[发明专利]超高速高灵敏度DNA碱基序列分析系统及其分析方法

权利要求书

1.一种脱氧核糖核酸的碱基序列分析系统，其特征在于，包括：

移动部，其由基板和探针构成，所述基板上形成有可供预定的脱氧核糖核酸的双螺旋中的一股通过的大小的孔或沟槽，所述探针与最靠近所述孔或所述沟槽的中间的核苷酸产生反应；

检测部，其由单电子晶体管构成，所述单电子晶体管可根据所述探针的电荷分布而测量传导率变化，所述探针的电荷分布随着与所述核苷酸发生电反应而改变；以及

延伸栅极，其连接所述移动部和所述检测部而使两者耦合。

2.根据权利要求1所述的脱氧核糖核酸的碱基序列分析系统，其特征在于，

所述移动部以相对所述基板的表面垂直的方向形成有所述孔，并且利用电泳(Electrophoresis)，使得所述脱氧核糖核酸通过所述孔而从所述基板的上部移动到下部或者从下部移动到上部，

所述产生反应的探针由导电性薄膜构成，以使电荷分布根据所述最靠近的一个核苷酸而改变。

3.根据权利要求2所述的脱氧核糖核酸的碱基序列分析系统，其特征在于，

在所述孔的内侧表面形成电介质膜，所述探针和所述核苷酸通过所述电介质膜相互作用。

4.根据权利要求1所述的脱氧核糖核酸的碱基序列分析系统，其特征在于，

在所述移动部上，通过沿着与所述基板的表面平行的方向在所述基板的上层部开掘出长条形状(In-Plane)而形成所述沟槽，并且能够利用电泳使所述脱氧核糖核酸沿着所述沟槽移动，

所述产生反应的探针由导电性薄膜形成，以使电荷分布根据所述最靠近的一个核苷酸而改变。

5.根据权利要求4所述的脱氧核糖核酸的碱基序列分析系统，其特征在于，

在所述沟槽的内侧表面形成电介质膜，所述探针和所述核苷酸通过所述电介质膜相互作用。

6.根据权利要求1所述的脱氧核糖核酸的碱基序列分析系统，其特征在于，

所述单电子晶体管包括：具有从数纳米到数十纳米之间的大小的量子点；向所述量子点排放电子的源极；从所述量子点流入所述电子的漏极；调整所述量子点的状态的第1栅极；以及使所述探针和所述量子点耦合所需的第2栅极。

7.根据权利要求6所述的脱氧核糖核酸的碱基序列分析系统，其特征在于，

所述检测部在所述单电子晶体管的周边部还包括放大器，用于增加所述单电子晶体管的传导率测量速度。

8.根据权利要求6所述的脱氧核糖核酸的碱基序列分析系统，其特征在于，

所述检测部还包括附着在所述单电子晶体管的周边部的谐振电路(Resonant Circuit)，用于增大电荷敏感度和分析速度，

并且通过所述谐振电路施加高频(RF或Microwave)后，测量所述高频的反射率或透射率。

9.根据权利要求6所述的脱氧核糖核酸的碱基序列分析系统，其特征在于，

所述检测部和所述移动部分别设置在单独的检测部基板和移动部基板上，用于降低温度来提高所述检测部的电荷敏感度和动作特性，

并且所述延伸栅极是连接所述第2栅极和所述探针的金属导线，用于降低导热率并提高信号传送特性。

10.根据权利要求1所述的脱氧核糖核酸的碱基序列分析系统，其特征在于，

将所述检测部、所述移动部及所述延伸栅极集成于一个芯片基板上(On-Chip)，使信号传送速度最大化。

11.根据权利要求1所述的脱氧核糖核酸的碱基序列分析系统，其特征在于，

所述探针是为了在一次分析执行中对所述脱氧核糖核酸进行多次分析并验证而在所述孔或所述沟槽的两端之间彼此隔开距离设置的多个探针，

所述单电子晶体管是在所述基板或单独的检测部基板上设置与所述多个探针相同数量的多个单电子晶体管，

所述各探针和与其单独对应的所述各单电子晶体管通过所述延伸栅极连接。

12.根据权利要求1所述的脱氧核糖核酸的碱基序列分析系统，其特征在于，

所述孔或所述沟槽是多个孔或多个沟槽，

所述探针是与所述多个孔或所述多个沟槽单独对应的多个探针，

所述单电子晶体管是设置在所述基板或单独的检测部基板上并与所述多个探针单独对应的多个单电子晶体管，

所述各探针和与其单独对应的所述各单电子晶体管通过所述延伸栅极连接。