集成生物芯片及其制造方法和用于检测生物材料的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种集成生物芯片、集成生物芯片的制造方法和用于检测生物材料的装置。集成生物芯片包括基板以及设置在基板中的一个或多个激发光吸收波导。所述基板包括设置样品的一个或多个反应区域。所述一个或多个激发光吸收波导中的每一个的末端部分从基板的上表面暴露，所述一个或多个激发光吸收波导中的每一个的另一末端部分从基板的下表面暴露，所述一个或多个反应区域设置在基板的上表面。所述一个或多个激发光吸收波导吸收射向样品的激发光，并且传输从样品发射出的荧光。

【技术实现步骤摘要】

总的专利技术构思涉及一种集成生物芯片、一种制造集成生物芯片的方法、以及一种用于检测生物芯片的装置。更具体而言，总的专利技术构思涉及一种包括用于光谱检测样品的激发光吸收波导的集成生物芯片、一种制造集成生物芯片的方法，以及一种使用集成生物芯片用于检测生物材料的方法。
技术介绍
生物芯片通常具有这样的结构，其中包含生物有机材料例如核苷酸或蛋白质的单元以矩阵形状排列在基板上。固定在生物芯片基板上的生物材料发挥目标生物材料的受体的作用。例如，生物芯片通过生物材料之间的相互作用，例如核苷酸的杂交反应、或者抗原-抗体相互作用检测目标生物材料。该生物芯片可以通过检测生物材料，例如具有特定序列的核苷酸或蛋白质用于研究基因功能、寻找与疾病有关的基因、分析基因表达或者分析蛋白质分布。生物材料之间的相互作用可以采用荧光检测方法检测。更为具体而言，荧光检测方法是一种通过向标记在生物材料上的荧光材料辐射预定量的激发光来检测荧光图像的光谱法。例如，荧光图像采用光学扫描装置例如光电倍增管(PMT)、电荷耦合器件(CCD)扫描仪或者互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)扫描仪检测。通过向标记在生物材料上的荧光材料辐射预定量的激发光检测到的荧光比辐射的激发光微弱许多，因此，需要去除激发光。此外，当前的检测装置使用复杂且昂贵的扫描仪类型的光电探测器，因此，需要一种紧凑的生物芯片和具有这种紧凑的生物芯片的检测装置。
技术实现思路
总的专利技术构思提供一种能够有效地去除用于样品例如生物材料中的荧光激发的激发光的集成生物芯片、一种制造集成生物芯片的方法和用于检测生物材料的装置。根据总的专利技术构思的一个方面，提供了一种包括基板以及一个或多个设置在基板中的激发光吸收波导的集成生物芯片。该基板包括一个或多个放置样品的反应区域。所述一个或多个激发光吸收波导中的每一个的第一末端部分从基板的上表面暴露，所述一个或多个激发光吸收波导中的每一个的第二末端部分从基板的下表面暴露，且所述一个或多个反应区域设置在基板的所述上表面。所述一个或多个激发光吸收波导吸收激发样品的激发光，并且传输由样品发出的荧光。所述一个或多个激发光吸收波导中的每一个可以包括传输从样品发出的荧光并且吸收激发样品的激发光的滤色器芯体。滤色器芯体的折射率可以大于围绕滤色器芯体的基板的折射率。所述的一个或多个激发光吸收波导中的每一个还包括设置在滤色器芯体周围的-->包层，且所述包层可以具有比滤色器芯体的折射率小的折射率。该包层可以具有单层结构或者多层结构。滤色器芯体的横截面可以是圆形或多边形。可以处理所述一个或多个反应区域的表面从而使样品能够附着其上。一个或多个反应区域的所述表面具有亲水性，且围绕在所述一个或多个反应区域的所述表面周围的非反应区域具有疏水性。该集成生物芯片还可以包括设置在一个或多个反应区域上的一个或多个微透镜，且所述一个或多个微透镜可聚集从样品发出的荧光。所述一个或多个微透镜可以是凹透镜或凸透镜。该集成生物芯片还包括设置在一个或多个反应区域上的一个或多个抗反射层，且所述一个或多个抗反射层可以传输样品发射出的荧光。该集成生物芯片还可以包括设置在与基板的上表面相对的下表面一侧的光电探测器，且该光电探测器可以被设置为靠近基板且与基板分开，或者与基板相接触。光电探测器的像素可以以一对一的对应关系或者一对多的对应关系与一个或多个反应区域相对应。该光电探测器可以包括光电倍增管(PMT)、电荷耦合装置(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。根据这里公开的总的专利技术构思的另一个方面，制造集成生物芯片的方法包括：在基板上形成一个或多个穿透孔；在所述的一个或多个穿透孔中形成一个或多个激发光吸收波导；和处理形成有所述一个或多个穿透孔的基板的表面，从而使得样品能够附着到形成有一个或多个激发光吸收波导的反应区域上。一个或多个穿透孔可以是形成在基板中的通孔，基板可以是半导体材料、电介质材料，金属材料或者聚合物材料。一个或多个激发光吸收波导的形成可以包括通过在所述一个或多个穿透孔中的每一个中设置滤色器材料而形成滤色器芯体。一个或多个激发光吸收波导的形成可以包括在所述一个或多个穿透孔中的每一个的内壁上形成包层。该包层的形成可包括氧化所述一个或多个穿透孔中的每一个的内壁，以减小所述一个或多个穿透孔中的每一个的内壁的折射率。该包层的形成可包括在所述的一个或多个穿透孔中的每一个的内壁上扩散掺杂剂，从而减小所述一个或多个穿透孔中的每一个的内壁的折射率。该包层的形成可包括向所述一个或多个穿透孔中的每一个的内壁上施加具有相对于滤色器芯体的折射率较低的折射率的材料。基板的形成有一个或多个穿透孔的表面的处理可包括处理基板上形成有一个或多个激发光吸收波导的部分，从而使所述部分具有亲水性。所述方法还可包括在基板的形成有一个或多个激发光吸收波导的部分上形成抗反射层。所述方法还包括在基板的形成有一个或多个激发光吸收波导的部分上形成一个或多个微透镜。-->所述方法还包括进行背面研磨处理从而抛光基板的下表面至大于所述一个或多个穿透孔的长度的深度。根据这里公开的总的专利技术构思的另一个方面，提供一种采用集成生物芯片检测生物材料的装置。该集成生物芯片包括具有一个或多个其上设置有样品的反应区域的基板，以及设置在基板上的一个或多个激发光吸收波导。所述装置包括：向集成生物芯片上辐照激发光的照明光学系统；可拆卸地安装到集成生物芯片的平台；和检测从集成生物芯片发射出的荧光的光电探测器。所述一个或多个激发光吸收波导中的每一个的第一末端部分从基板的上表面暴露，所述一个或多个激发光吸收波导中的每一个的第二末端部分从基板的下表面暴露，所述一个或多个反应区域设置在基板的上表面，所述一个或多个激发光吸收波导吸收激发样品的激发光，并且所述一个或多个激发光吸收波导传输从样品发出的荧光。该光电探测器可以设置在平台上。该光电探测器可以被设置为与集成生物芯片分隔开且相邻，或者与集成生物芯片接触。所述装置还可以包括将集成生物芯片发出的荧光传送到光电探测器的检测光学系统。该光电探测器的像素可以以一对一的对应关系或者一对多的对应关系与所述一个或多个反应区域相对应。该光电探测器可以包括光电倍增管，电荷耦合装置和互补金属氧化物半导体图像传感器。附图说明上述和/或其它方面通过下面的实施例描述并结合附图将会变得更容易明白和更容易理解，在附图中：图1是根据实施例的集成生物芯片的透视图；图2是图1的集成生物芯片的局部截面视图；图3是显示图1的集成生物芯片的荧光光路的局部截面视图；图4是根据另一个实施例的集成生物芯片的局部截面视图；图5是根据另一个实施例的集成生物芯片的局部截面视图；图6是解释根据一个或多个实施例的集成生物芯片排布及光电探测器的局部截面视图；图7A至7E是解释根据一个实施例的集成生物芯片的制造过程的局部截面视图；图8是根据一个实施例的用于检测生物材料的装置的框图；图9是根据另一个实施例的用于检测生物材料的装置的框图；具体实施方式现在将参考附图在下文中更为完整的描述本专利技术，附图中显示了多个实施例。然而，本专利技术可以体现许多不同的形式，而不应当被解释为限制成在这里描述的实施例。相反的，提供这些实施例从而使得本专利技术披露的内容是详尽的和完整的，并且能够向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成生物芯片，包括：包括一个或多个其上设置样品的反应区域的基板；设置在基板中的一个或多个激发光吸收波导，其中，一个或多个激发光吸收波导中的每一个的第一末端部分从所述基板的上表面暴露，一个或多个激发光吸收波导中的每一个的第二末端部分从所述基板的下表面暴露，所述一个或多个反应区域设置在所述基板的所述上表面，所述一个或多个激发光吸收波导吸收激发所述样品的激发光，并且所述一个或多个激发光吸收波导传输从所述样品发射出的荧光。

【技术特征摘要】
2008.10.31 KR 107965/081.一种集成生物芯片，包括：包括一个或多个其上设置样品的反应区域的基板；设置在基板中的一个或多个激发光吸收波导，其中，一个或多个激发光吸收波导中的每一个的第一末端部分从所述基板的上表面暴露，一个或多个激发光吸收波导中的每一个的第二末端部分从所述基板的下表面暴露，所述一个或多个反应区域设置在所述基板的所述上表面，所述一个或多个激发光吸收波导吸收激发所述样品的激发光，并且所述一个或多个激发光吸收波导传输从所述样品发射出的荧光。2.根据权利要求1所述的集成生物芯片，其中所述一个或多个激发光吸收波导中的每一个包括传输从所述样品发射出的所述荧光并且吸收激发所述样品的所述激发光的滤色器芯体。3.根据权利要求2所述的集成生物芯片，其中所述滤色器芯体的折射率大于围绕所述滤色器芯体的所述基板的折射率。4.根据权利要求2所述的集成生物芯片，其中所述一个或多个激发光吸收波导中的每一个还包括设置在滤色器芯体周围的包层，且所述包层的折射率小于所述滤色器芯体的折射率。5.根据权利要求2所述的集成生物芯片，其中所述滤色器芯体的横截面的形状是圆形和多边形其中之一。6.根据权利要求1所述的集成生物芯片，其中所述一个或多个反应区域的表面被处理以在其上附着所述样品。7.根据权利要求6所述的集成生物芯片，其中所述一个或多个反应区域的所述表面具有亲水性，并且围绕所述一个或多个反应区域的所述表面的非反应区域具有疏水性。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的集成生物芯片，还包括一个或多个设置在所述一个或多个反应区域上的微透镜，其中所述一个或多个微透镜聚集从所述样品发射出的所述荧光。9.根据权利要求8所述的集成生物芯片，其中所述一个或多个微透镜是凹透镜。10.根据权利要求8所述的集成生物芯片，其中所述一个或多个微透镜是凸透镜。11.根据权利要求1至7中的任一项所述的集成生物芯片，还包括设置在所述一个或多个反应区域上的一个或多个抗反射层，其中所述的一个或多个抗反射层传输从所述样品发射出的所述荧光。12.根据权利要求1至7中的任一项所述的集成生物芯片，还包括设置在所述基板的所述下表面的光电探测器，其中所述基板的所述下表面与所述基板的其上设置有所述一个或多个反应区域的所述上表面相对。13.根据权利要求12所述的集成生物芯片，其中所述光电探测器被设置为以下两者之一：与所述基板分隔开且相邻，以及与所述基板相接触。14.根据权利要求12所述的集成生物芯片，其中所述光电探测器的像素以一对一的对应方式及一对多的对应方式之一与所述一个或多个反应区域相对应。15.根据权利要求12所述的集成生物芯片，其中所述光电探测器包括光电倍增管、电-->荷耦合器件、互补金属氧化物半导体图像传感器其中之一。16.一种制造集成生物芯片的方法，所述方法包括：在基板上形成一个或多个穿透孔；在所述一个或多个穿透孔中形成一个或多个激发光吸收波导；以及处理其中形成有所述一个或多个穿透孔的所述基板的表面，使得样品能够附着到反应区域，在所述反应区域处形成有所述一个或多个激发光吸收波导...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成豪，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR