DE10329820B3 - Biochip with cells, target DNA and electrodes connected to switching transistors, employs thin film transistor technology and organic semiconductor - Google Patents

Biochip with cells, target DNA and electrodes connected to switching transistors, employs thin film transistor technology and organic semiconductor Download PDF

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Abstract

Biochip comprises layers which form thin-film transistors (TFT) for switching and selection. The transistors and electrodes form the DNA cells. One of the electrodes is for probe DNA and target DNA, and is connected as a first electrode (P1). It is connected via a TFT to a first potential (U1). Connections are made through an insulating layer (2) of the organic semiconductor layer (3). Biochip comprises layers which form thin-film transistors (TFT) for switching and selection. The transistors and electrodes form the DNA cells. They include organic semiconductors, transistor electrodes and insulators on an insulating substrate (1). The arrangement of conductors, electrodes and contacts is subjected to electrical potentials. One of the electrodes is for probe DNA and target DNA, and is connected as a first electrode (P1). It is connected via a TFT to a first potential (U1). Connections are made through an insulating layer (2) of the organic semiconductor layer (3). A control electrode of the TFT is connected to a second potential (U2). Other electrodes for the probe- and target DNA, are connected to a contact for a third potential (U3). The thin film transistor comprises a layered sequence: control electrode, insulator, transistor electrodes and semiconductor. The transistor electrodes have electrically-conducting connection with the semiconductor. Further variants of the layer sequence are proposed in accordance with the foregoing principles. Thin film transistors are located at crossing points of the matrix formation. Contacts for the first and second potentials (U1, U2) are connected respectively to row- and column- decoder/multiplexers on the substrate. Layers comprise metal and/or a conductive polymer. The substrate is rigid or flexible. Semiconductor layers comprise an organic polymer, oligomer or non-cross-linked monomer. Insulating layers comprise a polymer.

Description

Die Erfindung betrifft Bio-Chips mit mehreren DNA-Zellen bestehend aus elektrischen Leiterzügen, Elektroden für eine Sonden- und Ziel-DNA und Auswahltransistoren, wobei jeder Auswahltransistor mit einer Elektrode für die Sonden- und Ziel-DNA zusammengeschaltet ist.The The invention relates to bio-chips comprising a plurality of DNA cells electrical circuit traces, electrodes for one Probe and target DNA and selection transistors, each selection transistor with an electrode for the probe and target DNA is interconnected.

In der DE 199 40 647 C2 (Verfahren zum Nachweis und zur Quantifizierung von in einer Flüssigkeit befindlichen ersten Biopolymeren) sind zu nachzuweisenden ersten Biopolymeren eine spezifische Affinität besitzende zweite Biopolymere an die Oberfläche einer ersten Elektrode gebunden. Die erste und mindestens eine zweite Elektrode sind mit der Flüssigkeit in Kontakt. Dazu sind die Elektroden in der Flüssigkeit platziert. Durch das Anlegen einer Spannung an die erste und die zweite Elektrode wird die durch die Anlagerung der ersten Biopolymere an die zweiten Biopolymere bedingte unmittelbare Änderung der Spannung und/oder des Stroms gemessen. Hauptaugenmerk dieser Lösung liegt auf der Bindung der Biopolymere an nur eine Elektrode, wobei sich zusätzlich zweite Biopolymere mit einer Affinität zu den ersten Biopolymeren an dieser Elektrode befinden müssen. Die zweite Elektrode besitzt nur Spannungspotential. Elektrischer Leiter zwischen den Elektroden ist die Flüssigkeit. Nachteilig sind zum Einen der Abstand der Elektroden zueinander, zumal eine Flüssigkeit mit den Biopolymeren keine im Volumen konstante elektrische Eigenschaften besitzt, und zum Anderen die die elektrischen Eigenschaften beeinflussende Schichtdicke des notwendigen zweiten Biopolymers auf der ersten Elektrode. Damit ergibt sich entweder eine sehr ungenaue Bestimmung der ersten Biopolymere oder ein sehr großer Aufwand für gleichbleibende Messbedingungen.In the DE 199 40 647 C2 (Method for the detection and quantification of in-liquid first biopolymers) are to be detected first biopolymers a specific affinity possessing second biopolymers bound to the surface of a first electrode. The first and at least one second electrode are in contact with the liquid. For this, the electrodes are placed in the liquid. By applying a voltage to the first and the second electrode, the direct change in voltage and / or current caused by the attachment of the first biopolymers to the second biopolymers is measured. The main focus of this solution is on the binding of the biopolymers to only one electrode, which additionally requires second biopolymers with an affinity to the first biopolymers at this electrode. The second electrode has only voltage potential. Electrical conductor between the electrodes is the liquid. On the one hand, the distance of the electrodes from each other is disadvantageous, especially since a liquid with the biopolymers has no electrical properties which are constant in volume, and, secondly, the layer thickness of the necessary second biopolymer influencing the electrical properties on the first electrode. This results in either a very inaccurate determination of the first biopolymers or a very large effort for constant measurement conditions.

Durch die WO 01/81908 A1 ist ein Feldeffekttransistor zum Einsatz bei der DNA-Analyse bekannt, wobei sich mit einer Bewegung der DNA durch eine Öffnung im Feldeffekttransistor die elektrischen Eigenschaften des Feldeffekttransistors ändern. Dadurch ist ein sehr komplizierter Aufbau vorhanden. Weiterhin können nur DNA mit einem Querschnitt kleiner als der der Öffnung nachgewiesen werden. Auch im Querschnitt sehr kleine DNA können nur dann nachgewiesen werden, wenn sich diese in der Öffnung verkanten. Dadurch ist ein Einsatz sehr begrenzt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Feldeffekttransistor aus einem Halbleitermaterial insbesondere Silizium besteht. Eine ökonomische Verwendung ist insbesondere bei einem Masseneinsatz nicht gegeben.By WO 01/81908 A1 is a field effect transistor for use in DNA analysis is known, which involves moving the DNA through an opening in the field effect transistor change the electrical properties of the field effect transistor. This is a very complicated structure available. Further only DNA with a cross-section smaller than that of the opening can be detected. Also in cross-section can be very small DNA only be detected if they tilt in the opening. As a result, use is very limited. Another disadvantage is in that the field effect transistor is made of a semiconductor material in particular silicon. An economical use is in particular not given in a mass deployment.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bio-Chips für DNA-Analysen so zu realisieren, dass ein einfacher und ökonomischer Aufbau gegeben ist.Of the The invention defined in claim 1 is based on the object Bio chips for DNA analysis to realize that given a simple and economical construction is.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.These The object is achieved with the features listed in claim 1.

Die erfindungsgemäßen Bio-Chips zeichnen sich insbesondere durch deren sehr einfachen und ökonomisch günstig zu realisierenden Aufbau aus.The Organic chips according to the invention characterized in particular by their very simple and economical Cheap to be realized construction.

Die DNA-Zellen der Bio-Chips sind Dünnfilmtransistoren als Auswahltransistoren mit Elektroden für die Sonden- und Ziel-DNA. Dazu sind erste Elektroden für die Sonden- und Ziel-DNA mit einer Transistorelektrode und die zweiten Elektroden mit einem Spannungspotential zusammengeschaltet. Die Bio-Chips sind mit Kontakten versehen, die lösbar mit einer Auswerteeinrichtung verbindbar sind. Die Auswertung der Ziel-DNA basiert auf einer elektrischen Eigenschaftsänderung als elektrische Widerstandsänderung einer Sonden-DNA, die durch eine Reaktion mit der Ziel-DNA hervorgerufen wird. Über das Ansteuern des Auswahltransistors der DNA-Zelle wird der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden dieser DNA-Zelle gemessen.The DNA cells of the bio-chips are thin-film transistors as select transistors with electrodes for the probe and target DNA. These are first electrodes for the probe and target DNA with one transistor electrode and the second Electrodes connected together with a voltage potential. The organic chips are provided with contacts which are detachable with an evaluation device are connectable. The evaluation of the target DNA is based on an electrical property change as electrical resistance change a probe DNA caused by a reaction with the target DNA becomes. about the driving of the selection transistor of the DNA cell becomes the electrical Resistance measured between the electrodes of this DNA cell.

Die Dünnfilmtransistoren basieren insbesondere auf organischen Stoffen mit Polymeren. Vorteilhafterweise lassen sich derartige Bauelemente mit einfachen technologischen Verfahren zum Aufbringen von Schichten auf Trägermaterialien herstellen. Das sind insbesondere Druck- oder Spritztechniken. Im letzteren Fall können zum Beispiel auch Strahldrucker eingesetzt werden. Zum Drucken können unter anderem Schablonen- oder Siebdrucktechniken angewandt werden.The Thin-film transistors are based in particular on organic substances with polymers. advantageously, can such components with simple technological Produce process for applying layers on support materials. The are in particular printing or spraying techniques. In the latter case can For example, jet printers are used. For printing, among others Stencil or screen printing techniques are applied.

Damit können eine Vielzahl von DNA-Zellen auf einem Substrat als Bio-Chip ökonomisch günstig hergestellt werden.In order to can a variety of DNA cells on a substrate as a bio-chip economically cheaply manufactured become.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 8 angegeben.advantageous Embodiments of the invention are in the claims 2 to 8 indicated.

Günstige Schichtfolgen für einen Dünnfilmtransistor der DNA-Zelle sind nach den Weiterbildungen der Patentansprüche 2 und 3 zum Einen Steuerelektrode, Isolator, Transistorelektroden und Halbleiter oder zum Anderen Halbleiter, Transistorelektroden, Isolator und Steuerelektrode besteht, wobei die Transistorelektroden mit dem Halbleiter elektrisch leitend verbunden sind.Cheap layer sequences for one Thin film transistor the DNA cell are according to the developments of the claims 2 and 3 for a control electrode, insulator, transistor electrodes and Semiconductor or semiconductor, transistor electrodes, insulator and control electrode, wherein the transistor electrodes with the semiconductor are electrically connected.

Vorteilhaft werden die DNA-Zellen aus Dünnfilmtransistoren und Elektroden auf dem Träger nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 in einer Matrix angeordnet und zusammengeschaltet. Dabei sind zum Einen Steuerelektroden und zum Anderen die Transistorelektroden, die nicht mit den ersten Elektroden für die Sonden- und Ziel-DNA zusammengeschaltet sind, spalten- und zeilenförmig verbunden.Advantageously, the DNA cells of thin-film transistors and electrodes on the support according to the embodiment of claim 4 in a Matrix arranged and interconnected. On the one hand, control electrodes and, on the other hand, the transistor electrodes, which are not interconnected with the first electrodes for the probe and target DNA, are connected in columns and in rows.

In Verbindung und in der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 sind dabei vorteilhafterweise Steuerelektroden zeilenweise mit einem Zeilendekoder und Transistorelektroden spaltenweise mit einem Spaltendekoder/Multiplexer verbunden.In Connection and in the development of claim 6 are here advantageously control electrodes line by line with a row decoder and transistor electrodes in columns with a column decoder / multiplexer connected.

Die zweiten Elektroden für die Sonden- und Ziel-DNA sind mit dem Bezugspotential zusammengeschaltet.The second electrodes for the probe and target DNA are interconnected to the reference potential.

Der so ausgebildete Bio-Chip ist ein kompaktes System zur Analyse von DNA, wobei über die bekannten Technologien zum Aufbringen von Schichten auf einem Träger eine Vielzahl von DNA-Zellen realisierbar sind.Of the so-formed bio-chip is a compact system for analysis of DNA, being over the known technologies for applying layers on one carrier a variety of DNA cells are feasible.

Damit kann vorteilhafterweise ein großer Bio-Chip realisiert werden, wobei die Auswertung vieler Sonden-Zielreaktionen durch eine Impedanzmessung möglich ist. Die Fläche einer DNA-Zelle wird hauptsächlich durch die Pads für die Sonden- und Ziel-DNA bestimmt. Die elektronischen Bauelemente einschließlich deren Verbindungen nehmen nur einen kleinen Teil der Fläche ein. Damit können kostengünstige Einwegprodukte als Bio-Chips bereitgestellt werden.In order to can advantageously be a big bio-chip be realized, the evaluation of many probe target reactions possible through an impedance measurement is. The area a DNA cell becomes major through the pads for determines the probe and target DNA. The electronic components including their connections occupy only a small part of the area. This can be inexpensive disposable products be provided as organic chips.

Günstigerweise sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 die Dünnfilmtransistoren selbst die Kreuzungen der matrixförmig angeordneten Auswahltransistoren auf dem Substrat.conveniently, are according to the embodiment of claim 5, the thin-film transistors themselves the intersections of the matrix arranged selection transistors on the substrate.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass für den Bio-Chip nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 sowohl starre als auch flexible Träger aus den unterschiedlichsten Stoffen eingesetzt werden können. Das sind zum Beispiel Glas, Keramik, Kunststoff oder Papier. Derartige Stoffe sind ökonomisch günstig herstellbar.One Another significant advantage is that for the bio-chip according to the embodiment of claim 7 both rigid and flexible carrier can be used from a variety of materials. The are for example glass, ceramics, plastic or paper. such Fabrics are economical Cheap produced.

Günstige Schichten sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 als Transistorelektroden, Leiterzüge, Kontakte und Elektroden aus einem Metall und/oder einem leitfähigem Polymer, als Halbleiter aus einem entweder organischem Polymer oder Oligomer oder unvernetztem Monomer und als Isolatoren aus einem Polymer.Cheap layers are according to the embodiment of claim 8 as transistor electrodes, Conductor lines, Contacts and electrodes of a metal and / or a conductive polymer, as a semiconductor of either an organic polymer or oligomer or uncrosslinked monomer and as insulators of a polymer.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen prinzipiell dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.One embodiment the invention is shown in principle in the drawings and will be closer in the following described.

Es zeigen jeweils in einer prinzipiellen Darstellung:It each show in a schematic representation:

1 eine DNA-Zelle, 1 a DNA cell,

2 eine Realisierung eines Bottom-Gate-Transistors als Dünnfilmtransistor, 2 a realization of a bottom-gate transistor as a thin-film transistor,

3 eine Realisierung eines Top-Gate-Transistors als Dünnfilmtransistor, 3 a realization of a top-gate transistor as a thin-film transistor,

4 mehrere in einer Matrix zusammengeschaltete DNA-Zellen und 4 several in a matrix interconnected DNA cells and

5 einen Bio-Chip. 5 a bio-chip.

Mehrere DNA-Zellen 4 bilden einen Bio-Chip. Jede DNA-Zelle 4 besteht aus elektrischen Leiterzügen, Elektroden für eine Sonden- und Ziel-DNA und Auswahltransistoren, wobei jeder Auswahltransistor mit einer Elektrode für die Sonden- und Ziel-DNA zusammengeschaltet ist.Several DNA cells 4 form a bio-chip. Every DNA cell 4 consists of electrical traces, electrodes for probe and target DNA, and select transistors, with each select transistor interconnected with an electrode for the probe and target DNA.

Die 1 zeigt prinzipiell eine DNA-Zelle 4.The 1 in principle shows a DNA cell 4 ,

Die DNA-Zellen 4 befinden sich auf einem Substrat 1 aus einem festen oder flexiblen Material.The DNA cells 4 are on a substrate 1 made of a solid or flexible material.

Die Bestandteile der DNA-Zelle 4 werden aus aufgebrachten Schichten gebildet. Der Auswahltransistor ist ein Dünnfilmtransistor (TFT) als Feldeffekttransistor mit einem organischen Halbleiter als organisches Polymer oder Oligomer oder unvernetztes Monomer. Die Elektroden, Transistorelektroden und Leiterzüge bestehen aus mittels bekannter Spritz- oder Drucktechniken aufgebrachten Schichten mit einer elektrischen Leitfähigkeit. Das können sowohl Metallschichten als auch elektrisch leitende Polymerschichten sein. Isolatoren sind Polymerschichten.The components of the DNA cell 4 are made up of deposited layers. The selection transistor is a thin film transistor (TFT) as a field effect transistor with an organic semiconductor as an organic polymer or oligomer or uncrosslinked monomer. The electrodes, transistor electrodes and conductor tracks consist of layers applied by known spraying or printing techniques with an electrical conductivity. This can be both metal layers and electrically conductive polymer layers. Insulators are polymer layers.

Bei jeder DNA-Zelle 4 sind eine der Elektroden für die Sonden- und Ziel-DNA als erste Elektrode (P1) mit einer Transistorelektrode (D als Drain) des Dünnfilmtransistors (TFT), eine Transistorelektrode (S als Source) mit einem Kontakt für ein erstes Spannungspotential (U1), eine durch eine Isolationsschicht 2 von der organischen Halbleiterschicht 3 getrennt angeordnete Transistorelektrode als Steuerelektrode (G als Gate) mit einem Kontakt für ein zweites Spannungspotential (U2) und die andere Elektrode für die Sonden- und Ziel-DNA als zweite Elektrode (P2) mit wenigstens einer Kontaktstelle für ein drittes Spannungspotential (U3) elektrisch leitend verbunden.For every DNA cell 4 are one of the electrodes for the probe and target DNA as the first electrode (P1) with a transistor electrode (D as drain) of the thin-film transistor (TFT), a transistor electrode (S as a source) with a contact for a first voltage potential (U 1 ) one through an insulation layer 2 from the organic semiconductor layer 3 separately arranged transistor electrode as a control electrode (G as a gate) with a contact for a second voltage potential (U 2 ) and the other electrode for the probe and target DNA as the second electrode (P2) with at least one contact point for a third voltage potential (U 3rd ) electrically conductively connected.

Die Dünnfilmtransistoren können als bekannte Bottom-Gate- oder Top-Gate-Transistoren realisiert sein. Prinzipiell sind bei einem Bottom-Gate-Transistor eine Schichtfolge Steuerelektrode (G), Isolator 2, Transistorelektroden (D, S) und Halbleiter 3 (Darstellung in der 2) und bei einem Top-Gate-Transistor eine Schichtfolge Halbleiter 3, Transistorelektroden (D, S), Isolator 2 und Steuerelektrode (G) (Darstellung in der 3), wobei die Transistorelektroden (D, S) mit dem Halbleiter 3 elektrisch leitend verbunden sind, auf dem Substrat 1 aufgebracht.The thin-film transistors may be realized as known bottom-gate or top-gate transistors. In principle, in the case of a bottom-gate transistor, a layer sequence is control electrode (G), insulator 2 , Transistor electrodes (D, S) and semiconductors 3 (Presentation in the 2 ) and at one Top-gate transistor a layer sequence semiconductor 3 , Transistor electrodes (D, S), insulator 2 and control electrode (G) (shown in FIG 3 ), wherein the transistor electrodes (D, S) with the semiconductor 3 electrically connected, on the substrate 1 applied.

Die Elektroden (P1, P2) sind eng beabstandet auf dem Substrat 1 aufgebracht. Zwischen den Elektroden (P1, P2) befindet sich die Sonden-DNA. Kommt es zwischen Ziel- und Sonden-DNA zu einer Hybridisation, so verändert sich der elektrische Widerstand RDNA. Die Widerstandsänderung jeder DNA-Zelle 4 wird über den Auswahltransistor dieser DNA-Zelle 4 bei der Auswertung des Bio-Chips gemessen.The electrodes (P1, P2) are closely spaced on the substrate 1 applied. Between the electrodes (P1, P2) is the probe DNA. If hybridization occurs between the target and probe DNA, the electrical resistance R DNA will change . The change in resistance of each DNA cell 4 is via the selection transistor of this DNA cell 4 measured in the evaluation of the bio-chip.

Die DNA-Zellen 4 sind als Matrix auf dem Substrat 1 angeordnet (Darstellung in der 4)Die Dünnfilmtransistoren (TFT) sind in der Matrix so zusammengeschaltet, dass zum Einen Steuerelektroden (G) der Dünnfilmtransistoren (TFT) und zum Anderen Transistorelektroden (S) der Dünnfilmtransistoren (TFT) miteinander verbunden sind. Dazu sind Leiterzüge mit mehreren Steuerelektroden (G) von Dünnfilmtransistoren (TFT) und Kontakte für ein zweites Spannungspotential (U2), Leiterzüge mit mehreren der nicht mit ersten Elektroden (P1) verbundenen Transistorelektroden (S) von Dünnfilmtransistoren (TFT) und Kontakte für ein erstes Spannungspotential (U1) und Leiterzüge mit dem wenigstens einem Kontakt für das dritte Spannungspotential (U3) verbunden. Vorteilhafterweise sind die Dünnfilmtransistoren (TFT) selbst die Kreuzungen der matrixförmig angeordneten Auswahltransistoren auf dem Substrat 1. Die Kontakte sind von außen lösbar kontaktierbar, so dass in einer Auswerteeinrichtung die elektrische Eigenschaftsänderung zwischen den Elektroden (P1, P2) gemessen werden kann.The DNA cells 4 are as a matrix on the substrate 1 arranged (representation in the 4 The thin-film transistors (TFT) are interconnected in the matrix in such a way that, on the one hand, control electrodes (G) of the thin-film transistors (TFT) and, on the other hand, transistor electrodes (S) of the thin-film transistors (TFT) are connected to one another. These are conductor tracks with a plurality of control electrodes (G) of thin-film transistors (TFT) and contacts for a second voltage potential (U 2 ), conductor tracks with a plurality of transistor electrodes (S) of thin-film transistors (TFT) and contacts not connected to first electrodes (P1) first voltage potential (U 1 ) and conductor tracks connected to the at least one contact for the third voltage potential (U 3 ). Advantageously, the thin-film transistors (TFT) themselves are the intersections of the selection transistors arranged in matrix form on the substrate 1 , The contacts can be detachably contacted from the outside so that the electrical property change between the electrodes (P1, P2) can be measured in an evaluation device.

In einer Ausführungsform des Ausführungsbeispiels ist ein Zeilendekoder 5 und ein Spaltendekoder/Multiplexer 6 jeweils als ein Bauelement auf dem Substrat 1 angeordnet und mit den DNA-Zellen 4 verbunden. Steuerelektroden (G) sind zeilenweise mit dem Zeilendekoder 5 und Transistorelektroden (S) sind spaltenweise mit dem Spaltendekoder/Multiplexer 6 zusammengeschaltet (Darstellung in der 5). Damit wird durch Anlegen einer Zeilen- (AZ1, AZ2, ... AZn) und Spaltenadresse (AS1, AS2, ... ASn) eindeutig eine DNA-Zelle 4 der Matrix ausgewählt. Das Ergebnis steht an den Ausgängen (Out 1, Out 2, ... Out n) an. Diese Ausgänge sind als Kontakte an einer Seite des Bio-Chips angeordnet. Eine Anordnung in standardisierten Wortbreiten (Byte, HalbByte, DoppelByte) ist systemgegeben einfach möglich. Die Ausgänge (Out 1, Out 2, ... Out n) sind von außen lösbar kontaktierbar, so dass in einer Auswerteeinrichtung die elektrische Eigenschaftsänderung zwischen den Elektroden (P1, P2) gemessen werden kann.In one embodiment of the embodiment is a row decoder 5 and a column decoder / multiplexer 6 each as a device on the substrate 1 arranged and with the DNA cells 4 connected. Control electrodes (G) are line by line with the row decoder 5 and transistor electrodes (S) are in columns with the column decoder / multiplexer 6 interconnected (representation in the 5 ). Thus, by applying a row (A Z1 , A Z2 , ... A Zn ) and column address (A S1 , A S2 , ... A Sn ) is clearly a DNA cell 4 the matrix selected. The result is available at the outputs (Out 1, Out 2, ... Out n). These outputs are arranged as contacts on one side of the biochip. An arrangement in standardized word widths (byte, half byte, double byte) is system-easily possible. The outputs (Out 1, Out 2, ... Out n) can be contacted detachably from the outside, so that the electrical property change between the electrodes (P1, P2) can be measured in an evaluation device.

Als Auswerteeinrichtungen werden vorteilhafterweise ein Computer, ein Mikrocontroller oder eine programmierbare Logik eingesetzt. Damit besteht ein DNA-Analysesystem im wesentlichen aus Bio-Chips mit mehreren DNA-Zellen 4 und einer Auswerteeinrichtung für wenigstens einen Bio-Chip.As evaluation devices advantageously a computer, a microcontroller or a programmable logic are used. Thus, a DNA analysis system consists essentially of bio-chips with multiple DNA cells 4 and an evaluation device for at least one bio-chip.

Claims (8)

Bio-Chip mit mehreren DNA-Zellen bestehend aus elektrischen Leiterzügen, Elektroden für eine Sonden- und Ziel-DNA und Auswahltransistoren, wobei jeder Auswahltransistor mit einer Elektrode für die Sonden- und Ziel-DNA zusammengeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Substrat (1) aus einem elektrisch nichtleitendem Material mehrere Schichten als die Auswahltransistoren bildende Dünnfilmtransistoren (TFT) mit organischen Halbleitern, Transistorelektroden und Isolatoren, als Leiterzüge, als Elektroden und als Kontakte für elektrische Spannungspotentiale so angeordnet sind, dass jeweils eine der Elektroden für die Sonden- und Ziel-DNA als erste Elektrode (P1) mit einer Transistorelektrode eines Dünnfilmtransistors (TFT), mit den Halbleitern verbundene Transistorelektroden mit Kontakten für ein erstes Spannungspotential (U1), durch eine Isolationsschicht (2) von der organischen Halbleiterschicht (3) getrennt angeordnete Transistorelektroden als Steuerelektroden mit Kontakten für ein zweites Spannungspotential (U2) und die anderen Elektroden für die Sonden- und Ziel-DNA als zweite Elektrode (P2) mit wenigstens einer Kontaktstelle für ein drittes Spannungspotential (U3) elektrisch leitend verbunden sind.A bio-chip comprising a plurality of DNA cells comprising electrical traces, electrodes for a probe and target DNA, and selection transistors, each selection transistor being connected to an electrode for the probe and target DNA, characterized in that on a substrate ( 1 ) of an electrically non-conductive material, a plurality of layers as the selection transistors forming thin film transistors (TFT) with organic semiconductors, transistor electrodes and insulators, as conductors, as electrodes and as contacts for electrical voltage potentials are arranged so that in each case one of the electrodes for the probe and target DNA as first electrode (P1) with a transistor electrode of a thin-film transistor (TFT), transistor electrodes connected to the semiconductors with contacts for a first voltage potential (U 1 ), through an insulating layer ( 2 ) of the organic semiconductor layer ( 3 ) arranged separately transistor electrodes as control electrodes with contacts for a second voltage potential (U 2 ) and the other electrodes for the probe and target DNA as the second electrode (P2) with at least one contact point for a third voltage potential (U 3 ) are electrically connected , Bio-Chip nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dünnfilmtransistor (TFT) aus einer Schichtfolge Steuerelektrode, Isolator, Transistorelektroden und Halbleiter besteht, wobei die Transistorelektroden mit dem Halbleiter elektrisch leitend verbunden sind.Bio-chip according to claim 1, characterized that the thin-film transistor (TFT) from a layer sequence control electrode, insulator, transistor electrodes and semiconductors, wherein the transistor electrodes are connected to the semiconductor are electrically connected. Bio-Chip nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dünnfilmtransistor (TFT) aus einer Schichtfolge Halbleiter, Transistorelektroden, Isolator und Steuerelektrode besteht, wobei die Transistorelektroden mit dem Halbleiter elektrisch leitend verbunden sind.Bio-chip according to claim 1, characterized that the thin-film transistor (TFT) from a layer sequence semiconductor, transistor electrodes, insulator and control electrode, wherein the transistor electrodes with the semiconductor are electrically connected. Bio-Chip nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Leiterzüge mit mehreren Steuerelektroden (G) von Dünnfilmtransistoren (TFT) und Kontakten für das zweite Spannungspotential (U2), dass Leiterzüge mit mehreren der nicht mit den ersten Elektroden (P1) verbundenen Transistorelektroden von Dünnfilmtransistoren (TFT) und Kontakten für das erste Spannungspotential (U1) und dass Leiterzüge mit dem wenigstens einem Kontakt für das dritte Spannungspotential (U3) so verbunden sind, dass die Dünnfilmtransistoren (TFT) in einer Matrixform zusammengeschaltet sind.Bio-chip according to claim 1, characterized in that conductor tracks with a plurality of control electrodes (G) of thin-film transistors (TFT) and contacts for the second voltage potential (U 2 ), that conductor tracks with a plurality of transistor electrodes not connected to the first electrodes (P1) Thin-film transistors (TFT) and contacts for the first voltage potential (U 1 ) and that conductor tracks are connected to the at least one contact for the third voltage potential (U 3 ) so that the thin-film transistors (TFT) in a matrix form interconnected. Bio-Chip nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dünnfilmtransistoren (TFT) an den Kreuzungen der Matrixform befinden.Bio-chip according to claim 4, characterized that the thin-film transistors (TFT) located at the intersections of the matrix shape. Bio-Chip nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Kontakte für das erste Spannungspotential (U1) mit einem Zeilendekoder (5) auf dem Substrat (1) und Kontakte für das zweite Spannungspotential (U2) mit einem Spaltendekoder/Multiplexer (6) auf dem Substrat (1) verbunden sind.Bio-chip according to claim 4, characterized in that contacts for the first voltage potential (U 1 ) with a row decoder ( 5 ) on the substrate ( 1 ) and contacts for the second voltage potential (U 2 ) with a column decoder / multiplexer ( 6 ) on the substrate ( 1 ) are connected. Bio-Chip nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) aus einem starren oder einem flexiblen Material besteht.Bio-chip according to claim 1, characterized in that the substrate ( 1 ) consists of a rigid or a flexible material. Bio-Chip nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten als Transistorelektroden, Leiterzüge, Kontakte und Elektroden aus einem Metall und/oder einem leitfähigem Polymer, dass die Schichten als Halbleiter aus einem entweder organischem Polymer oder Oligomer oder unvernetztem Monomer und dass die Schichten als Isolatoren aus einem Polymer bestehen.Bio-chip according to claim 1, characterized that the layers are called transistor electrodes, conductor tracks, contacts and electrodes of a metal and / or a conductive polymer, that the layers as semiconductors of either organic polymer or oligomer or uncrosslinked monomer and that the layers as Insulators consist of a polymer.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007034437A2 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. A micro-fluidic device based upon active matrix principles
EP1808692A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-18 Seiko Epson Corporation Biochip, biosensor and inspection system
WO2008000238A2 (en) * 2006-06-28 2008-01-03 M2P-Labs Gmbh Microreactor array, device comprising a microreactor array, and method for using a microreactor array
EP1974815A1 (en) * 2007-03-23 2008-10-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated micofluidic device with sensing and control circuits
EP1974816A1 (en) * 2007-03-23 2008-10-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated microfluidic device with integrated circuit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001081908A1 (en) * 2000-04-24 2001-11-01 Eagle Research & Development, Llc Field effect transistor device for ultra-fast nucleic acid sequencing
DE19940647C2 (en) * 1999-08-26 2002-11-28 November Ag Molekulare Medizin Method for the detection and quantification of first biopolymers in a liquid

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19940647C2 (en) * 1999-08-26 2002-11-28 November Ag Molekulare Medizin Method for the detection and quantification of first biopolymers in a liquid
WO2001081908A1 (en) * 2000-04-24 2001-11-01 Eagle Research & Development, Llc Field effect transistor device for ultra-fast nucleic acid sequencing

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007034437A2 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. A micro-fluidic device based upon active matrix principles
WO2007034374A2 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. A micro-fluidic device based upon active matrix principles
WO2007034437A3 (en) * 2005-09-23 2007-07-05 Koninkl Philips Electronics Nv A micro-fluidic device based upon active matrix principles
WO2007034374A3 (en) * 2005-09-23 2007-09-07 Koninkl Philips Electronics Nv A micro-fluidic device based upon active matrix principles
EP1808692A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-18 Seiko Epson Corporation Biochip, biosensor and inspection system
US7833396B2 (en) 2006-01-13 2010-11-16 Seiko Epson Corporation Biochip, biosensor and inspection system
WO2008000238A3 (en) * 2006-06-28 2008-06-19 M2P Labs Gmbh Microreactor array, device comprising a microreactor array, and method for using a microreactor array
WO2008000238A2 (en) * 2006-06-28 2008-01-03 M2P-Labs Gmbh Microreactor array, device comprising a microreactor array, and method for using a microreactor array
US8932544B2 (en) 2006-06-28 2015-01-13 M2P-Labs Gmbh Microreactor array, device comprising a microreactor array, and method for using a microreactor array
EP1974815A1 (en) * 2007-03-23 2008-10-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated micofluidic device with sensing and control circuits
EP1974816A1 (en) * 2007-03-23 2008-10-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated microfluidic device with integrated circuit
WO2008117194A1 (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated microfluidic device with sensing and control circuits
WO2008117209A1 (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated microfluidic device with integrated circuit

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