生物傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明有關(guān)于生物傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，關(guān)于生物傳感器，已公開了能夠?qū)罴毎M行非侵入性分析的技術(shù)(例如專利文獻1)。在專利文獻1中，公開了一種生物傳感器，其具有的構(gòu)造為:在檢測負電荷的物理特性變化的檢測表面，覆蓋了會與唾液酸試樣(細胞本身或源自細胞的糖鏈)鍵結(jié)的苯硼酸基。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:特開2010-107496號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所欲解決的課題
[0007]然而，前述專利文獻1中所記載的生物傳感器雖然沒有侵入到細胞等，但進行細胞采集的過程仍不能說并未侵入人體。即，期待可以更減輕對人體造成負擔(dān)的生物傳感器，例如以基于淚液、汗液、唾液等檢測出檢測目標物質(zhì)的生物傳感器。順便一提，令人擔(dān)憂的是，在淚液等之中，除了作為檢測目標物質(zhì)的葡萄糖外，也含有白蛋白等蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)會成為干擾噪聲而使測量敏感度下降。
[0008]本發(fā)明目的為提供一種生物傳感器，其能夠以非侵入性地采集得到的人體試樣為根據(jù)進行分析。
[0009]用以解決課題的手段
[0010]本發(fā)明相關(guān)的生物傳感器，具有與檢測目標物質(zhì)鍵結(jié)的識別物質(zhì)，以及因上述識別物質(zhì)的電荷而帶電的電極，上述生物傳感器的特征為:具有抑制非檢測目標物質(zhì)附著至上述識別物質(zhì)或上述電極中至少一方的抑制物質(zhì)；上述識別物質(zhì)與上述電極接觸；上述抑制物質(zhì)是由分子鏈較上述識別物質(zhì)長的高分子化合物所形成;通過上述識別物質(zhì)及上述抑制物質(zhì)，在上述電極表面形成自組單層分子膜;檢測因上述檢測目標物質(zhì)與上述識別物質(zhì)鍵結(jié)而產(chǎn)生的上述電極的電荷密度的變化。
[0011]又，本發(fā)明相關(guān)的生物傳感器，具有與檢測目標物質(zhì)鍵結(jié)的識別物質(zhì)，以及因上述識別物質(zhì)的電荷而帶電的電極，上述生物傳感器的特征為:具有抑制非檢測目標物質(zhì)附著至上述識別物質(zhì)或上述電極中至少一方的抑制物質(zhì)；具有設(shè)置于上述電極上且以上述識別物質(zhì)所形成的薄膜、及形成于上述薄膜上且含有上述抑制物質(zhì)的一層或二層以上的抑制物質(zhì)層;檢測因上述檢測目標物質(zhì)與上述識別物質(zhì)鍵結(jié)而產(chǎn)生的上述電極的電荷密度的變化。
[0012]又，本發(fā)明相關(guān)的生物傳感器，具有與檢測目標物質(zhì)鍵結(jié)的識別物質(zhì)，以及因上述識別物質(zhì)的電荷而帶電的電極，上述生物傳感器的特征為:具有抑制非檢測目標物質(zhì)附著至上述識別物質(zhì)或上述電極中至少一方的抑制物質(zhì)；上述識別物質(zhì)與上述抑制物質(zhì)鍵結(jié)；檢測因上述檢測目標物質(zhì)與上述識別物質(zhì)鍵結(jié)而產(chǎn)生的上述電極的電荷密度的變化。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明，通過抑制物質(zhì)，能夠抑制非檢測目標物質(zhì)與識別物質(zhì)鍵結(jié)、或附著至電極表面等，因而能使測量敏感度進一步向上提升。因此，生物傳感器可基于非侵入性地從人體采集得到的試樣而更準確地測得葡萄糖濃度。
【附圖說明】
[0015]圖1為實施例1的生物傳感器的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0016]圖2為實施例1的生物傳感器中的識別區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為表示實施例1生物傳感器的葡萄糖濃度與柵極電壓(gatevoltage)變化的關(guān)系的曲線圖。
[0018]圖4為實施例2的生物傳感器中識別區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為實施例2的修改例的生物傳感器中的識別區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6為實施例2的生物傳感器中的識別區(qū)的說明用示意圖。
[0021]圖7為表示實施例2的生物傳感器的葡萄糖濃度與柵極電壓變化的關(guān)系(1)的曲線圖。
[0022]圖8為表示實施例2的生物傳感器的葡萄糖濃度與柵極電壓變化的關(guān)系(2)的曲線圖。
[0023]圖9為表示實施例2的生物傳感器的葡萄糖濃度與柵極電壓變化的關(guān)系(3)的曲線圖。
[0024]圖10為表示實施例2的生物傳感器的葡萄糖濃度與柵極電壓變化的關(guān)系(4)的曲線圖。
[0025]圖11為實施例3的修改例的生物傳感器中識別區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖12為表示實施例3的生物傳感器的葡萄糖濃度與柵極電壓變化的關(guān)系的曲線圖。
[0027]主要組件符號說明
[0028]10生物傳感器
[0029]12A、12B、12C、12D識別區(qū)
[0030]14FET(檢測區(qū))
[0031 ]16電極
[0032]28柵極絕緣膜
[0033]30金屬電極
[0034]31導(dǎo)線
[0035]38識別物質(zhì)
[0036]39,41抑制物質(zhì)
[0037]40葡萄糖(檢測目標物質(zhì))
[0038]42蛋白質(zhì)(非檢測目標物質(zhì))
[0039]44載體
[0040] 46薄膜
[0041 ] 47抑制物質(zhì)層。
【具體實施方式】
[0042]以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。
[0043]1.實施例1
[0044](1-1)整體結(jié)構(gòu)
[0045]圖1所示的生物傳感器10，具有識別區(qū)12A及作為檢測區(qū)的場效應(yīng)晶體管(FET:Field Effect Transistor)14。生物傳感器10，在識別區(qū)12A中識別試樣中所含的作為檢測目標物質(zhì)的葡萄糖，通過在FET14中將識別所得的信息轉(zhuǎn)換成電信號，檢測出試樣中的葡萄糖濃度。此處的試樣是以非侵入性方式采集而得到的試樣，即血液以外的生物體液，可列舉有汗液、淚液、唾液等。在這些試樣中，除了葡萄糖之外，尚包含有非檢測目標物質(zhì)，例如白蛋白等蛋白質(zhì)。
[0046]識別區(qū)12A具有電極16及設(shè)置在電極16上的受體20A。在本實施例中，識別區(qū)12A是在電極16的一側(cè)的表面上設(shè)置圓筒狀的壁以形成有容器18，且在此容器18內(nèi)容納著識別物質(zhì)及抑制物質(zhì)。電極16可由金形成，也可由銀、銅等形成。受體20A是由含有識別物質(zhì)與抑制物質(zhì)的自組單層分子膜(561;1^-48861111316(1 Mono layers: SAMs)所形成。通常，SAMs即指在固體與液體的交界面或固體與氣體的交界面處，有機分子會自發(fā)性地互相聚集，自發(fā)性地形成單層分子膜的有機薄膜。
[0047]識別物質(zhì)具有能夠與試樣中所含的葡萄糖鍵結(jié)的功能。除了可使用苯硼酸以外，也可使用如其衍生物(例如具有乙烯基的苯硼酸等)、葡萄糖鍵結(jié)蛋白(GBP)及其衍生物等來作為識別物質(zhì)。舉例而言，苯硼酸與葡萄糖鍵結(jié)時，會產(chǎn)生負電荷。
[0048]抑制物質(zhì)抑制屬于非檢測目標物質(zhì)的如白蛋白等蛋白質(zhì)，不讓其產(chǎn)生與苯硼酸鍵結(jié)或附著至電極16表面等現(xiàn)象。在本實施例中，抑制物質(zhì)是由高分子化合物所形成。高分子化合物除了可使用分子鏈較識別物質(zhì)長的寡聚乙二醇以外，也能使用例如聚乙二醇等。
[0049]如圖2所示，識別物質(zhì)38及抑制物質(zhì)39—邊的尾端吸附在電極16—側(cè)的表面上，因而形成了SAMs。將巰基(-SH)、雙硫基(-S-S-)等導(dǎo)入識別物質(zhì)38及抑制物質(zhì)39，令其成為巰基或雙硫基的衍生物。這些巰基或雙硫基的衍生物可在金、銀、銅等金屬表面上形成高密度的薄膜。舉例而言，導(dǎo)入有巰基的苯硼酸，會形成如金-硫等強鍵結(jié)。識別物質(zhì)38的另一邊的尾端則會與葡萄糖鍵結(jié)。抑制物質(zhì)39的另一邊的尾端則會與非檢測目標物質(zhì)產(chǎn)生特異性鍵結(jié)。
[0050]FET14具有在半導(dǎo)體基板22表面上形成的源極24與漏極26，以及在半導(dǎo)體基板22、源極24與漏極26上形成的柵極絕緣膜28(圖1KFET14可以使用n-MOS或p-MOS。在柵極絕緣膜28上方，形成了金屬電極30。金屬電極30通過導(dǎo)線31而與電極16電性連接。金屬電極30可由金、銀、銅等形成。
[0051 ] 半導(dǎo)體基板22可由硅、鎵、砷、銦錫氧化物(ΙΤ0)、銦鎵鋅氧化物(IGZ0)、銦鋅氧化物(ΙΖ0)等形成，也可使用有機半導(dǎo)體、碳半導(dǎo)體(例如碳納米管、石墨烯半導(dǎo)體、鉆石半導(dǎo)體等)。柵極絕緣膜28可由二氧化硅(Si02)、氮化硅(Si3N4) (SiNx)、五氧化二鉭(Ta205)、三氧化二鋁(A1203)等氧化物或氮化物形成。
[0052]源極24與漏極26的形成，是以電性連接電源34及電流計36，而測量由源極24流向漏極26的漏極電流。一旦柵極絕緣膜28上的電荷密度有變化，漏極電流會大幅度地變化。即