本發(fā)明涉及一種生物傳感裝置，更詳細而言，涉及一種具有電極結(jié)構(gòu)的生物傳感裝置。

背景技術(shù)：

疾病診斷中采用的檢查方法主要基于由酶反應引發(fā)的顯色、熒光等，但最近也采用利用免疫檢查的方法，該免疫檢查利用抗原與抗體之間的免疫反應。現(xiàn)有的免疫分析法中采用最多的是將酶的催化反應與光學標記結(jié)合的光學測定方法。這些方法的主要缺點在于，需要在以實驗室為主的地方由熟練的研究員進行的復雜的步驟，用于分析的裝置為高價的大型裝置，需要較長的分析時間。

相關(guān)的在先技術(shù)有韓國專利公開號kr20110116461a(2011.10.26.公開，發(fā)明名稱：免疫分析診斷裝置以及利用該裝置的免疫分析方法)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明旨在解決包含如上所述的問題在內(nèi)的諸多問題，其目的在于，提供一種能夠縮短分析時間，并且成本相對低廉的生物傳感裝置。然而這種技術(shù)問題是例示性的，本發(fā)明的范圍并不限定于此。

解決技術(shù)問題的方案

提供用于解決上述技術(shù)問題的本發(fā)明的一實施方式涉及的生物傳感裝置。所述生物傳感裝置可以包括單元體，所述單元體具備：源極以及漏極，彼此隔開配置；敏感膜，其為源極與漏極之間的通道；以及柵極，其與敏感膜隔開配置，所述柵極配置在層級(level)低于所述源極、所述漏極以及所述敏感膜的下部。

所述生物傳感裝置中，所述敏感膜的材質(zhì)可以包括碳納米管、石墨烯、二硫化鉬或者磷烯。在這種情況下，與所述碳納米管、石墨烯、二硫化鉬或者磷烯接合的源極或漏極的一部分可以具有梳子(comb)形狀。

所述生物傳感裝置中，所述單元體可以進一步具備感受器，所述感受器附著在敏感膜上并且能夠與目標物質(zhì)結(jié)合。

所述生物傳感裝置中，所述敏感膜可以由電阻能夠根據(jù)感受器以及與此結(jié)合的目標物質(zhì)而發(fā)生變化的物質(zhì)構(gòu)成，所述感受器通過官能團被附著在所述敏感膜上，所述感受器是選自酶底物、配體、氨基酸、肽、適體、鳥嘌呤、蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)以及碳水化合物中的一種以上，所述官能團是選自胺基、羧基、巰基以及脂質(zhì)中的至少一種，所述目標物質(zhì)是選自蛋白質(zhì)、肽、適體、核酸、低聚糖、氨基酸、碳水化合物、溶解氣體、氧化硫氣體、氧化氮氣體、na、k或其離子、殘留農(nóng)藥、重金屬以及環(huán)境有害物質(zhì)中的至少一種。

所述生物傳感裝置可以進一步包括：上部基板，形成有所述源極、漏極、敏感膜；以及下部基板，形成有所述柵極，上部基板與下部基板在上下方向上層疊結(jié)合。

所述生物傳感裝置中，所述單元體可以進一步具備：絕緣構(gòu)件，其設置于所述敏感膜與所述柵極之間，且為了改善所述敏感膜與所述絕緣構(gòu)件之間的粘貼力，對所述絕緣構(gòu)件的表面進行等離子處理。

所述生物傳感裝置中，所述單元體可以進一步具備：絕緣構(gòu)件，其設置于所述敏感膜與所述柵極之間；以及緩沖層，用于提高所述絕緣構(gòu)件與所述敏感膜之間的粘貼力。

所述生物傳感裝置中，所述敏感膜可以包括：第一敏感膜，能夠附著第一感受器，所述第一感受器能夠與第一目標物質(zhì)結(jié)合；第二敏感膜，能夠附著第二感受器，所述第二感受器能夠與第二目標物質(zhì)結(jié)合，由此，所述單元體具有多通道結(jié)構(gòu)。

所述生物傳感裝置中，所述單元體可以重復地排成陣列。

有益效果

根據(jù)如上構(gòu)成的本發(fā)明的部分實施例，可提供一種能夠縮短分析時間，且成本相對低廉的生物傳感裝置。當然，本發(fā)明的范圍并不限定于這種效果。

附圖說明

圖1是概略示出構(gòu)成本發(fā)明一實施例涉及的生物傳感裝置的單元體的剖面的圖。

圖2是概略示出構(gòu)成本發(fā)明一實施例涉及的生物傳感裝置的單元體的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。

圖3是示出構(gòu)成本發(fā)明一實施例涉及的生物傳感裝置的單元體的一制造例的圖。

圖4是示出構(gòu)成本發(fā)明一實施例涉及的生物傳感裝置的單元體的源極形狀的圖。

圖5是概略示出本發(fā)明的另一實施例涉及的生物傳感裝置以及構(gòu)成該生物傳感裝置的單元體的圖。

附圖標記：

10：單元體

100：下部基板

110：柵極

130：上部基板

135：貫通孔

140：源極

145：源極線

150：漏極

155：漏極線

170：絕緣構(gòu)件

190：敏感膜

195：感受器

具體實施方式

下面，參照附圖例示性地說明本發(fā)明的各種實施例。在整篇說明書中，當提及諸如膜、圖案、區(qū)域或基板等的一構(gòu)成要素在另一構(gòu)成要素“之上”時，可以解釋為所述一構(gòu)成要素直接接觸在所述另一構(gòu)成要素“之上”，或者存在設置于它們之間的多個其它構(gòu)成要素。與此相反，當提及一構(gòu)成要素相對于另一構(gòu)成要素“直接在之上”時，應解釋為不存在設置于它們之間的多個其它構(gòu)成要素。

在附圖中，例如，根據(jù)制造技術(shù)以及/或者公差(tolerance)，可預料所示出的形狀的變化。因此，不應解釋為本發(fā)明思想的實施例局限于本說明書中所示出的區(qū)域的具體形狀，例如，應當包括制造時導致的形狀變化。此外，為了說明的方便以及明確性，附圖中構(gòu)成要素的厚度或大小有可能夸張示出。相同的附圖標記表示相同的要素。

圖1是概略示出構(gòu)成本發(fā)明一實施例涉及的生物傳感裝置的單元體的剖面的圖。圖2是概略示出構(gòu)成本發(fā)明一實施例涉及的生物傳感裝置的單元體的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。

參照圖1及圖2，本發(fā)明一實施例涉及的生物傳感裝置包括排成陣列的單元體10。單元體10具備：源極140以及漏極150，彼此隔開配置；敏感膜190，其為源極與漏極之間的通道；以及柵極110，其與敏感膜隔開配置。

單元體10可以進一步具備感受器195，其附著在敏感膜190上并且能夠與目標物質(zhì)200結(jié)合。感受器195可以通過官能團被附著在敏感膜190上。例如，感受器195可以是選自酶底物、配體、氨基酸、肽、適體、鳥嘌呤(guanine)、蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)以及碳水化合物中的一種以上。另一方面，例如，所述官能團可以是選自胺基、羧基、巰基以及脂質(zhì)(lipid)中的至少一種。此外，例如，目標物質(zhì)200可以是選自蛋白質(zhì)、適體、肽、核酸、低聚糖、氨基酸、碳水化合物、溶解氣體、氧化硫氣體、氧化氮氣體、na、k或其離子、殘留農(nóng)藥、重金屬以及環(huán)境有害物質(zhì)中的至少一種。

敏感膜190可以由電阻能夠根據(jù)感受器195以及與此結(jié)合的目標物質(zhì)200而發(fā)生變化的物質(zhì)構(gòu)成。例如，敏感膜190的材質(zhì)可以包括碳納米管(cnt)、石墨烯(graphene)、二硫化鉬(mos2)或者磷烯(phosphorene)。另一方面，本發(fā)明的變形實施例涉及的生物傳感裝置中，敏感膜190可以由無需借助感受器195就能夠直接與上述目標物質(zhì)200發(fā)生反應而使電阻變化的物質(zhì)構(gòu)成。

柵極110配置在層級(level)低于源極140、漏極150以及敏感膜190的下部。即，柵極110的層級低于源極140、漏極150以及敏感膜190所處的層級。本說明書中，層級是用來在圖1所示的剖面中區(qū)分上下位置關(guān)系的術(shù)語。

另一方面，構(gòu)成本發(fā)明一實施例涉及的生物傳感裝置的單元體10可以進一步具備絕緣構(gòu)件130，其設置于敏感膜190與柵極110之間。例如，絕緣構(gòu)件130可以是絕緣膜或者絕緣基板的形式。

為改善絕緣構(gòu)件130與敏感膜190之間的粘貼力，還可以對絕緣構(gòu)件130的表面進行等離子處理。或者，還可以使提高粘貼力的緩沖層(未圖示)設置于絕緣構(gòu)件130與敏感膜190之間。

另一方面，在上部層上，電連接于漏極150的多個漏極線155沿著第一方向平行伸長并且彼此隔開配置。而在配置有多個柵極110的下部層上，電連接于源極140的多個源極線145沿著第二方向平行伸長并且彼此隔開配置。所述第一方向與所述第二方向是并不相互平行的方向，例如，可以是相互垂直的方向。多個柵極110可以共同連接(commonlyconnected)，多個漏極線155或者多個源極線145可以分別共同連接。

上述的本發(fā)明一實施例涉及的生物傳感裝置可用作疾病診斷中使用的檢查裝置，根據(jù)敏感膜和感受器的種類，可用作利用抗原與抗體之間的免疫反應的傳感裝置。在這種情況下，由于利用電學測定結(jié)果，具有分析過程中不需要復雜的步驟，用于分析的裝置相對低廉，不需要太長的分析時間的優(yōu)點。

另一方面，可以擴張圖1的結(jié)構(gòu)，對每個基板100、130提供多個單元體10。例如，將單元體10的尺寸進一步縮小為納米尺寸時，例如，可以將基板100、130上的單元體10的數(shù)量增加到96個、384個、1536個、6144個、24576個、98304個、393216個等。如此，增加每一基板上的單元體的數(shù)量，從而根據(jù)本發(fā)明的生物傳感裝置，能夠診斷多種疾病，并且，通過縮短檢查時間，能夠大幅降低檢查成本。

圖3是示出構(gòu)成本發(fā)明一實施例涉及的生物傳感裝置的單元體的一制造例的圖。

參照圖3，為了實現(xiàn)圖1的單元體結(jié)構(gòu)，可以執(zhí)行在下部基板100上準備形成有多個源極線145和柵極110的下部結(jié)構(gòu)體，并在上部基板130上準備形成有漏極155的上部結(jié)構(gòu)體之后，將所述上部結(jié)構(gòu)體層疊接合于所述下部結(jié)構(gòu)體上的步驟。下部結(jié)構(gòu)體的下部基板100還可以承擔生物傳感裝置的支撐體作用。上部基板130還可以發(fā)揮使敏感膜190與柵極110絕緣的作用，可以具備貫通孔135，以便用于電連接源極140與源極線145的連接圖案142穿過。上部基板130可以是厚度約為0.1mm左右的pcb基板或者薄膜柔性(flexible)基板。本發(fā)明一實施例涉及的生物傳感裝置采用上述的雙重基板結(jié)構(gòu)，從而能夠以比較低廉的成本容易地實現(xiàn)復雜的柵極結(jié)構(gòu)。

圖4是示出構(gòu)成本發(fā)明一實施例涉及的生物傳感裝置的單元體的源極形狀的圖。

參照圖4，源極140中與諸如碳納米管、石墨烯、二硫化鉬或者磷烯的敏感膜190相接的區(qū)域140b可以具有梳狀的梳子(comb)形狀。基于這種結(jié)構(gòu)，能夠改善敏感膜190與源極140的接合力或者相互連接性。同樣，漏極中與諸如碳納米管或石墨烯的敏感膜190相接的區(qū)域可以具有梳狀的梳子(comb)形狀，從而改善漏極與敏感膜的接合力或者相互連接性。

圖5是概略示出本發(fā)明的另一實施例涉及的生物傳感裝置以及構(gòu)成該生物傳感裝置的單元體的圖。本發(fā)明的另一實施例涉及的生物傳感裝置是包括兩個以上敏感膜的多通道連接結(jié)構(gòu)。

參照圖5，本發(fā)明的另一實施例涉及的生物傳感裝置是在圖1所示的單元體基礎上擴張敏感膜的，所述敏感膜可以包括：第一敏感膜190a，能夠附著第一感受器，所述第一感受器能夠與第一目標物質(zhì)結(jié)合；第二敏感膜190b，能夠附著第二感受器，所述第二感受器能夠與第二目標物質(zhì)結(jié)合。第一敏感膜190a是圖示在左側(cè)的源極140與漏極150之間的通道，第二敏感膜190b是圖示在右側(cè)的源極140與漏極150之間的通道。雖然未圖示，但柵極配置在層級(level)低于源極140、漏極150、第一敏感膜190a以及第二敏感膜190b的下部。

例如，具有上述的多通道連接結(jié)構(gòu)的生物傳感裝置可適用于糖化蛋白測定傳感裝置中，下面說明這種情況下的具體的例示性結(jié)構(gòu)。

可以在第一敏感膜190a上配置第一感受器。作為配體組合物的第一感受器與作為第一目標物質(zhì)的糖化蛋白結(jié)合，從而能夠發(fā)揮將糖化蛋白附著于第一敏感膜190a上的作用。作為有效成分，這種第一感受器可以包含芳香族硼酸(aromaticboronicacid)，具體而言，可以是包含苯基硼酸(phenylboronicacid)、萘硼酸(naphthaleneboronicacid)、菲硼酸(phenanthreneboronicacid)、芘硼酸(pyreneboronicacid)以及anti-ghsaalbumin中的某一種的物質(zhì)。糖化蛋白可以是糖化人血清白蛋白(glycatedhumanserumalbumin,ghsa)、糖化igg、糖化igm中的某一種。

可以在第二敏感膜190b上配置第二感受器。第二感受器與作為第一目標物質(zhì)的糖化蛋白和作為第二目標物質(zhì)的蛋白質(zhì)結(jié)合，從而能夠發(fā)揮將糖化蛋白以及蛋白質(zhì)附著在第二敏感膜190b上的作用。這種第二感受器可以是選自酶底物、配體、氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)以及碳水化合物中的物質(zhì)，優(yōu)選為甲狀腺素(thyroxine)。蛋白質(zhì)可以是人血清白蛋白(humanserumalbumin,hsa)、igg、igm中的某一種。

存在于人的唾液內(nèi)的糖化蛋白與作為配體組合物的第一感受器結(jié)合而附著在第一敏感膜190a上，從而能夠使流經(jīng)第一敏感膜190a的電流值發(fā)生變化。即，第一敏感膜190a通過借助第一感受器連接于糖化蛋白，從而能夠引發(fā)第一敏感膜190a上的電流變化。此外，存在于唾液內(nèi)的蛋白質(zhì)以及糖化蛋白與第二感受器結(jié)合而附著在第二敏感膜190b上，從而能夠使流經(jīng)第二敏感膜190b的電流值發(fā)生變化。由此，根據(jù)一定的檢測溶液(即，唾液(saliva))內(nèi)所含的糖化蛋白以及蛋白質(zhì)的量，流經(jīng)第一敏感膜190a或第二敏感膜190b的電流的量能夠變化。

為說明具有多通道連接結(jié)構(gòu)的生物傳感裝置，圖5中例示性地說明了2通道結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明的技術(shù)思想并不限定于此，也可以擴張到3通道、4通道、5通道甚至20通道結(jié)構(gòu)。除了糖化蛋白測定之外，這種具備多通道結(jié)構(gòu)的生物傳感裝置也可以用作診斷心臟病或癌癥等的裝置。

參照附圖所示的實施例對本發(fā)明進行了說明，然而這只是示例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解，可以在此基礎上進行各種變形以及等同的其它實施例。因此本發(fā)明的實際技術(shù)保護范圍應當通過所附的權(quán)利要求書中的技術(shù)思想來確定。