TW401615B - Molecular detection apparatus and method using optical waveguide detection - Google Patents

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401615 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Μ Β7 五、發明説明（1 ) 發明物之適用領域 本發明物是有關使用光導波管來作分子檢測之方法及系 統。 發明背景 近來，有越來越多人致力於發展用來作分子檢測之晶片 。一般而言，作分子檢測之晶片包括有一其上排列著結合 區陣列之介質（substrate)，每一結合區（或混合區 hy bridization site)都有一相對應之分子接受器，每—個分 子接受器以一種預設結構之方法，與一分子結合或混合。 將一試液（sample solution)加在分子檢測之晶片上，試液中 之分子會與一個或多個結合區結合或混合。產生混合之結 合區會特別被檢測到’並在稍後推斷出試液中之一個或多 個之分子結構。 分子檢測晶片對於基因排序（gene sequencing)的工作是相 當有幫助的’這些晶片通常可利用具選擇性的結合區陣列 ’來作爲指認D N A的參考，而每一個結合區都有各別對應 的單股DNA探針。在檢測DNA時，單股DNA碎片之樣本 ，可以用來加在DNA晶片中，DNA便可經由混合過程而連 結到一個或多個D N A探針上，經由檢測其上混有D N A碎片 之DNA探針，便可以找出DNA碎片中之核甘酸驗基 (nucleotide bases)序列。 有很多不同的方法，被利用來檢測結合區上的混合結果 。在一種方法中，是在有著大量分子的樣品中，將—有放 射性之標记（marker)加在每一個分子上，然後再由檢測此放 -4- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公疫） -裝-- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 訂 :線 401615 A7 ______B7 五、發明説明（2 ) 射性之標記，而檢測出分子與分子接受器的結合。 他也有是利用.酱_光—標肩（fluorescent labeis)來作檢測的 方法’特別當發生混合現象時，登·光計（fluorophores)才會 發射出光線’這些螢光計是以在介質之外的一氣壓光源 (pump light source)加以照射，並利用一外加之電荷耦合照 像裝置（C C D camera)，偵測由螢光計所發出之勞光。 在”國際科學院年報"（Proceedings of the National Academy of Sciences)，92 卷第 6379-6383 頁之"利用光導波管 來作核甘酸陣列之D N A混合及融解之即時性檢測’，（Reai_ Time Detection of DNA Hybridization and Melting on Oligonucleotide Arrays by using Optical Wave Guides)文章中 ’介紹了光檢測基（optical-detection-bases) DNA晶片。在這 爲文早中’描述到DNA晶片是利用一塊表面可作爲 (defines)結合區之玻璃介質，玻璃介質的末端鄰近於一表 面，此表面有一外加光源會將光線投射於其上，在發生混 合時，會有一 C C D照相機來偵測在結合區之散射光線。 圖形簡述 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在附加之申請專利範圍中，特別提到了此發明物，但不 管如何，根據下列與所附圖形一起之細節描述，可以更清 楚地看到發明物之其他種類型，以及對發明物有最佳了解： 圖1是依據本發明物之分子檢測裝置，具體實例之方塊圖； 圖2是分子檢測裝置，另一具體實例之橫向圖形； 圖3所顯示的，是依據本發明物之分子檢測陣列之具體實 例； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 401615 B7 五、發明説明（3 ) .圖4所顯示的，是依據本發明物之另一分子檢測陣列之具 體實例 圖5是依據本發明之分子檢測方法，具體實例之流程圖； 以及 圖6所顯示的，是依據本發明物之另一分子檢測方法之流 程圖。 . 參考用具體實例之細節描述 本發明物之具體實例的優點是，在單晶（single chip)上附 帶有韓合區及光學檢測器，可作爲一種分子檢測裝置。只 要第二光線（像是散射光或螢光）能傳送至晶片上之光導波 管，便可檢測出所結合之結果。將入射光束沿著與光導波 管表面成橫向之方向照射，以便能與光導波管耦合。 是依據本發明物之分子檢測裝置，具體實例之方塊圖 。分子檢測裝置包含一表面12可作爲結合區14之光導波管 1〇，典型的結合區14是用來承接，與目標分子20有特殊親 和力（affinity)之分子接受器1 6。例如，分子接受器1 6可包 括一至少含有二拉__^酸_之展__趣，此核甘酸可與包含在目標 分子2 0中，至少含有一個分子的互補（complementary)長鏈 相混合，在此，分子接受器1 6可包括一 DNA探針，此D N A 探針是用來檢測目標分子2 0上的互補D ΝΑ序列。然而，要 注意的是，本發明物之適用範圍並不局限於感測D Ν Α分子 之混合。例如，本發明物的具體實例，是可以用來檢測抗 體-抗原的結合。 光源2 2可發出一入射光束2 4，並照射在結合區1 4上，入 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2I0X297公釐） 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 401615 A7 --—_________B7^ 五、發明説明（4 ) 射光束24的方向是沿著與光導波㈣表面i2成樣向之轴 26。較通當的是，本質上，轴26會垂直於表面12，以使人 射光束24不會直接與光導波管1〇輕合。入射光束Μ可以是 例如像平行光束或氣壓光束的形態。 入射光束24會撞擊在—與結合區14連結之光學指示計3〇 上，光學指示計30會指示出在目標分子2〇與分子接受器Μ 疋間I結合結果。光學指示計30可包括至少—個身i分早 ’或者’光學指示計30可包括至少一由入射光束24所散射 (散射成份。在此，光學指示計3〇可以是一連結在目標分 子2 0上之蚩射^屬」朱（bead)形態。 當入射光束24接擊在光學指示計3〇上時，會形成第二光 線34。以-勞光指示計而言，第二光線34包括由光學指示 计30所發散出之榮光；以一散射光指示計而言，第二光線 3 4包括由光學指示計3 〇所散射出之光線。 不管其形態爲何，第二光線34中之—部份會與錢^ 上0為—合，由於光導波管10的傳播範圍與表面12平行。本質 上，入射光束24不會與光導波管10耦合，因此，只有這些 發生在表面12上之螢光結果或散射結果，才會與光導波管 1 〇耦合。 第二光線34沿著與軸26成橫向之方向，穿過光導波管1〇 而^專送，一導波檢測計36會與光導波管1〇耦合，以便能檢 測第二光線34。經由檢測第二光線3 4，分子檢測裝置得以 檢測出，在目標分子2〇與分子接受器16之間的結合結果。 爲了要提高榮光結果之差異性，光導波管1〇^以以能吸 本_'4張尺度適用中關家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) -考 .線 401615 A7 ： _________ B7 五、發明説明（1 )~~ 一 ~ ~-— 收入射光束24，但不吸收第二光線34之材質所製成。在此 ，在尚未到達導波指示計36之前，與料波管⑽合之入 射光束24中的任何雜散部份便會減弱。經由増加連結在表 面丨2上的勞光分子數目，可更進一步提高螢光結果的差異 性，而這可藉由將許多螢光染劑分子，加在與目標分子2〇 連結在一起的金屬珠上來達成。 或者’反射成份38也包括經過結合區14，且又回到結合 區14之入射光束24中之反射部份内，在不需加強入射光束 24的強度下，反射成份3 8便可有助於提高結合區ι4上之亮 度。 圖2是分子檢測裝置，另一具體實例之橫向圖形。分子檢 測裝置製備於一介質4 0上，較適當的介質4 〇是由一像是梦 薄層（Si wafer)或玻璃的平滑薄層所形成，在介質4〇上排置 (disposed)—歐姆接觸42，歐姆接觸42可由一層像是鉻之金 屬層，排置在介質40上所形成。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 排置在姆接觸42之上之’是一_jfj井,計(photo detector) 44。在一較佳之具體實例中，測光計44是由一單矽（a-Si) 者>:PIN分別代表P-type、intrinsic、N-type)二極體排置 在歐姆接觸42上所形成，歐姆接觸42有一與PIN二極體之 η接觸（η - c ο n t a c t)，第二歐姆層4 6則排置在測光計4 4之上 。第二歐姆層46要排置在矽pin二極體之上，以便能有p接 觸（p-contact)。如此一來，最後之構造才能形成一個至多個 獨立的檢測用二極體。 光導波管K0.乜排置在介質40之上，並與測光計44相鄰， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 401615 A7 B7 五 、發明説明（6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 光導波管50可以由像是氮化矽（SiN)的絕緣材質，排置在 介質40上所形成。以螢光檢測而言，光導波管50是由單碳 化矽（a-SiC)這種較適當之成份所形成，它可以吸收入射光 束，但卻讓螢光通過。 光導波管50的表層52可作爲結合區54 ,結合區54用來 承接與表層52成橫向之入射光束，當入射光束撞擊在ϋ 指-敢J4： 56上時，會產生第二光線，光學指示計56會指示出 結合結果，第二光線會與光導波管50耦合，並使測光計44 產生反應，經由檢測在歐姆接觸4 2與第二歐姆接觸4 6之間 所產生之信號，就可以得知結合結果。 圖3所顯示的是，依據本發明物的分子檢測陣列之具體實 例。分子檢測陣列也就是排成陣列式的多重結合區。實際 上，每一個結合區都可用以承各別的分子接受器，這些分 子接受器可以檢測到各別對應之目標分子。當測光計有所 顯示時，氣壓光束所產生之第二光線，像是螢光或散射光 ，便會照射在結合區上。 \分子檢測陣列包括，承接在介質6 2之上之第^二i重志導 妓 160，這些第一多重光導波管6〇中之每—個，在隨後之 光學相交（optical C〇mmunication)上，都有其各別之結合區 ，型（subset)，這可以以具有可作爲表面68的象合區66之 第一光導波管64，來作爲代表性的示範。 篆二一管7Q也承接在介質62之上，這些第二多 重光導波管70中之每—個，在光學相交（〇pticai _munication)上，也都有—各別的J塑乂油⑷，這 •裝！ (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) *τ 線 -9 - 401015 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) 可以以另外在近處具有結合區74之第二光導波管72，來作 爲代表性之示範。 在一具體實例中’第一多重光導波管6 〇位於分子檢測陣 列上的’第二多重光導波管70之上。在此，第一多重光導 波管60與第二多重光導波管70，都各自有一成橫向方向的 平面’較適當的，是要垂直於氣壓光束的軸。結果，氣壓 光速就不會與第一多重光導波管6〇及第二多重光導波管7〇 耦合。 '在另一具體實例中，第一多重光導波管60及第二多重光 導波管70位於一單平面上。在此，第一多重光導波管6〇及 第二多重光導波管70 ’都貫穿了接近每一個多重結合區處 的單平面。每一個最後的貫穿區域，都有一表面橫向方向 的平面’較適當的，是要垂直於氣壓光束的軸，以使隨後 氣壓光束不會耦合在其中。 第一多重光導波管60及第二多重光導波管70的排列方法 ’使得每一多重個結合區都接近於第一多重光導波管6〇中 之一。如上所述，這可藉由第一多重光導波管6 〇之排列方 式’使每一個第一多重光導波管6 〇都能接近於各別的每一 列結合區，以及藉由第二多重光導波管7 〇之排列方式，使 每一個第二多重光導波管7 〇都能接近於各別的每一搁結合 區。結果’在結合區產生的第二光線，便可以與在結合區 之下兩個光導波管的平面作等向性（is〇tr〇pically)的耦合， 此兩個光導波管一個是來自第一多重光導波管6 0，一個是 來自弟一多重光導波管70。 -10- 本紙張尺度適用中国國家標準（CNS ) M規格（〇 χ 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) .裝· 訂 m 401615 A7 B7 五、發明説明（8 ) 分子檢測器陣列還可以包括，一排置在介質6 2上的篇一 克重7 6及第^_多一重潘ϋ#4ί-器7 8，每一個第一多重檢測 备7 6 ’都可以和各別的第一多重光導波管6 〇搞合，同樣地 ，每一個第二.多重檢測器7 8 ,也都可以和各別的第二多重 光導波官7 0輕合。經由這樣的安排，在結合區所產生之第 二光線，便可以由兩個檢測器檢測到··一個是來自第—多重 檢測器7 6，一個是來自第二多重檢測器7 8。再經由讀取每 一個所連結的檢測器上之檢測信號，便可以找出有符合目 標的結合區。 在此具體實例中，利用介質6 2背側8 2之高度反射層8 〇， 可以使檢測的敏感度加倍，高度反射層8 〇的作用，是要使 照射在結合區上，並因反射而第二次又經過結合區的氣壓 光束能反射出去。 圖4所顯示的，.是依據本發明物的另一個分子檢測陣列之 具體實例。分子檢測陣列也就是排成陣列狀的一多重結合 區90。在此具體實例中，每一個多重結合區9〇都有其各別 的光導波管及導波檢測器。在參考項目第92項中，描述了 各別的多重結合區中之一的細節。 光導波管94的位置接近於結合區92，並排置在介質冗之 上，.光導波管94之表面98可與—或多個分子接受器相連鲈 ，表面98與照射在結合區92上氣壓分子的軸向1〇2成橫向 〇 導波檢測器104與光導波管94結合區耦合，以便能檢測 到耦合在其中之第二光線，具體之導波檢測器ι〇4可以是

本纸張尺賴财麵緖準（Cm)A4^{~210 xl97^tT 請 it - Η .； 面— 意 事-項

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 401615 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9 ) 光二極體，或是其他像前文所描述的，製備在介質96之上 之測光計。較適當的是，導波檢測器1 〇 4大體上是圍在結 合區92上的光導波管94旁，導波檢測器1〇4可以是長方形 ，也可以像是圍在結合區92旁之圓形。如果是園在結合區 92旁的導波檢測器104，則所有與光導波管Μ耦合的第二 光線，都可由導波檢測器1 04來收集，這種形狀有助於將 鄰近導波之間的光學干擾（optical cross-talk)降至最低。 —屬_^4 read-out)装_置_1立6與導波檢測器1 〇 4轉合，以便 使矩陣（matrix)能定位於結合區92上，讀出裝置可以是薄膜 形態的電晶體’藉由一連片（interconnect) 1 〇8與導波檢測器 104耦合。經由使用在主動矩陣顯示器（acdve matdx displays)上的擐咖加又addressing techniques)，利用許多電子性接觸no，使讀出裝置能定位。 圖5是一根據本發明的分子檢測方法，具體實例之流程圖 。在方塊120中顯示，此方法包括一步驟，就是要提供其 表面是接近於結合區之一光導波。或者，所提供之光導波 可以是像分子檢測裝置之具體實例中所描述的那樣。然而 ，在此方法中所描述的步驟，並不限於所舉出之具體實例。 在方塊1 2 2中顯示，要執行一將入射光束照射在結合區 上之步驟’入射光束是沿著一與光導波的表面成橫向的軸 ’或者’入射光束是沿著一與光導波之表面成垂直的軸。 入射光束會撞擊在，一與結合區連結在一起的光學指示計 上，並形成與光導波耦合之第二光線。 如方塊124中顯示，要執行一通過結合區之入射光束中 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210χ297公楚） -裝！ (請先閱讀背面之注意事項一^寫本頁)

、1T 401615 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ι〇 之一部份’會因爲反射作用而又回到結合區的步驟，此步 .驟有助於加強結合區上的照射度。 如方塊126中顯示，要執行一將與光導波耦合的入射光 束中，雜散成份過濾掉之步驟。如前文中所述，利用可吸 收入射光但也可讓第二光線通過的導波材料，便可以將入 射光束中之雜散成份濾去。 如方塊1 2 8中顯示，要執行一檢測光導波管中第二光線 的步驟’以便能檢測在結合區上的目標分子。較適當的是 ，此步驟包括，檢測與介質上光導波管耦合且結合在—起 的導波檢測器，所產生的信號，經由對許多第二光線之檢 測，便可以檢測到此信號。在此，若此信號超出預定之臨 界値（threshold)，就可以測出目標分子。 圖ό所顯示的，是依據本發明物的另一分子檢測方法之流 程圖。如方塊13〇中顯示，要執行一提供一第一多重光導 波管的步驟，每一個第一多重光導波管，在光學相交上， 都有各別的多重結合區亞型。如方塊丨3 2中顯示，要執行 一提供一第二多重光導波管的步驟，每一個第二多重光導 波管，在光學相交上，都有各別的多重結合區亞型。因此 ，每一個多重結合區，都會與各別的第一多重光導波管中 I一，以及與各別的第二多重光導波管中之一，有光學上 的相交。 如万塊134中顯示，要執行—提供—第—多重檢測器的 步驟，每一個第一多重檢測器，都與各別的第一多重光導 波管中之一耦合。如方塊136中顯示，要執行一提供一第 -13 ^纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ：297公慶 -裝-- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 、τ 401615 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（11 ) 二多重檢測器之步騍，每一個第二多重檢測器，都與各別 的第二多重光導波管中之一耦合。 或者，如方塊1 3 0，132，134及136所顯示的，是要執行 提供如圖3之分子檢測陣列的步驟。然而，要注意的是，這 些步驟並不限於如圖3之裝置。 如方塊138中顯示，要執行—將入射光束，照射在多重 結合區中至少一個結合區上的步驟。在此，舉例而言，入 射光束可以照射在一單一的结合區上、一列結合區上、一 攔結合區上，或是照射在所有之結合區上。 如方塊1 40中顯示，要執行通過至少一個結合區的入射 光束，因爲反射作用而又回到結合區，並使此入射光束中 之一邵份反射出來的步驟，此步驟有助於加強至少一個結 合區上的照射度。 如方塊1 42中顯示，另外一個要執行的光學上的步驟是 ，將與第一多重光導波管及第二多重光導波管耦合的，入 射光束中之雜散成份濾去。 如方塊1 4 4中顯示，此方法包括，經由檢測在第一多重 檢測器中之一，及在第二多重檢測器中之一的第二光線， 便可以檢測出在結合區上的目標分子。例如，利用圖3裝置 中之欄-列排列方式，經由檢測對應於結合區列的檢測器中 ’及對應於結合區欄的檢測器上的第二光線，便可以在結 合區上檢測出目標分子。 因此，就如同許多具體實例中所包括之，使用光導波管 檢測之分子檢測裝置及方法之較佳實例，在其中我們已描 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） •裝-- (請先閱讀背面之注意事項疼本頁) 訂 A7 B7 五、發明説明（l2) 述了一個概念。 由於在本發明物不同的具體實例中，是要將入射光束照 射在’與在光導波管中所傳播的方向成橫向的軸上，使得 唯有代表了結合結果的第二光線，才會與光導波管耦合， 這是一項明顯之改進，結果，使得由導波檢測器所檢測出 ’第二光線與入射光束之間之差異，也有了很明顯之改善。 除此之外，在文件中所描述到的本發明物之不同具體實 例，也提供了以分子檢測器的矩陣，來讀出結合結果的矩 陣定位方法（matrix addressing approaches)。 很明顯地，文件中此發明物技術中的這些技巧，在許多 方面都作了修正，或者，由上文中也特別列出及插述到， 與較佳實例不同之許多具體實例。 於是，所附加上之申請專利範圍，是爲了要涵括，符人 發明物精神及適用領域之所有經修正過之發明物。 所申請之專利範園爲： (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) Φ 訂

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Claims (1)

1. 40161» 第86104774號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(89年3月） A、申請專利範圍 1. 一種分子檢測之方法，該方法所包括之步驟為： 提供一光導波管其具有表面接近於結合區； 施加一入射光束沿著與光導波管表面成橫向的方向， 照射在結合區上，該入射光束撞擊在.結合區的光學指示 計上，而形成可與光導波管耦合之第二次光線； 檢測在光導波管上之第二光線，以及 反射一部分會通過結合區回返至結合區的入射光束， 以增強結合區的照度。 2. 如申請專利範園第1項之方法，其中，該光學指示計與 結合區上目標分子與分子受體之結合有關。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中，該分子受體包括 一至少一個核甘酸之長鏈，且其中，目標分子包括一至 少一個核甘酸之互補長鏈。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該分子受體包括一 DNA探針，且其中該目標分子包括—dNa分子。 5. 如y請專利範圍第丨項之方法，其中該光學指示計包栝 一散射構件，且其中該第二次光線包括散射光。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印袋 纖 A8 B8 C8 D8 6. 如Τ請專利範園第丨項之方法，其中該光學指示計包栝 至夕螢光分子，且其中該第二次光線包括螢光。 7. 2申請專利範圍第丨項之方法，尚包含過濾耦合進入光 導波管的入射光束之散漫部分的步驟。 8. 如:請專利範圍第1項之方法，其中與表面成橫向的轴 線實質正交於該表面。 9. i申叫專利範圍第丨項之方法，其中該第二次光學線

   40161» 第86104774號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(89年3月） A、申請專利範圍 1. 一種分子檢測之方法，該方法所包括之步驟為： 提供一光導波管其具有表面接近於結合區； 施加一入射光束沿著與光導波管表面成橫向的方向， 照射在結合區上，該入射光束撞擊在.結合區的光學指示 計上，而形成可與光導波管耦合之第二次光線； 檢測在光導波管上之第二光線，以及 反射一部分會通過結合區回返至結合區的入射光束， 以增強結合區的照度。 2. 如申請專利範園第1項之方法，其中，該光學指示計與 結合區上目標分子與分子受體之結合有關。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中，該分子受體包括 一至少一個核甘酸之長鏈，且其中，目標分子包括一至 少一個核甘酸之互補長鏈。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該分子受體包括一 DNA探針，且其中該目標分子包括—dNa分子。 5. 如y請專利範圍第丨項之方法，其中該光學指示計包栝 一散射構件，且其中該第二次光線包括散射光。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印袋 纖 A8 B8 C8 D8 6. 如Τ請專利範園第丨項之方法，其中該光學指示計包栝 至夕螢光分子，且其中該第二次光線包括螢光。 7. 2申請專利範圍第丨項之方法，尚包含過濾耦合進入光 導波管的入射光束之散漫部分的步驟。 8. 如:請專利範圍第1項之方法，其中與表面成橫向的轴 線實質正交於該表面。 9. i申叫專利範圍第丨項之方法，其中該第二次光學線

   401615 經濟部中央榇準局員工消費合作社印策 A8 B8 C8 D8 π、申請專利範圍 介質上與光導波管成一體之波導管檢測器所檢測到。 10.如申請專利範圍第1項之方法，其中該入射光束實質上 未耦合進入該光導波管。 α如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二次光線在與 入射光束入射之軸線成橫向之方向上傳遞經過該光導波 管。 12. —種分子檢測裝置，包括： 一光導波管，具有一表面接近於結合區，該結合區可 接受沿著一與光導波管表面成橫向的軸線進行之入射光 束；以及 一導波管檢測器，與該光導波管棋合； 其中當入射光束撞擊在結合區的光學指示計上時會產 生第.一光線，弟一光線會與該光導波管_合，以便以導 波檢測器來作檢測； 一反射一部分會通過結合區回返至結合區的入射光以 增強結合區照度的反射構件。 13. 如申請專利範園第丨2項之分子檢測裝置，其中，該光學 指示計與結合區上目標分子與分子受體之結合有關。 R如申請專利範園第13項之分子檢測裝置，其3中，該分子 受體包括一至少一個核甘酸之長鏈，且其中，目標分子 包括一至少一個核甘酸之互補長鏈。 15,如申請專利範園第丨4項之分子檢測裝置，其中該分子受 體包括一 DNA探針，且其中該目標分子包括一 DNA分予 210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 —泉 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 401615 as Β8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 16. 如申請專利範圍第1 2項之分子檢測裝置，其中該光學指 示計包括一散射構件，且其中該第二次光線包括散射光 〇 17. 如申請專利範圍第1 2項之分子檢測裝置，其中該光學指 示計包括至少一螢光分子，且其中該第二次光線包括榮 光。 18. 如申請專利範圍第1 2項之分子檢測裝置，其中該光學指 示計吸收耦合進入光導波管的入射光束之散漫部分。 19. 如申請專利範圍第1 2項之分子檢測裝置，其中與表面成 橫向的轴線實質正交於該表面。 2〇.如申請專利範園第1 2項之分子檢測裝置，尚包含一基材 ，可承接該光導波管及該導波管檢測計。 21. 如申請專利範圍第2 〇項之分子檢測裝置，其中該導波管 檢測器實質圍繞結合區處的光導波管。 22. 如申請專利範圍第2 0項之分子檢測裝置，其中該導波管 包括一製造於該基材上的光檢測器。 23. 如申請專利範園第1 2項之分子檢測裝置，其中該入射光 束實質上未耦合進入該光導波管。 24. 如申請專利範圍第1 2項之分子檢測裝置，其中該第二次 光線在與入射光束入射之軸線成橫向之方向上傳遞經過 該光導波管。 25. —種分子檢測之方法，包含下列步驟： 提供第一多個光導波管，每個具有個別的多個次組的 結合區與其作光學通訊； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） --.---/------04 —— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- 401615 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 提供第二多個光導波管，每個具有個別的多個次組的 結合區與其作光學通訊，其中該等多個結合區每個與該 第一多個光導波管的每個及該第二多個光導波管的每個 作光學通訊； 提供第一多個檢測器，每個耦合至該第一多個光導波 管的每個； 提供第二多個檢測器，每個耦合至該第二多個光導波 管的每個； 施加一入射光束至該等多個結合區的至少一個；以及 藉著檢測在該等第一多個檢測器之一處及在該等第二 多個檢測器之一處的第二次光線，來檢測在該等多個結 合區之一處的目標分子。 26. 如申請專利範圍第2 5項之方法，其中該等第一多個光導 波管，該等第二多個光導波管，該等第一多個檢測器及 該等第二多個檢測器.由一介質所承接。 27. 如申請專利範圍第2 5項之方法，其中，該等第一多個光導 波管每個接近於該等多個結合區的個別列。 28. 如申請專利範圍第2 7項之方法，其中該等第二多個光導 波管每個接近於該等多個結合區的個別列。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (詩先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 29. 如申請專利範圍第2 5項之方法，其中該入射光束沿著與 該等第一多個光導波管之表面和該等第二多個光導波管 之表面成橫向之軸線照射。 30. 如申請專利範圍第2 9項之方法，其中該軸線實質與該等 第一多個光導波管之表面和該等第二多個光導波管之表 -4- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 8888 ABCD 輕濟部中央榡準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 面成正交之轴線照射。 31. 如申請專利範圍第2 5項之方法，尚包含過濾輕合進入該 等第一多個光導波管及該等第二多個光導波管的入射光 束之散漫部分的步騾。 32. 如申請專利範圍第25項之方法，其中該入射光束實質上 未耦合進入該等第一多個光導波管及該等第二多個光導 波管。 33. 如申請專利範圍第2 5項之方法，其中該入射光束撞擊在 被縛於遠·#多個結合區之一處的光學指示計，以形成搞 合進入該光導波管的第二次光線。 34. 如申請專利範園第3 3項之方法，其中，該光學指示計與 結合區上目標分子與分子受體之結合有關。 35. 如申請專利範園第3 4項之方法，其中，該分子受體.包括 一至少一個核甘酸之長鏈，且其中，目標分子包括一至 少一個核甘酸之互補長鏈。 36. 如申請專利範園第3 5項之方法，其中該分子受體包括一 DNA探針，且其中該目標分子包括一 DNA分子。 37. 如申請專利範圍第3 3項之方法，其中該光學指示計包括 ~散射構件’且其中該第二次光線包括散射光。 38. 如申請專利範圍第3 3項之方法，其中該光學指示計包括 至少一螢光分子，且其中該第二次光線包括螢光。 39_如申請專利範圍第2 5項之方法，其中該等第一多個光導 波管及該等第二多個光導波管位於一單一平面上。 40·—種分子檢測裝置，包含： -5- 本紙張尺度適用中關家操準（CNS ) A4· ( 210X297公釐） il·II„-I卜I-Γ%------訂 J------!'/.-------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 401615 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 第一多個光導波管，每個具有個別的多個次組的結合 區與其作光學通訊； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第二多個光導波管，每個具有個別的多個次組的結合 區與其作光學通訊； 第一多個檢測器，每個耦合至該等第一多個光導波管 的每個， 第二多個檢測器，每個耦合至該等第二多個光導波管 的每個； 其中，該等結合區每個與該等第一多個光導波管的個 別形成光學通訊，且其中指示結合區處目標分子的第二 次光線係由該等第一多個檢測器之一及該等第二多個檢 測器之一所檢測到。 41. 如申請專利範圍第4 0項之分子檢測裝置，尚包含一基材 ，支缚該等第一多個光導波管，第二多個光導波管，第 一多個檢測器及第二多個檢測器。 42. 如申請專利範圍第4 0項之分子檢測裝置，其中，該等第 一多個光導波器每個接近於該等多個結合區的個別列。 43. 如申請專利範圍第4 2項之分子檢測裝置，其中該等第二 多個光導波器每個接近於該等多個結合區的個別行。 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 44. 如申請專利範圍第4 0項之分子檢測裝置，其中當入射光 束撞擊結合區處的光學指示計時會造成該第二次光線。 45. 如申請專利範圍第4 4項之分子檢測裝置，其中該入射光 束沿著與該等第一多個光導波管之表面和該等第二多個 光導波管之表面成橫向之軸線照射。 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 401615 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 46. 如申請專利範圍第4 5項之分子檢測裝置，其中該軸線實 質與該等第一多個光導波管之表面和該等第二多個光導 波管之表面成正交之軸線照射。 47. 如申請專利範圍第44項之分子檢測裝丨置，其中該等第一 多個光導波管和該等第二多個光導波管吸收耦合進入第 一多個光導波管和第二多個光導波管的入射光束之散漫 部分。 48. 如申請專利範園第44項之分子檢測裝置，其中該入射光 束實質上未搞合進入該等第一多個光導波管和該第二多 ‘個光導波管中。 仪如申請專利範園第44項之分子檢測裝置，其中，該光學 指示計與結合區上目標分子與分子受體之結合有關。 50. 如申請專利範圍第4 9項之分子檢測裝置，其中，該分子 受體包括一至少一個核甘酸之長鏈，且其中，目標分子 包括一至少一個核甘酸之互補長鏈。 51. 如申請專利範圍第5 0項之分子檢測裝置，其中該分子受 體包括一 DNA探針，且其中該目標分子包括一 dna分子 〇 52. 如申請專利範圍第44項之分子檢測裝置，其中該光學指 示計包括一散射構件，且其中該第二次光線包括散射光 〇 53. 如申請專利範圍第44項之分子檢測裝置，其中該光學指 示計包括至少一螢光分子，且其中該第二次光線包括整 光。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

   經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 54·如申請專利範圍第4 0項之分子檢測裝置，其中該等第一 多個光導波管及該等第二多個光導波管位於一單~~平面 上。 55·—種分子檢測方法，該方法所包括之步驟為： 提供一光導波管其具有表面接近於結合區； 施加一入射光束沿著與光導波管表面成橫向的方向， 照射在結合區上，該入射光束撞擊在結合區的光學指示 計上，而形成可與光導波管核合之第二次光線； 檢測在光導波管上之第二光線，以及 過遽搞合進入該光導波管的光束之散漫部分。 56_~種分子檢測方法，該方法所包括之步驟為： 提供一光導波管其具有表面接近於結合區； 施加一入射光束沿著與光導波管表面成橫向的方向， 照射在結合區上，该入射光束撞擊在結合區的光學指示 計上，而形成可與光導波管耦合之第二次光線；以及 檢測在光導波管上之第二光線。 57.—種分子檢測裝置，包括： 一光導波管，具有一表面接近於結合F ,. g人π 、一 D ^，蔹結合區可 接受沿著一與光導波管表面成橫向的軸線進行之入射光 束； 仃（' 一導波管檢測器，與該光導波管耦合； 其中當入射光束撞擊在結合區的光擧扣_、 lx. 子扣不計上時會產 生第二光線，第二光線會與該光導波營 < s稱合，以便以導 波檢測器來作檢測；以及 本纸張尺度適用十國國家梯準（CNS )八4祕（21GX297公釐)"^ ---~~~~_ (請先閱讀背面之注意事項再镇寫本頁)

   401615 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 其中該光導波管吸收耦合進入光導波管的入射光束之 散漫部分。 58. —種分子檢測裝置，包括： 一光導波管，具有一表面接近於結合區，該結合區可 接受沿著一與光導波管表面成一實質上正交的軸線進行 之入射光束；以及 其中當入射光束撞擊在結合區的光學指示計上時會產 生第二光線，第二光線會與該光導波管耦合’以便二導 波檢測器來作檢測。 ^ 59. —種分子檢測裝置，包括： -光導波管，具有-表面接近於結合區，該結合區可 接受沿著一與光導波管表面成橫向的Μ , 口 J种線進行之入射光 束；以及 一導波管檢測器，與該光導波管輕合； 其中當入射光束撞擊在結合區的光私 _、 生第二光線，第二光線會與該光導故其 t上時曰產 波檢測器來作檢測，且其中該導波管二命以便以導 結合區處的光導波管。 、&貫質上圍繞 ---h------續II (詩先閲讀背面之注意事碩再填寫本頁) 訂 I# 經濟部中央標準局身工消費合作社印製 本纸張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）