DE102023116448A1

DE102023116448A1 - Dna-analysevorrichtung

Info

Publication number: DE102023116448A1
Application number: DE102023116448.1A
Authority: DE
Inventors: Wonrae Kim; Musun Kwak; Kyeongjin Kim
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2022-06-23
Filing date: 2023-06-22
Publication date: 2023-12-28
Also published as: CN117286016A; US20230417698A1; KR20240000085A

Abstract

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält eine DNA-Analysevorrichtung ein Substrat; eine lichtempfindliche organische Schicht, die derart konfiguriert ist, dass sie am Substrat angeordnet ist, und sich durch Reagieren auf Licht ausdehnt oder zusammenzieht; ein Paar Erfassungselektroden, die an der lichtempfindlichen organischen Schicht angeordnet sind und mit einer Nanolücke voneinander beabstandet sind; und eine Lichtbestrahlungseinheit, die konfiguriert ist, das Licht zur lichtempfindlichen organischen Schicht auszustrahlen, und wenn die lichtempfindliche organische Schicht verformt wird, wird die Nanolücke zwischen den Erfassungselektroden des Paars variiert. Entsprechend wird die Nanolücke unter Verwendung der lichtempfindlichen organischen Schicht, die auf Licht reagiert, einfach und genau eingestellt, um die DNA-Analysegenauigkeit zu verbessern.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2022-0076588 , eingereicht am 23. Juni 2022 beim Koreanischen Amt für geistiges Eigentum, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Desoxyribonukleinsäure-Analysevorrichtung (DNA-Analysevorrichtung) und insbesondere auf eine DNA-Analysevorrichtung, die eine Nanolücke steuern kann.
Beschreibung des verwandten Gebiets
In den letzten Jahren wurde eine Technologie des Analysierens einer DNA-Sequenz auf Gesundheitsgebieten wie z. B. personalisierten medizinischen Diensten und der Krankheitsbehandlung verwendet. Geninformationen können durch DNA-Basensequenzanalyse entschlüsselt werden und auf dieser Grundlage können persönliche Medizinentwicklung und Krankheitsbehandlung durchgeführt werden und können genbezogene Technologien entwickelt werden.
Zunächst wurde das Sanger-Verfahren verwendet, das ein Gen in kleine Einheiten schneidet und die geschnittenen Gene chemisch verstärkt und dann die geschnittenen Geneinheiten durch Etikettieren analysiert, jedoch ist das Sanger-Verfahren langsam und teuer. Danach wurde die Analysezeit durch Entwicklung eines zyklischen Array-Verfahrens, das das Sanger-Verfahren durch Parallelisierung verbessert hat, wesentlich verringert. Allerdings ist ein derartiges Verfahren immer noch mit großen Kosten und langer Zeit verbunden und besitzt das Problem, das eine rasche DNA-Diagnose schwierig ist.
In den letzten Jahren wurde eine Nanotechnologie entwickelt, ist Forschung an einem DNA-Sequenzanalyseverfahren unter Verwendung einer Nanovorrichtung angelaufen und hat das Interesse an einer Analysevorrichtung, die eine Nanolücke aufweist, unter diesen zugenommen. Wenn DNA zwischen Elektroden mit der Nanolücke passiert, wird ein momentaner elektrischer Strom gemessen, um eine Basensequenz schnell zu analysieren.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Die Erfinder haben identifiziert, dass es schwierig ist, die Nanolücke genau zu steuern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, eine DNA-Analysevorrichtung zu schaffen, die eine Nanolücke zwischen einem Paar Erfassungselektroden steuern kann.
Eine weitere Aufgabe ist, eine DNA-Analysevorrichtung zu schaffen, die eine Spitzenelektrode jeder eines Paars Erfassungselektroden genau ausrichten kann.
Eine nochmals weitere Aufgabe ist, eine DNA-Analysevorrichtung zu schaffen, die Rauschen minimieren oder verringern und die Nanolücke steuern kann.
Eine nochmals weitere Aufgabe ist, eine DNA-Analysevorrichtung zu schaffen, die eine Basensequenz einer DNA schnell und genau analysieren kann.
Ferner ist eine nochmals weitere Aufgabe, eine DNA-Analysevorrichtung zu schaffen, die die Nanolücke zwischen einem Paar Erfassungselektroden unter Verwendung einer lichtempfindlichen organischen Schicht, die durch Licht ausgedehnt wird, einfach steuern kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
Um die Aufgaben zu lösen, enthält gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine DNA-Analysevorrichtung ein Substrat; eine lichtempfindliche organische Schicht, die derart konfiguriert ist, dass sie am Substrat angeordnet ist, und sich durch Reagieren auf Licht ausdehnt oder zusammenzieht; ein Paar Erfassungselektroden, die an der lichtempfindlichen organischen Schicht angeordnet sind und mit einer Nanolücke voneinander beabstandet sind; und eine Lichtbestrahlungseinheit, die konfiguriert ist, das Licht zur lichtempfindlichen organischen Schicht auszustrahlen, wobei dann, wenn die lichtempfindliche organische Schicht verformt wird, die Nanolücke zwischen den Erfassungselektroden des Paars variiert wird. Entsprechend wird die Nanolücke unter Verwendung der lichtempfindlichen organischen Schicht, die auf Licht reagiert, einfach und genau eingestellt, um die DNA-Analysegenauigkeit zu verbessern.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält eine Vorrichtung Folgendes: eine erste Spitzenelektrode, die einen ersten Nanodraht enthält; eine zweite Spitzenelektrode, die einen zweiten Nanodraht enthält; eine Nanolücke, die die erste Spitzenelektrode von der zweiten Spitzenelektrode trennt; eine Isolationsschicht, die der ersten Spitzenelektrode und der zweiten Spitzenelektrode zugrundeliegt; eine Nut in der Isolationsschicht, wobei die Nut mit der ersten und der zweiten Spitzenelektrode überlappt; eine lichtempfindliche organische Schicht, die der Isolationsschicht zugrundeliegt, und einen Controller, der betreibbar ist, polarisiertes Licht auf die lichtempfindliche organische Schicht zu leiten, während ein Desoxyribonukleinsäure-Strang (DNA-Strang) die Nanolücke passiert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren Folgendes: Bilden einer lichtempfindlichen organischen Schicht an einem flexiblen Substrat; Bilden einer Isolationsschicht an der lichtempfindlichen organischen Schicht; Bilden einer Nut in der Isolationsschicht; Bilden eines Nanodrahts an der Isolationsschicht auf jeder Seite der Nut und über die Nut verlaufend und Bilden eines Paars durch eine Nanolücke getrennte Spitzenelektroden durch Leiten eines elektrischen Stroms durch den Nanodraht.
Weitere genaue Inhalte der Beispielausführungsformen sind in der genauen Beschreibung und den Zeichnungen enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Nanolücke zwischen einem Paar Erfassungselektroden genau gesteuert werden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Verformungsrichtung der lichtempfindlichen organischen Schicht und der Nanolücke durch Einstellen einer Polarisationsrichtung von Licht, das auf die lichtempfindliche organische Schicht ausgestrahlt wird, einfach gesteuert werden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann ein Ort der Spitzenelektrode jeder Erfassungselektrode eines Paars genau ausgerichtet werden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Rauschen minimiert oder verringert werden und kann die Nanolücke während des Analysierens einer DNA gesteuert werden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine DNA-Basensequenz schnell und genau analysiert werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine DNA-Analysevorrichtung geschaffen. Die DNA-Analysevorrichtung enthält ein Substrat, eine lichtempfindliche organische Schicht, die derart konfiguriert ist, dass sie am Substrat angeordnet ist, und sich durch Reagieren auf Licht ausdehnt oder zusammenzieht, ein Paar Erfassungselektroden, die an der lichtempfindlichen organischen Schicht angeordnet sind und mit einer Nanolücke voneinander beabstandet sind, und eine Lichtbestrahlungseinheit, die konfiguriert ist, das Licht zur lichtempfindlichen organischen Schicht auszustrahlen, wobei dann, wenn die lichtempfindliche organische Schicht verformt wird, die Nanolücke zwischen den Erfassungselektroden des Paars variiert wird.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann jede Erfassungselektrode des Paars eine Spitzenelektrode enthalten, die an der lichtempfindlichen organischen Schicht angeordnet ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Paar Erfassungselektroden durch einen Nanodraht gebildet sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann jede Erfassungselektrode des Paars eine Verbindungselektrode enthalten, die an der Spitzenelektrode angeordnet ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die DNA-Analysevorrichtung ferner ein Metallmuster enthalten, das zwischen der lichtempfindlichen organischen Schicht und der Spitzenelektrode angeordnet ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die DNA-Analysevorrichtung ferner eine Steuereinheit enthalten, die konfiguriert ist, das Paar Erfassungselektroden und die Lichtbestrahlungseinheit zu steuern.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Steuereinheit eine Analyseeinheit zum Detektieren einer Änderung eines Stroms, der in dem Paar Erfassungselektroden fließt, wenn die DNA die Nanolücke passiert, enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Steuereinheit eine Stromversorgungseinheit zum Anlegen einer Spannung an das Paar Erfassungselektroden enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Steuereinheit eine Lichtbestrahlungssteuereinheit enthalten, die mit der Lichtbestrahlungseinheit verbunden ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Lichtbestrahlungseinheit eine Lichtquelle enthalten, die konfiguriert ist, das Licht zu liefern.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Lichtbestrahlungseinheit einen digitalen Mikrospiegel enthalten, der das Licht von der Lichtquelle zur lichtempfindlichen organischen Schicht reflektiert.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Lichtbestrahlungseinheit einen Polarisator enthalten, der zwischen dem digitalen Mikrospiegel und dem Substrat angeordnet ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Licht durch den Polarisator linear polarisiert werden und auf die lichtempfindliche organische Schicht einfallen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die lichtempfindliche organische Schicht derart konfiguriert sein, dass sie sich in einer Richtung parallel zu einer Polarisationsrichtung von Licht, das den Polarisator durchläuft, ausdehnt oder zusammenzieht.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die lichtempfindliche organische Schicht mehrere lichtempfindliche Materialien enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können die mehreren lichtempfindlichen Materialien in der Richtung parallel zur Polarisationsrichtung ausgerichtet sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die DNA-Analysevorrichtung ferner eine Isolationsschicht enthalten, die zwischen der lichtempfindlichen organischen Schicht und dem Paar Erfassungselektroden angeordnet ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Isolationsschicht eine Nut enthalten, die derart angeordnet ist, dass sie mit der Nanolücke zwischen den Erfassungselektroden des Paars überlappt.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können dann, wenn das Licht zur lichtempfindlichen organischen Schicht ausgestrahlt wird, das Substrat, die lichtempfindliche organische Schicht und die Isolationsschicht, um die Nut gebogen werden und die Nanolücke sich vergrößert.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann mindestens ein Teil der lichtempfindlichen organischen Schicht derart angeordnet sein, dass er mit der Nut überlappt.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die lichtempfindliche organische Schicht ferner benachbart zu einer Erfassungselektrode des Paars Erfassungselektroden angeordnet sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die lichtempfindliche organische Schicht mehrere lichtempfindliche organische Unterschichten enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die lichtempfindliche organische Schicht eine erste lichtempfindliche organische Schicht, die derart konfiguriert ist, dass sie sich in einer Längsrichtung des Paars Erfassungselektroden ausdehnt oder zusammenzieht, und eine zweite lichtempfindliche organische Schicht, die derart konfiguriert ist, dass sie sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung ausdehnt oder zusammenzieht, enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann sich dann, wenn Licht, das in der Längsrichtung linear polarisiert ist, auf die lichtempfindliche organische Schicht ausgestrahlt wird, die erste lichtempfindliche organische Schicht in der Längsrichtung ausdehnen und das Substrat, die erste lichtempfindliche organische Schicht und die Isolationsschicht um die Nut gebogen werden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann sich dann, wenn Licht, das in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung linear polarisiert ist, auf die lichtempfindliche organische Schicht ausgestrahlt wird, die zweite lichtempfindliche organische Schicht in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung ausdehnen und wird ein Ort jeder Erfassungselektrode des Paars variiert.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können die erste lichtempfindliche organische Schicht und die zweite lichtempfindliche organische Schicht in derselben Ebene angeordnet sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die zweite lichtempfindliche organische Schicht am Substrat angeordnet sein und kann die erste lichtempfindliche organische Schicht an der zweiten lichtempfindlichen organischen Schicht angeordnet sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Isolationsschicht eine erste Isolationsschicht, die zwischen der ersten lichtempfindlichen organischen Schicht und der zweiten lichtempfindlichen organischen Schicht angeordnet ist, und eine zweite Isolationsschicht, die zwischen den Erfassungselektroden des Paars und der ersten lichtempfindlichen organischen Schicht angeordnet ist, enthalten.
Die Wirkungen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die Inhalte beschränkt, die oben veranschaulicht sind, und in der vorliegenden Spezifikation sind mehrere verschiedene Wirkungen enthalten.
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
Die oben beschriebenen und weitere Aspekte, Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher verstanden; es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm einer DNA-Analysevorrichtung einer Ausführungsform der Offenbarung;
2A eine Draufsicht eines Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung einer Ausführungsform der Offenbarung;
2B und 2C Querschnittansichten des Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3 ein Diagramm zum Beschreiben einer lichtempfindlichen organischen Schicht der DNA-Analysevorrichtung gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
4 einen Graphen zum Beschreiben eines Biegewinkels abhängig von einer Lichtbestrahlungszeit der lichtempfindlichen organischen Schicht der DNA-Analysevorrichtung einer Ausführungsform der Offenbarung;
5A bis 5D Prozessdiagramme zum Beschreiben eines Herstellungsverfahrens einer DNA-Analysevorrichtung gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
6 bis 8 Querschnittansichten des Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß verschiedenen Beispielausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
9A eine Draufsicht des Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
9B eine Querschnittansicht des Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß noch einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
10A eine Draufsicht des Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß noch einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
10B eine Querschnittansicht des Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß noch einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

GENAUE BESCHREIBUNG
Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Offenbarung und ein Verfahren zum Erreichen der Vorteile und Eigenschaften werden unter Bezugnahme auf Beispielausführungsformen, die unten zusammen mit den begleitenden Zeichnungen genau beschriebenen sind, deutlich. Allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Beispielausführungsformen beschränkt, die hier offenbart sind, sondern wird in verschiedenen Formen implementiert. Die Beispielausführungsformen sind lediglich beispielhaft bereitgestellt, so dass Fachleute die Offenbarungen der vorliegenden Offenbarung und der Umfang der vorliegenden Offenbarung vollständig verstehen können.
Die Formen, Größen, Verhältnisse, Winkel, Zahlen und dergleichen, die in den begleitenden Zeichnungen zum Beschreiben der Beispielausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht sind, sind lediglich Beispiele und die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Ähnliche Bezugszeichen bezeichnen im Allgemeinen überall in der Spezifikation ähnliche Elemente. Ferner kann in der folgenden Beschreibung der vorliegenden Offenbarung eine genaue Erläuterung bekannter in Beziehung stehender Techniken ausgelassen sein, um ein unnötiges Verschleiern des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden. Die Begriffe wie z. B. „Enthalten“, „Aufweisen“ und „bestehen aus“, die hier verwendet werden, sind im Allgemeinen vorgesehen, um zu ermöglichen, dass weitere Komponenten hinzugefügt werden, sofern die Begriffe nicht mit dem Begriff „lediglich“ verwendet werden. Jegliche Bezüge auf den Singular können den Plural enthalten, sofern es nicht ausdrücklich anders angegeben ist.
Komponenten werden derart interpretiert, dass sie einen üblichen Fehlerbereich enthalten, selbst wenn er nicht ausdrücklich angegeben ist.
Wenn die Positionsbeziehung zwischen zwei Teilen unter Verwendung der Begriffe wie z. B. „an“, „über“, „unter“ und „neben“ beschrieben wird, können ein oder mehrere Teile zwischen den zwei Teilen positioniert sein, sofern die Begriffe nicht mit dem Begriff „unmittelbar“ oder „direkt“ verwendet werden.
Wenn ein Element oder Schicht „an“ einem weiteren Element oder einer weiteren Schicht angeordnet ist, kann eine weitere Schicht oder ein weiteres Element direkt an dem weiteren Element oder dazwischen angeordnet sein.
Obwohl die Begriffe „erste“, „zweite“ und dergleichen zum Beschreiben von verschiedenen Komponenten verwendet werden, sind diese Komponenten nicht durch diese Begriffe begrenzt. Diese Begriffe werden lediglich zum Unterscheiden einer Komponente von den weiteren Komponenten verwendet. Deshalb kann eine erste Komponente, die unten erwähnt werden soll, in einem technischen Konzept der vorliegenden Offenbarung eine zweite Komponente sein.
Ähnliche Bezugszeichen bezeichnen im Allgemeinen überall in der Spezifikation ähnliche Elemente.
Eine Größe und eine Dicke jeder Komponente, die in der Zeichnung veranschaulicht ist, sind zur Vereinfachung der Beschreibung veranschaulicht und die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Größe und die Dicke der Komponente, die veranschaulicht ist, beschränkt.
Die Merkmale verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können teilweise oder vollständig miteinander verklebt oder kombiniert sein und können auf technisch verschiedene Weisen ineinandergreifen und betreiben werden und die Ausführungsformen können unabhängig oder in Verbindung miteinander ausgeführt werden.
Im Folgenden wird eine DNA-Analysevorrichtung gemäß Beispielausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen genau beschrieben.
1 ist ein schematisches Diagramm einer DNA-Analysevorrichtung einer Ausführungsform der Offenbarung.
Die DNA-Analysevorrichtung 100 ist eine Vorrichtung, die eine Basensequenz einer DNA unter Verwendung einer Nanolücke analysiert. Die DNA-Analysevorrichtung 100 detektiert eine Änderung von Strom, die abhängig von jeder Base variiert, wenn die DNA die Nanolücke zwischen Erfassungselektroden SE eines Paars passiert, um die Basensequenz einer DNA zu analysieren.
Unter Bezugnahme auf 1 enthält die DNA-Analysevorrichtung 100 einen Hauptkörper 110, der ein Paar Erfassungselektroden SE, die mit der Nanolücke G voneinander beabstandet sind, eine Lichtbestrahlungseinheit oder -anordnung 120, die Licht zum Hauptkörper 110 ausstrahlt, um die Nanolücke G zu steuern, und eine Steuereinheit oder eine Steuerschaltung oder einen Controller 130, der den Hauptkörper 110 und die Lichtbestrahlungseinheit 120 steuert, enthält.
Der Hauptkörper 110 ist ein Diagnosekit, in das DNA, die analysiert werden soll, eingegeben wird. Der Hauptkörper 110 kann ein Paar Erfassungselektroden SE enthalten, das die Nanolücke G aufweist und die Basensequenz der DNA durch ein Schema des Detektierens der Stromänderung, wenn die DNA die Nanolücke G zwischen Erfassungselektroden SE eines Paars passiert, analysieren. Zusätzlich kann der Hauptkörper 110 eine lichtempfindliche organische Schicht 112 enthalten, die in Reaktion auf das Licht verformt wird, und stellt die Nanolücke G durch ein Schema des Verformens der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 ein. Der Hauptkörper 110, der die lichtempfindliche organische Schicht 112 enthält, wird unten unter Bezugnahme auf 2A bis 4 ausführlicher beschrieben.
Die Lichtbestrahlungseinheit 120 ist eine Komponente, die das Licht zum Hauptkörper 110 ausstrahlt, um die Nanolücke G zu steuern. Die Lichtbestrahlungseinheit 120 kann wahlweise das Licht gemäß der Steuerung durch die Steuereinheit 130 zum Hauptkörper 110 ausstrahlen. Die Lichtbestrahlungseinheit 120 enthält eine Lichtquelle 121, einen digitalen Mikrospiegel 122 und einen Polarisator 123.
Die Lichtquelle 121 ist betreibbar, Licht zu erzeugen, das ein Band von Wellenlängen besitzt, die eine Reaktion in der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 des Hauptkörpers 110 verursachen können. Das Licht von der Lichtquelle 121 kann mittels des digitalen Mikrospiegels 122 und des Polarisators 123 auf den Hauptkörper 110 einfallen und die lichtempfindliche organische Schicht 112 des Hauptkörpers 110 kann in Reaktion auf Licht verformt werden. Währenddessen besitzt die lichtempfindliche organische Schicht 112 ein verschiedenes Band von Wellenlängen eines Lichts, das auf ein Material reagiert. Deshalb kann die Lichtquelle 121 unter Berücksichtigung des Materials der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 unterschiedlich ausgelegt werden und kann z. B. die Lichtquelle 121 ein Laser sein, der Licht ausstrahlt, das eine Wellenlänge etwa im Bereich von 200 bis 400 nm besitzt, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Der digitale Mikrospiegel 122 enthält mehrere Mikrospiegel, die das einfallende Licht bei einem gewünschten Winkel senden. Jeder der mehreren Mikrospiegel ist konfiguriert, den Winkel einzustellen, um das Licht von der Lichtquelle 121 zu einem bestimmten Punkt des Hauptkörpers 110 zu reflektieren. Insbesondere reflektiert der digitale Mikrospiegel 122 das Licht von der Lichtquelle 121 zur lichtempfindlichen organischen Schicht 112 des Hauptkörpers 110. Unter Verwendung des digitalen Mikrospiegels 122 fällt das Licht lediglich auf einem Teil der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 oder fällt das Licht auf die gesamte lichtempfindliche organische Schicht 112 unter Verwendung des digitalen Mikrospiegels 122, was vorteilhaft ist, um die lichtempfindliche organische Schicht 112 zu verschiedenen Formen zu verformen.
Der Polarisator 123 ist ein Linearpolarisator, der das Licht linear polarisiert. Das Licht, das durch den digitalen Mikrospiegel 122 reflektiert wird, kann mittels des Polarisators 123 auf den Hauptkörper 110 ausgestrahlt werden. Die lichtempfindliche organische Schicht 112 des Hauptkörpers 110 kann in einem bestimmten Band von Wellenlängen enthalten sein und in Reaktion auf Licht, das in einer bestimmten Richtung linear polarisiert ist, verformt werden. Deshalb ist der Polarisator 123 zwischen dem digitalen Mikrospiegel 122 und dem Hauptkörper 110 angeordnet, um das linear polarisierte Licht zum Hauptkörper 110 zu liefern und die lichtempfindliche organische Schicht 112 kann durch Reagieren auf das linear polarisierte Licht verformt werden. Insbesondere ist der Polarisator 123 zwischen dem digitalen Mikrospiegel 122 und dem Substrat 111 derart angeordnet, dass das Licht, das durch den digitalen Mikrospiegel 122 reflektiert wird, linear polarisiert ist und auf die lichtempfindliche organische Schicht 112 einfällt. Da die lichtempfindliche organische Schicht 112 sich in einer Richtung parallel zu einer Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts ausdehnen kann, kann eine Polarisationsachse des Polarisators 123 unter Berücksichtigung einer Ausdehnungsrichtung der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 ausgelegt werden und dies wird unten unter Bezugnahme auf 3 ausführlicher beschrieben.
Währenddessen ist in 1 veranschaulicht, dass die Lichtbestrahlungseinheit 120 einen Polarisator 123 enthält, jedoch kann die Lichtbestrahlungseinheit 120 unter Berücksichtigung der Anzahl lichtempfindlicher organischer Schichten 112 und einer Verformungsrichtung der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 auch mehrere Polarisatoren 123 enthalten und die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Die Steuereinheit 130 ist eine Komponente, die die Lichtbestrahlungseinheit 120 und den Hauptkörper 110 steuert und ansteuert. Die Steuereinheit 130 enthält eine Lichtbestrahlungssteuereinheit oder -schaltung oder einen Lichtbestrahlungscontroller 131, die bzw. der mit der Lichtbestrahlungseinheit 120 verbunden ist, und eine Analyseeinheit oder -schaltung 132 und eine Stromversorgungseinheit oder -schaltung oder -anordnung 133, die mit dem Hauptkörper 110 verbunden ist.
Die Lichtbestrahlungssteuereinheit 131 ist mit der Lichtbestrahlungseinheit 120 verbunden, um die Lichtbestrahlungseinheit 120 zu steuern. Zum Beispiel ist die Lichtbestrahlungssteuereinheit 131 mit dem digitalen Mikrospiegel 122 verbunden und steuert den Winkel jedes der mehreren Mikrospiegel, um eine Richtung, eine Intensität usw., des Lichts, das auf dem Hauptkörper 110 einfällt, zu steuern.
Die Analyseeinheit 132 analysiert die Basensequenz der DNA durch Detektieren der elektrischen Stromänderung des Hauptkörpers 110. Die Analyseeinheit 132 ist mit einem Paar Erfassungselektroden SE des Hauptkörpers 110 elektrisch verbunden, um die Änderung eines Stroms zu detektieren, der im Paar Erfassungselektroden SE fließt, wenn die DNA die Nanolücke G (oder die „Nano Lücke G“ oder die „Nano-Lücke G“) zwischen den Erfassungselektroden SE des Paars passiert. Die Nanolücke G zwischen den Erfassungselektroden SE des Paars besitzt eine Größe, die der DNA entspricht, und die Analyseeinheit 132 kann einen Strom detektieren, der auf in einem Paar Erfassungselektroden SE und der DNA fließt, wenn die DNA zwischen Erfassungselektroden SE eines Paars passiert. Deshalb kann die Analyseeinheit 132 die Basensequenz der DNA auf der Grundlage des Stroms analysieren, der gemäß einer Molekülstruktur jeder Base variiert, während die DNA die Nanolücke G passiert. Es ist zu verstehen, dass die Nanolücke G mindestens eine Abmessung besitzen kann, die in einem Nanomaßstabsbereich ist. Zum Beispiel kann der Nanomaßstabsbereich kleiner als 1000 Nanometer (nm), kleiner als 100 nm oder kleiner als 10 nm sein.
Die Stromversorgungseinheit 133 legt eine Spannung an das Paar Erfassungselektroden SE an. Die Stromversorgungseinheit 133 legt die Spannung an das Paar Erfassungselektroden SE an, um den Hauptkörper 110 anzusteuern. In einigen Ausführungsformen kann die Stromversorgungseinheit 133 auch als eine von der Steuereinheit 130 getrennte Komponente ausgelegt sein und die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Im Folgenden wird der Hauptkörper 110 der DNA-Analysevorrichtung 100 gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 2A bis 4 ausführlicher beschrieben.
2A ist eine Draufsicht eines Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2B und 2C sind Querschnittansichten des Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 3 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer lichtempfindlichen organischen Schicht der DNA-Analysevorrichtung gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 4 ist ein Graph zum Beschreiben eines Biegewinkels abhängig von einer Lichtbestrahlungszeit der lichtempfindlichen organischen Schicht der DNA-Analysevorrichtung gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Unter Bezugnahme auf sowohl 2A als auch 2B enthält der Hauptkörper 110 ein Substrat 111, die lichtempfindliche organische Schicht 112, eine Isolationsschicht 113, ein Metallmuster 114 und ein Paar Erfassungselektroden SE.
Das Substrat 111 ist ein Substrat 111 zum Unterstützen und Schützen weiterer Komponenten des Hauptkörpers 110. Das Substrat 111 als ein durchsichtiges flexibles Substrat 111 kann aus einem Isolationsmaterial hergestellt sein, das gebogen oder ausgedehnt werden kann. Das Substrat 111 kann aus einem durchsichtigen Material hergestellt sein, derart, dass das Licht von der Lichtbestrahlungseinheit 120 auf die lichtempfindliche organische Schicht 112 einfallen kann, und aus einem Material hergestellt sein, das eine Flexibilität besitzt, um mit der Verformung der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 verformt zu werden. Zum Beispiel kann das Substrat 111 aus einem Silikonkautschuk wie z. B. Polydimethylsiloxan (PDMS), einem Elastomer wie z. B. Polyurethan (PU), Polytetrafluorethylen (PTFE) usw. hergestellt sein, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
Die lichtempfindliche organische Schicht 112 kann durch Reagieren auf das Licht, das von der Lichtbestrahlungseinheit 120 ausgestrahlt wird, verformt werden. Die lichtempfindliche organische Schicht 112 kann sich gemäß einer Wellenlänge des ausgestrahlten Lichts ausdehnen oder zusammenziehen. Zum Beispiel kann sich dann, wenn die Lichtbestrahlungseinheit 120 ein Licht eines UV-Bereichs zur lichtempfindlichen organischen Schicht 112 ausstrahlt, die lichtempfindliche organische Schicht 112 durch Reagieren auf das Licht des UV-Bereichs ausdehnen. Wenn die Lichtbestrahlungseinheit 120 das Licht nicht ausstrahlt und die lichtempfindliche organische Schicht 112 somit zu einem Licht eines Bereichs sichtbarer Strahlen freigelegt ist, zieht sich die lichtempfindliche organische Schicht 112 zusammen, um wieder zu ihrem ursprünglichen Zustand zurückzugehren. Der Bereich sichtbarer Strahlen oder das Spektrum sichtbaren Lichts kann Wellenlängen in einem Bereich von etwa 380 nm bis etwa 750 nm entsprechen. Der UV-Bereich kann Wellenlängen in einem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 400 nm wie z. B. zwischen etwa 100 nm und 380 nm entsprechen.
Unter Bezugnahme auf 3 kann die lichtempfindliche organische Schicht 112 durch Mischen eines Polymers, das eine organische Matrix bildet oder enthält, mit einem lichtempfindlichen Material 112m konfiguriert sein. Wie oben beschrieben wird, ist das lichtempfindliche Material 112m ein Material, das auf eine bestimmte Wellenlänge reagiert, und es können z. B. vernetzte flüssigkristalline Polymere (CLCPs), die die Azobenzolreihe enthalten, Block-Copolymer-Partikel (BCPs), die die Nitrobenzolesterreihe und die Kumarinesterreihe enthalten, oder dergleichen verwendet werden und Reihenmaterialien der CLCPs und BCPs können auch gemischt und zur Reaktivitätseinstellung und -verbesserung der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 gemäß der Wellenlänge des Lichts verwendet werden.
Unter Bezugnahme sowohl auf 2C als auch auf 3 kann die lichtempfindliche organische Schicht 112 sich in der Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts ausdehnen und zusammenziehen. Die lichtempfindliche organische Schicht 112 kann sich in einer Richtung parallel zur Polarisationsrichtung des Lichts ausdehnen. Die lichtempfindliche organische Schicht 112 kann das lichtempfindliche Material 112m enthalten, das auf das Licht reagiert, das in einer bestimmten oder einer gewählten Richtung linear polarisiert ist, und kann sich in der bestimmten oder der gewählten Richtung ausdehnen und zusammenziehen. Zum Beispiel kann sich, wenn Licht, das bei 0 Grad linear polarisiert ist, auf die lichtempfindliche organische Schicht 112 ausgestrahlt wird, die lichtempfindliche organische Schicht 112 durch gewisse lichtempfindliche Materialien 112m, die auf das bei 0 Grad linear polarisierte Licht wie am oberen linken Ende von 3 reagieren, in einer X-Achsenrichtung ausdehnen. Entsprechend kann sich, wenn ein Licht, das bei 90 Grad linear polarisiert ist, auf die lichtempfindliche organische Schicht 112 ausgestrahlt wird, die lichtempfindliche organische Schicht 112 durch gewisse lichtempfindliche Materialien 112m, die wie an einem oberen rechten Ende von 3 auf bei 90 Grad linear polarisiertes Licht reagieren, in einer Y-Achsenrichtung ausdehnen. Ferner kann sich, wenn ein Licht, das bei 135 Grad linear polarisiert ist, auf die lichtempfindliche organische Schicht 112 ausgestrahlt wird, die lichtempfindliche organische Schicht 112 durch gewisse lichtempfindliche Materialien 112m, die auf das bei 135 Grad linear polarisierte Licht wie an einem unteren linken Ende von 3 reagieren, in einer diagonalen Richtung ausdehnen und kann sich, wenn ein Licht, das bei 45 Grad linear polarisiert ist, auf die lichtempfindliche organische Schicht 112 ausgestrahlt wird, die lichtempfindliche organische Schicht 112 durch gewisse lichtempfindliche Materialien 112m, die auf das bei 45 Grad linear polarisierte Licht wie an einem unteren rechten Ende von 3 reagieren, in der diagonalen Richtung ausdehnen.
Deshalb ist, wenn die lichtempfindliche organische Schicht 112 durch mehrere lichtempfindliche Materialien 112m, die zufällig ausgerichtet sind oder gemäß einem gewählten Muster ausgerichtet sind, gebildet ist oder sie enthält, das Licht, das in der bestimmten Richtung linear polarisiert ist, auf die lichtempfindliche organische Schicht 112 ausgestrahlt wird, um die lichtempfindliche organische Schicht 112 lediglich in der bestimmten oder der gewählten Richtung zu verformen. Ferner sind die lichtempfindlichen Materialien 112m der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 lediglich in der bestimmten oder der gewählten Richtung durch Reiben oder Lichtausrichtung ausgerichtet, um eine Ausdehnungsrichtung der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 zu der bestimmten oder der gewählten Richtung festzulegen. Zum Beispiel können die mehreren lichtempfindlichen Materialien 112m, die die lichtempfindliche organische Schicht 112 bilden, in der Richtung parallel zur Polarisationsrichtung ausgerichtet sein.
Ein Feststoffgehaltsanteil des lichtempfindlichen Materials 112m, das die lichtempfindliche organische Schicht 112 bildet oder in ihr enthalten ist, kann unter Berücksichtigung einer Reaktionsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 ausgelegt sein. Wenn das Inhaltsanteil des lichtempfindlichen Materials 112m kleiner ist, kann die Reaktionsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 abnehmen und hingegen kann, wenn das Inhaltsanteil höher ist, die Reaktionsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 zunehmen. Zum Beispiel kann der Feststoffgehaltsanteil des lichtempfindlichen Materials 112m etwa im Bereich von 20 % bis 35 % liegen. Deshalb kann ein angenäherter Betrag eines lichtempfindlichen Materials 112m mit dem organischen Matrixpolymer in einer vorteilhaften Weise gemischt werden, um die Reaktionsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 zu wählen.
Währenddessen kann die Reaktivität der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 abhängig von der Dicke der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 variieren. Zum Beispiel nimmt, wenn die Dicke der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 zunimmt, die Reaktivität der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 zu, derart, dass die lichtempfindliche organische Schicht 112 stärker verformt werden kann. Allerdings erreicht dann, wenn die Dicke der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 einen vorgegebenen oder einen gewählten Zahlenwert, z. B. etwa 18 µm, überschreitet, die Reaktivität einen Sättigungszustand, weshalb ein Verformungspegel der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 eine Begrenzung aufweist. Deshalb kann unter Berücksichtigung davon die Dicke der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 gewählt werden. Zum Beispiel kann das Wählen einer Dicke von weniger als etwa 18 µm für die lichtempfindliche organische Schicht 112 vorteilhaft sein, um eine Gesamtdicke des Hauptkörpers 110 zu verringern.
Zusätzlich kann unter Bezugnahme auf 4 die Reaktivität der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 abhängig von einem Materialtyp und einer Lichtbestrahlungszeit gemeinsam variieren. Wenn ein Licht, das dieselbe Intensität besitzt, für dieselbe Zeit auf die lichtempfindliche organische Schicht 112 ausgestrahlt wird, kann die Reaktivität abhängig vom Typ eines lichtempfindlichen Materials 112m variieren. Zum Beispiel besitzt eine lichtempfindliche organische Schicht 112, die aus PAzo/PDMS hergestellt ist, eine größte Reaktivität, weshalb die lichtempfindliche organische Schicht 112 bei bis zu etwa 90 Grad gebogen werden kann, und besitzt eine lichtempfindliche organische Schicht 112, die lediglich aus PAzo hergestellt ist, eine niedrige Reaktivität, weshalb die lichtempfindliche organische Schicht 112 bei bis zu etwa 60 Grad gebogen werden kann.
Ferner kann, wenn eine Zeit, für die das Licht auf die lichtempfindliche organische Schicht 112 ausgestrahlt wird, zunimmt, die Reaktivität der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 zunehmen. Zum Beispiel kann, falls alle drei lichtempfindlichen organischen Schichten 112 aus PAzo/PDMS, PAzo/PDDMA bzw. PAzo hergestellt sind, bestätigt werden, dass mit erhöhter Zeit des Bestrahlens des Lichts der Biegewinkel allmählich zunimmt.
Deshalb können die Reaktivität und die Reaktionsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 auf der Grundlage des Typs des lichtempfindlichen Materials 112m, das die lichtempfindliche organische Schicht 112 bildet oder in ihr enthalten ist, des Inhaltsanteils des lichtempfindlichen Materials 112m, der Dicke der lichtempfindlichen organischen Schicht 112, der Intensität des Lichts und der Bestrahlungszeit des Lichts bestimmt oder gewählt werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2A und 2B ist die Isolationsschicht 113 an der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 angeordnet. Die Isolationsschicht 113 kann die lichtempfindliche organische Schicht 112 schützen, um zu verhindern, dass die lichtempfindliche organische Schicht 112 zur Außenseite freigelegt ist. Die Isolationsschicht 113 kann derart angeordnet sein, dass sie die lichtempfindliche organische Schicht 112, die aus einem organischen Material hergestellt ist, abdeckt, und kann die lichtempfindliche organische Schicht 112 davor schützen, durch externe Feuchtigkeit oder Sauerstoff verformt zu werden. In diesem Fall kann eine Tiefe einer Nut 113a der Isolationsschicht 113 in einem Bereich bestimmt werden, in dem die lichtempfindliche organische Schicht 112 aus der Isolationsschicht 113 nicht freigelegt ist. Ferner kann die Isolationsschicht 113 die lichtempfindliche organische Schicht 112 von weiteren Komponenten des Hauptkörpers 110 isolieren. Die Isolationsschicht 113 kann aus dem Material hergestellt sein, das die Flexibilität besitzt, dass es sich mit der Verformung der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 biegt. Zum Beispiel können die Isolationsschicht 113 und das Substrat 111 aus demselben Material hergestellt sein oder es enthalten und aus Silikonkautschuk wie z. B. Polydimethylsiloxan (PDMS), Elastomer wie z. B. Polyurethan (PU), Polytetrafluorethylen (PTFE) usw. hergestellt sein, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
Die Isolationsschicht 113 enthält eine Nut 113a, die derart angeordnet ist, dass sie mit der Nanolücke G zwischen Erfassungselektroden SE eines Paars überlappt. Die Nut 113a kann derart angeordnet sein, dass sie der Nanolücke G zwischen Erfassungselektroden SE eines Paars entspricht. Wenn die lichtempfindliche organische Schicht 112 ausgedehnt ist, kann eine Beanspruchung an der Isolationsschicht 113, die diskontinuierlich gebildet ist, stärker konzentriert sein als an dem Substrat 114, das kontinuierlich gebildet ist, und die Isolationsschicht 113 kann einfacher gestreckt werden als das Substrat 111. Deshalb kann, wenn die lichtempfindliche organische Schicht 112 ausgedehnt ist, der Hauptkörper 110 derart gebogen sein, dass die Isolationsschicht 113 mit der Nut 113a ausgedehnt ist und das Substrat 111 zusammengezogen ist. Das heißt, wie in 2C veranschaulicht ist, können, wenn die lichtempfindliche organische Schicht 112 ausgedehnt ist, das Substrat 111, die lichtempfindliche organische Schicht 112 und die Isolationsschicht 113 derart gebogen sein, dass sie um die Nut 113a nach oben konvex sind, und kann auch die Nanolücke G geändert werden. Deshalb kann die Nut 113a zum Konzentrieren der Beanspruchung an der Isolationsschicht 113 in einer Weise gebildet sein, die dahingehend vorteilhaft ist, dass das Substrat 111, die lichtempfindliche organische Schicht 112 und die Isolationsschicht 113 in einer bestimmten oder einen gewählten Richtung, d. h. einer Richtung, dass sie nach oben konvex sind, verformt werden. Zum Beispiel kann die Nut 113a das Querschnittprofil besitzen, das in 2B und 2C dargestellt ist, wobei Seitenwände der Nut 113a sich zum Substrat 111 geradlinig verjüngen. In einigen Ausführungsformen kann die Nut 113a eine verschiedene Form als die, die in 2B und 2C dargestellt ist, besitzen. Zum Beispiel kann die Nut 113a eine oder mehrere gekrümmte Seitenwände besitzen. Die Nut 113a kann an einem Punkt im Querschnittprofil enden.
Das Metallmuster 114 ist an der Isolationsschicht 113 angeordnet. Ein Paar Metallmuster 114 kann an der Isolationsschicht 113 angeordnet sein, wobei die Nut 113a der Isolationsschicht 113 dazwischen angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen besitzt jedes Metallmuster 114 des Paars eine Seitenwand, die bei der Nut 113a endet. Das Metallmuster 114 als eine Elektrode, die in einem Bildungsprozess einer Spitzenelektrode 115, die durch einen Nanodraht (oder „Nanodraht“) eines Paars Erfassungselektroden SE konfiguriert ist, verwendet wird, wird unten unter Bezugnahme auf 5B beschrieben.
Ein Paar Erfassungselektroden SE, die mit der Nanolücke G voneinander beabstandet sind, ist am Metallmuster 114 angeordnet. Ein Teil der Erfassungselektrode SE kann am Metallmuster 114 angeordnet sein und der verbleibende Teil kann mit der Nut 113a überlappen. Deshalb kann die Nanolücke G eines Paars Erfassungselektroden SE derart angeordnet sein, dass sie der Nut 113a entspricht. Jede Erfassungselektrode SE eines Paars enthält die Spitzenelektrode 115, die am Metallmuster 114 angeordnet ist, und eine Verbindungselektrode 116, die an der Spitzenelektrode 115 angeordnet ist.
Die Spitzenelektrode 115 ist eine Elektrode, die durch den Nanodraht und Bilden der Nanolücke G konfiguriert ist. Spitzenelektroden 115 eines Paars können mit der Nanolücke G voneinander beabstandet angeordnet sein. Jede eines Paars Spitzenelektroden 115 kann derart angeordnet sein, dass ein Teil mit der Nut 113a der Isolationsschicht 113 überlappt und der verbleibende Teil mit dem Metallmuster 114 überlappt.
Die Verbindungselektrode 116 ist an der Spitzenelektrode 115 angeordnet. Ein Paar Verbindungselektroden 116 kann derart angeordnet sein, dass es einem Paar Spitzenelektroden 115 entspricht. Jede eines Paars Verbindungselektroden 116 kann derart angeordnet sein, dass sie von der Nut 113a der Isolationsschicht 113 beabstandet ist und die Spitzenelektrode 115 abdeckt. Ein Paar Verbindungselektroden 116 kann die Steuereinheit 130 und die Spitzenelektrode 115 elektrisch verbinden. Deshalb kann die Spannung von der Steuereinheit 130 an ein Paar Verbindungselektroden 116 angelegt werden und kann die Steuereinheit 130 den Strom detektieren, der in der Spitzenelektrode 115 fließt, wenn die DNA die Nanolücke G durch die Verbindungselektrode 116 passiert.
Währenddessen kann die Nanolücke G ein Intervall aufweisen, das der DNA entspricht, derart, dass die DNA die Nanolücke G passiert. Wenn die Nanolücke G übermäßig klein ist, muss die DNA-Basensequenz nicht analysiert werden, und wenn die Nanolücke G übermäßig groß ist, können DNA-Stränge die Nanolücke G in einem Verklumpungszustand passieren, derart, dass eine genaue Basensequenzanalyse schwierig sein kann. Deshalb wird in der DNA-Analysevorrichtung 100 gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung das linear polarisierte Licht zur lichtempfindlichen organischen Schicht 112 des Hauptkörpers 110 ausgestrahlt, um die Nanolücke G einfach einzustellen.
Unter Bezugnahme auf 2A und 2C verformt die DNA-Analysevorrichtung 100 die lichtempfindliche organische Schicht 112, um die Nanolücke G einzustellen. Wenn die lichtempfindliche organische Schicht 112 verformt wird, wird die Nanolücke G zwischen den Erfassungselektroden SE des Paars variiert. Zunächst strahlt die Lichtbestrahlungseinheit 120 das linear polarisierte Licht zur lichtempfindlichen organischen Schicht 112 des Hauptkörpers 110 aus, um den Hauptkörper 110 zu verformen. Zum Beispiel wird das Licht auf die lichtempfindliche organische Schicht 112 ausgestrahlt, um den Hauptkörper 110 derart zu biegen, dass er nach oben konvex ist.
Die lichtempfindliche organische Schicht 112 wird derart gesteuert, dass sie sich in einer Längsrichtung eines Paars Erfassungselektroden SE, d. h. der X-Achsenrichtung, ausdehnt, um den Hauptkörper 110 derart zu biegen, dass er nach oben konvex ist. In diesem Fall wird das Licht, das in der X-Achsenrichtung linear polarisiert ist, zum Hauptkörper 110 ausgestrahlt, um die lichtempfindliche organische Schicht 112 in der X-Achsenrichtung auszudehnen. Die lichtempfindliche organische Schicht 112 kann sich in der Längsrichtung eines Paars Erfassungselektroden SE durch Reagieren auf das linear polarisierte Licht ausdehnen und können das Substrat 111, die lichtempfindliche organische Schicht 112 und die Isolationsschicht 113 derart gebogen werden, dass sie zur Oberseite des Substrats 111 um die Nut 113a, auf die die Beanspruchung konzentriert ist, konvex sind. Deshalb kann, da der Hauptkörper 110 um die Nut 113a gebogen ist, eine Nanolücke G' zwischen Erfassungselektroden SE eines Paars zunehmen. In diesem Fall können durch Einstellen der Intensität und der Bestrahlungszeit des Lichts der Biegewinkel und die Nanolücke G des Hauptkörpers 110 genau gesteuert werden. Die Nanolücke G kann als eine erste Nanolücke G bezeichnet werden und die Nanolücke G' kann als eine zweite Nanolücke G' bezeichnet werden. Die zweite Nanolücke G' kann mindestens eine Abmessung (z. B. in der X-Achsenrichtung) besitzen, die die der ersten Nanolücke G überschreitet.
Währenddessen besitzt die Nanolücke G zwischen Erfassungselektroden SE eines Paars eine sehr kleine Größe und ist, um die Nanolücke G zu bilden, Halbleitergerät, das einen Mikroprozess durchführen kann, vorteilhaft. Allerdings besteht dann, wenn eine Nanolücke im Nanomaßstab gebildet wird, ein Problem dahingehend, dass es aufgrund eines Prozessfehlers usw. schwierig ist, die ausgelegte Nanolücke G zu implementieren.
Deshalb ist in der DNA-Analysevorrichtung 100 gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung die lichtempfindliche organische Schicht 112 im Hauptkörper 110 gebildet, um die Nanolücke G einfach einzustellen. Die lichtempfindliche organische Schicht 112 ist eine Schicht, die eine Eigenschaft besitzt, dass sie sich durch das Licht ausdehnt und zusammenzieht, und die lichtempfindliche organische Schicht 112 wird verformt, um den Hauptkörper 110 zu biegen. Wenn die lichtempfindliche organische Schicht 112 ausgedehnt ist und der Hauptkörper 110 somit um die Nut 113a gebogen ist, kann die Größe der Nanolücke G der Erfassungselektrode SE, die an der Nut 113a positioniert ist, geändert werden. Deshalb wird die lichtempfindliche organische Schicht 112 verformt, um die Nanolücke G zwischen Erfassungselektroden SE eines Paars zu einer gewünschten oder einer gewählten Größe zu steuern. Zum Beispiel können dann, wenn das Licht, das in der Längsrichtung der Erfassungselektrode SE linear polarisiert ist, zum Hauptkörper 110 ausgestrahlt wird, um die lichtempfindliche organische Schicht 112 in der Längsrichtung der Erfassungselektrode SE auszudehnen, können die Isolationsschicht 113 und das Substrat 111, die die lichtempfindliche organische Schicht 112 umgeben, verformt werden. Die Isolationsschicht 113 und das Substrat 111 können um die Nut 113a gebogen werden, auf die die Beanspruchung durch die Ausdehnung der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 konzentriert ist, und der Hauptkörper 110 kann gebogen werden und die Größe der Nanolücke G zwischen Erfassungselektroden SE eines Paars kann zunehmen. Hingegen können dann, wenn das Licht nicht zum Hauptkörper 110 ausgestrahlt wird oder schwächer zum Hauptkörper 110 ausgestrahlt wird und die lichtempfindliche organische Schicht 112 zum ursprünglichen Zustand oder einem weniger verformten Zustand zusammengezogen wird, die Isolationsschicht 113 und das Substrat 111 aus dem Biegezustand zu einem flachen Zustand oder einem weniger gekrümmten Zustand zurückkehren und kann die Größe der Nanolücke G abnehmen. Entsprechend kann in der DNA-Analysevorrichtung 100 gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Nanolücke G zwischen Erfassungselektroden SE eines Paars lediglich durch Ausstrahlen des Lichts ohne das Halbleitergerät, das teuer ist, einfach eingestellt werden.
Im Folgenden wird ein Herstellungsverfahren der DNA-Analysevorrichtung 100 gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 5A bis 5D beschrieben.
5A bis 5D sind Prozessdiagramme zum Beschreiben eines Herstellungsverfahrens einer DNA-Analysevorrichtung gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Unter Bezugnahme auf 5A wird die lichtempfindliche organische Schicht 112 am Substrat 111 gebildet und wird die Isolationsschicht 113, die die lichtempfindliche organische Schicht 112 abdeckt, gebildet. Anschließend wird eine Metallschicht zum Bilden des Metallmusters 114 an der Isolationsschicht 113 gebildet. Zusätzlich werden das Metallmuster 114 und die Isolationsschicht 113 teilweise geätzt, um die Nut 113a zu bilden. Die Nut 113a kann an der Isolationsschicht 113 derart gebildet sein, dass sie der Nanolücke G entspricht.
Unter Bezugnahme auf 5B eine Nanodrahtschicht NW, die die Spitzenelektrode 115 bildet oder in ihr enthalten ist, unter Verwendung eines elektrohydrodynamischen (EHD) Druckschemas gebildet. Die Spitzenelektrode 115, die durch Nanodrähte gebildet ist oder sie enthält, kann durch ein elektrisches Strahlungsschema gebildet sein. Eine Lösung, in der die Nanodrähte verteilt sind, kann auf das Metallmuster 114 unter Verwendung eines Kegelstrahls in einer Düse NZ aufgebracht werden. In diesem Fall werden Spannungen, die entgegengesetzte Polaritäten besitzen, an die Düse NZ und das Metallmuster 114 angelegt, um den Nanodraht, der aus einem Leitermaterial hergestellt ist, am Substrat 111 problemlos zu bilden. Allerdings wird in 5B beschrieben, dass der Nanodrahtschicht NW zum Bilden der Spitzenelektrode 115 durch das EHD-Druckschema gebildet ist, jedoch können die Nanodrahtschicht NW und die Spitzenelektrode 115 durch weitere Schemas außer dem EHD-Druckschema gebildet werden und kann das Metallmuster 114 abhängig vom Schema ausgelassen sein, und die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Unter Bezugnahme auf 5C ist ein Paar Verbindungselektroden 116 an der Nanodrahtschicht NW gebildet. Die Verbindungselektroden 116 des Paares können mit der Nut 113a die dazwischen angeordnet ist, voneinander beabstandet sein. Eine Verbindungselektrode 116 kann ein Ende der Nanodrahtschicht NW, die auf einer Seite der Nut 113a angeordnet ist, abdecken und kann die verbleibende Verbindungselektrode 116 das weitere Ende der Nanodrahtschicht NW, die auf der weiteren Seite der Nut 113a angeordnet ist, abdecken.
Unter Bezugnahme auf 5D fließt elektrischer Strom in der Verbindungselektrode 116 und der Nanodrahtschicht NW, derart, dass eine Nanodrahtschicht NW in ein Paar Spitzenelektroden 115 unterteilt wird. Unter Bezugnahme auf 5B sind Abschnitte der Nanodrahtschicht NW, die am Metallmuster 114 auf jeder Seite der Nut 113a gebildet sind, im Gegensatz zu einem Paar Spitzenelektroden 115, die voneinander beabstandet sind, miteinander verbunden. Deshalb wird ein Mittelabschnitt des Nanodrahts ausgeschnitten, um ein Paar Spitzenelektroden 115 zu bilden, die voneinander beabstandet sind, um die Nanolücke G zu bilden.
Zu diesem Zweck ist im verwandten Gebiet beabsichtigt, dass die Nanodrahtschicht NW unter Verwendung des Halbleitergeräts, das den Mikroprozess durchführen kann, gemustert ist, j edoch ist ein feiner Musterbildungsprozess im Nanomaßstab nicht einfach und es ist aufgrund eines Prozessfehlers usw. schwierig, die Nanodrahtschicht NW mit einem Muster zu versehen, um eine Nanolücke G zu bilden, die einen bestimmten oder einen gewählten Zahlenwert besitzt. Deshalb wird im Herstellungsverfahren der DNA-Analysevorrichtung 100 gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung dann, wenn die Nanodrahtschicht NW gebildet wird, eine Strahlungsgeschwindigkeit eingestellt und ein hoher Strom fließt im Nanodrahtschicht NW, um die Nanodrahtschicht NW zu trennen. Speziell wird, wenn der Nanodrahtschicht NW gebildet ist, die Strahlungsgeschwindigkeit eingestellt, um den Mittelabschnitt der Nanodrahtschicht NW, der mit der Nut 113a überlappt, derart zu bilden, dass er dünner als der verbleibende Abschnitt ist. Zusätzlich kann, wenn der hohe Strom in der Nanodrahtschicht NW durch die Verbindungselektrode 116 fließt, der dünn gebildete Mittelabschnitt getrennt werden.
Deshalb wird im Herstellungsverfahren der DNA-Analysevorrichtung 100 gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung der Strom an die Nanolücke G des Nanodrahts angelegt, um die Nanolücke G einfach zu bilden. Um den Mittelabschnitt des Nanodrahts zu trennen, kann auch das Halbleitergerät verwendet werden, das eine Mikroverarbeitung durchführen kann, jedoch ist das Halbleitergerät sehr teuer und es ist schwierig, den Prozess mit der Einheit Nano durchzuführen, was sehr klein ist. Im Gegensatz dazu wird im Herstellungsprozess der DNA-Analysevorrichtung 100 gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung dann, wenn die Nanodrahtschicht NW gebildet wird, die Strahlungsgeschwindigkeit eingestellt, um den Mittelabschnitt der Nanodrahtschicht NW, der abgetrennt werden soll, relativ dünn zu bilden. Danach kann, wenn der hohe Strom an den Nanodrahtschicht NW angelegt wird, ein Mittelabschnitt, der dünn gebildet ist und einen hohen Widerstand besitzt, abgetrennt werden und kann die Nanodrahtschicht NW in ein Paar Spitzenelektroden 115 getrennt werden. Deshalb kann die Nanodrahtschicht NW einfach ohne das teure und komplizierte Halbleitergerät in ein Paar Spitzenelektroden 115 gebildet werden, das die Nanolücke G aufweist.
Die DNA-Analysevorrichtung 100 gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Nanolücke G des Nanodrahts einfach einstellen, selbst nachdem ein Herstellungsprozess der DNA-Analysevorrichtung 100 abgeschlossen worden ist. Die Nanolücke G, die im Prozess des Trennens des Mittelabschnitts der Nanodrahtschicht NW durch Anlegen des hohen Stroms gebildet wird, wird derart gebildet, dass sie von einem ausgelegten Zahlenwert verschieden ist, was zu einem Fehler der DNA-Analysevorrichtung 100 führen kann. Allerdings kann die DNA-Analysevorrichtung 100 gemäß einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Nanolücke G durch ein Schema zum Verformen der lichtempfindlichen organischen Schicht 112 selbst einstellen, nachdem die Nanolücke G gebildet worden ist. Deshalb kann die Nanolücke G ohne Einschränkung auf einen Prozessfehler nach dem Bilden der Nanolücke G eingestellt werden und die Zuverlässigkeit der DNA-Analysevorrichtung 100 kann verbessert werden.
6, 7 und 8 sind Querschnittansichten des Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß verschiedenen Beispielausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die DNA-Analysevorrichtungen 600, 700 und 800 der jeweiligen 6 bis 8 sind von der DNA-Analysevorrichtung 100 in 1 bis 2C bezüglich der lichtempfindlichen organischen Schichten 612, 712 und 812 verschieden und die DNA-Analysevorrichtungen 600, 700 und 800 sind bezüglich weiterer Komponenten im Wesentlichen gleich der DNA-Analysevorrichtung 100, weshalb eine redundante Beschreibung ausgelassen ist.
Unter Bezugnahme auf 6 bis 8 können die lichtempfindlichen organischen Schichten 612, 712 und 812 der DNA-Analysevorrichtungen 600, 700 und 800 gemäß verschiedenen Beispielausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unterschiedlich ausgelegt werden.
Zunächst kann unter Bezugnahme auf 6 in der DNA-Analysevorrichtung 600 gemäß einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung die lichtempfindliche organische Schicht 612 lediglich in einem Teil des Substrats 111 angeordnet sein. Die lichtempfindliche organische Schicht 612 ist nicht im gesamten Substrat 111 angeordnet, sondern kann lediglich in einem Teil des Substrats 111, der der Nut 113a der Isolationsschicht 113 entspricht, angeordnet sein. Deshalb ist die lichtempfindliche organische Schicht 612 lediglich in einem Teil des Hauptkörpers 610 gebildet, statt die lichtempfindliche organische Schicht 612 im gesamten Hauptkörper 610 zu bilden, um die Nanolücke G einfach einzustellen. Zum Beispiel muss, wie in 6 dargestellt ist, die lichtempfindliche organische Schicht 612 nicht vollständig mit den Spitzenelektroden 115 überlappen und kann stattdessen mit den Spitzenelektroden 115 in der X-Achsenrichtung teilweise überlappen. Die lichtempfindliche organische Schicht 612 kann mit der Nut 113a in der X-Achsenrichtung vollständig überlappen.
Unter Bezugnahme auf 7 kann in der DNA-Analysevorrichtung 700 gemäß noch einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung die lichtempfindliche organische Schicht 712 auf einer Seite der Nut 113a angeordnet sein, derart, dass die lichtempfindliche organische Schicht 712 benachbart zu einer Erfassungselektrode des Paars Erfassungselektroden SE angeordnet ist. Die lichtempfindliche organische Schicht 712 kann in einer symmetrischen Struktur um die Nut 113a angeordnet sein oder kann in einer asymmetrischen Struktur um die Nut 113a angeordnet sein. Wenn die lichtempfindliche organische Schicht 712 in der symmetrischen Struktur angeordnet ist, wie in 6 beschrieben ist, kann die Nanolücke G durch ein Schema zum Einstellen von Orten von beiden Erfassungselektroden SE eines Paars, wenn die lichtempfindliche organische Schicht 712 verformt wird, eingestellt werden. Hingegen wird, wenn die lichtempfindliche organische Schicht 712 der asymmetrischen Struktur im Hauptkörper 710 angeordnet ist, der Ort lediglich einer Elektrode, die zur lichtempfindlichen organischen Schicht 712 eines Paars Erfassungselektroden SE benachbart ist, eingestellt, um die Nanolücke G einzustellen, wenn die lichtempfindliche organische Schicht 712 verformt wird. Deshalb ist die lichtempfindliche organische Schicht 712 in der asymmetrischen Struktur angeordnet, um die Nanolücke G einzustellen. Es ist zu verstehen, dass „benachbart“ die Bedeutung enthält, dass ein Element auf derselben Seite wie ein weiteres Element ist. Zum Beispiel ist die lichtempfindliche organische Schicht 712, die in 7 dargestellt ist, auf derselben Seite der Nut 113a wie eine der Erfassungselektroden SE. Entsprechend kann die lichtempfindliche organische Schicht 712, die in 7 dargestellt ist, als „nicht benachbart“ zur weiteren Erfassungselektrode SE auf der anderen Seite der Nut 113a bezeichnet werden.
Unter Bezugnahme auf 8 kann in der DNA-Analysevorrichtung 800 gemäß noch einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung die lichtempfindliche organische Schicht 812 durch mehrere lichtempfindliche organische Unterschichten 812a gebildet sein oder sie enthalten. Die mehreren lichtempfindlichen organischen Unterschichten 812a sind am Substrat 111 angeordnet, um lediglich einen Teil des Hauptkörpers 810 zu verformen oder den gesamten Hauptkörper 810 zu verformen. Deshalb kann die Nanolücke G durch die mehreren lichtempfindlichen organischen Unterschichten 812a genauer eingestellt werden.
Deshalb sind in den DNA-Analysevorrichtungen 600, 700 und 800 gemäß verschiedenen Beispielausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die lichtempfindlichen organischen Schichten 612, 712 und 812 unterschiedlich ausgelegt, um die Nanolücke G einzustellen. Zum Beispiel ist unter Bezugnahme auf 6 die lichtempfindliche organische Schicht 612 lediglich in einem Teilbereich des Hauptkörpers 610 teilweise gebildet, um die Nanolücke G einzustellen. In diesem Fall wird, da mindestens ein Teil der lichtempfindlichen organischen Schicht 612 mit der Nut 113a überlappt, die Beanspruchung auf die Nut 113a konzentriert, um den Hauptkörper 610 einfach zu biegen, wenn die lichtempfindliche organische Schicht 612 verformt wird. Unter Bezugnahme auf 7 ist die lichtempfindliche organische Schicht 712 in der asymmetrischen Struktur angeordnet, um die Nanolücke G einzustellen. In diesem Fall wird, da die lichtempfindliche organische Schicht 712 auf einer Seite der Nut 113a angeordnet ist, direkte Bestrahlung des Lichts auf den Abschnitt der Nut 113a minimiert oder verringert, um Rauschen aufgrund einer DNA-Analyse zu minimieren oder zu verringern. Ferner ist, obwohl die lichtempfindliche organische Schicht 712 in der asymmetrischen Struktur angeordnet ist, die lichtempfindliche organische Schicht 712 benachbart zur Nut 113a angeordnet, weshalb der Hauptkörper 710 einfach gebogen werden kann. Unter Bezugnahme auf 8 sind mehrere lichtempfindliche organische Unterschichten 812a am Substrat 111 angeordnet, um den Hauptkörper 810 in verschiedene Formen zu verformen. Zum Beispiel wird das Licht lediglich auf einige lichtempfindliche organische Unterschichten 812a unter den mehreren lichtempfindlichen organischen Unterschichten 812a ausgestrahlt, um die Nanolücke G relativ gering zu ändern, und wird das Licht auf alle lichtempfindlichen organischen Unterschichten 812a ausgestrahlt, um die Nanolücke G relativ stark zu ändern. Deshalb können in den DNA-Analysevorrichtungen 600, 700 und 800 gemäß verschiedenen Beispielausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die lichtempfindlichen organischen Schichten 612, 712 und 812 unterschiedlich ausgelegt werden.
9A ist eine Draufsicht des Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 9B ist eine Querschnittansicht des Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß noch einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die DNA-Analysevorrichtung 900 von 9A und 9B ist von der DNA-Analysevorrichtung 100 in 1 bis 2C lediglich bezüglich der lichtempfindlichen organischen Schicht 912 verschieden und die DNA-Analysevorrichtung 900 ist bezüglich weiterer Komponenten im Wesentlichen gleich der DNA-Analysevorrichtung 100, weshalb eine redundante Beschreibung ausgelassen ist.
Unter Bezugnahme auf 9A und 9B enthält die lichtempfindliche organische Schicht 912 eine erste lichtempfindliche organische Schicht 912a und eine zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b. Die erste lichtempfindliche organische Schicht 912a und die zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b können voneinander beabstandet am Substrat 111 angeordnet sein. Die erste lichtempfindliche organische Schicht 912a kann auf einer Seite der Nut 113a angeordnet sein und die zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b kann auf der weiteren Seite der Nut 113a angeordnet sein. Zum Beispiel kann die erste lichtempfindliche organische Schicht 912a mit einer Erfassungselektrode SE überlappen und kann die zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b mit der verbleibenden Erfassungselektrode SE überlappen. Wie in 9A und 9B gezeigt ist, können die erste lichtempfindliche organische Schicht 912a und die zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b in derselben Ebene (Schicht) angeordnet sein.
Die erste lichtempfindliche organische Schicht 912a wird in der X-Achsenrichtung verformt, um die Nanolücke G zwischen den Erfassungselektroden SE einzustellen. Die erste lichtempfindliche organische Schicht 912a kann sich durch Reagieren lediglich auf das Licht, das in der X-Achsenrichtung linear polarisiert ist, in der X-Achsenrichtung ausdehnen oder zusammenziehen. Ein lichtempfindliches Material 112m der ersten lichtempfindlichen organischen Schicht 912a kann derart ausgelegt sein, dass es lediglich auf das Licht reagiert, das in der X-Achsenrichtung linear polarisiert ist. Deshalb kann, wenn die erste lichtempfindliche organische Schicht 912a ausgedehnt ist, der Hauptkörper 910 auf der Grundlage der Nut 113a gebogen sein und kann die Nanolücke G zwischen Erfassungselektroden SE eines Paars eingestellt werden.
Die zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b wird in der Y-Achsenrichtung verformt, um ein Paar Spitzenelektroden 115 aufeinander auszurichten. Die zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b kann sich durch Reagieren lediglich auf das Licht, das in der Y-Achsenrichtung linear polarisiert ist, in der Y-Achsenrichtung ausdehnen oder zusammenziehen. Das lichtempfindliche Material 112m der zweiten lichtempfindlichen organischen Schicht 912b kann ausgelegt sein, lediglich auf das Licht zu reagieren, das in der Y-Achsenrichtung linear polarisiert ist. Wenn die zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b verformt wird, kann ein Teil des Hauptkörpers 910 in der Y-Achsenrichtung gebogen werden und eine Spitzenelektrode 115, die mit der zweiten lichtempfindlichen organischen Schicht 912b überlappt, kann sich in der Y-Achsenrichtung bewegen. Deshalb können durch Bewegen einer Spitzenelektrode 115 in der Y-Achsenrichtung durch Verformen der zweiten lichtempfindlichen organischen Schicht 912b die Orte eines Paars Spitzenelektroden 115 derart eingestellt werden, dass Spitzenelektroden 115 eines Paars auf derselben Linie (z. B. in der X-Achsenrichtung) angeordnet sind.
Währenddessen kann, obwohl es in der Figur nicht veranschaulicht ist, die Lichtbestrahlungseinheit 120 einen Polarisator 123, der das Licht bereitstellt, das in der X-Achsenrichtung linear polarisiert ist, um die erste lichtempfindliche organische Schicht 912a zu verformen, und einen Polarisator 123, der das Licht bereitstellt, das in der Y-Achsenrichtung linear polarisiert ist, um die zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b zu verformen, enthalten.
In der DNA-Analysevorrichtung 900 gemäß noch einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung können die Spitzenelektroden 115 aufeinander ausgerichtet sein und kann gleichzeitig auch die Nanolücke G eingestellt werden. Zunächst wird die erste lichtempfindliche organische Schicht 912a, die in der Längsrichtung eines Paars Erfassungselektroden SE verformt (z. B. ausgedehnt oder zusammengezogen) wird, angeordnet, um die Nanolücke G zwischen den Erfassungselektroden SE einzustellen. Die erste lichtempfindliche organische Schicht 912a wird in der Längsrichtung der Erfassungselektrode SE verformt, um die Größe der Nanolücke G einzustellen. Allerdings kann, wenn Spitzenelektroden 115 eines Paars nicht auf derselben Linie angeordnet sind, sondern derart angeordnet sind, dass sie einander kreuzen, obwohl die Nanolücke G eingestellt wird, die DNA-Analyse schwierig sein. Deshalb kann die zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b, die den Ort der Spitzenelektrode 115 steuert, ferner derart angeordnet sein, dass Spitzenelektroden 115 eines Paars auf derselben Linie mit der Nanolücke G angeordnet sind. Die zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b wird in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung eines Paars Elektroden verformt, um den Ort einer beliebigen Spitzenelektrode 115 eines Paars Spitzenelektroden 115 einzustellen. Zum Beispiel kann der Ort einer Spitzenelektrode 115 durch Ausdehnen eines Endes oder des weiteren Endes der zweiten lichtempfindlichen organischen Schicht 912b derart eingestellt werden, dass eine Spitzenelektrode 115 auf derselben Linie wie die weitere Spitzenelektrode 115 angeordnet ist. Entsprechend enthält die DNA-Analysevorrichtung 900 gemäß noch einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung die erste lichtempfindliche organische Schicht 912a, die die Nanolücke G steuert, und die zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b, die die Spitzenelektrode 115 ausrichtet, um die DNA-Analysegenauigkeit zu verbessern.
10A ist eine Draufsicht des Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß noch einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 10B ist eine Querschnittansicht des Hauptkörpers der DNA-Analysevorrichtung gemäß noch einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die DNA-Analysevorrichtung 1000 von 10A und 10B ist von der DNA-Analysevorrichtung 900 in 9A bis 9B lediglich bezüglich einer Isolationsschicht 1013 verschieden und die DNA-Analysevorrichtung 1000 ist bezüglich weiterer Komponenten im Wesentlichen gleich der DNA-Analysevorrichtung 900, weshalb eine redundante Beschreibung ausgelassen ist.
Unter Bezugnahme auf 10A und 10B enthält die lichtempfindliche organische Schicht 1012 eine erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a und eine zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b und enthält die Isolationsschicht 1013 eine erste Isolationsschicht 1013a und eine zweite Isolationsschicht 1013b. Die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a und die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b können an verschiedenen Schichten angeordnet sein. Die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a und die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b können mit der dazwischen angeordneten Isolationsschicht 1013 angeordnet sein.
Speziell kann die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b am Substrat 111 angeordnet sein und kann die erste Isolationsschicht 1013a an der zweiten lichtempfindlichen organischen Schicht 1012b angeordnet sein. Die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b kann derart angeordnet sein, dass sie mit der Nut 113a überlappt.
Zusätzlich kann die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a an der ersten Isolationsschicht 1013a angeordnet sein und kann die zweite Isolationsschicht 1013b an der ersten lichtempfindlichen organischen Schicht 1012a angeordnet sein. Die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a kann derart angeordnet sein, dass sie mit der Nut 113a überlappt.
In diesem Fall kann sowohl die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a als auch die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b mit der Nut 113a überlappen. In diesem Fall können, obwohl das linear polarisierte Licht zur Nut 113a ausgestrahlt wird, die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a und die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b gemäß der Polarisationsrichtung unabhängig verformt werden. Zum Beispiel kann, wenn das Licht, das in der X-Achsenrichtung linear polarisiert ist, zur Nut 113a des Hauptkörpers 1010 ausgestrahlt wird, lediglich die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a durch Reagieren auf das linear polarisierte Licht verformt werden, und kann die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b den bestehenden Zustand beibehalten. Zum Beispiel kann, wenn das Licht, das in der Y-Achsenrichtung linear polarisiert ist, zur Nut 113a des Hauptkörpers 1010 ausgestrahlt wird, lediglich die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b durch Reagieren auf das linear polarisierte Licht verformt werden, und kann die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a den bestehenden Zustand beibehalten. Zum Beispiel können, wenn sowohl das Licht, das in der X-Achsenrichtung und linear polarisiert ist, als auch das Licht, das in der Y-Achsenrichtung linear polarisiert ist, gleichzeitig zur Nut 113a des Hauptkörpers 1010 ausgestrahlt werden, sowohl die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a als auch die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b durch Reagieren auf das Licht verformt werden.
Entsprechend können in der DNA-Analysevorrichtung 1000 gemäß noch einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a und die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b in verschiedenen Formen ausgelegt sein. Die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a, die die Nanolücke G steuert, und die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b, die die Spitzenelektrode 115 ausrichtet, können lediglich durch Reagieren auf Licht verformt werden, das in verschiedenen Richtungen linear polarisiert ist. Zum Beispiel kann die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a durch Reagieren auf das Licht verformt werden, das in der X-Achsenrichtung linear polarisiert ist, und kann die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b durch Reagieren auf das Licht verformt werden, das in der Y-Achsenrichtung linear polarisiert ist. Deshalb kann, obwohl die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a und die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b derart angeordnet sind, dass sie miteinander überlappen, und das Licht, das in der X-Achsenrichtung oder der Y-Achsenrichtung linear polarisiert ist, zum überlappenden Abschnitt ausgestrahlt wird, lediglich eine der ersten lichtempfindlichen organischen Schicht 1012a und der zweiten lichtempfindlichen organischen Schicht 1012b verformt werden. Entsprechend können in der DNA-Analysevorrichtung 1000 gemäß noch einer weiteren Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a und die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b auf der Grundlage eines Punkts, bei dem die erste lichtempfindliche organische Schicht 1012a und die zweite lichtempfindliche organische Schicht 1012b unabhängig arbeiten, in verschiedenen Formen ausgelegt sein.
Es ist zu verstehen, dass die Ausführungsform von 9A und 9B mit der Ausführungsform von 10A und 10B kombiniert werden kann. Zum Beispiel kann die zweite lichtempfindliche organische Schicht 912b in einer Schicht (oder auf einem Niveau) zwischen der ersten lichtempfindlichen organischen Schicht 912a und der Nut 113a angeordnet sein, ähnlich wie in 10A und 10B dargestellt ist, während sie in der Z-Achsenrichtung einander nicht überlappen, was vom in 10A und 10B Dargestellten verschieden ist.
Obwohl die Beispielausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen genau beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und kann in vielen verschiedenen Formen verkörpert sein, ohne vom technischen Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Deshalb sind die Beispielausführungsformen der vorliegenden Offenbarung lediglich zur Veranschaulichung vorgesehen, jedoch nicht vorgesehen, um das technische Konzept der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen. Der Umfang des technischen Konzepts der vorliegenden Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Deshalb ist zu verstehen, dass die oben beschriebenen Beispielausführungsformen in allen Aspekten veranschaulichend sind und die vorliegende Offenbarung nicht begrenzen.
Die verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu schaffen.
Diese und weitere Änderungen können an den Ausführungsformen im Licht der oben genau dargelegten Beschreibung vorgenommen werden. Im Allgemeinen sollen in den folgenden Ansprüchen die verwendeten Begriffe nicht ausgelegt werden, die Ansprüche auf die spezifischen Ausführungsformen, die in der Spezifikation und den Ansprüchen offenbart sind, zu begrenzen, sondern sollen derart ausgelegt werden, dass sie alle mögliche Ausführungsformen zusammen mit dem vollständigen Umfang von Entsprechungen, zu denen derartige Ansprüche berechtigt sind, enthalten. Entsprechend sind die Ansprüche durch die Offenbarung nicht beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020220076588 [0001]

Claims

Desoxyribonukleinsäure-Analysevorrichtung (DNA-Analysevorrichtung), die Folgendes umfasst: ein Substrat (111); eine lichtempfindliche organische Schicht (112), die derart konfiguriert ist, dass sie am Substrat (111) angeordnet ist und durch Reagieren auf Licht verformt wird; ein Paar Erfassungselektroden (SE), die an der lichtempfindlichen organischen Schicht (112) angeordnet und durch eine Nanolücke (G) voneinander beabstandet sind; und eine Lichtbestrahlungseinheit (120), die konfiguriert ist, das Licht zur lichtempfindlichen organischen Schicht (112) auszustrahlen, wobei dann, wenn die lichtempfindliche organische Schicht (112) verformt wird, die Nanolücke (G) zwischen den Erfassungselektroden des Paars (SE) variiert wird.
DNA-Analysevorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Erfassungselektrode des Paars (SE) Folgendes enthält: eine Spitzenelektrode (115), die an der lichtempfindlichen organischen Schicht (112) angeordnet ist und bevorzugt einen Nanodraht enthält; und eine Verbindungselektrode (116), die an der Spitzenelektrode (115) angeordnet ist, und/oder wobei die DNA-Analysevorrichtung (100) ferner ein Metallmuster (114) enthält, das zwischen der lichtempfindlichen organischen Schicht (112) und der Spitzenelektrode (115) angeordnet ist.
DNA-Analysevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner eine Steuereinheit (130) umfasst, die konfiguriert ist, das Paar Erfassungselektroden (SE) und die Lichtbestrahlungseinheit (120) zu steuern.
DNA-Analysevorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (130) Folgendes enthält: eine Analyseeinheit (132), die betreibbar ist, eine Änderung eines Stroms zu detektieren, der im Paar Erfassungselektroden (SE) fließt, wenn DNA die Nanolücke (G) passiert; eine Stromversorgungseinheit (133), die betreibbar ist, eine Spannung an das Paar Erfassungselektroden (SE) anzulegen; und eine Lichtbestrahlungssteuereinheit (131), die mit der Lichtbestrahlungseinheit (120) verbunden ist.
DNA-Analysevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtbestrahlungseinheit (120) Folgendes enthält: eine Lichtquelle (121), die konfiguriert ist, das Licht zu liefern; einen digitalen Mikrospiegel (122), der betreibbar ist, das Licht von der Lichtquelle (121) zur lichtempfindlichen organischen Schicht (112) zu reflektieren; und einen Polarisator (123), der zwischen dem digitalen Mikrospiegel (122) und dem Substrat (111) angeordnet ist, wobei bevorzugt das Licht durch den Polarisator (123) linear polarisiert wird und auf die lichtempfindliche organische Schicht (112) einfällt.
DNA-Analysevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die lichtempfindliche organische Schicht (112) derart konfiguriert ist, dass sie sich in einer Richtung parallel zu einer Polarisationsrichtung von Licht, das den Polarisator (123) verlässt, ausgedehnt oder zusammengezogen wird und/oder die lichtempfindliche organische Schicht (112) mehrere lichtempfindliche Materialien enthält, wobei bevorzugt die mehreren lichtempfindlichen Materialien in der Richtung parallel zur Polarisationsrichtung ausgerichtet sind.
DNA-Analysevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Folgendes umfasst: eine Isolationsschicht (113), die zwischen der lichtempfindlichen organischen Schicht (112) und dem Paar Erfassungselektroden (SE) angeordnet ist, und eine Nut (113a) in der Isolationsschicht (113), die derart, dass sie mit der Nanolücke (G) überlappt, zwischen den Erfassungselektroden des Paars (SE) angeordnet ist, wobei dann, wenn das Licht zur lichtempfindlichen organischen Schicht (112) ausgestrahlt wird, das Substrat (111), die lichtempfindliche organische Schicht (112) und die Isolationsschicht (113) um die Nut (113a) gebogen werden und die Nanolücke (G) variiert wird, wobei bevorzugt mindestens ein Teil der lichtempfindlichen organischen Schicht (112) derart angeordnet ist, dass er mit der Nut (G) überlappt.
DNA-Analysevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lichtempfindliche organische Schicht (112) ferner zu einer Erfassungselektrode (SE) des Paars Erfassungselektroden (SE) benachbart angeordnet ist und/oder die lichtempfindliche organische Schicht (112) mehrere lichtempfindliche organische Unterschichten (812a) enthält.
DNA-Analysevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lichtempfindliche organische Schicht (112) Folgendes enthält: eine erste lichtempfindliche organische Schicht (912a), die derart konfiguriert ist, dass sie sich in einer Längsrichtung des Paars Erfassungselektroden (SE) ausdehnt oder zusammenzieht, und eine zweite lichtempfindliche organische Schicht (912b), die derart konfiguriert ist, dass sie sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung ausdehnt oder zusammenzieht, wobei bevorzugt die erste lichtempfindliche organische Schicht (912a) und die zweite lichtempfindliche organische Schicht (912b) in derselben Ebene angeordnet sind.
DNA-Analysevorrichtung nach Anspruch 9, wobei dann, wenn Licht, das in der Längsrichtung linear polarisiert ist, auf die lichtempfindliche organische Schicht (112) ausgestrahlt wird, die erste lichtempfindliche organische Schicht (912a) sich in der Längsrichtung ausdehnt und das Substrat (111), die erste lichtempfindliche organische Schicht (912a) und die Isolationsschicht (113) um die Nut (113a) gebogen werden; und/oder dann, wenn Licht, das in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung linear polarisiert ist, auf die lichtempfindliche organische Schicht (112) ausgestrahlt wird, die zweite lichtempfindliche organische Schicht (912b) sich in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung ausdehnt und ein Ort mindestens einer Erfassungselektrode (SE) des Paars variiert wird.
DNA-Analysevorrichtung nach Anspruch 9, wobei die zweite lichtempfindliche organische Schicht (912b) am Substrat (111) angeordnet ist und die erste lichtempfindliche organische Schicht (912a) an der zweiten lichtempfindlichen organischen Schicht (912b) angeordnet ist und die Isolationsschicht (113) Folgendes enthält: eine erste Isolationsschicht (1013a), die zwischen der ersten lichtempfindlichen organischen Schicht (912a) und der zweiten lichtempfindlichen organischen Schicht (913b) angeordnet ist, und eine zweite Isolationsschicht (1013b), die zwischen den Erfassungselektroden des Paars (SE) und der ersten lichtempfindlichen organischen Schicht (912a) angeordnet ist.
Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine erste Spitzenelektrode (115), die einen ersten Nanodraht enthält; eine zweite Spitzenelektrode (115), die einen zweiten Nanodraht enthält; eine Nanolücke (G), die die erste Spitzenelektrode (115) von der zweiten Spitzenelektrode (115) trennt; eine Isolationsschicht (113), die der ersten Spitzenelektrode und der zweiten Spitzenelektrode (115) zugrundeliegt; eine Nut (113a) in der Isolationsschicht (113), wobei die Nut (113a) mit der ersten und der zweiten Spitzenelektrode (115) überlappt; eine lichtempfindliche organische Schicht (112), die der Isolationsschicht (113) zugrundeliegt; und einen Controller (130), der betreibbar ist, zu verursachen, dass polarisiertes Licht auf die lichtempfindliche organische Schicht (112) geleitet wird, während ein Desoxyribonukleinsäure-Strang (DNA-Strang) die Nanolücke (G) passiert.
Vorrichtung nach Anspruch 12, die ferner ein flexibles Substrat (111) umfasst, das der lichtempfindlichen organischen Schicht (112) zugrundeliegt; wobei das flexible Substrat (111), die lichtempfindliche organische Schicht (112) und die Isolationsschicht (113) betreibbar sind, sich zu verformen, wenn die lichtempfindliche organische Schicht (112) auf das polarisierte Licht reagiert.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Bilden einer lichtempfindlichen organischen Schicht (112) an einem flexiblen Substrat (111); Bilden einer Isolationsschicht (113) an der lichtempfindlichen organischen Schicht (112); Bilden einer Nut (113a) in der Isolationsschicht (113); Bilden eines Nanodrahts (NW) an der Isolationsschicht (113) auf jeder Seite der Nut (113a), der über die Nut (113a) verläuft; und Bilden eines Paars Spitzenelektroden (115), die durch eine Nanolücke (G) getrennt sind, durch Leiten eines elektrischen Stroms durch den Nanodraht (NW).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Bilden eines Nanodrahts (NW) ein Bilden des Nanodrahts enthält, der über der Nut (113a) dünner als auf jeder Seite der Nut (113a) ist.