플에 의해 정의됨-; 일정 기간 동안 발광 데이터를 캡처하는 단계; 및 발광 데이터를 보고하는 단계를 포함한다.
실시예 164는 실시예 163의 방법으로서, 발광 데이터는 전기화학 발광 데이터를 포함한다.
실시예 165는 실시예 163의 방법으로서, 방법은 발광 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다.
실시예 166은 실시예 163의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 기간 동안 캡처된다.
실시예 167은 실시예 166의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스의 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 168은 실시예 166의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 169는 실시예 166의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 170은 실시예 163의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 171은 실시예 170의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 172는 실시예 170의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 173은 실시예 163의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 174는 실시예 173의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 66초 내지 대략 81초 범위이다.
실시예 175는 실시예 173의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 45초 내지 약 49초 범위이다.
실시예 176은 실시예 173의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 51초 내지 대략 52초 범위이다.
실시예 177은 실시예 163의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 178은 실시예 177의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 114초 내지 대략 258초 범위이다.
실시예 179는 실시예 177의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 57초 내지 대략 93초 범위이다.
실시예 180은 실시예 177의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 54초 내지 대략 63초 범위이다.
실시예 181은 실시예 163의 방법으로서, 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 전압 펄스의 지속시간이 증가함에 따라 증가한다.
실시예 182는 실시예 163 내지 181 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 183은 실시예 163 내지 182 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 184는 하나 이상의 프로세서들이 실시예 163 내지 183의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 185는 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 전기화학 셀에서 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서: 하나 이상의 작동 전극 구역들은 셀 표면에 패턴을 정의하고 적어도 하나의 보조 전극이 표면 상에 배치되고, 적어도 보조 전극은 표준 레독스 전위를 갖는 그의 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응 전체에 걸쳐 적어도 하나의 보조 전극 표면 영역 단위당 정량화 가능한 양의 쿨롱을 제공함-; 일정 기간 동안 발광 데이터를 캡처하는 단계; 및 발광 데이터를 보고하는 단계를 포함한다.
실시예 186은 실시예 185의 방법으로서, 발광 데이터는 전기화학 발광 데이터를 포함한다.
실시예 187은 실시예 185의 방법으로서, 방법은 발광 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다.
실시예 188은 실시예 185의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스의 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 189는 실시예 188의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 190은 실시예 188의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 191은 실시예 188의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 192는 실시예 185의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 193은 실시예 192의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 194는 실시예 192의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 195는 실시예 185의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 196은 실시예 195의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 66초 내지 대략 81초 범위이다.
실시예 197은 실시예 195의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 45초 내지 대략 49초 범위이다.
실시예 198은 실시예 195의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 51초 내지 대략 52초 범위이다.
실시예 199는 실시예 185의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 200은 실시예 199의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 114초 내지 대략 258초 범위이다.
실시예 201은 실시예 199의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 57초 내지 대략 93초 범위이다.
실시예 202는 실시예 199의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 54초 내지 대략 63초 범위이다.
실시예 203은 실시예 185의 방법으로서, 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 전압 펄스의 지속시간이 증가함에 따라 증가한다.
실시예 204는 실시예 185 내지 203 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 205는 실시예 185 내지 204 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 206은 하나 이상의 프로세서가 실시예 185 내지 205의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 207은 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으르서, 방법은 전기화학 셀에서 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서: 하나 이상의 작동 전극 구역들은 전기화학 셀의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 산화제를 포함하는 화학적 혼합물로 형성되며, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 전압 펄스 동안, 산화제의 양은 레독스 커플의 전체 레독스 반응에 걸쳐 전위를 유지하기에 충분함-; 일정 기간 동안 발광 데이터를 캡처하는 단계; 및 발광 데이터를 보고하는 단계를 포함한다.
실시예 208은 실시예 207의 방법으로서, 발광 데이터는 전기화학 발광 데이터를 포함한다.
실시예 209는 실시예 207의 방법으로서, 방법은 발광 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다.
실시예 210은 실시예 207의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스의 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 211은 실시예 210의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 212는 실시예 210의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 213은 실시예 210의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 214는 실시예 207의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 215는 실시예 214의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 216은 실시예 214의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 217은 실시예 207의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 218은 실시예 217의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 66초 내지 대략 81초 범위이다.
실시예 219는 실시예 217의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 45초 내지 대략 49초 범위이다.
실시예 220은 실시예 217의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 51초 내지 대략 52초 범위이다.
실시예 221은 실시예 207의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 222는 실시예 221의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 114초 내지 대략 258초 범위이다.
실시예 223은 실시예 221의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 57초 내지 대략 93초 범위이다.
실시예 224는 실시예 221의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 54초 내지 대략 63초 범위이다.
실시예 225는 실시예 207의 방법으로서, 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 전압 펄스의 지속시간이 증가함에 따라 증가한다.
실시예 226은 실시예 207-225 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 227은 실시예 207 내지 226 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 228은 하나 이상의 프로세서들이 실시예 207 내지 227의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 229는 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 전기화학 셀에서 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서: 하나 이상의 작동 전극 구역들은 셀 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면 상에 배치되고, 보조 전극은 전압 펄스 동안 정의된 계면 전위를 가짐-; 일정 기간 동안 발광 데이터를 캡처하는 단계; 및 발광 데이터를 보고하는 단계를 포함한다.
실시예 230은 실시예 229의 방법으로서, 발광 데이터는 전기화학 발광 데이터를 포함한다.
실시예 231은 실시예 229의 방법으로서, 방법은 발광 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다.
실시예 232는 실시예 229의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 233은 실시예 232의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 234는 실시예 232의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 235는 실시예 232의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 236은 실시예 229의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 대략 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 237은 실시예 236의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 238은 실시예 236의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 239는 실시예 229의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 240은 실시예 239의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 66초 내지 대략 81초 범위이다.
실시예 241은 실시예 239의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 45초 내지 대략 49초 범위이다.
실시예 242는 실시예 239의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 51초 내지 대략 52초 범위이다.
실시예 243은 실시예 229의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 244는 실시예 243의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 114초 내지 대략 258초 범위이다.
실시예 245는 실시예 243의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 57초 내지 대략 93초 범위이다.
실시예 246은 실시예 243의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 54초 내지 대략 63초 범위이다.
실시예 247은 실시예 229의 방법으로서, 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 전압 펄스의 지속시간이 증가함에 따라 증가한다.
실시예 248은 실시예 229 내지 247 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 249는 실시예 229 내지 248 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 250은 하나 이상의 프로세서들이 실시예 229 내지 249의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 251은 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 전기화학 셀에서 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서: 하나 이상의 작동 전극 구역들은 전기화학 셀의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면 상에 배치되고 제1 물질 및 제2 물질을 포함하고, 제2 물질은 제1 물질의 레독스 커플임-; 일정 기간 동안 발광 데이터를 캡처하는 단계; 및 발광 데이터를 보고하는 단계를 포함한다.
실시예 252는 실시예 251의 방법으로서, 발광 데이터는 전기화학 발광 데이터를 포함한다.
실시예 253은 실시예 251의 방법으로서, 방법은 발광 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다.
실시예 254는 실시예 251의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 255는 실시예 254의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 256은 실시예 254의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 257은 실시예 254의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 258은 실시예 251의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 259는 실시예 258의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 260은 실시예 258의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 261은 실시예 251의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 262는 실시예 261의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 66초 내지 대략 81초 범위이다.
실시예 263은 실시예 261의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 45초 내지 대략 49초 범위이다.
실시예 264는 실시예 261의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 51초 내지 대략 52초 범위이다.
실시예 265는 실시예 251의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 266은 실시예 265의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 114초 내지 대략 258초 범위이다.
실시예 267은 실시예 265의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 57초 내지 대략 93초 범위이다.
실시예 268은 실시예 265의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 54초 내지 대략 63초 범위이다.
실시예 269는 실시예 251의 방법으로서, 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 전압 펄스의 지속시간이 증가함에 따라 증가한다.
실시예 270은 실시예 251 내지 269 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브집합에 인가된다.
실시예 271은 실시예 251 내지 270 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 272는 하나 이상의 프로세서들이 실시예 251 내지 271의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 273은 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 전기화학 셀에서 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서: 하나 이상의 작동 전극 구역들은 전기화학 셀의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 가지며, 전압 펄스 동안, 레독스 커플에서의 종들의 반응은 보조 전극에서 발생하는 우세한 레독스 반응임-; 일정 기간 동안 발광을 캡처하는 단계; 및 발광 데이터를 보고하는 단계를 포함한다.
실시예 274는 실시예 273의 방법으로서, 발광 데이터는 전기화학 발광 데이터를 포함한다.
실시예 275는 실시예 273의 방법으로서, 방법은 발광 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다.
실시예 276은 실시예 273의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 277은 실시예 276의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 278은 실시예 276의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 279는 실시예 276의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 280은 실시예 273의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 281은 실시예 280의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 282는 실시예 280의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 283은 실시예 273의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 284는 실시예 283의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 66초 내지 대략 81초 범위이다.
실시예 285는 실시예 283의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 45초 내지 대략 49초 범위이다.
실시예 286은 실시예 283의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 51초 내지 대략 52초 범위이다.
실시예 287은 실시예 273의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 288은 실시예 287의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 114초 내지 대략 258초 범위이다.
실시예 289는 실시예 287의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 57초 내지 대략 93초 범위이다.
실시예 290은 실시예 287의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 대략 54초 내지 대략 63초 범위이다.
실시예 291은 실시예 273의 방법으로서, 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 전압 펄스의 지속시간이 증가함에 따라 증가한다.
실시예 292는 실시예 273 내지 291 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 293은 실시예 273 내지 292 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 294는 하나 이상의 프로세서들이 실시예 273 내지 293의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 295는 전기화학 분석을 위한 방법으로서, 방법은 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 여기서: 하나 이상의 작동 전극 구역들은 셀 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 그 표면에 한정된 레독스 커플을 가지며, 레독스 커플은 적어도 전압 펄스가 인가되는 기간 동안 감소된다.
실시예 296은 실시예 295의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 297은 실시예 296의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 298은 실시예 296의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 299는 실시예 296의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 300은 실시예 295의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 301은 실시예 300의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 302는 실시예 300의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 303은 실시예 295의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 304는 실시예 295의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 305는 실시예 295 내지 304 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브집합에 인가된다.
실시예 306은 실시예 295 내지 305 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 307은 하나 이상의 프로세서들이 실시예 295 내지 306의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 308은 전기화학 분석을 위한 방법으로서, 방법은 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고 하나 이상의 작동 전극 구역들은 셀 표면에 패턴을 정의하고 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고, 보조 전극은 표준 레독스 전위를 갖는 표면에 한정된 레독스 커플을 가지며, 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응 전체에 걸쳐 적어도 하나의 보조 전극 표면 영역 단위당 정량화 가능한 양의 쿨롱을 제공하고, 레독스 커플은 적어도 전압 펄스가 인가되는 기간 동안 감소된다.
실시예 309는 실시예 308의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 310은 실시예 309의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 311은 실시예 309의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 312는 실시예 309의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 313은 실시예 308의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 314는 실시예 313의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 315는 실시예 313의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 316은 실시예 308의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 317은 실시예 308의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 318은 실시예 308 내지 317 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 319는 실시예 308 내지 318 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 320은 하나 이상의 프로세서들이 실시예 308 내지 319의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 321은 전기화학 분석을 위한 방법으로서, 방법은 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 전기화학 셀의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 산화제를 포함하는 화학적 혼합물로 형성되며, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 전압 펄스 동안, 산화제의 양은 레독스 커플의 전체 레독스 반응에 걸쳐 전위를 유지하기에 충분하고, 레독스 커플은 적어도 전압 펄스가 인가되는 기간 동안 감소된다.
실시예 322는 실시예 321의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 323은 실시예 322의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 324는 실시예 322의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 325는 실시예 322의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 326은 실시예 321의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 327은 실시예 326의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 328은 실시예 326의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 329는 실시예 321의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 330은 실시예 321의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 331은 실시예 321 내지 330 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 332는 실시예 321 내지 331 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 333은 하나 이상의 프로세서들이 실시예 321 내지 332의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 334는 전기화학 분석을 위한 방법으로서, 방법은 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 셀 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고, 보조 전극은 전압 펄스 동안 정의된 계면 전위를 갖는다.
실시예 335는 실시예 334의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 336은 실시예 335의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 337은 실시예 335의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 338은 실시예 335의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 339는 실시예 334의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 340은 실시예 339의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 341은 실시예 339의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 342는 실시예 334의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 343은 실시예 334의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 344는 실시예 334 내지 343 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 345는 실시예 334 내지 344 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 346은 하나 이상의 프로세서들이 실시예 334 내지 345의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 347은 전기화학 분석을 위한 방법으로서, 방법은 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 전기화학 셀의 표면에 패턴을 정의하고, 상기 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 제1 물질 및 제2 물질을 포함하고, 제2 물질은 제1 물질의 레독스 커플이고, 레독스 커플은 적어도 전압 펄스가 인가되는 기간 동안 감소된다.
실시예 348은 실시예 347의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 349는 실시예 348의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 350은 실시예 348의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75퍼센트 동안 캡처된다.
실시예 351은 실시예 348의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 352는 실시예 347의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 353은 실시예 352의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 354는 실시예 352의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 355는 실시예 347의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 356은 실시예 347의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 357은 실시예 347 내지 356 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 358은 실시예 347 내지 357 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 359는 하나 이상의 프로세서들이 실시예 347 내지 358의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 360은 전기화학 분석을 위한 방법으로서, 방법은 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 전기화학 셀의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 가지며, 전압 펄스 동안, 레독스 커플에서 종들의 반응은 보조 전극에서 발생하는 우세한 레독스 반응이고, 레독스 커플은 적어도 전압 펄스가 인가되는 기간 동안 감소된다.
실시예 361은 실시예 347의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 362는 실시예 348의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 363은 실시예 348의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 364는 실시예 348의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 365는 실시예 347의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 366은 실시예 352의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 367은 실시예 352의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 368은 실시예 347의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 369는 실시예 347의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 370은 실시예 347 내지 356 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 371은 실시예 347 내지 357 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 372는 하나 이상의 프로세서들이 실시예 347 내지 358의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 373은 키트로서, 적어도 하나의 시약; 적어도 하나의 판독 버퍼; 및 전기화학 셀을 포함하고, 전기화학 셀은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들, 및 표면 상에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 2개로부터 대략 동일한 거리에 배치된다.
실시예 374는 키트로서, 적어도 하나의 시약; 적어도 하나의 판독 버퍼; 및 전기화학 셀을 포함하고, 전기화학 셀은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들, 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 보조 전극은 표준 레독스 전위를 갖는 표면에 한정된 레독스 커플을 가지며, 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응 전체에 걸쳐 적어도 하나의 보조 전극의 표면 영역 단위당 정량화 가능한 양의 쿨롱을 제공한다.
실시예 375는 키트로서, 적어도 하나의 시약; 적어도 하나의 판독 버퍼; 및 전기화학 셀을 포함하고, 전기화학 셀은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들, 및 표면에 배치되고 산화제를 포함하는 화학적 혼합물로 형성된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖고, 산화제의 양은 레독스 커플의 전체 레독스 반응에 걸쳐 정의된 전위를 유지하기에 충분하다.
실시예 376은 키트로서, 적어도 하나의 시약; 적어도 하나의 판독 버퍼; 및 전기화학 셀을 포함하고, 전기화학 셀은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들, 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 보조 전극은 정의된 계면 전위를 갖는다.
실시예 377은 키트로서, 적어도 하나의 시약; 적어도 하나의 판독 버퍼; 및 전기화학 셀을 포함하고, 전기화학 셀은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들, 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 제1 물질 및 제2 물질을 포함하고, 제2 물질은 제1 물질의 레독스 커플이다.
실시예 378은 키트로서, 적어도 하나의 시약; 적어도 하나의 판독 버퍼; 및 전기화학 셀을 포함하고, 전기화학 셀은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들, 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖고, 인가된 전위가 적어도 하나의 보조 전극에 도입될 때, 레독스 커플은 셀에서 발생하는 우세한 레독스 반응이다.
실시예 379는 다중-웰 플레이트로서, 다중-웰 플레이트의 웰을 정의하기 위해 탑 플레이트에 정합되는 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트 개구를 갖는 상부 플레이트를 포함하고, 베이스 플레이트는 전극이 패터닝된 탑 표면 및 그 위에 패터닝된 전기 접촉부를 갖는 하부 표면을 갖는 기판을 포함하고, 전기 접촉부는 다중-웰 플레이트의 웰들 사이의 바닥 표면에 위치하며, 상기 전극들 및 접촉부들은 각각의 웰이 기판의 탑 표면 상의 적어도 하나의 작동 전극-여기서 적어도 하나의 작동 전극은 전기 접촉부 중 제1 접촉부에 전기적으로 연결됨-; 및 기판의 탑 표면에 적어도 하나의 보조 전극을 포함하도록 패터닝되고 적어도 하나의 보조 전극은 제2 전기 접촉부와 전기적으로 연결되고 적어도 하나의 작동 전극과 적어도 하나의 상대 전극은 전기적으로 절연되며, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖는다.
실시예 380은 실시예 379의 다중-웰 플레이트로서, 적어도 하나의 작동 전극은 그 위에 형성된 하나 이상의 작동 전극 구역들을 포함한다.
실시예 381은 실시예 379의 다중-웰 플레이트로서, 적어도 하나의 보조 전극은 화학 혼합물의 환원 동안 정의된 전위를 제공하는 산화제를 포함하는 화학 혼합물로 형성되고, 여기서 산화제의 양은 전체 레독스 반응 동안 규정된 전위를 유지하기에 충분하다.
실시예 382는 실시예 381의 다중-웰 플레이트로서, 화학 혼합물 내의 산화제의 양은 전기화학 반응 동안 적어도 하나의 웰에서 레독스 반응 전체에 걸쳐 요구되는 산화제의 양보다 크거나 같다.
실시예 383은 실시예 381의 다중-웰 플레이트로서, 화학 혼합물 내의 산화제의 양은 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역에 대한 적어도 하나의 작동 전극 구역의 노출된 표면 영역의 비율에 적어도 부분적으로 기초한다.
실시예 384는 실시예 381의 다중-웰 플레이트로서, 화학 혼합물은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함한다.
실시형태 385는 실시형태 384의 다중-웰 플레이트로서, 산화제의 양은 적어도 부분적으로 Ag 대 AgCl의 비율에 기초한다.
실시형태 386은 실시형태 384의 다중-웰 플레이트로서, Ag와 AgCl의 혼합물은 약 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시형태 387은 실시형태 379 내지 386 중 어느 하나의 다중-웰 플레이트로서, 다중-웰 플레이트는 전기화학발광(ECL) 디바이스에서 이용되도록 구성된다.
실시예 388은 실시예 379의 다중-웰 플레이트를 제조하는 방법으로서, 상기 기판 상에 정의된 패턴으로 적어도 하나의 작동 전극 및 적어도 하나의 보조 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
실시형태 389는 실시형태 379의 다중-웰 플레이트로서, 전위는 약 0.22볼트(V)이다.
실시예 390은 다중-웰 플레이트로서, 다중-웰 플레이트의 웰을 정의하기 위해 탑 플레이트에 정합된 베이스 플레이트 및 탑 플레이트 개구를 갖는 탑 플레이트를 포함하고, 베이스 플레이트는 그 위에 패터닝된 전극을 갖는 상부 표면 및 그 위에 패턴화된 전기 접촉부를 갖는 하부 표면을 갖는 기판을 포함하고, 전극 및 접촉부는 하나 이상의 독립적으로 어드레싱가능한 섹터를 정의하도록 패터닝되고, 각각의 섹터는 기판의 상부 표면에 공동으로 어드레싱 가능한 작동 전극-여기서, 공동으로 어드레싱가능한 작동 전극들의 각각은 서로 전기적으로 연결되고 전기 접촉부들 중 적어도 제1 접촉부에 연결됨-; 및 기판의 상부 표면에 공동으로 어드레싱가능한 보조 전극을 갖는 하나 이상의 웰들을 포함하고, 공동으로 어드레싱 가능한 보조 전극들의 각각은 서로 전기적으로 연결되지만, 상기 작동 전극과는 연결되지 않고, 적어도 제2의 전기 접촉부에 연결되고, 공동으로 어드레스가능한 보조 전극들 중 하나 이상은 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖는다.
실시형태 391은 실시형태 390의 다중-웰 플레이트로서, 공동으로 어드레싱가능한 작동 전극들 중 하나 이상은 하나 이상의 작동 전극 구역들이다.
실시형태 392는 실시형태 390의 다중-웰 플레이트로서, 공동으로 어드레싱가능한 하나 이상의 보조 전극들은 화학 혼합물의 환원 동안 정의된 전위를 제공하는 산화제를 포함하는 화학 혼합물로 형성되고, 여기서 산화제의 양은 전체 레독스 반응 동안 규정된 전위를 유지하기에 충분하다.
실시형태 393은 실시형태 392의 다중-웰 플레이트로서, 화학 혼합물 내의 산화제의 양은 전기화학 반응 동안 적어도 하나의 웰에서 레독스 반응 전체에 걸쳐 요구되는 산화제의 양보다 크거나 같다.
실시형태 394는 실시형태 392의 다중-웰 플레이트로서, 화학 혼합물 내의 산화제의 양은 적어도 부분적으로 공동으로 어드레싱가능한 하나 이상의 보조 전극들의 노출된 표면 영역에 대한 공동으로 어드레싱가능한 하나 이상의 작동 전극들의 각각의 노출된 표영역의 비율에 기초한다.
실시형태 395는 실시형태 392의 다중-웰 플레이트로서, 화학 혼합물은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함한다.
실시형태 396은 실시형태 395의 다중-웰 플레이트로서, 산화제의 양은 적어도 부분적으로 Ag 대 AgCl의 비율에 기초한다.
실시형태 397은 실시형태 395의 다중-웰 플레이트로서, Ag와 AgCl의 혼합물은 약 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시형태 398은 실시형태 390의 다중-웰 플레이트로서, 전위는 약 0.22볼트(V)이다.
실시형태 399는 실시형태 390 내지 398 중 어느 하나의 다중-웰 플레이트로서, 다중-웰 플레이트는 전기화학발광(ECL) 디바이스에서 이용되도록 구성된다.
실시예 400은 실시예 390의 다중-웰 플레이트를 제조하는 방법으로서, 공동으로 어드레싱가능한 작동 전극과 공동으로 어드레싱 가능한 보조 전극을 기판 상에 정의된 패턴으로 형성하는 단계를 포함한다.
실시예 401은 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 장치는 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 적어도 하나의 웰의 바닥에 배치된 복수의 작동 전극 구역들-여기서 복수의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 바닥 표면에 패턴을 한정됨-; 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 복수의 작동 전극 구역들 중 2개 이상으로부터 대략 동일한 거리에 배치된다.
실시예 402는 실시예 401의 장치로서, 전기화학 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 표준 환원 전위를 갖는다.
실시예 403은 실시예 402의 장치로서, 표준 환원 전위 범위는 약 0.1볼트(V)에서 약 3.0V이다.
실시예 404는 실시예 403의 장치로서, 표준 환원 전위는 약 0.22V V이다.
실시예 405는 실시예 401의 장치로서, 상기 전기화학 분석은 하나 이상의 화학적 모이어티들의 양의 환원 또는 산화를 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 모든 화학적 모이어티들이 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시예 406은 실시예 401의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들은 집계 노출 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 노출 표면 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역에 의해 나누어진 복수의 작동 전극 구역들의 집계 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역비를 정의한다.
실시예 407은 실시예 401의 장치로서, 패턴은 복수의 작동 전극 구역들 중 작동 전극 구역들의 각각에 대해 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수를 최소화한다.
실시예 408은 실시예 404의 장치로서, 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수는 2개 이하이다.
실시예 409는 실시예 401의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 하나는 복수의 작동 전극 구역들 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역에 인접한다.
실시예 410은 실시예 401의 장치로서, 패턴은 회전 흔들림 조건 하에서 복수의 작동 전극 구역들의 각각에 대한 물질의 균일한 대량 수송을 제공하도록 구성된다.
실시예 411은 실시예 401의 장치로서, 패턴은 웰의 중심에서 복수의 작동 전극 구역들로부터의 작동 전극 구역을 포함하지 않는다.
실시예 412는 실시예 401의 장치로서, 패턴은 웰의 상부로부터 복수의 작동 전극 구역들 각각을 이미징하는 이미지 왜곡에서 복수의 웰로부터의 웰들 내의 액체로 인한 메니스커스의 존재와 관련된 차이를 감소시키도록 구성된다.
실시예 413은 실시예 401의 장치로서, 복수의 웰들로부터의 적어도 하나의 웰에 있는 복수의 작동 전극 구역들 각각은 적어도 하나의 웰의 각 측벽으로부터 거의 동일한 거리에 있다.
실시예 414는 실시예 406의 장치로서, 회전 흔들림의 조건은 웰에서 액체의 와류를 생성하는 것을 포함한다.
실시예 415는 실시예 401의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기 절연 구역들을 포함한다.
실시예 416은 실시예 401의 장치로서, 패턴은 기하학적 패턴을 포함한다.
실시예 417은 실시예 416의 장치로서, 기하학적 패턴은 원형 또는 반원형으로 배치된 복수의 작동 전극 구역들을 포함하고, 복수의 작동 전극 구역들 각각은 적어도 하나의 웰의 측벽으로부터 대략 동일한 거리에 배치되고, 보조 전극은 복수의 작동 전극 구역들의 원 또는 반원의 둘레 내에 배치된다.
실시예 418은 실시예 401 내지 417 중 어느 하나의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들 각각은 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의한다.
실시예 419는 실시예 401 내지 418 중 어느 하나의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들 각각은 2개의 측 경계들에 의해 연결되는 제1 뭉툭한 경계 및 날카로운 경계를 갖는 웨지 형상을 정의하고, 여기서 제1 뭉툭한 경계는 적어도 하나의 웰의 측벽에 인접하고 제2 날카로운 경계는 적어도 하나의 웰의 중심에 인접한다.
실시예 420은 실시예 401 내지 419 중 어느 하나의 장치로서, 레독스 커플은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함한다.
실시예 421은 실시예 420의 장치로서, Ag와 AgCl의 혼합물은 약 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시예 422는 실시예 401 내지 421 중 어느 하나의 장치로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 423은 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 장치는 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 가지며, 상기 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응 전체에 걸쳐 적어도 하나의 보조 전극의 표영역 단위당 정량화 가능한 양의 쿨롱을 제공한다.
실시예 424는 실시예 423의 장치로서, 전기화학 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 표준 환원 전위를 갖는다.
실시예 425는 실시예 424의 장치로서, 표준 환원 전위 범위는 약 0.1볼트(V)에서 약 3.0V이다.
실시예 426은 실시예 425의 장치로서, 표준 환원 전위는 약 0.22V이다.
실시예 427은 실시예 423의 장치로서, 레독스 커플의 산화제의 양은 전기화학 분석을 완료하기 위해 보조 전극을 통과하는 데 필요한 전하의 양보다 크거나 같다.
실시예 428은 실시예 427의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 대략 3.07x10-7 내지 3.97x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 429는 실시예 427의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역 mm2당 대략 1.80x10-7 내지 2.32x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 430은 실시예 427의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰의 총 작동 전극 영역 mm2당 적어도 약 3.7Х10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 431은 실시예 427의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰의 총 작동 전극 영역 mm2당 적어도 약 5.7Х10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 432는 실시예 423의 장치로서, 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응을 통해 약 0.5 내지 4.0mA의 전류를 흐르게 하여 약 1.4V 내지 2.6V 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성한다.
실시예 433은 실시예 423의 장치로서, 레독스 커플은 레독스 반응을 통해 약 2.39mA의 평균 전류를 흐르게 하여 약 1.4 내지 2.6V 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성한다.
실시예 434는 실시예 423의 장치로서, 레독스 커플은 전극 표면 영역의 약 1.56x10-5 내지 5.30x10-4 C/mm2의 전하를 통과시키면서 -0.15 내지 -0.5 V의 계면 전위를 유지한다.
실시예 435는 실시예 423의 로서, 복수의 작동 전극 구역들은 집계 노출 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 노출된 표면 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역에 의해 나누어진 복수의 작동 전극 구역들의 집계 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역비를 정의한다.
실시예 436은 실시예 423의 장치로서, 패턴은 복수의 작동 전극 구역들 중 각각의 작동 전극 구역에 대해 서로 인접한 작동 전극 구역의 수를 최소화한다.
실시예 437은 실시예 423의 장치로서, 서로 인접한 작동 전극 구역의 수는 2개 이하이다.
실시예 438은 실시예 423의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 하나는 복수의 작동 전극 구역들 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역에 인접한다.
실시예 439는 실시예 423의 장치로서, 패턴은 회전 흔들림 조건 하에서 복수의 작동 전극 구역들 각각에 대한 물질의 균일한 대량 수송을 제공하도록 구성된다.
실시예 440은 실시예 423의 장치로서, 패턴은 기하학적 패턴을 포함한다.
실시예 441은 실시예 423 내지 440 중 어느 하나의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들의 각각은 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의한다.
실시예 442는 실시예 423 내지 441 중 어느 하나의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기 절연 구역들을 포함한다.
실시예 443은 실시예 423의 장치로서, 레독스 커플은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함한다.
실시예 444는 실시예 443의 장치로서, Ag와 AgCl의 혼합물은 약 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시예 445는 실시예 443의 장치로서, 혼합물은 지정된 범위 내에서 Ag 대 AgCl의 몰비를 갖는다.
실시예 446은 실시예 445의 장치로서, 몰비는 대략 1 이상이다.
실시예 447은 실시예 443의 장치로서, 전기화학 분석 동안, 보조 전극은 표준 환원 전위를 가지며, 표준 환원 전위는 대략 0.22볼트(V)이다.
실시예 448은 실시예 423 내지 447 중 어느 하나의 장치로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 449는 실시예 423 내지 448 중 어느 하나의 장치로서, 전기화학 분석은 하나 이상의 화학 모이어티들의 양의 환원 또는 산화를 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 모든 화학적 모이어티들이 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시예 450은 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 장치는 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면에 배치되고 산화제를 포함하는 화학적 혼합물로 형성된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 산화제의 양은 레독스 커플의 전체 레독스 반응을 통해 정의된 전위를 유지하기에 충분하다.
실시예 451은 실시예 450의 장치로서, 전기화학 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖는다.
실시예 452는 실시예 451의 장치로서, 전위 범위는 약 0.1볼트(V)에서 약 3.0V이다.
실시예 453은 실시예 452의 장치로서, 전위는 약 0.22V이다.
실시예 454는 실시예 450의 장치로서, 산화제의 양은 전기화학 분석을 완료하기 위해 적어도 하나의 보조 전극을 통과하는 데 필요한 전하의 양보다 크거나 같다.
실시예 455는 실시예 450의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 대략 3.07x10-7 내지 3.97x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 456은 실시예 450의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역 mm2당 대략 1.80x10-7 내지 2.32x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 457은 실시예 450의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 전체 작동 전극 영역의 mm2당 적어도 대략 3.7Х10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 458은 실시예 450의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 전체 작동 전극 영역의 mm2당 적어도 약 5.7Х10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 459는 실시예 450의 장치로서, 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응을 통해 약 0.5 내지 4.0mA의 전류를 흐르게 하여 약 1.4V 내지 2.6V 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성한다.
실시예 460은 실시예 450의 장치로서, 레독스 커플은 레독스 반응을 통해 약 2.39mA의 평균 전류를 흐르게 하여 약 1.4 내지 2.6V 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성한다.
실시예 461은 실시예 450의 장치로서, 레독스 커플은 전극 표면 영역의 약 1.56x10-5 내지 5.30x10-4 C/mm2의 전하를 통과시키면서 -0.15 내지 -0.5 V의 계면 전위를 유지한다.
실시예 462는 실시예 450의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들은 집계 노출 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 노출된 표면 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역에 의해 나누어진 복수의 작동 전극 구역들의 집계 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역비를 정의한다.
실시예 463은 실시예 450의 장치로서, 패턴은 복수의 작동 전극 구역들 중 작동 전극 구역들의 각각에 대해 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수를 최소화한다.
실시예 464는 실시예 450의 장치로서, 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수는 2개 이하이다.
실시예 465는 실시예 450의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 하나는 복수의 작동 전극 구역들 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역들에 인접한다.
실시예 466은 실시예 450의 장치로서, 패턴은 회전 흔들림 조건 하에서 복수의 작동 전극 구역들 각각에 대한 물질의 균일한 대량 수송을 제공하도록 구성된다.
실시예 467은 실시예 450의 장치로서, 패턴은 기하학적 패턴을 포함한다.
실시예 468은 실시예 450 내지 467 중 어느 하나의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들의 각각은 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의한다.
실시예 469는 실시예 450 내지 468 중 어느 하나의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기 절연 구역들을 포함한다.
실시예 470은 실시예 450의 장치로서, 레독스 커플은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함한다.
실시예 471은 실시예 470의 장치로서, Ag와 AgCl의 혼합물은 약 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시예 472는 실시예 470의 장치로서, 혼합물은 지정된 범위 내에서 Ag 대 AgCl의 몰비를 갖는다.
실시예 473은 실시예 472의 장치로서, 몰비는 대략 1 이상이다.
실시예 474는 실시예 470의 장치로서, 전기화학 분석 동안, 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 가지며, 전위는 대략 0.22볼트(V)이다.
실시예 475는 실시예 450 내지 474 중 어느 하나의 장치로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 476은 실시예 450 내지 475 중 어느 하나의 장치로서, 전기화학 분석은 하나 이상의 화학 모이어티들의 양의 환원 또는 산화를 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 모든 화학적 모이어티들이 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시예 477은 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 장치는 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 보조 전극은 정의된 계면 전위를 갖는다.
실시예 478은 실시예 477의 장치로서, 전기화학 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖는다.
실시예 479는 실시예 478의 장치로서, 전위 범위는 약 0.1볼트(V)에서 약 3.0V이다.
실시예 480은 실시예 479의 장치로서, 전위는 약 0.22V이다.
실시예 481은 실시예 477의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극에서 산화제의 양은 전기화학 분석을 완료하기 위해 적어도 하나의 보조 전극을 통과하는 데 필요한 전하의 양보다 크거나 같다.
실시예 482는 실시예 481의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 대략 3.07x10-7 내지 3.97x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 483은 실시예 481의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역 mm2당 대략 1.80x10-7 내지 2.32x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 484는 실시예 481의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰의 총 작동 전극 영역 mm2당 적어도 약 3.7Х10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 485는 실시예 481의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰의 총 작동 전극 영역 mm2당 적어도 약 5.7Х10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 486은 실시예 477의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역은 집계 노출 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 노출된 표면 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역에 의해 나누어진 복수의 작동 전극 구역들의 집계 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역비를 정의한다.
실시예 487은 실시예 477의 장치로서, 패턴은 복수의 작동 전극 구역들 중 작동 전극 구역들의 각각에 대해 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수를 최소화한다.
실시예 488은 실시예 477의 장치로서, 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수는 2개 이하이다.
실시예 489는 실시예 477의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 하나는 복수의 작동 전극 구역들 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역에 인접한다.
실시예 490은 실시예 477의 장치로서, 패턴은 회전 흔들림 조건 하에서 복수의 작동 전극 영역들의 각각에 대한 물질의 균일한 대량 수송을 제공하도록 구성된다.
실시예 491은 실시예 477의 장치로서, 패턴은 기하학적 패턴을 포함한다.
실시예 492는 실시예 477 내지 491 중 어느 하나의 장치로서, 복수의 작동 전극 영역들의 각각은 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의한다.
실시예 493은 실시예 477 내지 492 중 어느 하나의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기 절연 구역들을 포함한다.
실시예 494는 실시예 477의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함한다.
실시예 495는 실시예 494의 장치로서, Ag와 AgCl의 혼합물은 약 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시예 496은 실시예 494의 장치로서, 혼합물은 지정된 범위 내에서 Ag 대 AgCl의 몰비를 갖는다.
실시예 497은 실시예 496의 장치로서, 몰비는 대략 1 이상이다.
실시예 498은 실시예 494의 장치로서, 전기화학 분석 동안, 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 가지며, 정의된 계면 전위는 약 0.22볼트(V)이다.
실시예 499는 실시예 477 내지 498 중 어느 하나의 장치로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 500은 실시예 477 내지 499 중 어느 하나의 장치로서, 전기화학 분석은 하나 이상의 화학 모이어티들의 양의 환원 또는 산화를 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 모든 화학적 모이어티들이 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시예 501은 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 장치는 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 제1 물질 및 제2 물질을 포함하고, 제2 물질은 제1 물질의 레독스 커플이다.
실시예 502는 실시예 501의 장치로서, 전기화학 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖는다.
실시예 503은 실시예 502의 장치로서, 전위 범위는 약 0.1볼트(V)에서 약 3.0V이다.
실시예 504는 실시예 502의 장치로서, 전위는 약 0.22V이다.
실시예 505는 실시예 501의 장치로서, 레독스 커플의 산화제의 양은 전기화학 분석을 완료하기 위해 보조 전극을 통과하는 데 필요한 전하의 양보다 크거나 같다.
실시예 506은 실시예 505의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 대략 3.07x10-7 내지 3.97x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 507은 실시예 505의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역 mm2당 대략 1.80x10-7 내지 2.32x10-7 몰의 산화제를 갖는다.
실시예 508은 실시예 505의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰의 총 작동 전극 영역 mm2당 적어도 약 3.7Х10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 509는 실시예 505의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰의 총 작동 전극 영역 mm2당 적어도 약 5.7Х10-9몰의 산화제를 갖는다.
실시예 510은 실시예 501의 장치로서, 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응을 통해 약 0.5 내지 4.0mA의 전류를 흐르게 하여 약 1.4V 내지 2.6V 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성한다.
실시예 511은 실시예 501의 장치로서, 레독스 커플은 레독스 반응을 통해 약 2.39mA의 평균 전류를 흐르게 하여 약 1.4 내지 2.6V 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성한다.
실시예 512는 실시예 501의 장치로서, 레독스 커플은 전극 표영역의 약 1.56x10-5 내지 5.30x10-4 C/mm2의 전하를 통과시키면서 -0.15 내지 -0.5 V의 계면 전위를 유지한다.
실시예 513은 실시예 501의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들은 집계 노출 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 노출된 표면 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역에 의해 나누어진 복수의 작동 전극 구역들의 집계 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역비를 정의한다.
실시예 514는 실시예 501의 장치로서, 패턴은 복수의 작동 전극 구역들 중 작동 전극 구역들의 각각에 대해 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수를 최소화한다.
실시예 515는 실시예 501의 장치로서, 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수는 2개 이하이다.
실시예 516은 실시예 501의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 하나는 복수의 작동 전극 구역들 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역에 인접한다.
실시예 517은 실시예 501의 장치로서, 패턴은 회전 흔들림 조건 하에서 복수의 작동 전극 구역들의 각각에 대한 물질의 균일한 대량 수송을 제공하도록 구성된다.
실시예 518은 실시예 501의 장치로서, 패턴은 기하학적 패턴을 포함한다.
실시예 519는 실시예 501 내지 518 중 어느 하나의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들의 각각은 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의한다.
실시예 520은 실시예 501 내지 519 중 어느 하나의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기 절연 구역들을 포함한다.
실시예 521은 실시예 501의 장치로서, 제1 물질은 은(Ag)이고 제2 물질은 염화은(AgCl)이다.
실시예 522는 실시예 521의 장치로서, 적어도 하나의 보조 전극은 Ag에 대해 약 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시예 523은 실시예 521의 장치로서, 제1 물질은 지정된 범위 내에서 제2 물질에 대한 몰비를 갖는다.
실시예 524는 실시예 523의 장치로서, 몰비는 대략 50% 이상이다.
실시예 525는 실시예 501 내지 524 중 어느 하나의 장치로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 526은 실시예 501 내지 524 중 어느 하나의 장치로서, 상기 전기화학 분석은 하나 이상의 화학 모이어티들의 양의 환원 또는 산화를 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 모든 화학적 모이어티들이 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시예 527은 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 장치는 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 전기화학 분석 동안 인가된 전위가 셀에 도입될 때, 레독스 커플에서 종들의 반응은 보조 전극에서 발생하는 우세한 레독스 반응이다.
실시예 528은 실시예 527의 장치로서, 인가된 전위는 물을 환원시키거나 물의 전기분해를 수행하는 데 필요한 정의된 전위보다 낮다.
실시예 529는 실시예 528의 장치로서, 전류의 1% 미만은 물의 환원과 관련이 있다.
실시예 530은 실시예 528의 장치로서, 보조 전극의 단위 영역당 전류의 1 퍼센트 미만은 물의 환원과 관련이 있다.
실시예 531은 실시예 527의 장치로서, 전기화학 분석 동안 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖는다.
실시예 532는 실시예 531의 장치로서, 전위 범위는 약 0.1볼트(V)에서 약 3.0V이다.
실시예 533은 실시예 533의 장치로서, 전위는 약 0.22V이다.
실시예 534는 실시예 527의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들은 집계 노출 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 노출된 표면 영역을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극의 노출된 표면 영역에 의해 나누어진 복수의 작동 전극 구역들의 집계 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역비를 정의한다.
실시예 535는 실시예 527의 장치로서, 패턴은 복수의 작동 전극 구역들 중 작동 전극 구역들의 각각에 대해 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수를 최소화한다.
실시예 536은 실시예 527의 장치로서, 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수는 2개 이하이다.
실시예 537은 실시예 527의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 하나는 복수의 작동 전극 구역들 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역에 인접한다.
실시예 538은 실시예 527의 장치로서, 패턴은 회전 흔들림 조건 하에서 복수의 작동 전극 구역들 각각에 대한 물질의 균일한 대량 수송을 제공하도록 구성된다.
실시예 539는 실시예 527의 장치로서, 패턴은 기하학적 패턴을 포함한다.
실시예 540은 실시예 527 내지 539 중 어느 하나의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들의 각각은 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의한다.
실시예 541은 실시예 527 내지 540 중 어느 하나의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기 절연 구역들을 포함한다.
실시예 542는 실시예 527의 장치로서, 레독스 커플은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함한다.
실시예 543은 실시예 542의 장치로서, Ag와 AgCl의 혼합물은 약 50% 이하의 AgCl을 포함한다.
실시예 544는 실시예 542의 장치로서, 혼합물은 지정된 범위 내에서 Ag 대 AgCl의 몰비를 갖는다.
실시예 545는 실시예 544의 장치로서, 몰비는 대략 1 이상이다.
실시예 546은 실시예 527 내지 545 중 어느 하나의 장치로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 547은 실시예 527 내지 546 중 어느 하나의 장치로서, 전기화학 분석은 하나 이상의 화학 모이어티들의 양의 환원 또는 산화를 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 모든 화학적 모이어티들이 산화되거나 환원될 때까지 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시예 548은 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 다중-웰 플레이트의 하나 이상의 웰들에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 그 표면에 한정된 레독스 커플을 가지며, 적어도 하나의 보조 전극은 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 2개로부터 대략 동일한 거리에 배치되고, 전압 펄스 동안, 보조 전극에서의 전위는 레독스 커플에 의해 정의됨-; 일정 기간 동안 발광 데이터를 캡처하는 단계; 및 발광 데이터를 보고하는 단계를 포함한다.
실시예 549는 실시예 548의 방법으로서, 발광 데이터는 전기화학 발광 데이터를 포함한다.
실시예 550은 실시예 548의 방법으로서, 방법은 발광 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다.
실시예 551은 실시예 548의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 552는 실시예 551의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 553은 실시예 551의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 554는 실시예 551의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 기간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 555는 실시예 548의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 556은 실시예 555의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 557은 실시예 555의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 558은 실시예 548의 방법으로서, 여기서
전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 559는 실시예 558의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 66초 내지 약 81초 범위이다.
실시예 560은 실시예 558의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 45초 내지 약 49초 범위이다.
실시예 561은 실시예 558의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 51초 내지 약 52초 범위이다.
실시예 562는 실시예 548의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 563은 실시예 562의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 114초 내지 약 258초 범위이다.
실시예 564는 실시예 563의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 57초 내지 약 93초 범위이다.
실시예 565는 실시예 564의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 포착하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 54초 내지 약 63초 범위이다.
실시예 566은 실시예 548의 방법으로서, 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 전압 펄스의 지속시간이 증가함에 따라 증가한다.
실시예 567은 실시예 548 내지 566 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 568은 실시예 548 내지 567 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 569는 하나 이상의 프로세서들이 실시예 548 내지 568의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 570은 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극이 표면에 배치되고, 적어도 보조 전극은 표준 레독스 전위를 갖는 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응 전체에 걸쳐 적어도 하나의 보조 전극 표면 영역 단위당 정량화 가능한 양의 쿨롱을 제공함-; 일정 기간 동안 발광 데이터를 캡처하는 단계; 및 발광 데이터를 보고하는 단계를 포함한다.
실시예 571은 실시예 570의 방법으로서, 발광 데이터는 전기화학 발광 데이터를 포함한다.
실시예 572는 실시예 570의 방법으로서, 방법은:
발광 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다.
실시예 573은 실시예 570의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 574는 실시예 573의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 575는 실시예 573의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 576은 실시예 573의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 577은 실시예 170의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 578은 실시예 577의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 579는 실시예 577의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 580은 실시예 570의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 581은 실시예 580의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 66초 내지 약 81초 범위이다.
실시예 582는 실시예 580의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 45초 내지 약 49초 범위이다.
실시예 583은 실시예 580의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 51초 내지 약 52초 범위이다.
실시예 584는 실시예 570의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 585는 실시예 584의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 포착하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 114초 내지 약 258초 범위이다.
실시예 586은 실시예 584의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 포착하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 57초 내지 약 93초 범위이다.
실시예 587은 실시예 584의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 54초 내지 약 63초 범위이다.
실시예 588은 실시예 570의 방법으로서, 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 전압 펄스의 지속시간이 증가함에 따라 증가한다.
실시예 589는 실시예 570 내지 588 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 590은 실시예 570 내지 589 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 591은 하나 이상의 프로세서들이 실시예 570 내지 590의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 592는 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 산화제를 포함하는 화학적 혼합물로 형성되며, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 전압 펄스 동안, 산화제의 양은 레독스 커플의 전체 레독스 반응에 걸쳐 전위를 유지하기에 충분함-; 일정 기간 동안 발광 데이터를 캡처하는 단계; 및 발광 데이터를 보고하는 단계를 포함한다.
실시예 593은 실시예 592의 방법으로서, 발광 데이터는 전기화학 발광 데이터를 포함한다.
실시예 594는 실시예 592의 방법으로서, 방법은:
발광 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다.
실시예 595는 실시예 592의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 596은 실시예 595의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 597은 실시예 595의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 598은 실시예 595의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 599는 실시예 592의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 600은 실시예 599의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 601은 실시예 599의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 602는 실시예 592의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 603은 실시예 602의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 66초 내지 약 81초 범위이다.
실시예 604는 실시예 602의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 45초 내지 약 49초 범위이다.
실시예 605는 실시예 602의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 51초 내지 약 52초 범위이다.
실시예 606은 실시예 592의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 607은 실시예 606의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 114초 내지 약 258초 범위이다.
실시예 608은 실시예 606의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 57초 내지 약 93초 범위이다.
실시예 609는 실시예 606의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 54초 내지 약 63초 범위이다.
실시예 610은 실시예 592의 방법으로서, 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 전압 펄스의 지속시간이 증가함에 따라 증가한다.
실시예 611은 실시예 592 내지 510 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브집합에 인가된다.
실시예 612는 실시예 592 내지 611 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 613은 하나 이상의 프로세서들이 실시예 592 내지 612의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 614는 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고, 보조 전극은 전압 펄스 동안 정의된 계면 전위를 가짐-; 일정 기간 동안 발광 데이터를 캡처하는 단계; 및 발광 데이터를 보고하는 단계를 포함한다.
실시예 615는 실시예 614의 방법으로서, 발광 데이터는 전기화학 발광 데이터를 포함한다.
실시예 616은 실시예 614의 방법으로서, 방법은 발광 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다.
실시예 617은 실시예 614의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 618은 실시예 617의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 619는 실시예 617의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 620은 실시예 617의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 621은 실시예 614의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 622는 실시예 621의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 623은 실시예 621의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 624는 실시예 614의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 625는 실시예 624의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 갭처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 66초 내지 약 81초 범위이다.
실시예 626은 실시예 624의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 45초 내지 약 49초 범위이다.
실시예 627은 실시예 624의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 51초 내지 약 52초 범위이다.
실시예 628은 실시예 614의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 629는 실시예 628의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 114초 내지 약 258초 범위이다.
실시예 630은 실시예 628의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 57초 내지 약 93초 범위이다.
실시예 631은 실시예 628의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 54초 내지 약 63초 범위이다.
실시예 632는 실시예 614의 방법으로서, 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 전압 펄스의 지속시간이 증가함에 따라 증가한다.
실시예 633은 실시예 614 내지 632 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 634는 실시예 614 내지 633 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 635는 하나 이상의 프로세서들이 실시예 614 내지 634의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 636은 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 하나 이상의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 제1 물질 및 제2 물질을 포함하고, 제2 물질은 제1 물질의 레독스 커플임-; 일정 기간 동안 발광 데이터를 캡처하는 단계; 및 발광 데이터를 보고하는 단계를 포함한다.
실시예 637은 실시예 636의 방법으로서, 발광 데이터는 전기화학 발광 데이터를 포함한다.
실시예 638은 실시예 636의 방법으로서, 방법은 발광 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다.
실시예 639는 실시예 636의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 640은 실시예 639의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 641은 실시예 639의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 642는 실시예 639의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 643은 실시예 636의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 644는 실시예 643의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 645는 실시예 643의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 646은 실시예 636의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 647은 실시예 646의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 66초 내지 약 81초 범위이다.
실시예 648은 실시예 646의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 45초 내지 약 49초 범위이다.
실시예 649는 실시예 646의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 51초 내지 약 52초 범위이다.
실시예 650은 실시예 636의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 651은 실시예 650의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 114초 내지 약 258초 범위이다.
실시예 652는 실시예 650의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 57초 내지 약 93초 범위이다.
실시예 653은 실시예 650의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 54초 내지 약 63초 범위이다.
실시예 654는 실시예 636의 방법으로서, 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 전압 펄스의 지속시간이 증가함에 따라 증가한다.
실시예 655는 실시예 636-654 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 656은 실시예 636 내지 655 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 657은 하나 이상의 프로세서들이 실시예 636 내지 656의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 658은 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 가지며, 전압 펄스 동안, 레독스 커플에서의 종들의 반응은 보조 전극에서 발생하는 우세한 레독스 반응임-; 일정 기간 동안 발광을 캡처하는 단계; 및 발광 데이터를 보고하는 단계를 포함한다.
실시예 659는 실시예 658의 방법으로서, 발광 데이터는 전기화학 발광 데이터를 포함한다.
실시예 660은 실시예 658의 방법으로서, 방법은 발광 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다.
실시예 661은 실시예 658의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 662는 실시예 661의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 663은 실시예 661의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 664는 실시예 661의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 665는 실시예 658의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 666은 실시예 665의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 667은 실시예 665의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 668은 실시예 658의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 669는 실시예 668의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 66초 내지 약 81초 범위이다.
실시예 670은 실시예 668의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 45초 내지 약 49초 범위이다.
실시예 671은 실시예 668의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 51초 내지 약 52초 범위이다.
실시예 672는 실시예 658의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 673은 실시예 672의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 114초 내지 약 258초 범위이다.
실시예 674는 실시예 672의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 57초 내지 약 93초 범위이다.
실시예 675는 실시예 672의 방법으로서, 다중-웰 플레이트에서 하나 이상의 작동 전극들 전체에 대한 발광 데이터 범위를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 약 54초 내지 약 63초 범위이다.
실시예 676은 실시예 658의 방법으로서, 발광 데이터를 캡처하고 발광 데이터를 보고하기 위한 판독 시간은 전압 펄스의 지속시간이 증가함에 따라 증가한다.
실시예 677은 실시예 658 내지 676 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 678은 실시예 658 내지 677 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 679는 하나 이상의 프로세서들이 실시예 658 내지 678의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 680은 전기화학 분석을 위한 방법으로서, 방법은 다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 하나 이상의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 여기서 하나 이상의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 그 표면에 한정된 레독스 커플을 가지며, 레독스 커플은 적어도 전압 펄스가 인가되는 기간 동안 감소된다.
실시예 681은 실시예 680의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 682는 실시예 681의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 683은 실시예 681의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 684는 실시예 681의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 685는 실시예 680의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 686은 실시예 685의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 687은 실시예 685의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 688은 실시예 680의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 689는 실시예 680의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 690은 실시예 680 내지 698 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 691은 실시예 680 내지 698 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 692는 하나 이상의 프로세서들이 실시예 680 내지 698의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 693은 전기화학 분석을 위한 방법으로서, 방법은 다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 하나 이상의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 여기서, 하나 이상의 작동 전극 영역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극이 표면에 배치되고, 보조 전극은 표준 레독스 전위를 갖는 표면에 한정된 레독스 커플을 가지며, 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응 전체에 걸쳐 적어도 하나의 보조 전극 표면 영역 단위당 정량화 가능한 양의 쿨롱을 제공하고, 레독스 커플은 적어도 전압 펄스가 인가되는 기간 동안 환원된다.
실시예 694는 실시예 693의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 695는 실시예 694의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 696은 실시예 694의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 697은 실시예 694의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 698은 실시예 693의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 699는 실시예 698의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 700은 실시예 698의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 701은 실시예 693의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 702는 실시예 693의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 703은 실시예 693 내지 702 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 704는 실시예 693 내지 702 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 705는 하나 이상의 프로세서들이 실시예 693 내지 702의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 706은 전기화학 분석을 위한 방법으로서, 방법은 다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 산화제를 포함하는 화학적 혼합물로 형성되며, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 전압 펄스 동안, 산화제의 양은 레독스 커플의 전체 레독스 반응에 걸쳐 전위를 유지하기에 충분하고, 레독스 커플은 적어도 전압 펄스가 인가되는 기간 동안 환원된다.
실시예 707은 실시예 706의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 708은 실시예 707의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 709는 실시예 707의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 710은 실시예 707의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 711은 실시예 706의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 712는 실시예 711의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 713은 실시예 711의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 714는 실시예 706의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 715는 실시예 706의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 716은 실시예 706 내지 715 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 717은 실시예 706 내지 715 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 718은 하나 이상의 프로세서들이 실시예 706 내지 715의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 719는 전기화학 분석을 위한 방법으로서, 방법은 다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고, 보조 전극은 전압 펄스 동안 정의된 계면 전위를 갖는다.
실시예 720은 실시예 719의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 721은 실시예 720의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 722는 실시예 720의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 723은 실시예 720의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 724는 실시예 719의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 725는 실시예 724의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 726은 실시예 724의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 727은 실시예 719의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 728은 실시예 719의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 729는 실시예 719 내지 728 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 730은 실시예 719 내지 728 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 731은 하나 이상의 프로세서들이 실시예 719 내지 728의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 732는 전기화학 분석을 위한 방법으로서, 방법은 다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 제1 물질 및 제2 물질을 포함하고, 제2 물질은 제1 물질의 레독스 커플이고, 레독스 커플은 적어도 전압 펄스가 인가되는 기간 동안 환원된다.
실시예 733은 실시예 732의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 734는 실시예 733의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 735는 실시예 733의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 736은 실시예 733의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 737은 실시예 732의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 738은 실시예 737의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 739는 실시예 737의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 740은 실시예 732의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 741은 실시예 732의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 742는 실시예 732 내지 741 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 743은 실시예 732 내지 742 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 744는 하나 이상의 프로세서들이 실시예 732 내지 743의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 745는 전기화학 분석을 위한 방법으로서, 방법은 다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치한 하나 이상의 작동 전극 구역들 및 적어도 하나의 보조 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 하나 이상의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 표면에 패턴을 정의하고, 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 배치되고 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 가지며, 전압 펄스 동안, 레독스 커플에서 종들의 반응은 보조 전극에서 발생하는 우세한 레독스 반응이고, 레독스 커플은 적어도 전압 펄스가 인가되는 기간 동안 환원된다.
실시예 746은 실시예 745의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 747은 실시예 746의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 748은 실시예 746의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 749는 실시예 746의 방법으로서, 발광 데이터는 전압 펄스 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 750은 실시예 745의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 751은 실시예 750의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms이다.
실시예 752는 실시예 750의 방법으로서, 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms이다.
실시예 753은 실시예 745의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들과 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가된다.
실시예 754는 실시예 745의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극들 및 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가된다.
실시예 755는 실시예 745 내지 754 중 어느 하나의 방법으로서, 전압 펄스는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 756은 실시예 745 내지 755 중 어느 하나의 방법으로서, 방법은 적어도 하나의 보조 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함한다.
실시예 757은 하나 이상의 프로세서들이 실시예 745 내지 756의 방법 중 어느 하나를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
실시예 758은 키트로서, 적어도 하나의 시약; 적어도 하나의 판독 버퍼; 및 전기화학 셀을 포함하고, 전기화학 셀은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들, 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 2개로부터 대략 동일한 거리에 배치된다.
실시예 759는 키트로서, 적어도 하나의 시약; 적어도 하나의 판독 버퍼; 및 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들, 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 보조 전극은 표준 레독스 전위를 갖는 표면에 한정된 레독스 커플을 가지며, 레독스 커플은 레독스 커플의 레독스 반응 전체에 걸쳐 적어도 하나의 보조 전극의 표면 영역 단위당 정량화 가능한 양의 쿨롱을 제공한다.
실시예 760은 키트로서, 적어도 하나의 시약; 적어도 하나의 판독 버퍼; 및 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들, 및 표면에 배치되고 산화제를 포함하는 화학적 혼합물로 형성된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖고, 산화제의 양은 레독스 커플의 전체 레독스 반응에 걸쳐 정의된 전위를 유지하기에 충분하다.
실시예 761은 키트로서, 적어도 하나의 시약; 적어도 하나의 판독 버퍼; 및 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들, 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 보조 전극은 정의된 계면 전위를 갖는다.
실시예 762는 키트로서, 적어도 하나의 시약; 적어도 하나의 판독 버퍼; 및 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들, 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 제1 물질 및 제2 물질을 포함하고, 제2 물질은 제1 물질의 레독스 커플이다.
실시예 763은 키트로서, 적어도 하나의 시약; 적어도 하나의 판독 버퍼; 및 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들, 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖고, 인가된 전위가 적어도 하나의 보조 전극에 도입될 때, 레독스 커플은 셀에서 발생하는 우세한 레독스 반응이다.
실시예 765는 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 장치는 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 적어도 하나의 웰의 바닥 표면에 배치된 복수의 작동 전극 구역들-여기서, 복수의 작동 전극 구역들은 적어도 하나의 웰의 바닥에 패턴을 정의함-; 및 상기 적어도 하나의 웰의 바닥 표면에 배치된 단일 보조 전극을 포함하고, 단일 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 가지며, 보조 전극은 복수의 작동 전극 구역들 중 2개 이상으로부터 대략 동일한 거리에 배치된다.
실시예 766은 실시예 765의 장치로서, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기 절연 구역들을 포함한다.
실시예 767은 실시예 765의 장치로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 768은 유정에서 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 장치는 웰의 바닥 부분을 형성하도록 적응된 표면 상에 배치된 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면 상에 배치된 보조 전극을 포함하고, 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 가지며, 복수의 작동 전극 구역들 중 하나는 웰의 각 측벽으로부터 대략 동일한 거리에 배치된다.
실시예 769는 실시예 768의 장치이며, 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기 절연 구역들을 포함한다.
실시예 770은 실시예 768의 장치로서, 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함한다.
실시예 771은 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 장치의 웰에 있는 하나 이상의 작동 전극 구역들 또는 상대 전극에 제1 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 제1 전압 펄스는 웰에서 발생하는 제1 레독스 반응을 야기함-; 제1 기간에 걸쳐 제1 레독스 반응으로부터 제1 발광 데이터를 캡처하는 단계; 웰의 하나 이상의 작동 전극 구역들 또는 상대 전극에 제2 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 제2 전압 펄스는 웰에서 발생하는 제2 레독스 반응을 야기함-; 및 제2 기간에 걸쳐 제2 레독스 반응으로부터 제2 발광 데이터를 캡처하는 단계를 포함한다.
실시예 772는 실시예 771의 방법으로서, 방법은 제1 발광 데이터 및 제2 발광 데이터에 대해 전기화학 발광 분석을 수행하는 단계를 더 포함한다.
실시예 773은 실시예 771의 방법으로서, 방법은 제1 레독스 반응이 일어나도록 제1 전압 펄스 및 제2 전압 펄스 중 적어도 하나에 대한 전압 레벨 또는 펄스 폭 중 적어도 하나를 선택하는 단계를 더 포함하고, 제1 발광 데이터는 발생하는 제1 레독스 반응에 대응한다.
실시예 774는 실시예 771의 방법으로서, 방법은 제2 레독스 반응이 일어나도록 제1 전압 펄스 및 제2 전압 펄스 중 적어도 하나에 대한 전압 레벨 또는 펄스 폭 중 적어도 하나를 선택하는 단계를 더 포함하고, 제2 발광 데이터는 발생하는 제2 레독스 반응에 대응한다.
실시예 775는 실시예 771의 방법으로서, 제1 전압 펄스 및 제2 전압 펄스 중 적어도 하나는 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가된다.
실시예 776은 실시예 771의 방법으로서, 방법은 상대 전극의 화학적 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 전압 펄스 및 제2 전압 펄스 중 적어도 하나의 크기를 선택하는 단계를 더 포함하고, 여기서 상대 전극은 보조 전극이다.
실시예 777은 실시예 771의 방법으로서, 제1 기간의 제1 지속시간은 제2 기간의 제2 지속시간과 동일하지 않다.
실시예 778은 실시예 777의 방법으로서, 제1 지속시간은 제2 지속시간보다 짧다.
실시예 779는 실시예 777의 방법으로서, 제1 지속시간은 제2 지속시간보다 길다.
실시예 780은 실시예 777의 방법으로서, 제1 지속시간 및 제2 지속시간은 제1 발광 데이터 및 제2 발광 데이터에 대해 수행되는 전기화학 발광 분석의 동적 범위를 향상시키기 위해 선택된다.
실시예 781은 실시예 777의 방법으로서, 제1 발광 데이터는 제1 전압 펄스의 제1 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 782는 실시예 781의 방법으로서, 제1 발광 데이터는 제1 전압 펄스의 제1 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 783은 실시예 781의 방법이며, 제1 발광 데이터는 제1 전압 펄스의 제1 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 784는 실시예 781의 방법이며, 제1 발광 데이터는 제1 전압 펄스의 제1 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 785는 실시예 777의 방법으로서, 제2 발광 데이터는 제2 전압 펄스의 제2 지속시간 동안 캡처된다.
실시예 786은 실시예 785의 방법으로서, 제2 발광 데이터는 제2 전압 펄스의 제2 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처된다.
실시예 787은 실시예 785의 방법이며, 제2 발광 데이터는 제1 전압 펄스의 제1 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처된다.
실시예 788은 실시예 785의 방법이며, 제2 발광 데이터는 제2 전압 펄스의 제2 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처된다.
실시예 789는 실시예 777의 방법으로서, 제1 지속시간 또는 제2 지속시간 중 하나는 대략 200밀리초(ms) 이하이다.
실시예 790은 실시예 789의 방법이며, 제1 지속시간 또는 제2 지속시간 중 하나는 약 100ms이다.
실시예 791은 실시예 789의 방법으로서, 제1 지속시간 또는 제2 지속시간 중 하나는 약 50ms이다.
실시예 792는 실시예 771의 방법으로서, 제1 전압 펄스는 제2 전압 펄스 이전에 인가된다.
실시예 793은 실시예 771의 방법으로서, 제2 전압 펄스는 제1 전압 펄스 이전에 인가된다.
실시예 794는 실시예 771의 방법으로서, 상대 전극은 보조 전극을 포함한다.
실시예 795는 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 장치의 웰에 있는 하나 이상의 작동 전극 구역들 또는 상대 전극에 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 전압 펄스는 웰에서 레독스 반응을 일으킴-; 제1 기간에 걸쳐 레독스 반응으로부터 제1 발광 데이터를 캡처하는 단계; 및 제2 기간에 걸쳐 레독스 반응으로부터 제2 발광 데이터를 캡처하는 단계를 포함하고, 상기 제1 기간은 상기 제2 기간과 동일한 기간이 아니다.
실시예 796은 실시예 795의 방법으로서, 방법은 제1 발광 데이터 및 제2 발광 데이터에 대해 전기발광 분석을 수행하는 단계를 포함한다.
실시예 797은 실시예 795의 방법으로서, 제1 지속시간은 제2 지속시간과 동일한 기간이 아니다.
실시예 798은 실시예 797의 방법으로서, 제1 지속시간은 제2 지속시간보다 짧다.
실시예 799는 실시예 797의 방법으로서, 제1 지속시간은 제2 지속시간보다 길다.
실시예 800은 실시예 797의 방법으로서, 제1 지속시간 및 제2 지속시간은 제1 발광 데이터 및 제2 발광 데이터에 대해 수행되는 전기화학 발광 분석의 동적 범위를 개선하도록 선택된다.
실시예 801은 실시예 795의 방법으로서, 상대 전극은 보조 전극을 포함한다.
실시예 802는 기판 상에 전극을 제조하는 방법으로서, 방법은 기판 상에 하나 이상의 작동 전극들을 형성하는 단계-여기서, 상기 하나 이상의 작동 전극들은 제1 재료 및 제2 재료로 구성됨-; 기판 상에 하나 이상의 보조 전극을 형성하는 단계-여기서, 하나 이상의 보조 전극은 제3 재료로 구성됨-; 및 하나 이상의 작동 전극들로부터 하나 이상의 보조 전극들을 전기적으로 절연시키기 위해 전기 절연 재료를 적용하는 단계를 포함한다.
실시예 803은 실시예 802의 방법으로서, 전기 절연 재료는 유전체이다.
실시예 804는 실시예 802의 방법으로서, 제1 재료는 은을 포함하고 제2 재료는 탄소를 포함한다.
실시예 805는 실시예 802의 방법으로서, 제3 재료는 은과 염화은의 혼합물을 포함한다.
실시예 806은 실시예 802의 방법으로서, 방법은 기판의 하부 표면 상에 복수의 전기 접촉부들을 형성하는 단계를 더 포함하고, 복수의 전기 접촉부들의 각각은 하나 이상의 작동 전극들과 하나 이상의 보조 전극들을 전기적으로 결합하도록 적응된다.
실시예 807은 실시예 806의 방법으로서, 복수의 접촉부들은 적어도 한 쌍의 전기 접촉부들을 포함하고, 추가로 한 쌍의 전기 접촉부들 중 하나는 작동 전극 중 하나 이상을 전기적으로 결합하도록 적응되고 그 쌍의 다른 전기 접촉부는 하나 이상의 보조 전극들을 전기적으로 결합하도록 적응된다.
실시예 808은 실시예 807의 방법으로서, 방법은 기판을 통해 하나 이상의 구멍들을 생성하는 단계; 및 하나 이상의 구멍들을 전도성 재료로 적어도 부분적으로 채우는 단계를 더 포함하고, 전도성 재료는 복수의 전기 접촉부들과 하나 이상의 작동 전극들 및/또는 하나 이상의 보조 전극들 사이에 전기 연결을 제공하도록 적응된다.
실시예 809는 실시예 808의 방법으로서, 방법은 기판을 복수의 웰들을 포함하는 플레이트 상부에 부착하는 단계를 더 포함하고, 복수의 웰들의 각각의 내부 둘레는 복수의 웰들의 각각의 웰의 바닥에 형성된 하나 이상의 작동 전극들 및 하나 이상의 보조 전극들을 둘러싼다.
실시예 810은 실시예 802의 방법으로서, 방법은 전기 절연 재료를 하나 이상의 작동 전극들에 적용하여 복수의 작동 전극 구역들을 정의하는 단계를 더 포함한다.
실시예 811은 실시예 802의 방법으로서, 하나 이상의 작동 전극들 및 하나 이상의 보조 전극들은 하나 이상의 전기 전도성 잉크로 스크린 인쇄된다.
실시예 812는 기판 상에 전극을 제조하는 방법으로서, 방법은 (a) 재료의 제1 전도성 층을 적용하는 단계; (b) 하나 이상의 보조 전극들을 정의하기 위해 제1 전기 절연 재료를 적용하는 단계; (c) 재료의 제2 전도성 층을 적용하는 단계; 및 (d) 하나 이상의 작동 전극들 중에서 하나 이상의 작동 전극 구역들을 형성하기 위해 제2 전기 절연 재료를 적용하는 단계를 포함한다.
실시예 813은 실시예 812의 방법으로서, (e) 재료의 제3 전도성 층을 적용하는 단계를 더 포함한다.
실시예 814는 실시예 813의 방법으로서, (f) 재료의 제4 전도성 층을 적용하는 단계를 더 포함하고, 제4 전도성 층은 하나 이상의 작동 전극들을 적어도 부분적으로 정의하는 패턴으로 형성된다.
실시예 815는 실시예 812의 방법으로서, 제3 및 제4 전도성 층들은 은을 포함한다.
실시예 816은 실시예 812의 방법으로서, 제1 전도성 층은 은과 염화은의 혼합물을 포함한다.
실시예 817은 실시예 812의 방법으로서, 제1 및 제2 전기 절연 재료는 유전체를 포함한다.
실시예 818은 실시예 812의 방법으로서, 제2 전도성 층은 탄소를 포함한다.
실시예 819는 실시예 812의 방법으로서, 제1 전기 절연 재료는 작동 전극을 보조 전극으로부터 절연시킨다.
실시예 820은 실시예 812의 방법으로서, 제4 전도성 층은 하나 이상의 작동 전극 쌍을 형성하도록 구성되고, 한 쌍의 각 작동 전극은 한 쌍의 다른 작동 전극과 전기적으로 결합된다.
실시예 821은 실시예 814의 방법으로서, 단계들은 (e), (a), (b), (f), (c), (d) 순서로 수행된다.
실시예 822는 실시예 814의 방법으로서, 방법은 (g) 기판을 통해 하나 이상의 구멍들을 형성하는 단계를 더 포함한다.
실시예 823은 실시예 814의 방법으로서, (a) 내지 (g)의 하나 이상의 단계들을 수행하는 것은 하나 이상의 보조 전극들 및 하나 이상의 작동 전극들이 기판 상에서 서로 중첩되게 한다.
실시예 824는 실시예 823의 방법으로서, 하나 이상의 구멍들은 중첩된 보조 및 작동 전극을 포함하지 않는 기판의 일부에 형성된다.
실시예 825는 실시예 823의 방법으로서, 하나 이상의 구멍들은 제1 전도성 층 및 제2 전도성 층 중 하나만을 포함하는 기판의 일부에 형성된다.
실시예 826은 실시예 824의 방법으로서, (e) 제3 전도성 층을 적용하는 단계는 하나 이상의 구멍이 적어도 부분적으로 전도성 잉크로 채워지게 한다.
실시예 827은 실시예 812의 방법으로서, 제1 층은 제3 전도성 층과 상이한 재료로 구성된다.
실시예 828은 실시예 812의 방법으로서, 제4 전도성 층은 제3 전도성 층과 동일한 재료로 구성된다.
실시예 829는 실시예 812의 방법으로서, 제2 전도성 층은 제3 및 제4 층과 상이한 재료로 구성된다.
실시예 830은 실시예 812의 방법으로서, 전도성 층들의 각각은 스크린 인쇄 가능한 잉크를 포함한다.
실시예 831은 실시예 812의 방법으로서, 방법은 제1 도전성 층 또는 제2 도전성 층 중 하나 이상을 도핑하는 단계를 더 포함한다.
실시예 832는 실시예 813의 방법으로서, 방법은 제1 도전성 층, 제2 도전성 층 또는 제3 도전성 층 중 하나 이상을 도핑하는 단계를 더 포함한다.
실시예 833은 실시예 814의 방법으로서, 방법은 제1 도전성 층, 제2 도전성 층, 제3 도전성 층 또는 제4 도전성 층 중 하나 이상을 도핑하는 단계를 더 포함한다.
실시예 834는 기판 상에 전극을 제조하는 방법으로서, 방법은 하나 이상의 보조 전극들을 형성하기 위해 제1 물질을 첨가하는 단계; 및 하나 이상의 보조 전극들에 제2 물질을 첨가하는 단계를 포함하고, 제1 물질 및 제2 물질은 레독스 커플을 형성한다.
실시예 835는 실시예 834의 방법으로서, 제1 물질은 은(Ag)이고 제2 물질은 염화은(AgCl)이다.
실시예 836은 실시예 834의 방법으로서, 제1 물질 및 제2 물질은 특정 범위 내의 몰비로 하나 이상의 보조 전극들에 첨가된다.
실시예 837은 실시예 836의 방법으로서, 몰비는 대략 1 이상이다.
실시예 838은 실시예 834의 방법으로서, 제1 물질은 산화제 또는 환원제 중 적어도 하나를 형성하도록 도핑된다.
실시예 839는 실시예 834의 방법으로서, 제2 물질은 산화제 또는 환원제 중 적어도 하나를 형성하도록 도핑된다.
실시예 840은 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 하나 이상의 보조 전극들을 포함하는 플레이트를 과학적 분석을 수행하도록 적응된 기기에 결합하는 단계-여기서, 하나 이상의 보조 전극들은 표면에 한정된 레독스 커플을 가짐-; 하나 이상의 보조 전극들에 전위를 인가하는 단계; 및 전위 인가에 응답하여, 레독스 커플의 레독스 반응을 일으키는 단계를 포함한다.
실시예 841은 실시예 840의 방법으로서, 방법은 전위가 하나 이상의 보조 전극들에 인가되는 시간의 적어도 일부에 걸쳐 광을 생성하는 단계를 더 포함한다.
실시예 842는 실시예 840의 방법으로서, 전위는 전압 펄스이다.
실시예 843은 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 하나 이상의 보조 전극들을 포함하는 플레이트를 과학적 분석을 수행하도록 적응된 기기에 결합하는 단계-여기서, 하나 이상의 보조 전극들은 정의된 계면 전위를 가짐-; 하나 이상의 보조 전극들에 전위를 인가하는 단계; 및 전위를 인가하는 동안 하나 이상의 보조 전극들에 제어된 계면 전위를 유지하면서 하나 이상의 보조 전극에 인가하는 단계를 포함한다.
실시예 844는 실시예 843의 방법으로서, 방법은 전위가 하나 이상의 보조 전극들에 인가되는 시간의 적어도 일부 동안 광을 생성하는 단계를 더 포함한다.
실시예 845는 실시예 843의 방법으로서, 전위는 전압 펄스이다.
실시예 846은 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 장치는 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 적어도 하나의 웰의 바닥에 배치된 하나 이상의 보조 전극을 포함하고, 하나 이상의 보조 전극들은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고; 하나 이상의 보조 전극들은 하나 이상의 보조 전극들에 전위가 인가되는 동안 산화 또는 환원되도록 구성된다.
실시예 847은 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 장치는 내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 적어도 하나의 웰의 바닥에 배치된 하나 이상의 보조 전극을 포함하고, 하나 이상의 보조 전극들은 정의된 계면 전위를 가지며; 하나 이상의 보조 전극들은 전위가 하나 이상의 보조 전극에 인가되는 동안 제어된 계면 전위를 유지하도록 구성된다.
실시예 848은 전기화학 분석을 수행하기 위한 방법으로서, 방법은 하나 이상의 보조 전극들에 전위를 인가하는 단계-여기서, 하나 이상의 보조 전극들은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 가짐-; 및 전기화학 신호를 측정하는 단계를 포함하고, 측정 동안, 하나 이상의 보조 전극들의 인가된 전위는 레독스 커플에 의해 정의된다.
실시예 849는 실시예 848의 방법으로서, 전기화학 신호는 전기화학발광(ECL) 신호를 포함한다.
실시예 850은 실시예 848의 방법으로서, 전기화학 분석 중에 인가된 전위가 도입될 때, 레독스 커플에서 종들의 반응은 보조 전극에서 발생하는 우세한 레독스 반응이다.
실시예 851은 실시예 848의 방법으로서, 전위는 전압 펄스이다.
실시예 852는 하우징, 플레이트 전기 커넥터, 전기화학 프로세스와 관련된 데이터를 캡처하도록 구성된 하나 이상의 검출기, 및 전기화학 프로세스를 개시하도록 구성된 전압 또는 전류 소스를 포함하는 검정 장치이다.
실시예 853은 실시예 852의 장치로서, 하나 이상의 검출기는 광자-검출기를 포함한다.
실시예 854는 실시예 852의 장치로서, 광자-검출기는 광전자 증배관, 포토다이오드, 애벌랜치 포토다이오드, CCD 및 CMOS 디바이스 중 적어도 하나를 포함한다.
실시예 854는 실시예 852의 장치로서, 하나 이상의 검출기들은 제1 검출기 및 제2 검출기를 포함한다.
실시예 855는 실시예 854의 장치로서, 제1 검출기는 저출력 신호를 캡처하기 위해 고이득 구성으로 구성되고 제2 검출기는 고출력 신호를 캡처하기 위해 저이득 구성으로 구성된다.
실시예 856은 실시예 855의 장치로서, 광 빔을 제1 검출기로 지향시키는 제1 광 빔과 제2 검출기로 지향시키는 제2 광 빔으로 분할하도록 구성된 빔 스플리터를 더 포함한다.
실시예 857은 실시예 856의 장치로서, 제1 광 빔은 광 빔으로부터의 광의 적어도 90%, 광 빔으로부터의 광의 적어도 95%, 또는 광 빔으로부터의 광의 적어도 99%를 포함한다.
실시예 858은 실시예 855의 장치로서, 제1 검출기는 제2 검출기보다 더 높은 감도 검출기를 갖는다.
실시예 859는 실시예 852의 장치로서, 하나 이상의 검출기들은 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 검출기이고, 장치는 광 빔을 제1 부분으로 지향시키는 제1 광 빔과 제2 부분으로 지향시키는 제2 광 빔으로 분할하도록 구성된 빔 스플리터를 더 포함한다.
실시예 860은 전기화학 분석을 수행하기 위한 전기화학 셀로서, 전기화학 셀은 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및 표면에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 갖고, 적어도 하나의 보조 전극은 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 2개로부터 대략 동일한 거리에 배치된다.
실시예 861은 실시예 860의 전기화학 셀로서, 레독스 커플의 산화제의 양은 전기화학 분석을 완료하기 위해 보조 전극을 통과하는 데 필요한 전하의 양보다 크거나 같다.
실시예 863은 실시예 861의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역 인치3당 대략 0.507 내지 20.543몰의 산화제를 갖는다.
실시예 864는 실시예 861의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역 인치3당 대략 0.993 내지 14.266몰의 산화제를 갖는다.
실시예 865는 실시예 861의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역 인치3당 대략 11.032 내지 57.063몰의 산화제를 갖는다.
실시예 866은 실시예 861의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역 인치3당 대략 1.477 내지 14.266몰의 산화제를 갖는다.
실시예 867은 실시예 861의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영역 인치3당 대략 4.309 내지 16.376몰의 산화제를 갖는다.
실시예 868은 실시예 861의 전기화학 셀이며, 적어도 하나의 보조 전극은 웰의 총 작동 전극 영역 인치3당 대략 0.736 내지 3.253몰의 산화제를 갖는다.
실시예 869는 실시예 861의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰의 총 작동 전극 영역 인치3당 대략 0.494 내지 0.885몰의 산화제를 갖는다.
실시예 870은 실시예 861의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰의 총 작동 전극 영역 인치3당 대략 0.563 내지 0.728몰의 산화제를 갖는다.
실시예 871은 실시예 861의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰의 총 작동 전극 영역 인치3당 대략 0.356 내지 0.554몰의 산화제를 갖는다.
실시예 872는 실시예 861의 전기화학 셀로서, 적어도 하나의 보조 전극은 웰의 총 작동 전극 영역 인치3당 대략 0.595 내지 2.017몰의 산화제를 갖는다.
일 실시예에서, 본 발명은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(또는 매체들) 및/또는 컴퓨터 판독 가능 저장 디바이스를 포함할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있다. 이러한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 또는 디바이스는 프로세서가 본 명세서에 설명된 하나 이상의 방법론을 수행하게 하기 위한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어를 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체 또는 디바이스치는 명령어 실행 디바이스에 의한 사용을 위한 명령어를 보유하고 저장할 수 있는 유형의 디바이스를 포함한다. 컴퓨터로 판독 가능 저장 매체 또는 디바이스의 예는, 이러한 예에만 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어, 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 소거 가능한 프로그래밍 가능한 판독 전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 휴대용 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 디지털 다용도 디스크(DVD), 메모리 스틱과 같은 전자 저장 디바이스, 자기 저장 디바이스, 광 저장 디바이스, 전자기 저장 디바이스, 반도체 저장 디바이스, 또는 이들의 임의의 적절한 조합을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(전술한 바와 같음) 또는 예를 들어 동축 케이블, 구리 와이어 및 광섬유를 포함할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 송신 매체 모두를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 송신 매체는 또한 무선 주파수, 적외선, 무선 또는 전기, 자기 또는 전자기파를 포함하는 기타 매체 중에 생성되는 것과 같은 음향 또는 광파의 형태를 취할 수 있다.
본 출원에서 사용될 수 있는 "컴퓨터 시스템"이라는 용어는 고정 및/또는 휴대용 컴퓨터 하드웨어, 소프트웨어, 주변장치, 모바일 및 저장 디바이스의 다양한 조합을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템은 네트워크로 연결되거나 그렇지 않으면 공동으로 수행하도록 연결된 복수의 개별 컴포넌트를 포함할 수 있거나 하나 이상의 독립형 컴포넌트를 포함할 수 있다. 본 출원의 컴퓨터 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어 컴포넌트는 데스크탑, 랩탑 및/또는 서버와 같은 고정 및 휴대용 디바이스를 포함할 수 있고 또는 그 안에 포함될 수 있다. 모듈은 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, 전자 회로 등으로 구현될 수 있는 일부 "기능"을 구현하는 디바이스, 소프트웨어, 프로그램 또는 시스템의 컴포넌트일 수 있다.
본 출원에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 본 명세서에서 사용된 단수형 용어("a", "an" 및 "the")는 문맥상 명백하게 다르게 나타내지 않는 한 복수형도 포함하는 것으로 의도된다. "포함하다(includes)" 및/또는 "포함하는(including)"이라는 용어는 본 명세서에서 사용될 때 명시된 피쳐, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 컴포넌트의 존재를 지정하지만, 하나 이상의 다른 피쳐, 정수, 단계, 동작, 요소, 컴포넌트 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 더 이해될 것이다.
상술한 실시예는 예시적인 것이며, 본 발명이 이들 특정 실시예에 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에 개시된 다양한 실시예는 설명 및 첨부된 도면에 구체적으로 제시된 조합과 다른 조합으로 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 예에 따라, 본 명세서에 기술된 임의의 프로세스 또는 방법의 특정 동작 또는 이벤트가 상이한 순서로 수행될 수 있고, 추가, 병합 또는 함께 생략될 수 있음을 이해해야 한다(예를 들어, 기술된 모든 동작 또는 이벤트는 방법 또는 프로세스를 수행하는 데 필요하지 않을 수 있다). 또한, 본 명세서의 실시예의 특정 피쳐는 명확성을 위해 단일 모듈 또는 유닛에 의해 수행되는 것으로 설명되지만, 본 명세서에 설명된 피쳐 및 기능은 유닛 또는 모듈의 임의의 조합에 의해 수행될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 다양한 변경 및 수정이 영향을 받을 수 있다.
본 발명에 따른 다양한 실시예들이 위에서 설명되었지만, 그것들은 단지 예시 및 예로서 제시된 것이며 제한이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 형태 및 세부 사항에 대한 다양한 변경이 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 폭과 범위는 위에서 설명된 예시적인 실시예에 의해 제한되어서는 안 되며 첨부된 청구범위 및 그 등가물에 따라서만 정의되어야 한다. 또한 본 명세서에서 논의된 각 실시예의 각 피쳐 및 본 명세서에 인용된 각 참고문헌의 각 피쳐는 임의의 다른 실시예의 피쳐와 조합하여 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 달리 말하면, 상기 다중-웰 플레이트의 양태는 본 명세서에 기술된 다른 방법과 임의의 조합으로 사용될 수 있거나 상기 방법은 개별적으로 사용될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 모든 특허 및 간행물은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
Claims (60)
- 전기화학 분석(electrochemical analysis)을 수행하는 전기화학 셀에 있어서,
셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역(working electrode zone)들; 및
상기 표면 상에 배치된 적어도 하나의 보조 전극(auxiliary electrode)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 보조 전극은 표면에 한정된 레독스 커플(redox couple)을 갖고,
상기 적어도 하나의 보조 전극은 상기 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 2개로부터 대략 동일한 거리에 배치되는, 전기화학 셀. - 제1항에 있어서, 상기 전기화학 분석 동안, 상기 보조 전극은 상기 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖는, 전기화학 셀.
- 제2항에 있어서, 상기 전위는 약 0.1볼트(V) 내지 약 3.0V 범위인, 전기화학 셀.
- 제3항에 있어서, 상기 전위는 약 0.22V인, 전기화학 셀.
- 제1항에 있어서, 상기 패턴은 상기 복수의 작동 전극 구역들 중 상기 작동 전극 구역들의 각각에 대해 서로 인접하는 작동 전극 구역들의 수를 최소화하는, 전기화학 셀.
- 제1항에 있어서, 상기 패턴은 회전 흔들림 조건 하에서 상기 복수의 작동 전극 구역들의 각각에 물질의 균일한 질량 수송을 제공하도록 구성되는, 전기화학 셀.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 작동 전극 구역들의 각각은 원형을 정의하는 표면 영역을 갖는 원형 형상을 정의하는, 전기화학 셀.
- 제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 보조 전극은 상기 전기화학 셀의 대략 중앙에 배치되고,
상기 복수의 작동 전극 구역들은 상기 적어도 하나의 보조 전극으로부터 대략 등거리로 이격된 10개의 작동 전극 구역들을 포함하고, 및
2개의 작동 전극 구역들은 상기 작동 전극 구역들의 나머지보다 더 큰 피치 거리를 갖는, 전기화학 셀. - 제1항에 있어서, 상기 레독스 커플은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함하는, 전기화학 셀.
- 제9항에 있어서, Ag와 AgCl의 혼합물이 약 50% 이하의 AgCl을 포함하는, 전기화학 셀.
- 제10항에 있어서, 상기 혼합물은 특정 범위 내의 Ag 대 AgCl의 몰비를 갖는, 전기화학 셀.
- 제9항에 있어서, 상기 전기화학 분석 동안 상기 보조 전극은 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖고,
여기서 상기 전위는 대략 0.22볼트(V)인, 전기화학 셀. - 제1항에 있어서, 상기 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함하는, 전기화학 셀.
- 전기화학 분석을 수행하기 위한 전기화학 셀로서, 상기 전기화학 셀은:
상기 셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및
상기 표면 상에 배치된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고, 상기 적어도 하나의 보조 전극은 정의된 계면 전위를, 전기화학 셀. - 제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보조 전극에서 산화제의 양은 상기 전기화학 분석을 완료하기 위해 상기 적어도 하나의 보조 전극을 통과하는 데 필요한 전하의 양보다 크거나 같은, 전기화학 셀.
- 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보조 전극은 약 3.07×10-7 내지 3.97×10-7몰의 산화제를 갖는, 전기화학 셀.
- 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보조 전극은 보조 전극 영적의 mm2당 약 1.80×10-7 내지 2.32×10-7몰의 산화제를 갖는, 전기화학 셀.
- 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보조 전극은 웰(well)에서 전체 작동 전극 역적의 mm2당 적어도 약 3.7×10-9몰의 산화제를 갖는, 전기화학 셀.
- 제14항에 있어서, 상기 복수의 작동 전극 구역들은 집계된 노출 영역(aggregate exposed area)을 갖고, 상기 적어도 하나의 보조 전극은 노출된 표면 영역을 갖고, 상기 적어도 하나의 보조 전극의 상기 노출된 표영역에 의해 나누어진 상기 복수의 작동 전극 구역들의 상기 집계된 노출 영역은 1보다 큰 값을 갖는 영역비를 정의하는, 전기화학 셀.
- 제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보조 전극은 은(Ag)과 염화은(AgCl)의 혼합물을 포함하는, 전기화학 셀.
- 제20항에 있어서, 상기 Ag와 AgCl의 혼합물은 약 50% 이하의 AgCl을 포함하는, 전기화학 셀.
- 제20항에 있어서, 상기 혼합물은 특정 범위 내의 Ag 대 AgCl의 몰비를 갖는, 전기화학 셀.
- 제22항에 있어서, 상기 몰비가 대략 1 이상인, 전기화학 셀.
- 제14항에 있어서, 상기 전기화학 셀은 플로우 셀(flow cell)의 일부인, 전기화학 셀.
- 제14항에 있어서, 상기 전기화학 셀은 플레이트의 일부인, 전기화학 셀.
- 제14항에 있어서, 상기 전기화학 셀은 카트리지의 일부인, 전기화학 셀.
- 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 상기 장치는:
내부에 정의된 복수의 웰들을 갖는 플레이트를 포함하고, 여기서 상기 복수의 웰들로부터의 적어도 하나의 웰은:
셀의 표면 상에 배치되어 패턴을 정의하는 복수의 작동 전극 구역들; 및
상기 표면 상에 배치되고 산화제를 포함하는 화학 혼합물로 형성된 적어도 하나의 보조 전극을 포함하고,
상기 적어도 하나의 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플을 가지며, 상기 산화제의 양은 상기 레독스 커플의 전체 레독스 반응을 통해 정의된 전위를 유지하기에 충분한, 장치. - 제27항에 있어서, 상기 레독스 커플은 약 1.4V 내지 2.6V의 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성하기 위해 상기 레독스 커플의 레독스 반응 전체에 걸쳐 약 0.5 내지 4.0mA의 전류를 통과시키는, 장치.
- 제27항에 있어서, 상기 레독스 커플은 약 1.4 내지 2.6V 범위에서 전기화학발광(ECL)을 생성하기 위해 레독스 반응 전체에 걸쳐 약 2.39mA의 평균 전류를 통과시키는, 장치.
- 제27항에 있어서, 상기 레독스 커플은 약 1.56×10-5 내지 5.30×10-4 C/mm2의 전극 표면 영역의 전하를 통과시키면서 -0.15 내지 -0.5 V 사이의 계면 전위를 유지하는, 장치.
- 제27항에 있어서, 서로 인접한 작동 전극 구역들의 수가 2개 이하인, 장치.
- 제27항에 있어서, 상기 복수의 작동 전극 구역들 중 적어도 하나는 상기 복수의 작동 전극 구역들 중에서 3개 이상의 다른 작동 전극 구역들에 인접하는, 장치.
- 제27항에 있어서, 상기 패턴은 기하학적 패턴을 포함하는, 장치.
- 전기화학 분석 방법에 있어서, 상기 방법은:
다중-웰 플레이트의 적어도 하나의 웰에 위치하는 적어도 하나의 보조 전극 및 하나 이상의 작동 전극 구역들에 전압 펄스(voltage pulse)를 인가하는 단계를 포함하고, 여기서:
상기 하나 이상의 작동 전극 구역들은 상기 적어도 하나의 웰의 표면 상에 패턴을 정의하고,
상기 적어도 하나의 보조 전극은 상기 표면 상에 배치되고 그 표면에 한정된 레독스 커플을 가지며, 및
상기 레독스 커플은 적어도 상기 전압 펄스가 인가되는 기간 동안 감소되는, 방법. - 제34항에 있어서, 상기 발광 데이터는 상기 전압 펄스의 지속시간 동안 캡처되는, 방법.
- 제35항에 있어서, 상기 발광 데이터는 상기 전압 펄스의 상기 지속시간의 적어도 50% 동안 캡처되는, 방법.
- 제35항에 있어서, 상기 발광 데이터는 상기 전압 펄스의 상기 지속시간의 적어도 75% 동안 캡처되는, 방법.
- 제35항에 있어서, 상기 발광 데이터는 상기 전압 펄스의 상기 지속시간의 적어도 100% 동안 캡처되는, 방법.
- 제34항에 있어서, 상기 전압 펄스의 지속시간은 약 200밀리초(ms) 이하인, 방법.
- 제39항에 있어서, 상기 전압 펄스의 지속시간은 약 100ms인, 방법.
- 제39항에 있어서, 상기 전압 펄스의 지속시간은 약 50ms인, 방법.
- 제34항에 있어서, 상기 전압 펄스는 상기 하나 이상의 작동 전극들 및 상기 적어도 하나의 보조 전극에 동시에 인가되는, 방법.
- 제34항에 있어서, 상기 전압 펄스는 상기 하나 이상의 작동 전극들 및 상기 적어도 하나의 보조 전극에 순차적으로 인가되는, 방법.
- 제34항에 있어서, 상기 전압 펄스는 상기 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한(addressable) 서브세트에 인가되는, 방법.
- 제34항에 있어서, 상기 방법은:
상기 적어도 하나의 보조 전극의 화학 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전압 펄스의 크기를 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 하나 이상의 프로세서들이 제34항의 방법을 수행하게 하는 명령어를 저장하는, 컴퓨터 판독 가능 매체.
- 웰에서 전기화학 분석을 수행하기 위한 장치로서, 상기 장치는:
웰의 바닥 부분을 형성하도록 적응된 표면 상에 배치된 복수의 작동 전극 구역들; 및
상기 표면 상에 배치된 보조 전극을 포함하고, 상기 보조 전극은 그 표면에 한정된 레독스 커플에 의해 정의된 전위를 갖고,
상기 복수의 작동 전극 구역들 중 하나는 상기 웰의 각각의 측벽으로부터 약 동일한 거리에 배치되는, 장치. - 제47항에 있어서, 상기 복수의 작동 전극 구역들은 단일 전극 상에 형성된 복수의 전기적으로 절연된 구역들을 포함하는, 장치.
- 제47항에 있어서, 상기 전기화학 분석은 전기화학발광(ECL) 분석을 포함하는, 장치.
- 전기화학 분석을 수행하는 방법으로서, 상기 방법은:
장치의 웰의 하나 이상의 작동 전극 구역 또는 상대 전극에 제1 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 상기 제1 전압 펄스는 상기 웰에서 제1 레독스 반응이 일어나도록 야기함-;
제1 기간에 걸쳐 상기 제1 레독스 반응으로부터 제1 발광 데이터를 캡처하는 단계;
상기 웰의 상기 하나 이상의 작동 전극 구역들 또는 상기 상대 전극에 제2 전압 펄스를 인가하는 단계-여기서, 상기 제2 전압 펄스는 상기 웰에서 제2 레독스 반응이 일어나도록 야기함-; 및
제2 기간에 걸쳐 상기 제2 레독스 반응으로부터 제2 발광 데이터를 캡처하는 단계를 포함하는, 방법. - 제50항에 있어서, 상기 방법은:
상기 제1 발광 데이터 및 상기 제2 발광 데이터에 대해 전기화학 발광 분석을 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제50항에 있어서, 상기 제1 전압 펄스 및 상기 제2 전압 펄스 중 적어도 하나는 상기 하나 이상의 작동 전극 구역들의 어드레싱가능한 서브세트에 인가되는, 방법.
- 제50항에 있어서, 상기 방법은:
상기 상대 전극의 화학 조성에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 전압 펄스 및 상기 제2 전압 펄스 중 적어도 하나의 크기를 선택하는 단계를 더 포함하고, 여기서 상대 전극은 보조 전극인, 방법. - 제50항에 있어서, 상기 제1 기간의 제1 지속시간은 상기 제2 기간의 제2 지속시간과 동일하지 않은, 방법.
- 제54항에 있어서, 상기 제1 지속시간 및 제2 지속시간은 상기 제1 발광 데이터 및 상기 제2 발광 데이터에 대해 수행되는 전기화학 발광 분석의 동적 범위를 개선하도록 선택되는, 방법.
- 제54항에 있어서, 상기 제1 발광 데이터는 상기 제1 전압 펄스의 상기 제1 지속시간 동안 캡처되는, 방법.
- 제54항에 있어서, 상기 제1 지속시간 또는 상기 제2 지속시간 중 하나는 약 200밀리초(ms) 이하인, 방법.
- 제57항에 있어서, 상기 제1 지속시간 또는 상기 제2 지속시간 중 하나는 약 100ms인, 방법.
- 제57항에 있어서, 상기 제1 지속시간 또는 상기 제2 지속시간 중 하나는 약 50ms인, 방법.
- 제50항에 있어서, 상기 상대 전극은 보조 전극을 포함하는, 방법.
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