JP6797931B2 - 遺伝子配列決定構造、チップ、システムおよび遺伝子配列決定方法 - Google Patents
遺伝子配列決定構造、チップ、システムおよび遺伝子配列決定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6797931B2 JP6797931B2 JP2018548384A JP2018548384A JP6797931B2 JP 6797931 B2 JP6797931 B2 JP 6797931B2 JP 2018548384 A JP2018548384 A JP 2018548384A JP 2018548384 A JP2018548384 A JP 2018548384A JP 6797931 B2 JP6797931 B2 JP 6797931B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- gene sequencing
- semiconductor layer
- layer
- gene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 title claims description 165
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 153
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 56
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 47
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 239000005547 deoxyribonucleotide Substances 0.000 claims description 8
- 125000002637 deoxyribonucleotide group Chemical group 0.000 claims description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 20
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 5
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 5
- 238000001215 fluorescent labelling Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000012165 high-throughput sequencing Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 101150019315 101 gene Proteins 0.000 description 2
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 2
- OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N cytosine Chemical compound NC=1C=CNC(=O)N=1 OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N guanine Chemical compound O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2 UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012175 pyrosequencing Methods 0.000 description 2
- RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N thymine Chemical group CC1=CNC(=O)NC1=O RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 1
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 1
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229940104302 cytosine Drugs 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 208000032839 leukemia Diseases 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 1
- 238000007480 sanger sequencing Methods 0.000 description 1
- 229940113082 thymine Drugs 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
- G01N27/4145—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for biomolecules, e.g. gate electrode with immobilised receptors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6869—Methods for sequencing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6869—Methods for sequencing
- C12Q1/6874—Methods for sequencing involving nucleic acid arrays, e.g. sequencing by hybridisation
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
- H10N30/302—Sensors
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
本願は2017年7月17日に出願された出願番号が201710580687.4である中国特許出願の優先権を主張するものであり、上記の中国特許出願に開示された内容を引用して本願の一部とする。
1 ガラス基板;2 第1の電極;3 第2の電極;4 半導体層;5 絶縁層;6 センス電極;7 感応膜層;8 微孔層;9 微孔;10 検出すべきDNA一本鎖;11 配対塩基;101 遺伝子配列決定構造;102 接続線。
本開示の別の実施例は、上述の実施例のいずれか1つに記載の複数の遺伝子配列決定構造を含む遺伝子配列決定チップを提供する。該遺伝子配列決定チップは、感応膜層を用いて塩基配対を検出するので、遺伝子配列決定チップの構造は簡単になり、遺伝子配列決定のコストは低減される。
DNA配列決定を行うとき、微孔にA、T、C、Gの4種類の配対塩基11を順次に添加してもよい。その中で、A、T、C、GはDNA鎖中の4種類のヌクレオチドであり、Aはアデニンであり、Tはチミンであり、Cはシトシンであり、Gはグアニンである。
2 第1の電極
3 第2の電極
4 半導体層
5 絶縁層
6 センス電極
7 感応膜層
8 微孔層
9 微孔
10 鎖
10 一本鎖
11 配対塩基
101 遺伝子配列決定構造
102 接続線
Claims (19)
- 互いに離間される第1の電極と第2の電極、半導体層、センス電極、絶縁層、及び感応膜層を含む遺伝子配列決定構造物であって、
前記第1の電極は前記半導体層を介して前記第2の電極に接続され、前記センス電極は前記感応膜層と接触し、前記絶縁層は前記感応膜層と前記センス電極とのそれぞれを前記第1の電極と、前記第2の電極と、前記半導体層とのそれぞれから離隔させ、前記感応膜層は、遺伝子配列決定における塩基配対によって発生するイオンを接受することに応じて電荷を発生させる、
遺伝子配列決定構造物。 - 前記感応膜層の上に位置する微孔層をさらに含み、遺伝子配列決定で使用される原材料を収容するための微孔が前記微孔層に形成され、前記微孔の底面は前記感応膜層の上面になる、請求項1に記載の遺伝子配列決定構造物。
- 前記感応膜層の材料は、水素イオンを接受することに応じて電荷を発生させる材料を含む、請求項1または2に記載の遺伝子配列決定構造物。
- 前記感応膜層の材料は窒化ケイ素を含む、請求項3に記載の遺伝子配列決定構造物。
- 前記第1の電極と前記第2の電極は前記遺伝子配列決定構造物の同じ層に位置し、前記半導体層は前記第1の電極の一部と前記第2の電極の一部を覆う、請求項1または2に記載の遺伝子配列決定構造物。
- 前記半導体層は、それぞれ前記第1の電極の上面の一部及び前記第2の電極の上面の一部を覆い、前記絶縁層は、前記半導体層の前記第1の電極及び前記第2の電極から離れた側に配置される、請求項1または2に記載の遺伝子配列決定構造物。
- 前記センス電極は、前記絶縁層の前記半導体層から離れた側に配置され、前記センス電極の水平面上の正投影は、前記半導体層の水平面上の正投影と少なくとも部分的に重なる、請求項6に記載の遺伝子配列決定構造物。
- 前記感応膜層は、前記センス電極の前記絶縁層から離れた側に配置される、請求項7に記載の遺伝子配列決定構造物。
- 前記第1の電極と前記第2の電極は、同じ形状を有し、互いに鏡面対称に配置される、請求項1または2に記載の遺伝子配列決定構造物。
- 前記第1の電極と前記第2の電極は、水平面と平行な断面がL字形であり、前記第1の電極及び前記第2の電極のL字形の開口部は互いに対向して配置される、請求項9に記載の遺伝子配列決定構造物。
- 前記第1の電極および前記第2の電極の端部には、テスト信号を導入するように接続線がそれぞれ設けられている、請求項1または2に記載の遺伝子配列決定構造物。
- 前記センス電極の水平面に平行な断面形状は、前記半導体層の水平面に平行な断面形状と同じであり、前記半導体層の水平面上の正投影は、前記センス電極の水平面上の正投影内に収まる、請求項1または2に記載の遺伝子配列決定構造物。
- 前記微孔のサイズの範囲は1〜100μmである、請求項2に記載の遺伝子配列決定構造物。
- 請求項1〜13のいずれか1つに記載の複数の遺伝子配列決定構造物を含む、遺伝子配列決定チップ。
- 前記複数の遺伝子配列決定構造物は、ガラス基板の上にアレイとして配置される、請求項14に記載の遺伝子配列決定チップ。
- 各遺伝子配列決定構造物の前記第1の電極と前記第2の電極の端部には、テスト信号を導入するための接続線がそれぞれ設けられており、同じ行または同じ列に位置する前記遺伝子配列決定構造物の前記第1の電極の前記接続線は前記遺伝子配列決定構造物のアレイの周辺にある第1のテストパッドにそれぞれ接続され、同じ行または同じ列に位置する前記遺伝子配列決定構造物の前記第2の電極の前記接続線は前記遺伝子配列決定構造物のアレイの周辺にある第2のテストパッドにそれぞれ接続される、請求項15に記載の遺伝子配列決定チップ。
- 請求項14〜16のいずれか1つに記載の遺伝子配列決定チップおよび前記遺伝子配列決定チップに取り外し可能に接続されるテスト機器を含む、遺伝子配列決定システム。
- 前記テスト機器は、フレキシブルプリント基板を介して前記遺伝子配列決定チップの前記第1の電極と前記第2の電極にテスト信号を加える、または前記テスト機器のプローブによって前記遺伝子配列決定チップの前記第1の電極と前記第2の電極にテスト信号を加えるように、構成される、請求項17に記載の遺伝子配列決定システム。
- 請求項2〜13のいずれか1つに記載の遺伝子配列決定構造物を使用した遺伝子配列決定方法であって、
検出すべきDNA一本鎖を前記微孔の底部に置くことと、
前記第1の電極または前記第2の電極に電圧を加えることと、
前記微孔に4種類のデオキシリボヌクレオチドを順次に添加することと、
前記第1の電極、前記半導体層及び前記第2の電極を含む回路に電流が生じるか否かを検出し、電流が生じるときに添加されたデオキシリボヌクレオチドにより前記検出すべきDNA一本鎖上の塩基型を決定することと、を含む、
遺伝子配列決定方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710580687.4 | 2017-07-17 | ||
CN201710580687.4A CN109266727B (zh) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | 基因测序结构、芯片、系统和基因测序方法 |
PCT/CN2018/076265 WO2019015315A1 (zh) | 2017-07-17 | 2018-02-11 | 基因测序结构、芯片、系统和基因测序方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019524051A JP2019524051A (ja) | 2019-09-05 |
JP6797931B2 true JP6797931B2 (ja) | 2020-12-09 |
Family
ID=65014989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018548384A Expired - Fee Related JP6797931B2 (ja) | 2017-07-17 | 2018-02-11 | 遺伝子配列決定構造、チップ、システムおよび遺伝子配列決定方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11155866B2 (ja) |
EP (1) | EP3656843B1 (ja) |
JP (1) | JP6797931B2 (ja) |
CN (1) | CN109266727B (ja) |
WO (1) | WO2019015315A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4353835A4 (en) * | 2021-08-31 | 2024-07-24 | Bgi Shenzhen | MICROPOROUS STRUCTURE, MANUFACTURING PROCESS AND CHIP |
CN114045211B (zh) * | 2021-11-18 | 2024-07-02 | 上海天马微电子有限公司 | 基因测序结构、基因测序装置及基因测序方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3903183B2 (ja) * | 2004-02-03 | 2007-04-11 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 遺伝子検出電界効果デバイスおよびこれを用いた遺伝子多型解析方法 |
KR20070077320A (ko) * | 2006-01-23 | 2007-07-26 | 삼성전자주식회사 | 세포 배양을 실시간으로 모니터링 가능한 세포 배양 칩 및그를 이용한 세포 배양 모니터링 방법 |
US8926904B2 (en) * | 2009-05-12 | 2015-01-06 | Daniel Wai-Cheong So | Method and apparatus for the analysis and identification of molecules |
JP4962599B2 (ja) * | 2010-06-14 | 2012-06-27 | 大日本印刷株式会社 | 電界効果トランジスタ型バイオセンサ |
WO2016100049A1 (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | Edico Genome Corporation | Chemically-sensitive field effect transistor |
CN105861294B (zh) | 2016-04-07 | 2018-09-11 | 上海工程技术大学 | 一种半导体异质结dna生物传感器及其制备与应用 |
CN106248761A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-12-21 | 严媚 | 一种高灵敏度酸碱值生物传感器芯片 |
CN106754312A (zh) | 2017-01-03 | 2017-05-31 | 京东方科技集团股份有限公司 | 基因测序芯片、基因测序设备及基因测序方法 |
CN106497774A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-03-15 | 京东方科技集团股份有限公司 | 基因测序芯片、基因测序设备及基因测序方法 |
-
2017
- 2017-07-17 CN CN201710580687.4A patent/CN109266727B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2018
- 2018-02-11 EP EP18765347.2A patent/EP3656843B1/en active Active
- 2018-02-11 WO PCT/CN2018/076265 patent/WO2019015315A1/zh unknown
- 2018-02-11 JP JP2018548384A patent/JP6797931B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2018-02-11 US US16/084,670 patent/US11155866B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109266727A (zh) | 2019-01-25 |
CN109266727B (zh) | 2021-01-29 |
WO2019015315A1 (zh) | 2019-01-24 |
EP3656843B1 (en) | 2022-07-06 |
US20200299765A1 (en) | 2020-09-24 |
EP3656843A4 (en) | 2021-04-14 |
EP3656843A1 (en) | 2020-05-27 |
US11155866B2 (en) | 2021-10-26 |
JP2019524051A (ja) | 2019-09-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1294260C (zh) | 电位滴定dna微阵列、其制造方法及核酸解析方法 | |
US20100273166A1 (en) | biosensor device and method of sequencing biological particles | |
US9151740B2 (en) | Nanopore device with improved sensitivity and method of fabricating the same | |
US20180180567A1 (en) | Microwell electrode and method for analysis of a chemical substance | |
WO2018126696A1 (zh) | 基因测序芯片、基因测序设备及基因测序方法 | |
JP2020042034A6 (ja) | 一貫性のあるセンサ表面積を有する化学センサ | |
EP2653861A2 (en) | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays | |
JP6671274B2 (ja) | 薄伝導性素子を有する化学装置 | |
US9097719B2 (en) | Ultra high speed and high sensitivity DNA sequencing system and method for same | |
JP6797931B2 (ja) | 遺伝子配列決定構造、チップ、システムおよび遺伝子配列決定方法 | |
CN107118954B (zh) | 基因测序芯片、装置以及方法 | |
CN106591109B (zh) | 基因测序基板及其测序方法和基因测序装置 | |
KR20170097712A (ko) | 대형 fet 어레이를 사용한 분석물 측정을 위한 방법과 장치 | |
CN107356649A (zh) | 多路生物传感器及其制造方法 | |
JP5898969B2 (ja) | 半導体装置 | |
US20180187248A1 (en) | Gene sequencing chip, gene sequencing apparatus and gene sequencing method | |
JP2020519254A5 (ja) | ||
WO2018205602A1 (zh) | 芯片基板及其制作方法、基因测序芯片及基因测序方法 | |
US10900953B2 (en) | DNA sequencing using MOSFET transistors | |
US20170350855A1 (en) | Biosensor for electrical detection of a nucleotide sequence | |
CN114045211B (zh) | 基因测序结构、基因测序装置及基因测序方法 | |
JP4797498B2 (ja) | ハイブリダイゼーションの検出方法 | |
JP4748451B2 (ja) | ハイブリダイゼーションの検出方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190123 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200210 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200511 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201019 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201118 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6797931 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |