CN103604854A - 基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列 - Google Patents
基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103604854A CN103604854A CN201310617133.9A CN201310617133A CN103604854A CN 103604854 A CN103604854 A CN 103604854A CN 201310617133 A CN201310617133 A CN 201310617133A CN 103604854 A CN103604854 A CN 103604854A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- row
- biology sensor
- field effect
- effect transistor
- sensitive field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 26
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 3
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000011842 Serrate-Jagged Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010036039 Serrate-Jagged Proteins Proteins 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000009509 drug development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 235000021393 food security Nutrition 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
本发明涉及基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列,包括行生物传感器、列生物传感器、行译码器电路、列译码器电路、控制逻辑电路,所述行生物传感器与行译码器电路连接,所述列生物传感器与列译码器电路连接,所述控制逻辑电路耦合到所述行译码器电路与列译码器电路中。本发明所述基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列的优越效果在于:所述生物传感器阵列极大地覆盖了检测面积,通过对生物传感器阵列内部大量传感器的测量,实时快速对多个目标同时检测,极大地降低了检测的统计误差,从而提高了检测的精确性和可重复性。
Description
技术领域
本发明属于生物传感器领域,具体涉及一种基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列。
背景技术
生物传感器自1962年由Clark和Lyons提出以来,在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。初期的生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主,但是由于酶制剂价格昂贵,且稳定性较差,因此以酶生物传感器的应用受到一定限制。近些年来,随着分子生物学和微生物固定化技术的不断发展,DNA传感器和微生物细胞传感器逐渐成为生物传感器发展的主流。微生物传感器可以真实的评价环境中目标物质的生物效应,相关研究结果表明其具有稳定性和可靠性,与传统分析方法相比具有高度的准确性。微生物传感器检测方法简单易行,可直接应用于水样,或经过预处理用于复杂样品,而其低成本和快速响应的特点,可以满足此领域市场的需要,兼备操作简单和可实现定量测定等优点。在环境工程应用领域,生物传感器可以用于特定污染物污染场地与水体的环境评价,也可以用于特定污染物污染场地与水体的污染水平检测。在医药健康领域,生物传感器可以用于疾病诊断和药物控释。
生物传感器为一种分析装置,用于侦测类似生物分子等目标分子。目前,生物传感器包括光学和电子传感器两大类。
光学生物传感器包括金属薄膜,其能够与光线相互作用,并在该金属薄膜表面上产生电磁波。该电磁波会在入射光线的一特定角度与一特定波长之下发生,因此高度相关于该金属薄膜的表面。当一生物分子附着在该金属薄膜上时,可产生一可测量的信号。
电子生物传感器包括传统的离子敏感场效应晶体管和纳米线场效应晶体管。电子生物传感器克服光学传感器的缺点,由于本身具有体积小,成本低,以及无须使用标签,实时快速,和多个目标同时检测等优点,电子生物感应器更有利于便携式检测和未来的家庭诊断。
在医学生物检测和化学分析领域,常使用生物化学传感器来量化目标分析物样品中的分子的系统和方法是现代分析测量的基石。快捷低价的检测系统和方法对于许多领域都有非常重要的应用,如生命科学研究、医疗保健、疾病诊断、药物开发、环境监测、食品安全和生物恐怖主义,都需要依靠生物传感器来检测特异性、检测速度和灵敏度。
现有技术中公开的生物传感器结构复杂、实用性差;而生物传感器阵列都是基于现有生物传感器的排列组合,即现有的生物传感器阵列同样上述缺点,为了解决现有技术中的问题,本发明提出一种基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列。
发明内容
为了克服现有技术中的不足,本发明公开一种基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列。
本发明是通过以下技术方案实现的:
基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列,包括行生物传感器、列生物传感器、行译码器电路、列译码器电路、控制逻辑电路,所述行生物传感器与行译码器电路连接,所述列生物传感器与列译码器电路连接,所述控制逻辑电路耦合到所述行译码器电路与列译码器电路中。
进一步地,所述行生物传感器是由生物传感器以行排列形成的,所述列生物传感器是由生物传感器以列排列形成的。
进一步地,所述行生物传感器与行生物传感器、列生物传感器与列生物传感器、行生物传感器与列生物传感器之间的距离在0.2微米到500微米之间。
进一步地,所述生物传感器包括底座、晶体管、导电电极,所述导电电极和晶体管分离设置在所述底座上;所述晶体管包括沟道、源极、漏极、栅极电介质,所述沟道两端分别与所述源极、漏极相连,所述沟道上设有栅极电介质,所述沟道是蜿蜒纳米线沟道,所述栅极电介质上设有探针。
更进一步地,所述沟道宽度在5纳米到50微米之间。
更进一步地,所述晶体管是离子敏感场效应晶体管。
更进一步地,所述晶体管是纳米线场效应晶体管。
更进一步地,所述晶体管是鳍式场效应晶体管。
与现有技术相比,本发明所述基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列的优越效果在于:所述生物传感器阵列极大地覆盖了检测面积,通过对生物传感器阵列内部大量传感器的测量,实时快速对多个目标同时检测,极大地降低了检测的统计误差,从而提高了检测的精确性和可重复性。
附图说明
图1为本发明所述基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列结构图;
图2为本发明所述生物传感器阵列采用的锯齿形生物传感器结构图;
图3为本发明所述生物传感器阵列采用的螺旋形生物传感器结构图;
图4为本发明所述生物传感器阵列采用的蛇形生物传感器结构图;
图5为使用本发明所述生物传感器阵列来实现数字式检测信号读取示意图。
附图标识说明:
1-行生物传感器、11-导电电极、121-沟道、122-源极、123-漏极、2-列生物传感器、3-行译码器电路、4-列译码器电路、5-控制逻辑电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。
如附图1-5所示,基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列,包括行生物传感器1、列生物传感器2、行译码器电路3、列译码器电路4、控制逻辑电路5,所述行生物传感器1与行译码器电路3连接,所述列生物传感器2与列译码器电路4连接,所述控制逻辑电路5耦合到所述行译码器电路2与列译码器电路4中。
所述行生物传感器1是由生物传感器以行排列形成的,所述列生物传感器2是由生物传感器以列排列形成的。
所述行生物传感器1与行生物传感器1、列生物传感器2与列生物传感器2、行生物传感器1与列生物传感器2之间的距离在0.2微米到500微米之间。
所述生物传感器包括底座、晶体管、导电电极11,所述导电电极11和晶体管分离设置在所述底座上;所述晶体管包括沟道121、源极122、漏极123、栅极电介质(图中未示),所述沟道121两端分别与所述源极122、漏极123相连,所述沟道121上设有栅极电介质,所述沟道121是蜿蜒纳米线沟道,所述栅极电介质上设有探针(图中未示)。
所述沟道121宽度在5纳米到50微米之间。
所述晶体管是离子敏感场效应晶体管。
所述晶体管是纳米线场效应晶体管。
所述晶体管是鳍式场效应晶体管。
所述沟道121呈蛇形、锯齿形、螺旋形。
所述沟道121的材料是硅、锗、碳、石墨烯中的一种。
所述沟道121的材料是硅锗、砷化镓、磷化砷复合材料中的一种。
本发明所述的行译码器电路2和列译码器电路4均为译码器电路,属于现有技术。
本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (7)
1.基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列,其特征在于,包括行生物传感器、列生物传感器、行译码器电路、列译码器电路、控制逻辑电路,所述行生物传感器与行译码器电路连接,所述列生物传感器与列译码器电路连接,所述控制逻辑电路耦合到所述行译码器电路与列译码器电路中。
2.根据权利要求1所述的基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列,其特征在于,所述行生物传感器是由生物传感器以行排列形成的,所述列生物传感器是由生物传感器以列排列形成的。
3.根据权利要求1所述的基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列,其特征在于,所述行生物传感器与行生物传感器、列生物传感器与列生物传感器、行生物传感器与列生物传感器之间的距离在0.2微米到500微米之间。
4.根据权利要求1所述的基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列,其特征在于,所述生物传感器包括底座、晶体管、导电电极,所述导电电极和晶体管分离设置在所述底座上;所述晶体管包括沟道、源极、漏极、栅极电介质,所述沟道两端分别与所述源极、漏极相连,所述沟道上设有栅极电介质,所述沟道是蜿蜒纳米线沟道,所述栅极电介质上设有探针。
5.根据权利要求4所述的基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列,其特征在于,所述晶体管是离子敏感场效应晶体管。
6.根据权利要求4所述的基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列,其特征在于,所述晶体管是纳米线场效应晶体管。
7.根据权利要求4所述的基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列,其特征在于,所述晶体管是鳍式场效应晶体管。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310617133.9A CN103604854B (zh) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | 基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310617133.9A CN103604854B (zh) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | 基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103604854A true CN103604854A (zh) | 2014-02-26 |
CN103604854B CN103604854B (zh) | 2016-08-17 |
Family
ID=50123098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310617133.9A Active CN103604854B (zh) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | 基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103604854B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107356649A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-11-17 | 浙江大学 | 多路生物传感器及其制造方法 |
CN110672666A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-10 | 西安交通大学 | 一种电子鼻器件及其制备方法 |
CN111551607A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-08-18 | 福建医锦智能科技有限公司 | 用于检测的生物阵列及其检测方法 |
CN112881494A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-06-01 | 北京大学 | 多指标检测用场效应晶体管型生物传感器件 |
WO2024152210A1 (zh) * | 2023-01-17 | 2024-07-25 | 京东方科技集团股份有限公司 | 生物传感器及其制造方法、生物芯片 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060016699A1 (en) * | 2004-07-21 | 2006-01-26 | Masao Kamahori | Apparatus and method for measuring biological material |
CN1795376A (zh) * | 2003-05-23 | 2006-06-28 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 单电子晶体管、场效应晶体管、传感器、传感器的制造方法及检测方法 |
CN101669026A (zh) * | 2006-12-14 | 2010-03-10 | 离子流系统有限公司 | 利用大规模fet阵列测量分析物的方法和装置 |
CN102183569A (zh) * | 2003-05-23 | 2011-09-14 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 试样中的被检测物质的检测方法 |
-
2013
- 2013-11-28 CN CN201310617133.9A patent/CN103604854B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1795376A (zh) * | 2003-05-23 | 2006-06-28 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 单电子晶体管、场效应晶体管、传感器、传感器的制造方法及检测方法 |
CN102183569A (zh) * | 2003-05-23 | 2011-09-14 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 试样中的被检测物质的检测方法 |
US20060016699A1 (en) * | 2004-07-21 | 2006-01-26 | Masao Kamahori | Apparatus and method for measuring biological material |
CN101669026A (zh) * | 2006-12-14 | 2010-03-10 | 离子流系统有限公司 | 利用大规模fet阵列测量分析物的方法和装置 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107356649A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-11-17 | 浙江大学 | 多路生物传感器及其制造方法 |
CN107356649B (zh) * | 2017-06-14 | 2020-02-28 | 浙江大学 | 多路生物传感器及其制造方法 |
CN110672666A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-10 | 西安交通大学 | 一种电子鼻器件及其制备方法 |
CN111551607A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-08-18 | 福建医锦智能科技有限公司 | 用于检测的生物阵列及其检测方法 |
CN112881494A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-06-01 | 北京大学 | 多指标检测用场效应晶体管型生物传感器件 |
WO2024152210A1 (zh) * | 2023-01-17 | 2024-07-25 | 京东方科技集团股份有限公司 | 生物传感器及其制造方法、生物芯片 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103604854B (zh) | 2016-08-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Sweat biomarker sensor incorporating picowatt, three-dimensional extended metal gate ion sensitive field effect transistors | |
Beduk et al. | Smartphone-based multiplexed biosensing tools for health monitoring | |
US11416991B2 (en) | Fast bacteria detection and antibiotic susceptibility test by precision tracking of bacterial cells | |
CN103604854A (zh) | 基于离子敏感场效应晶体管的生物传感器阵列 | |
Duarte-Guevara et al. | Enhanced biosensing resolution with foundry fabricated individually addressable dual-gated ISFETs | |
Nguyen et al. | An aptamer-based capacitive sensing platform for specific detection of lung carcinoma cells in the microfluidic chip | |
Pires et al. | Microfluidic biosensor array with integrated poly (2, 7-carbazole)/fullerene-based photodiodes for rapid multiplexed detection of pathogens | |
Chircov et al. | Biosensors-on-chip: An up-to-date review | |
US20110045466A1 (en) | Field-effect transistor type biosensor and bio-signal amplification method thereof | |
Mansor et al. | Electrical impedance spectroscopy for detection of cells in suspensions using microfluidic device with integrated microneedles | |
Liu et al. | A low cost and palm-size analyzer for rapid and sensitive protein detection by AC electrokinetics capacitive sensing | |
Damiati et al. | Embedded disposable functionalized electrochemical biosensor with a 3D-printed flow cell for detection of hepatic oval cells (HOCs) | |
Biswas et al. | A review on potential electrochemical point-of-care tests targeting pandemic infectious disease detection: COVID-19 as a reference | |
Hwang et al. | Recent advances in biosensor technologies for point-of-care urinalysis | |
CN103592353A (zh) | 基于蜿蜒线形沟道离子敏感场效应晶体管的生物传感器 | |
Espinosa et al. | DNA biosensor based on double-layer discharge for the detection of HPV type 16 | |
Wang et al. | Design and implementation of a pH sensor for micro solution based on nanostructured ion-sensitive field-effect transistor | |
Chandrasekar et al. | A brief review of graphene-based biosensors developed for rapid detection of COVID-19 biomarkers | |
Zhang et al. | Bacterial concentration detection using a PCB-based contactless conductivity sensor | |
Gu et al. | Colorimetric sensing with gold nanoparticles on electrowetting-based digital microfluidics | |
Wang et al. | Thin-film transistor arrays for biological sensing systems | |
Patra et al. | Aptasensor based on microfluidic for foodborne pathogenic bacteria and virus detection: A review | |
Kuo et al. | The Characteristics Analysis of a Microfluid-Based EGFET Biosensor with On-Chip Sensing Film for Lactic Acid Detection | |
Wu et al. | A Portable Smartphone-Based System for the Detection of Blood Calcium Using Ratiometric Fluorescent Probes | |
Na et al. | Real-time detection of markers in blood |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201218 Address after: 215000 Shuanglong Village, Fenghuang Town, Zhangjiagang City, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: ZHANGJIAGANG ONECHIP BIO-TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: Room 1002, gate 3, building 19, Ding'an Dongli, Fengtai District, Beijing 100075 Patentee before: Hu Wenchuang |
|
TR01 | Transfer of patent right |