[發(fā)明專利]一種納米孔基因檢測(cè)傳感器芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610104151.0
• 申請(qǐng)日: 2016-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN105695318B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜鈺;劉旭;余浩;嚴(yán)媚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嚴(yán)媚
• 主分類號(hào): C12M1/34
• 分類號(hào): C12M1/34
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務(wù)所 32241
• 代理人: 唐小紅

本發(fā)明公開了一種納米孔基因檢測(cè)傳感器芯片，包含由運(yùn)放偏置電路OPA、n行m列傳感單元5T陣列、行譯碼器、電流?時(shí)域?電壓轉(zhuǎn)換讀取電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC、靜態(tài)隨機(jī)寄存器組SRAM以及列譯碼器組成。同一行中的傳感單元5T經(jīng)其對(duì)應(yīng)的電流?時(shí)域?電壓轉(zhuǎn)換讀取電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC、靜態(tài)隨機(jī)寄存器組SRAM處理，最后在列譯碼器的控制下輸出，如此重復(fù)直至所有行傳感單元處理完成。通過采用與半導(dǎo)體工藝兼容的納米孔5T傳感單元以及亞閾值放大的C?TVC讀取策略，可以實(shí)現(xiàn)1pA納米孔電流的基因片段堿基對(duì)直接檢測(cè)，簡(jiǎn)化了生物處理的復(fù)雜度，進(jìn)一步提高了芯片集成度，降低芯片生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基因測(cè)序技術(shù)，尤其涉及一種納米孔基因檢測(cè)傳感器芯片。

背景技術(shù)

基因測(cè)序?qū)ι茖W(xué)，生物科技以及藥物研發(fā)來說有著革命性的重要意義。如圖1所示，第一代測(cè)序技術(shù)由Sanger于1975年發(fā)明，采用了雙脫氧鏈終止法以及熒光檢測(cè)法，但是這種方法不僅昂貴而且測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，不適用于現(xiàn)代長(zhǎng)基因序列的檢測(cè)。因此，為了進(jìn)一步減少測(cè)序成本，縮短測(cè)序時(shí)間，新一代的測(cè)序技術(shù)已經(jīng)從第一代的Sanger測(cè)序，到第二代的焦磷酸測(cè)序，再發(fā)展到近幾年的第三代Illumina的邊合成邊測(cè)序和Ion Torrent離子半導(dǎo)體測(cè)序，測(cè)序成本已經(jīng)成功下降到了0.1美元/百萬堿基對(duì)。在電腦和手機(jī)等消費(fèi)者市場(chǎng)的推動(dòng)下，以大規(guī)模生產(chǎn)的半導(dǎo)體技術(shù)迅猛發(fā)展，使得傳統(tǒng)生物醫(yī)療測(cè)試系統(tǒng)集成到生物芯片成為可能，特別是近幾年大力發(fā)展的納米孔單分子測(cè)序(nanopore)由于其樣本處理簡(jiǎn)單，讀取序列長(zhǎng)和檢測(cè)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)引起了產(chǎn)業(yè)界的極大興趣，被認(rèn)為第四代基因測(cè)序的主流，其中具有代表性的公司包括Oxford Nanopore Technology(ONT)和GeniaTechnologies。

ONT在2013年發(fā)布了一款基因測(cè)序產(chǎn)品MinION，該便攜式產(chǎn)品可以直接在USB3.0上使用，由512個(gè)生物納米孔組成檢測(cè)陣列集成在生物芯片上，每個(gè)單元一次可以檢測(cè)含100K個(gè)堿基對(duì)的基因鏈，并且測(cè)序成本已經(jīng)達(dá)到1美元/百萬堿基對(duì)。通過發(fā)展與CMOS半導(dǎo)體工藝兼容的納米孔技術(shù)，可以將上百萬個(gè)納米孔集成在一塊芯片上，因此可以同時(shí)檢測(cè)上百萬個(gè)基因鏈，同時(shí)這個(gè)數(shù)量還可以隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)的微縮而持續(xù)增加，不僅可以大大減小測(cè)試成本，而且還可以縮短測(cè)試時(shí)間，通過長(zhǎng)鏈測(cè)序提高準(zhǔn)確性。總的來說，與CMOS工藝兼容的大陣列納米孔傳感器由于其低價(jià)，快速，可便攜，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在未來個(gè)人化基因檢測(cè)等應(yīng)用中具有廣闊的發(fā)展前景。