[发明专利]基因测序芯片及方法

权利要求书

1.一种基因测序芯片，其特征在于，包括：

衬底(1)；

第一光波导(2)、第二光波导(3)及金属针尖(5)，都形成在所述衬底(1)上，三者呈T字形相对分布，所述第一光波导(2)与第二光波导(3)位置相对，其中，所述第一光波导(2)、第二光波导(3)为金属-介质-金属结构，第一光波导(2)及第二光波导(3)上制作有至少一个布拉格周期结构；

纳米孔(6)，其设置在所述第一光波导(2)、第二光波导(3)与金属针尖(5)三者的接触区域，贯穿所述衬底(1)；

所述第一光波导(2)及第二光波导(3)一端均为纵向三维渐变结构，所述第一光波导(2)及第二光波导(3)具有纵向三维渐变结构的一端相对；

所述第一光波导(2)与具有纵向三维渐变结构一端相对的另一端设有光源耦合器(7)，所述第二光波导(3)与具有纵向三维渐变结构一端相对的另一端设有第一信号采集器(8)。

2.根据权利要求1所述的基因测序芯片，其特征在于，所述金属-介质-金属结构中金属的材料为具有强表面等离子体效应的金属。

3.根据权利要求1所述的基因测序芯片，其特征在于，所述第一光波导(2)及第二光波导(3)传输的激发光经所述纵向三维渐变结构压缩后，纵向尺寸小于10nm。

4.根据权利要求2所述的基因测序芯片，其特征在于，所述第一光波导(2)及第二光波导(3)传输的激发光波长范围为400nm～900nm。

5.根据权利要求1所述的基因测序芯片，其特征在于，所述金属针尖(5)为单层或多层具有平面针尖的金属层。

6.根据权利要求1所述的基因测序芯片，其特征在于，所述第一信号采集器(8)包括至少一个信号传输波导、至少一个微环滤波器、至少一个信号采集波导及至少一个光电探测器。

7.根据权利要求1所述的基因测序芯片，其特征在于，所述基因的单链碱基链的尺寸小于所述纳米孔(6)尺寸。

8.根据权利要求1所述的基因测序芯片，其特征在于，所述基因测序芯片还包括第三光波导(4)及第二采集器(9)，其形成在所述衬底(1)上；

所述第三光波导(4)与所述T字形相对分布的第一光波导(2)、第二光波导(3)及金属针尖(5)构成十字形结构，所述第三光波导(4)具有纵向三维渐变结构一端与所述金属针尖(5)位置相对，所述第二采集器(9)位于所述第三光波导(4)与具有纵向三维渐变结构一端相对的另一端，所述第三光波导(4)为金属-介质-金属结构。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述基因测序芯片的基因测序方法，其特征在于，包括：

S1，光源耦合器(7)产生的光信号的光场通过第一光波导(2)及第二光波导(3)进行压缩增强及谐振增强，形成激发光，其中，所述第一光波导(2)、第二光波导(3)为金属-介质-金属结构；

S2，控制待测基因的碱基链以单链的形式通过纳米孔(6)，所述激发光激发所述碱基链产生拉曼信号；

S3，金属针尖(5)对所述拉曼信号进行针尖增强，并通过所述第一光波导(2)及第二光波导(3)进行谐振增强；

S4，第一信号采集器(8)采集经针尖增强与谐振增强后的拉曼信号，并与理论的碱基链拉曼信号数据对比，实现基因测序。