KR100988728B1 - Biosensor using the selectivity of biomolecule - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a biosensor using biomolecule selectivity.

본 발명에 따른 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서는 서로 다른 전도성 물질을 포함하고 나노미터 간격만큼 사이를 두고 마주보는 한 쌍의 전도성 기판이 복수 개로 직렬 연결된 나노갭 기판부 및 나노갭 기판부 양단의 전압 차에 따른 전류의 세기변화를 검출하기 위한 전계효과트랜지스터를 포함한다.The biosensor using the biomolecule selectivity according to the present invention includes a nanogap substrate portion and a nanogap substrate portion in which a pair of conductive substrates including different conductive materials and facing each other by a nanometer interval are connected in series. It includes a field effect transistor for detecting a change in the strength of the current according to the voltage difference.

본 발명에 따르면, 전압 증폭 구조를 이용하여 높은 생분자 검출 감도를 높여 정확한 검출 결과를 얻을 수 있다. 또한, 생분자 검출에 있어서 병렬 처리가 가능하여 검출 속도가 향상되고 이에 따라 생분자 분석에 따르는 비용 및 시간 절감에 유리하다. According to the present invention, high biomolecule detection sensitivity can be increased by using a voltage amplifying structure to obtain accurate detection results. In addition, in the detection of biomolecules, parallel processing is possible, thereby increasing the detection speed, which is advantageous in terms of cost and time according to biomolecule analysis.

생분자, 바이오 센서, 전계효과트랜지스터, 나노갭, 전도성 물질, 정전기 유도현상 Biomolecule, Bio Sensor, Field Effect Transistor, Nano Gap, Conductive Material, Electrostatic Induction

Description

생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서{BIOSENSOR USING THE SELECTIVITY OF BIOMOLECULE}Biosensor using biomolecular selectivity {BIOSENSOR USING THE SELECTIVITY OF BIOMOLECULE}

본 발명은 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a biosensor using biomolecule selectivity.

생분자를 검출하는 센서에는 전기화학적인 방법으로 생분자에 대한 신호를 추출하는 전계효과트랜지스터(FET) 기반의 바이오 센서가 있다. FET 기반의 바이오 센서는 종래의 반도체 공정을 이용하여 제작되므로 집적화가 용이하고 빠른 신호 처리가 가능하다.Sensors that detect biomolecules include field effect transistor (FET) based biosensors that extract signals for biomolecules by electrochemical methods. FET-based biosensors are fabricated using conventional semiconductor processes, enabling easy integration and fast signal processing.

도 1은 FET의 게이트 표면 전하의 변화를 이용하여 생분자의 생물학적 반응을 측정하는 바이오 센서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically illustrating the configuration of a biosensor for measuring a biological response of a biomolecule using a change in the gate surface charge of the FET.

도 1을 참조하면, 바이오 센서는 FET의 기판(70), 기판(70)의 양측에 형성되고 기판(70)과 반대 극성으로 각각 도핑된 소오스(80a) 및 드레인(80b), 소오스(80a) 및 드레인(80b)과 접촉하고 기판(70) 상에 형성된 게이트(60)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a biosensor is formed on both sides of a substrate 70 and a substrate 70 of a FET and is doped with a source 80a and a drain 80b and a source 80a respectively opposite to the substrate 70. And a gate 60 in contact with the drain 80b and formed on the substrate 70.

게이트(60)는 산화층(30), 폴리 실리콘층(20) 및 게이트 전극층(10)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 생분자가 부착되는 게이트 영역(60)은 폴리 실리콘층(20)이나 게이트 전극층(10) 없이 산화층(30)에 생분자가 바로 부착되거나 게이 트 전극층(10) 상에 부착되도록 구성될 수 있다.The gate 60 has a structure in which the oxide layer 30, the polysilicon layer 20, and the gate electrode layer 10 are sequentially stacked. The gate region 60 to which the biomolecule is attached may be configured such that the biomolecule is directly attached to the oxide layer 30 or the gate electrode layer 10 is attached without the polysilicon layer 20 or the gate electrode layer 10.

종래의 생분자 검출 방법은 게이트 영역(60)에 생분자를 부착한 후, 기준 전극(50)에 전압을 가하여 생분자의 반응에 따라 채널(40)을 통과하는 전류의 세기를 측정하는 방식이다. 종래의 바이오 센서에는, 기준 전극(50)과 FET의 게이트(60)가 거리가 멀고, 게이트(60)에 생분자가 고정되는 것이 어렵기 때문에 재현성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 게이트 영역(60)에 부착된 생분자의 하전량이 적어서 전류 세기 변화에 대한 검출에 감도가 떨어지는 문제점도 발견된다. 또한, 기준 전극(50)과 게이트 영역(60) 사이에 존재하는 전해질(90) 이온의 효과가 노이즈로 작용될 수 있다.The conventional biomolecule detection method is a method of attaching biomolecules to the gate region 60 and applying a voltage to the reference electrode 50 to measure the intensity of the current passing through the channel 40 in response to the biomolecule reaction. . In the conventional biosensor, there is a problem that the reference electrode 50 and the gate 60 of the FET are far from each other, and biomolecules are hardly fixed to the gate 60, thereby decreasing reproducibility. In addition, there is also found a problem that the amount of charge of the biomolecule attached to the gate region 60 is small, so that the sensitivity of detection of the change in current intensity is low. In addition, the effect of the electrolyte 90 ions existing between the reference electrode 50 and the gate region 60 may act as noise.

도 2는 FET의 게이트 정전용량를 이용하여 생분자의 생물학적 반응을 측정하는 종래의 바이오 센서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a conventional biosensor for measuring the biological response of biomolecules using the gate capacitance of the FET.

도2에 도시된 바이오 센서는 도 1에 도시된 바이오 센서와 마찬가지로, 기판(70), 소오스(801a), 드레인(80b) 및 게이트(60)를 갖는 FET으로 구성된다. The biosensor shown in FIG. 2 is composed of a FET having a substrate 70, a source 801a, a drain 80b, and a gate 60, similarly to the biosensor shown in FIG.

도2에 도시된 종래의 바이오 센서는 게이트(60)의 산화층(30) 상에 형성된 중간층(20)이 에칭된 구조를 갖는다. 도 2에 도시된 바이오 센서는 도 1에 도시된 바이오 센서의 기준 전극(50)을 게이트 전극층(10)으로 하여 고정시킨 구조라 할 수 있다. 도 2에 도시된 바이오 센서는 갭 안에 생분자를 위치시켜 FET에 나타나는 정전용량 또는 유전상수의 변화에 따라 채널에 흐르는 전류의 세기가 변화하는 것을 감지한다. 종래의 바이오 센서는 갭 안에 위치하는 생분자의 양이 아주 미량으로 제한되므로 전류의 세기 변화 검출 감도가 떨어지는 문제점이 있다.The conventional biosensor shown in FIG. 2 has a structure in which the intermediate layer 20 formed on the oxide layer 30 of the gate 60 is etched. The biosensor shown in FIG. 2 may be referred to as a structure in which the reference electrode 50 of the biosensor shown in FIG. 1 is fixed as the gate electrode layer 10. The biosensor shown in FIG. 2 locates biomolecules in the gap and senses the change in the intensity of the current flowing through the channel according to the change in capacitance or dielectric constant present in the FET. Conventional biosensors have a problem that the sensitivity of detecting the change in intensity of the current is low because the amount of biomolecules located in the gap is limited to a very small amount.

따라서, 종래의 바이오 센서와는 다른 구조와 방식으로 검출 감도를 높이고 보다 효율적으로 생분자를 검출 할 수 있는 바이오 센서가 요구된다.Accordingly, there is a need for a biosensor capable of increasing detection sensitivity and detecting biomolecules more efficiently in a structure and manner different from conventional biosensors.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 높은 생분자 검출 감도를 얻고 소형화가 가능한 고효율적인 바이오 센서를 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve this problem is to provide a high-efficiency biosensor capable of obtaining high biomolecule detection sensitivity and miniaturization.

본 발명에 따른 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서는 서로 다른 전도성 물질을 포함하고 나노미터 간격만큼 사이를 두고 마주보는 한 쌍의 전도성 기판이 복수 개로 직렬 연결된 나노갭 기판부 및 나노갭 기판부 양단의 전압 차에 따른 전류의 세기변화를 검출하기 위한 전계효과트랜지스터를 포함한다.The biosensor using the biomolecule selectivity according to the present invention includes a nanogap substrate portion and a nanogap substrate portion in which a pair of conductive substrates including different conductive materials and facing each other by a nanometer interval are connected in series. It includes a field effect transistor for detecting a change in the strength of the current according to the voltage difference.

전도성 물질은,Conductive material,

금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 구리, 알루미늄, 팔라디움(Palladium) 및 ITO(Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나 이상이 포함된 금속물질을 포함하되, Including a metal material containing at least one of gold, silver, chromium, titanium, platinum, copper, aluminum, palladium (Palladium) and ITO (Indum Tin Oxide),

한 쌍의 전도성 기판은 서로 다른 금속물질을 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the pair of conductive substrates include different metal materials.

전도성 물질은 금속물질 및 무기질 물질을 포함하되,Conductive materials include metallic and inorganic materials,

한 쌍의 전도성 기판 중 어느 한 전도성 기판은 금속물질을 포함하고, 또 다른 전도성 기판은 무기질 물질을 포함하고,Any one of the pair of conductive substrates comprises a metallic material, another conductive substrate comprises an inorganic material,

금속물질은 금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 구리, 알루미늄, 팔라디움(Palladium) 및 ITO(Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나 이상이 포함하고,The metal material includes at least one of gold, silver, chromium, titanium, platinum, copper, aluminum, palladium, and indium tin oxide (ITO).

무기질 물질은 폴리 실리콘을 포함하는 것이 바람직하다.The inorganic material preferably includes polysilicon.

한 쌍의 전도성 기판 간의 간격은 30nm 내지 100nm인 것이 바람직하다.The spacing between the pair of conductive substrates is preferably 30 nm to 100 nm.

나노갭 기판부는 전계효과트랜지스터의 게이트와 접속되고,The nanogap substrate portion is connected to the gate of the field effect transistor,

전계효과트랜지스터의 게이트 전압변화에 따라서 채널에 흐르는 전류의 세기가 변화되는 것이 바람직하다.It is preferable that the strength of the current flowing through the channel changes according to the gate voltage change of the field effect transistor.

본 발명에 따른 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서는 서로 다른 전도성 물질을 포함하고 나노미터 간격만큼 사이를 두고 마주보는 한 쌍의 전도성 기판이 복수 개로 직렬 연결된 나노갭 기판부 및 나노갭 기판부 양단의 전압 차에 해당하는 전압을 출력하는 출력부를 포함한다.The biosensor using the biomolecule selectivity according to the present invention includes a nanogap substrate portion and a nanogap substrate portion in which a pair of conductive substrates including different conductive materials and facing each other by a nanometer interval are connected in series. An output unit for outputting a voltage corresponding to the voltage difference.

전도성 물질은,Conductive material,

금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 구리, 알루미늄, 팔라디움(Palladium) 및 ITO(Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나 이상이 포함된 금속물질을 포함하되, Including a metal material containing at least one of gold, silver, chromium, titanium, platinum, copper, aluminum, palladium (Palladium) and ITO (Indum Tin Oxide),

한 쌍의 전도성 기판은 서로 다른 금속물질을 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the pair of conductive substrates include different metal materials.

전도성 물질은 금속물질 및 무기질 물질을 포함하되,Conductive materials include metallic and inorganic materials,

한 쌍의 전도성 기판 중 어느 한 전도성 기판은 금속물질을 포함하고, 또 다른 전도성 기판은 무기질 물질을 포함하고,Any one of the pair of conductive substrates comprises a metallic material, another conductive substrate comprises an inorganic material,

금속물질은 금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 구리, 알루미늄, 팔라디움(Palladium) 및 ITO(Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나 이상이 포함하고,The metal material includes at least one of gold, silver, chromium, titanium, platinum, copper, aluminum, palladium, and indium tin oxide (ITO).

무기질 물질은 폴리 실리콘을 포함하는 것이 바람직하다.The inorganic material preferably includes polysilicon.

한 쌍의 전도성 기판 간의 간격은 30nm 내지 100nm인 것이 바람직하다.The spacing between the pair of conductive substrates is preferably 30 nm to 100 nm.

출력부는,Output part,

일단이 나노갭 기판부의 일단과 접속된 오프셋 커패시터, 반전 입력단이 오프셋 커패시터의 타단과 접속되고, 비반전 입력단이 공통접압과 접속된 차동 증폭기, 오프셋 커패시터와 공통전압 사이에 접속된 제1 스위치, 차동 증폭기의 반전 입력단과 출력단 사이에 접속된 제2 스위치, 오프셋 커패시터와 나노갭 기판부 사이에 접속된 제3 스위치 및 일단이 나노갭 기판부의 타단 및 차동 증폭기의 출력단 사이에 접속되고 타단이 출력부의 출력단과 접속된 제4 스위치를 포함하고,An offset capacitor having one end connected to one end of the nanogap substrate portion, a differential amplifier having an inverting input terminal connected to the other end of the offset capacitor, a differential amplifier having a non-inverting input terminal connected to the common voltage, and a first switch connected between the offset capacitor and the common voltage, and differential A second switch connected between the inverting input terminal and the output terminal of the amplifier, a third switch connected between the offset capacitor and the nanogap substrate section, and one end thereof is connected between the other end of the nanogap substrate section and the output end of the differential amplifier, and the other end of the output section of the amplifier A fourth switch connected with the

제1 스위치 및 제2 스위치는 제1 제어신호에 동기 되어 스위칭 되고, 제3 스위치 및 제4 스위치가 제2 제어신호에 동기 되어 스위칭 되는 것이 바람직하다.The first switch and the second switch may be switched in synchronization with the first control signal, and the third switch and the fourth switch may be switched in synchronization with the second control signal.

본 발명에 따른 바이오 센서는 전압 증폭 구조를 이용하여 높은 생분자 검출 감도를 높여 정확한 검출 결과를 얻을 수 있다. 또한, 생분자 검출에 있어서 병렬 처리가 가능하여 검출 속도가 향상되고 이에 따라 생분자 분석에 따르는 비용 및 시간 절감에 유리하다. The biosensor according to the present invention can increase the detection sensitivity of high biomolecules using a voltage amplification structure to obtain accurate detection results. In addition, in the detection of biomolecules, parallel processing is possible, thereby increasing the detection speed, which is advantageous in terms of cost and time according to biomolecule analysis.

이하에는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the biosensor using the selectivity of biomolecules according to an embodiment of the present invention.

[제1 실시예][First Embodiment]

도 3은 본 발명에 따른 한 쌍의 전도성 기판을 나타낸 도면이다. 도 4는 한 쌍의 전도성 기판이 직렬 연결된 구조로 형성된 나노갭 기판부를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a pair of conductive substrates according to the present invention. 4 is a view showing a nanogap substrate portion formed in a structure in which a pair of conductive substrates are connected in series.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 바이오 센서는 나노미터 간격만큼 사이를 두고 마주보는 한 쌍의 전도성 기판(100, 200)이 복수 개로 직렬 연결된 나노갭 기판부(400) 및 나노갭 기판부(400) 양단의 전압 차에 따른 전류의 세기변화를 검출하기 위한 전계효과트랜지스터(Field Effect Transistor, 이하, FET)를 포함한다.3 and 4, the biosensor according to the present invention includes a nanogap substrate unit 400 and a nanogap in which a plurality of pairs of conductive substrates 100 and 200 facing each other with a nanometer spacing therebetween are connected in series. A field effect transistor (hereinafter, referred to as a FET) for detecting a change in intensity of a current due to a voltage difference across the substrate 400 is included.

도 3a을 참조하면, 한 쌍의 전도성 기판(100, 200)은 약 30nm 내지 100nm 정도의 간격을 갖는다. 한 쌍의 전도성 기판(100, 200)은 생분자가 선택성 있게 하나의 전도성 기판의 상부에 부착되도록 서로 다른 전도성 물질을 포함한다. Referring to FIG. 3A, the pair of conductive substrates 100 and 200 have an interval of about 30 nm to 100 nm. The pair of conductive substrates 100 and 200 include different conductive materials such that the biomolecule is selectively attached to the top of one conductive substrate.

전도성 기판을 형성하는 전도성 물질은 금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 구리, 알루미늄, 팔라디움(Palladium) 및 ITO(Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나 이상이 포함된 금속물질을 포함할 수 있다. 단, 한 쌍의 전도성 기판은 서로 다른 금속물질을 포함하는 것이 바람직하다.The conductive material forming the conductive substrate may include a metal material including at least one of gold, silver, chromium, titanium, platinum, copper, aluminum, palladium, and indium tin oxide (ITO). However, it is preferable that the pair of conductive substrates include different metal materials.

또한, 전도성 기판을 형성하는 전도성 물질로는 금속물질 및 무기질 물질을 포함할 수 있다. 단, 한 쌍의 전도성 기판 중 어느 한 전도성 기판은 금속물질을 포함하고, 또 다른 전도성 기판은 무기질 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 금속물질로는 금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 구리, 알루미늄, 팔라디움(Palladium) 및 ITO(Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 무기질 물질로는 폴리 실리콘을 포함할 수 있다.In addition, the conductive material forming the conductive substrate may include a metal material and an inorganic material. However, it is preferable that any one of the pair of conductive substrates includes a metal material, and the other conductive substrates include an inorganic material. The metal material may include at least one or more of gold, silver, chromium, titanium, platinum, copper, aluminum, palladium, and indium tin oxide (ITO), and the inorganic material may include polysilicon. have.

한 쌍의 전도성 기판(100, 200)이 서로 다른 물질로 형성되어야하는 이유는 생분자를 고정화 시킬 때, 생분자가 선택성 있게 어느 한 기판에만 고정화 될 수 있기 때문이다. 한 쌍의 전도성 기판이 같은 물질로 형성된 것이라도 서로 다르게 표면 처리가 되어 어느 한 기판에만 생분자가 흡착될 수 있는 기판이면 본 발명의 나노갭 기판부의 전도성 기판으로써 사용 가능하다.The pair of conductive substrates 100 and 200 should be formed of different materials because when the biomolecules are immobilized, the biomolecules can be selectively immobilized on only one substrate. Even if a pair of conductive substrates are formed of the same material, as long as the substrates are surface treated differently and biomolecules can be adsorbed on only one substrate, the conductive substrate can be used as the nanogap substrate portion of the present invention.

도3b를 참조하면, 한 쌍의 전도성 기판부(100, 200)에는 음(-)으로 하전된 생분자(500)에 의해 어느 한 전도성 기판 표면은 음(-)으로 하전되고, 생분자(500)가 고정되지 않은 또 다른 전도성 기판은 정전기 유도현상에의해 양(+)으로 대전된다. 양(+)과 음(-)의 전하 부호는 생분자의 특성에 따라 바뀔 수 있다. 한 쌍의 전도성 기판(100, 200)은 생분자를 포함한 전해질이 유전체가 되어 하나의 콘덴서로써 역할을 할 수 있다. 한 쌍의 전도성 기판(100, 200)에서 나타나는 전하의 차이와 전압 차이는 하기의 수식과 같은 관계로 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 3B, the surface of one conductive substrate is negatively charged by the negatively charged biomolecule 500 in the pair of conductive substrate portions 100 and 200, and the biomolecule 500 is negatively charged. Another conductive substrate, which is not fixed, is positively charged by electrostatic induction. Positive and negative charge signs can change depending on the nature of the biomolecule. In the pair of conductive substrates 100 and 200, an electrolyte including biomolecule may be a dielectric and serve as one capacitor. The difference in charge and the difference in voltage appearing in the pair of conductive substrates 100 and 200 may be represented by the following equation.

Figure 112008071644677-pat00001
Figure 112008071644677-pat00001

한 쌍의 전도성 기판(100, 200)의 양단에 나타나는 전압 차이(ΔV)는 생분자의 하전된 양(ΔQ)에 따라 결정된다. 즉, 생분자의 양, 생분자가 기판의 표면에 고정되는지 여부 및 고정된 생분자에 타켓 생분자와의 결합 여부에 따라 한 쌍의 전도성 기판(100, 200) 사이에 나타나는 전하의 차이(ΔQ)가 나타나고, 이에 따라 전압차이(ΔV)를 유발하게 된다.The voltage difference ΔV appearing across the pair of conductive substrates 100, 200 is determined by the charged amount ΔQ of the biomolecule. That is, the difference in charge between the pair of conductive substrates 100 and 200 depends on the amount of biomolecule, whether the biomolecule is immobilized on the surface of the substrate, and whether the biomolecule is bonded to the immobilized biomolecule. ), Which causes a voltage difference ΔV.

도 4는 도 3에 도시된 전도성 기판이 직렬 연결된 전압 증폭 구조를 갖는 나 노갭 기판부를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a nanogap substrate having a voltage amplifying structure in which the conductive substrate illustrated in FIG. 3 is connected in series.

도 4에 도시된 바와 같이, 나노갭 기판부(400)는 도 3에 도시된 한 쌍의 전도성 기판(100, 200)이 복수 개로 직렬 연결된 구조를 갖는다. 나노갭 기판부(400)는 소정의 전압(ΔV)을 가지는 콘덴서를 직렬 연결한 것과 동일하다. 직렬 연결된 n개의 전도성 기판으로 구성된 나노갭 기판부(400)의 일단에 직류 전압(VA)가 인가되면 나노갭 기판부(400)의 타단에는 VA+n ΔV의 전압이 나타나게 된다. 따라서, 나노갭 기판부(400)는 입력 전압(VA)이 증폭된 효과를 얻어 낼 수 있다. 나노갭 기판부(400)의 전도성 기판들은 서로 다른 전도성 물질을 포함하는 기판들과 직렬 연결된 것이 바람직하다. 직렬 연결된 나노갭 기판부(400)의 구조에서 입력 전압(VA)이 인가되는 종단의 위치가 반대가 되거나, 생분자가 선택성 있게 흡착되는 기판을 반대로 할 경우, 감소된 전압 VA-nΔV을 얻는 것도 가능하다.As shown in FIG. 4, the nanogap substrate unit 400 has a structure in which a pair of conductive substrates 100 and 200 shown in FIG. 3 are connected in series. The nanogap substrate portion 400 is the same as connecting a capacitor having a predetermined voltage ΔV in series. When a DC voltage V A is applied to one end of the nanogap substrate part 400 including n conductive substrates connected in series, a voltage of V A + n ΔV appears on the other end of the nanogap substrate part 400. Accordingly, the nanogap substrate 400 may obtain an effect of amplifying the input voltage V A. The conductive substrates of the nanogap substrate portion 400 may be connected in series with substrates including different conductive materials. In the structure of the nanogap substrate 400 connected in series, when the position of the terminal to which the input voltage V A is applied is reversed or the substrate to which the biomolecule is selectively adsorbed is reversed, the reduced voltage V A -nΔV is decreased. It is also possible to obtain.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오 센서를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a biosensor according to a first embodiment of the present invention.

도5를 참조하면, 바이오 센서는 나노갭 기판부(400) 및 나노갭 기판부(400) 양단의 전압 차에 따른 전류의 세기변화를 검출하기 위한 FET을 포함한다.Referring to FIG. 5, the biosensor includes a nanogap substrate 400 and an FET for detecting a change in intensity of a current according to a voltage difference across the nanogap substrate 400.

FET은 기판(70), 소오스(80a), 드레인(80b) 및 게이트(60)을 구성된다. 소오스(80a) 및 드레인(80b)은 기판(70)의 양측에 형성되고 기판(70)과 반대 극성으로 각각 도핑되어 있다. 게이트(60)는 소오스(80a) 및 드레인(80b)과 접촉하며, 기판(70)상에 형성된다. 게이트(60)는 산화층(30), 폴리 실리콘층(20) 및 게이트 전 극층(10)이 적층된 구조를 갖는다. 게이트 전극층(10)은 나노갭 기판부(400)의 일단에 접속된다. 나노갭 기판부(400)의 타단은 게이트 전압(VG)과 접속된다. 이에 따라, 게이트 전극층(10)에 나타나는 전압 VG는 VG+nΔV이 된다. 게이트 전극층(10)에 나타나는 전압은 생분자가 하전된 정도에 따라 결정되므로, 생분자의 양, 생분자가 전도성 기판에 고정되는지 여부 및 고정된 생분자에 타겟 생분자와의 결합 여부에 따라 전압 차이(nΔV)가 달라지게 된다. 즉, 게이트(60)에 인가되는 전압은 생분자가 부착된 나노갭 기판부(400)에 의해 달라지게 된다. 이에 따라, FET의 소오스(80a)에서 드레인(80b) 사이의 채널을 통해 이동하는 전자(80)의 양이 달라지고, 소오스(80a)에서 드레인(80b) 간 전류 세기가 변화된다. 바이오 센서는 이러한 FET의 전류를 검출하여 타겟 생분자를 검출한다. FET의 채널을 통해 흐르는 전류는 CMOS 소자와 같이 포화영역(Saturation region)에서 하기의 수식과 같이 정의 할 수 있다.The FET consists of a substrate 70, a source 80a, a drain 80b and a gate 60. The source 80a and the drain 80b are formed on both sides of the substrate 70 and doped with opposite polarities to the substrate 70, respectively. The gate 60 is in contact with the source 80a and the drain 80b and is formed on the substrate 70. The gate 60 has a structure in which an oxide layer 30, a polysilicon layer 20, and a gate electrode layer 10 are stacked. The gate electrode layer 10 is connected to one end of the nanogap substrate portion 400. The other end of the nanogap substrate portion 400 is connected to the gate voltage V G. As a result, the voltage V G appearing in the gate electrode layer 10 becomes V G + nΔV. Since the voltage appearing on the gate electrode layer 10 is determined by the degree of charge of the biomolecule, the voltage depends on the amount of the biomolecule, whether the biomolecule is fixed to the conductive substrate, and whether or not the biomolecule is bonded to the target biomolecule. The difference nΔV will be different. That is, the voltage applied to the gate 60 is changed by the nanogap substrate portion 400 to which biomolecules are attached. As a result, the amount of electrons 80 moving through the channel between the source 80a and the drain 80b of the FET changes, and the current strength between the drain 80b in the source 80a changes. The biosensor detects the current in this FET to detect the target biomolecule. The current flowing through the channel of the FET can be defined in the saturation region (Saturation region) like the CMOS device as shown in the following formula.

Figure 112008071644677-pat00002
Figure 112008071644677-pat00002

생분자에 의한 전류(ID)의 세기에 영향을 미치는 요소는 게이트 전극층(10)에서 나타나는 증폭된 전압으로 제한된다.Factors affecting the intensity of the current I D by the biomolecule are limited to the amplified voltage appearing in the gate electrode layer 10.

게이트 산화층(30)과 전도성 기판 사이에 나타나는 정전용량 COX는 직렬 연결된 전도성 기판들의 전체 정전용량(C1/n) 보다아주 작도록 하여 FET의 전류 세기 를 결정하는 정정용량이 주로 COX가 되도록 한다. 따라서, FET의 채널에 흐르는 전류에 나노갭 기판부(400)의 정전용량이 영향을 미치지 않도록 나노갭 기판부(400)를 충분히 큰 구조를 갖도록 한다. 즉, 나노갭 기판부(400)는 정전용량을 증가시키고, 전도성 기판 표면에 고정되는 생분자의 양이 증가되도록 전도성 기판부가 충분한 면적을 갖도록 설계되는 것이 바람직하다. 게이트 산화층(30)과 전도성 기판 사이에 나타나는 정전용량 COX는 하기의 수식과 같이 나타나는 것이 바람직하다.The capacitance C OX appearing between the gate oxide layer 30 and the conductive substrate is much smaller than the total capacitance (C1 / n) of the series-connected conductive substrates such that the capacitance that determines the current strength of the FET is mainly C OX . . Therefore, the nanogap substrate portion 400 has a sufficiently large structure so that the capacitance of the nanogap substrate portion 400 does not affect the current flowing through the channel of the FET. That is, the nanogap substrate portion 400 is preferably designed such that the conductive substrate portion has a sufficient area so as to increase the capacitance and increase the amount of biomolecule fixed on the surface of the conductive substrate. The capacitance C OX that appears between the gate oxide layer 30 and the conductive substrate is preferably represented by the following formula.

Figure 112008071644677-pat00003
Figure 112008071644677-pat00003

본 발명의 제1 실시예에 따른 전류 검출 방식의 바이오 센서뿐만 아니라, 전계효과트랜지스터를 이용하여 나노갭 기판부 양단의 전압 차를 바로 검출할 수 있는 바이오 센서의 구현도 가능하다.As well as the biosensor of the current detection method according to the first embodiment of the present invention, it is also possible to implement a biosensor that can directly detect the voltage difference across the nanogap substrate portion by using a field effect transistor.

본 발명에 따른 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서는 종래의 FET 기반의 바이오 센서 보다 더욱 효율적이고 높은 검출 감도를 얻을 수 있다. 또한, 생분자가 위치한 전도성 기판은 전압 증폭 특성이 지배적이므로 종래의 FET 기반의 바이오 센서에서와 달리 전해질의 이온 효과를 무시할 수 있다.Biosensors using biomolecular selectivity according to the present invention can achieve more efficient and higher detection sensitivity than conventional FET-based biosensors. In addition, the conductive substrate on which the biomolecule is located has a dominant voltage amplification property, so that unlike the conventional FET-based biosensors, the ion effect of the electrolyte can be ignored.

[제2 실시예]Second Embodiment

도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서 를 나타낸 도면이다.6 illustrates a biosensor using biomolecule selectivity according to a second embodiment of the present invention.

도6에 도시된 바이오 센서는 제1 실시예를 통해 전술한 FET 기반의 바이오 센서와 달리 나노갭 기판부에서증폭된 전압의 변화를 바로 측정하는 구성을 갖는다. 도 6a는 단일 출력을 갖는 차동 증폭기를 이용한 바이오 센서를 나타낸 도면이다. 도 6b는 완전 차동 출력을 갖는 증폭기를 이용한 바이오 센서를 나타낸 도면이다.Unlike the FET-based biosensor described above, the biosensor shown in FIG. 6 has a configuration of directly measuring a change in amplified voltage in the nanogap substrate portion. 6A illustrates a biosensor using a differential amplifier with a single output. 6B illustrates a biosensor using an amplifier with a fully differential output.

도6a을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오 센서는 나노갭 기판부(400) 및 출력부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 6A, a biosensor according to a second exemplary embodiment of the present invention includes a nanogap substrate 400 and an output 500.

본 발명의 제2 실시예에 따른 나노갭 기판부(400)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 나노갭 기판부와 구성이 동일하므로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 나노갭 기판부(400)에 대한 상세한 설명은 본 발명의 제1 실시예에 따른 나노갭 기판부에 대한 상세한 설명으로 대체한다.Since the nanogap substrate portion 400 according to the second embodiment of the present invention has the same configuration as the nanogap substrate portion according to the first embodiment of the present invention, the nanogap substrate portion according to the second embodiment of the present invention ( The detailed description of 400 is replaced with the detailed description of the nanogap substrate unit according to the first embodiment of the present invention.

출력부(500)는 오프셋 커패시터(C1), 출력 커패시터(C2) 차동 증폭기(510) 및 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)를 포함한다.The output unit 500 includes an offset capacitor C1, an output capacitor C2 differential amplifier 510, and first to fourth switches S1, S2, S3, and S4.

오프셋 커패시터(C1)는 일단이 나노갭 기판부(400)의 일단과 접속된다. 차동 증폭기(510)는 반전 입력단(-)이 오프셋 커패시터(C1)의 타단과 접속되고, 비반전 입력단(+)이 공통접압과 접속된다. 제1 스위치(S1)는 오프셋 커패시터(C1)와 공통전압 사이에 접속된다. 제2 스위치(S2)는 차동 증폭기(510)의 반전 입력단(-)과 출력단 사이에 접속된다. 제3 스위치(S3)는 오프셋 커패시터(C1)와 나노갭 기판부(400) 사이에 접속된다. 제4 스위치(S4)는 일단이 나노갭 기판부(400)의 타단 및 차동 증폭기(400)의 출력단 사이에 접속되고 타단이 출력부(500)의 출력단(Vout)과 접속된다.One end of the offset capacitor C1 is connected to one end of the nanogap substrate portion 400. In the differential amplifier 510, an inverting input terminal (−) is connected to the other end of the offset capacitor C1 and a non-inverting input terminal (+) is connected with a common voltage. The first switch S1 is connected between the offset capacitor C1 and the common voltage. The second switch S2 is connected between the inverting input terminal (−) and the output terminal of the differential amplifier 510. The third switch S3 is connected between the offset capacitor C1 and the nanogap substrate portion 400. One end of the fourth switch S4 is connected between the other end of the nanogap substrate 400 and the output end of the differential amplifier 400, and the other end is connected to the output Vout of the output unit 500.

이하에는 본 발명에 따른 바이오 센서의 동작에 대해 설명한다. 출력부(500)는 위상이 서로 다른 두 제어신호(Ф1, Ф2)에 의해 스위칭 구동된다.Hereinafter, the operation of the biosensor according to the present invention will be described. The output unit 500 is switched and driven by two control signals? 1 and? 2 having different phases.

1) 먼저, 제1 및 제2 스위치(S1, S2)가 제1 제어신호(Ф1)에 동기 되어 턴온된다. 이에 따라, 오프셋 커패시터(C1)에 차동 증폭기(510)의 오프셋 오차값이 저장된다.1) First, the first and second switches S1 and S2 are turned on in synchronization with the first control signal? 1. Accordingly, the offset error value of the differential amplifier 510 is stored in the offset capacitor C1.

2) 제3 및 제4 스위치(S3, S4)가 제2 제어신호(Ф2)에 동기 되어 턴온된다. 이 때, 제1 및 제2 스위치(S1, S2)는 턴오프되고, 차동 증폭기(510)의 오프셋 값과 커패시터(C1)에 저장된 오프셋 오차 값이 서로 상쇄된다. 이에 따라 출력부(500)의 출력단(Vout)에는 오차가 없는 나노갭 기판부(400)에 의한 증폭 전압(nΔV)이 나타나게 된다. 2) The third and fourth switches S3 and S4 are turned on in synchronization with the second control signal? 2. At this time, the first and second switches S1 and S2 are turned off, and the offset value of the differential amplifier 510 and the offset error value stored in the capacitor C1 cancel each other out. As a result, an amplification voltage nΔV by the nanogap substrate 400 without an error appears at the output terminal Vout of the output unit 500.

이와 같은 방식으로 바이오 센서는 1), 2)를 한 사이클로 반복하여 증폭 전압(nΔV)을 출력함으로써, 나노갭 기판부(400)의 전압 변화를 측정할 수 있다. 이러한 방식은 제1 실시예의 바이오 센서와는 달리, 생분자의 선택성에 의해 유도되는 전압을 바로 측정하는 방법에 해당한다.In this manner, the biosensor may output the amplification voltage nΔV by repeating 1) and 2) in one cycle, thereby measuring the voltage change of the nanogap substrate unit 400. Unlike the biosensor of the first embodiment, this method corresponds to a method of directly measuring the voltage induced by the biomolecule selectivity.

본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 바이오 센서를 이용하여 생분자를 검출하는 경우, 다음과 같은 사항을 고려해야 한다.When detecting biomolecules using the biosensors according to the first and second embodiments of the present invention, the following matters should be considered.

(1) 생분자를 포함한 전해질 이온의 농도 변화에 따른 출력의 변화.(1) Change of output according to the concentration of electrolyte ions including biomolecules.

(2) 전해질에 포함된 생분자의 농도 변화에 따른 출력의 변화.(2) The change of output according to the change of the concentration of the biomolecule contained in electrolyte.

(3) 전해질의 수분이 증발하면서 나타나는 출력의 변화.(3) The change in output that occurs while the water in the electrolyte evaporates.

(4) 생분자의 고정화 전과 후, 타겟 생분자와의 결합 반응 전과 후 등의 과정에 따른 출력의 변화.(4) Changes in output according to processes before and after immobilization of biomolecules and before and after coupling reactions with target biomolecules.

(5) 고정화된 생분자와 타겟 생분자와의 결합이 모두 완료되기까지의 시간에 따른 출력의 변화.(5) Change in output over time until the combination of immobilized biomolecules with target biomolecules is complete.

(6) 측정 시 주변 온도 변화에 따른 출력의 변화.(6) The change of output according to the change of ambient temperature at the time of measurement.

(1) 내지 (6)에서 설명한 출력의 변화는 FET 기반의 바이오 센서의 경우, 드레인 전류의 세기 변화에 해당하고, 전압 변화 측정 바이오 센서의 경우, 최종 출력 전압의 변화에 해당한다.The change in output described in (1) to (6) corresponds to the change in the intensity of the drain current in the case of the FET-based biosensor, and the change in the final output voltage in the case of the voltage change measurement biosensor.

도7은 본 발명에 따른 바이오 센서의 공정 구현을 나타낸 도면이다.7 illustrates a process implementation of a biosensor in accordance with the present invention.

도7에 도시된 바와 같이, 나노갭 기판(300)은 FET과 나란히 직렬 연결된 전압 증폭 구조로 구현될 수 있다. 전도성 기판 사이를 직렬 연결하기 위해 VIA(700)를 사용할 수 있다.As shown in FIG. 7, the nanogap substrate 300 may be implemented as a voltage amplifying structure connected in series with the FET. VIA 700 may be used to connect in series between conductive substrates.

본 발명의 제1 실시예에 따른 FET 기반의 바이오 센서에서의 나노갭 기판부는 단일 FET의 게이트와 연결하여 구현될 수 있다. 제2 실시예에 따른 전압 변화 측정 바이오 센서에서의 나노갭 기판부는 1개 이상의 FET으로 이루어진 CMOS 회로와 연결될 수 있다. 이때의 연결은 나노갭 기판부와 FET의 게이트 또는 소오스, 드레인과의 연결일 수 있다.In the FET-based biosensor according to the first embodiment of the present invention, the nanogap substrate portion may be implemented by connecting to a gate of a single FET. The nanogap substrate portion in the voltage change measurement biosensor according to the second embodiment may be connected to a CMOS circuit including one or more FETs. In this case, the connection may be a connection between the nanogap substrate portion and the gate, source, or drain of the FET.

나노갭 기판부는 도 7에 도시된 바와 같이 FET과 나란히 배치할 수 있고, 수 직으로 쌓아 올리거나, FET을 둘러싸는 형태로 배치할 수 있다. 또한, 나노갭 기판부가 FET을 둘러싸는 형태로 배치하여 구현할 경우에는, 전도성 기판을 동일한 크기로 나누어 연결하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 7, the nanogap substrate portion may be disposed side by side with the FET, stacked vertically, or disposed in a form surrounding the FET. In addition, when the nanogap substrate portion is arranged to surround the FET, it is preferable to connect the conductive substrate by dividing the same size.

본 발명에 따른 바이오 센서는 전압 증폭 구조를 이용하여 높은 생분자 검출 감도를 높여 정확한 검출 결과를 얻을 수 있다. 또한, 생분자 검출에 있어서 병렬 처리가 가능하여 검출 속도가 향상되고 이에 따라 생분자 분석에 따르는 비용 및 시간 절감에 유리하다. 또한, FET 기반의 바이오 센서는 기준 전극을 나노갭 직렬 구조의 종단으로 하여 고정시킬 수 있으므로 재현성을 높이고 소형화를 이룰 수 있다.The biosensor according to the present invention can increase the detection sensitivity of high biomolecules using a voltage amplification structure to obtain accurate detection results. In addition, in the detection of biomolecules, parallel processing is possible, thereby increasing the detection speed, which is advantageous in terms of cost and time according to biomolecule analysis. In addition, FET-based biosensors can be fixed by terminating the reference electrode as a nanogap series structure, thereby increasing reproducibility and miniaturization.

이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야한다.As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above description, and the meaning and scope of the claims And all changes or modifications derived from the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.

도 1은 게이트 표면 전하를 이용하는 종래의 바이오 센서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 schematically shows the configuration of a conventional biosensor using gate surface charge.

도2는 게이트 정전용량을 이용하는 종래의 바이오 센서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.2 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional biosensor using a gate capacitance.

도3은 본 발명에 따른 나노갭을 갖는 전도성 기판을 나타낸 도면.Figure 3 shows a conductive substrate having a nanogap according to the present invention.

도4는 도 3에 도시된 구조가 직렬 연결된 본 발명에 따른 나노갭 기판부를 나타낸 도면.4 is a view showing a nanogap substrate according to the present invention in which the structure shown in FIG. 3 is connected in series.

도5는 나노갭 기판부를 포함한 FET 기반의 바이오 센서를 나타낸 도면.5 illustrates a FET based biosensor including a nanogap substrate portion.

도6은 나노갭 기판부를 포함한 전압 변화 측정 바이오 센서를 나타낸 도면.6 is a view showing a voltage change measurement biosensor including a nanogap substrate.

도7은 바이오 센서의 공정 구현을 나타낸 도면.7 shows a process implementation of a biosensor.

Claims (10)

서로 다른 전도성 물질을 포함하고 나노미터 간격만큼 사이를 두고 마주보는 한 쌍의 전도성 기판이 복수 개로 직렬 연결된 나노갭 기판부; 및A nanogap substrate portion including a plurality of conductive substrates connected to each other in series and facing each other by a nanometer interval; And 상기 나노갭 기판부 양단의 전압 차에 따른 전류의 세기변화를 검출하기 위한 전계효과트랜지스터를 포함하는 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서.Biosensor using a biomolecule selectivity comprising a field effect transistor for detecting a change in the intensity of the current according to the voltage difference across the nanogap substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전도성 물질은,The conductive material, 금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 구리, 알루미늄, 팔라디움(Palladium) 및 ITO(Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나 이상이 포함된 금속물질을 포함하되, Including a metal material containing at least one of gold, silver, chromium, titanium, platinum, copper, aluminum, palladium (Palladium) and ITO (Indum Tin Oxide), 한 쌍의 전도성 기판은 서로 다른 금속물질을 포함하는 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서.A pair of conductive substrate is a biosensor using the selectivity of biomolecules containing different metal materials. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전도성 물질은 금속물질 및 무기질 물질을 포함하되,The conductive material includes a metal material and an inorganic material, 상기 한 쌍의 전도성 기판 중 어느 한 전도성 기판은 상기 금속물질을 포함하고, 또 다른 전도성 기판은 상기 무기질 물질을 포함하고,Any one of the pair of conductive substrates comprises the metallic material, another conductive substrate comprises the inorganic material, 상기 금속물질은 금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 구리, 알루미늄, 팔라디움(Palladium) 및 ITO(Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나 이상이 포함하고,The metal material includes at least one of gold, silver, chromium, titanium, platinum, copper, aluminum, palladium, and indium tin oxide (ITO). 상기 무기질 물질은 폴리 실리콘을 포함하는 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서.The inorganic material is a biosensor using the selectivity of biomolecules containing polysilicon. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 한 쌍의 전도성 기판 간의 간격은 30nm 내지 100nm인 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서.The biosensor using the selectivity of the biomolecule is 30nm to 100nm between the pair of conductive substrates. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 나노갭 기판부는 상기 전계효과트랜지스터의 게이트와 접속되고,The nanogap substrate portion is connected to the gate of the field effect transistor, 상기 전계효과트랜지스터의 게이트 전압변화에 따라서 채널에 흐르는 전류의 세기가 변화되는 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서.A biosensor using biomolecule selectivity in which the intensity of a current flowing through a channel is changed according to a gate voltage change of the field effect transistor. 서로 다른 전도성 물질을 포함하고 나노미터 간격만큼 사이를 두고 마주보는 한 쌍의 전도성 기판이 복수 개로 직렬 연결된 나노갭 기판부; 및A nanogap substrate portion including a plurality of conductive substrates connected to each other in series and facing each other by a nanometer interval; And 상기 나노갭 기판부 양단의 전압 차에 해당하는 전압을 출력하는 출력부를 포함하는 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서. Biosensor using the selectivity of the biomolecule including an output unit for outputting a voltage corresponding to the voltage difference across the nanogap substrate portion. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 전도성 물질은,The conductive material, 금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 구리, 알루미늄, 팔라디움(Palladium) 및 ITO(Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나 이상이 포함된 금속물질을 포함하되, Including a metal material containing at least one of gold, silver, chromium, titanium, platinum, copper, aluminum, palladium (Palladium) and ITO (Indum Tin Oxide), 한 쌍의 전도성 기판은 서로 다른 금속물질을 포함하는 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서.A pair of conductive substrate is a biosensor using the selectivity of biomolecules containing different metal materials. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 전도성 물질은 금속물질 및 무기질 물질을 포함하되,The conductive material includes a metal material and an inorganic material, 상기 한 쌍의 전도성 기판 중 어느 한 전도성 기판은 상기 금속물질을 포함하고, 또 다른 전도성 기판은 상기 무기질 물질을 포함하고,Any one of the pair of conductive substrates comprises the metallic material, another conductive substrate comprises the inorganic material, 상기 금속물질은 금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 구리, 알루미늄, 팔라디움(Palladium) 및 ITO(Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나 이상이 포함하고,The metal material includes at least one of gold, silver, chromium, titanium, platinum, copper, aluminum, palladium, and indium tin oxide (ITO). 상기 무기질 물질은 폴리 실리콘을 포함하는 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서.The inorganic material is a biosensor using the selectivity of biomolecules containing polysilicon. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 한 쌍의 전도성 기판 간의 간격은 30nm 내지 100nm인 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서.The biosensor using the selectivity of the biomolecule is 30nm to 100nm between the pair of conductive substrates. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 출력부는,The output unit, 일단이 상기 나노갭 기판부의 일단과 접속된 오프셋 커패시터;An offset capacitor having one end connected to one end of the nanogap substrate portion; 반전 입력단이 상기 오프셋 커패시터의 타단과 접속되고, 비반전 입력단이 공통접압과 접속된 차동 증폭기;A differential amplifier having an inverting input terminal connected to the other end of the offset capacitor and a non-inverting input terminal connected to a common voltage; 상기 오프셋 커패시터와 상기 공통전압 사이에 접속된 제1 스위치;A first switch connected between the offset capacitor and the common voltage; 상기 차동 증폭기의 반전 입력단과 출력단 사이에 접속된 제2 스위치;A second switch connected between an inverting input terminal and an output terminal of the differential amplifier; 상기 오프셋 커패시터와 상기 나노갭 기판부 사이에 접속된 제3 스위치; 및A third switch connected between the offset capacitor and the nanogap substrate portion; And 일단이 상기 나노갭 기판부의 타단 및 상기 차동 증폭기의 출력단; 사이에 접속되고 타단이 상기 출력부의 출력단과 접속된 제4 스위치를 포함하고,The other end of the nanogap substrate portion and the output end of the differential amplifier; A fourth switch connected between the other end and the output end of the output unit; 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 제1 제어신호에 동기 되어 스위칭 되고,The first switch and the second switch is switched in synchronization with the first control signal, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치가 제2 제어신호에 동기 되어 스위칭 되는 생분자의 선택성을 이용한 바이오 센서.The biosensor using the selectivity of the biomolecule that the third switch and the fourth switch is switched in synchronization with the second control signal.
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