发明名称 光学性的DNA感测器、DNA读取装置、DNA之监定方法及光学性的DNA感测器之制造方法OPTICAL DNA SENSOR, DNA READING APPARATUS, IDENTIFICATION METHOD OF DNA AND MANUFACTURING METHOD OF OPTICAL DNA SENSOR
摘要 【课题】即使低感度也能检测萤光,可小型化DNA读取装置。【解决装置】光学性的DNA感测器具有:固体摄像装置;以及具有已知的硷基排列,排列固定于前述固体摄像装置表面的复数种探针DNA断片。
申请公布号 TWI273139 申请公布日期 2007.02.11
申请号 TW092136658 申请日期 2003.12.24
申请人 ?尾计算机股份有限公司 发明人 小仓润;石田秀明
分类号 C12Q1/68(2006.01) 主分类号 C12Q1/68(2006.01)
代理机构 代理人 何金涂 台北市大安区敦化南路2段77号8楼;何秋远 台北市大安区敦化南路2段77号8楼
主权项 1.一种光学性的DNA感测器,其特征在于包含: 固体摄像装置; 具有已知的硷基排列,排列固定于该固体摄像装置 表面的复数种探针DNA断片;以及 介于该固体摄像装置与探针DNA段片间之透明电极, 并且施加电压于该透明电极而吸引DNA。 2.如申请专利范围第1项之光学性的DNA感测器,其中 该固体摄像装置具备排列于基板上的复数个光电 变换元件、以及集中被覆该复数个光电变换元件 的透明层; 该探针DNA断片系分别对应该光电变换元件,固定于 该透明层上。 3.如申请专利范围第1项之光学性的DNA感测器,其中 该固体摄像装置具备排列于基板上的复数个光电 变换元件、以及集中被覆该复数个光电变换元件 的透明层; 该探针DNA断片系分别对应由该复数个光电变换元 件之中相邻的A个(A为2以上的整数)的光电变换元 件构成的组,固定于该透明层上。 4.如申请专利范围第2或3项之光学性的DNA感测器, 其中该光电变换元件系藉由光的被照射而生成电 荷的半导体层之场效电晶体型的元件。 5.一种光学性的DNA感测器,其特征在于包含: 固体摄像装置; 成膜于该固体摄像装置表面的激发光吸收层; 具有已知的硷基排列,并且排列固定于该激发光吸 收层上之复数种探针DNA断片;以及 介于该固体摄像装置与探针DNA段片间之透明电极, 并且施加电压于该透明电极而吸引DNA。 6.一种光学性的DNA感测器,其特征在于包含: 固体摄像装置; 成膜于该固体摄像装置表面,电荷密度为1.01020[1/ cm3]以下的掺杂锡的氧化铟层; 具有已知的硷基排列,并且排列固定于该掺杂锡的 氧化铟层上之复数种探针DNA断片;其中 该掺杂锡的氧化铟层系施加电压而吸引DNA。 7.一种光学性的DNA感测器,其特征在于包含: 固体摄像装置; 折射率不同的复数种电介质层以萤光体激发光的 波长的1/4的光学膜厚周期地叠层而成,并且叠层于 该固体摄像装置表面的电介质多层膜; 具有已知的硷基排列,并且排列固定于该电介质多 层膜上之复数种探针DNA断片;以及 介于该固体摄像装置与探针DNA段片间之透明电极, 并且施加电压于该透明电极而吸引DNA。 8.一种光学性的DNA感测器,其特征在于包含: 依序将具有遮光性的底闸极电极、对光显示感度 的半导体层、透过光的顶闸极电极,叠层于透明基 板的表面上而成的复数个光电变换元件系在该透 明基板的表面上互相分离而排列,藉由透过光的保 护层集中被覆该复数个光电变换元件而成的固体 摄像装置; 具有已知的硷基排列,并且排列固定于该保护层上 之复数种探针DNA断片;以及 介于该固体摄像装置与探针DNA段片间之透明电极, 并且施加电压于该透明电极而吸引DNA。 9.一种DNA读取装置,其特征在于包含: 光学性的DNA感测器,为具备:固体摄像装置;复数种 探针DNA断片,为具有已知的硷基排列,排列固定于 该固体摄像装置表面,与介于该固体摄像装置与探 针DNA段片间之透明电极,并且施加电压于该透明电 极而吸引DNA;以及 驱动装置,为令该光学性的DNA感测器装卸自如,并 且驱动该固体摄像装置。 10.一种DNA读取装置,其特征在于具有: 使具有下述构件之光学性的DNA感测器成装卸自如 状:固体摄像装置,为依序将具有遮光性的底闸极 电极、对光显示感度的半导体层、透过光的顶闸 极电极叠层于透明基板的表面上,将所形成之复数 个光电变换元件在该透明基板的表面上互相分离 而排列,藉由透过光的保护层集中被覆该复数个光 电变换元件;复数种探针DNA断片,系具有已知的硷 基排列,并且排列固定于该保护层上光照射装置, 以及介于该固体摄像装置与探针DNA段片间之透明 电极,并且施加电压于该透明电极而吸引DNA;为朝 所装设的该光学性的DNA感测器的该透明基板的背 面,成面状照射萤光体激发光。 11.如申请专利范围第10项之DNA读取装置,其中具备 对该探针DNA断片照射光的光照射装置。 12.如申请专利范围第11项之DNA读取装置,其中该光 照射装置系配置于与固定有该固体摄像装置的复 数种探针DNA断片的表面相反面之侧。 13.如申请专利范围第11项或第12项之DNA读取装置, 其中附着于可结合于探针DNA断片的试样DNA之萤光 物质,系藉由由该光照射装置产生的光激发而发出 萤光,由该光照射装置产生的光系与由该萤光物质 发出的萤光比较,不使该固体摄像装置激发的波长 范围的光。 14.一种DNA之监定方法,系使用光学性的DNA感测器监 定试样DNA断片,其特征在于: 该光学性的DNA感测器,具有: 固体摄像装置,为具备:排列于基板上的复数个光 电变换元件、以及集中被覆该复数个光电变换元 件的透明层; 复数种探针DNA断片,具有已知的硷基排列,排列固 定于该固体摄像装置表面;以及介于该固体摄像装 置与探针DNA段片间之透明电极,并且施加电压于该 透明电极而吸引DNA; 且包含有下列制程; 结合制程,该固体摄像装置藉由涂布以萤光物质或 光共振散射物质标识的试样DNA断片于该透明层上, 使其与该复数种探针DNA断片之中与该试样DNA断片 具有互补性的DNA断片结合的制程; 照射制程,对该复数种探针DNA断片照射激发光;以 及 检测制程,以各个该光电变换元件检测藉由激发光 的被照射由该复数种探针DNA断片发出的光的强度 。 15.一种固体摄像装置的制造方法,其特征在于:将 导电膜形成在具备排列于基板上的复数个光电变 换元件、集中被覆该复数个光电变换元件的透明 层之固体摄像装置的表面; 在施加电压于该导电体层的状态下,固定探针DNA断 片于该固体摄像装置的表面。 图式简单说明: 第1图是显示适用本发明的光学性的DNA感测器的立 体图。 第2图是显示上述光学性的DNA感测器的平面图。 第3图是以第2图的(III)-(III)截面线断面显示的剖面 图。 第4A图是显示上述光学性的DNA感测器所具备的固 体摄像装置之一个像素的平面图,第4B图是以(IV B) -(IV B)截面线断面显示的剖面图。 第5图是显示使用上述光学性的DNA感测器的DNA读取 装置的电路构成的图面。 第6图是显示设置上述光学性的DNA感测器在上述DNA 读取装置的情形的形态的图面。 第7图是显示由复数个固体摄像装置构成的主基板 的立体图。 第8图是显示藉由上述固体摄像装置的驱动器输出 的电气信号的位准的推移的时序图。 第9图是显示与上述光学性的DNA感测器不同的光学 性的DNA感测器的平面图。 第10图是以第9图的(X)-(X)截面线断面显示的剖面图 。 第11图是显示第三实施形态的光学性的DNA感测器 的剖面图。 第12A图是显示第三实施形态的光学性的DNA感测器 所具备的固体摄像装置之一个像素的平面图,第12B 图是以(XII B)-(XII B)截面线断面显示的剖面图。 第13A图是显示非晶矽的光感度的波长依存性之示 意图,第13B图是显示成膜于上述固体摄像装置表面 的激发光吸收层34的膜厚与萤光体激发光以及萤 光的透射系数间之关系之对数图表,第13C图进一步 显示控制ITO的电荷密度时的激发光吸收层34的膜 厚与萤光体激发光以及萤光的透射系数间之关系 之对数图表。 第14图是显示设置上述光学性的DNA感测器在上述 DNA读取装置的情形的形态的图面。 第15图是显示掺杂锡的氧化铟的电荷密度与光的 吸收波长端的关系的平面图。 第16A图是显示与第1图的光学性的DNA感测器不同的 光学性的DNA感测器所具备的固体摄像装置之一个 像素的平面图,第16B图是以(XVIB)-(XVIB)截面线断面 显示的剖面图。 第17图是显示设置光学性的DNA感测器于与第14图的 DNA读取装置不同的DNA读取装置的情形的形态的图 面。 第18图是显示设置光学性的DNA感测器于与第14图、 第17图的DNA读取装置不同的DNA读取装置的情形的 形态的图面。
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