技术领域
[0001] 本
发明涉及一种生物传感装置，更详细而言，涉及一种具有
电极结构的生物传感装置。
背景技术
[0002]
疾病诊断中采用的检查方法主要基于由酶反应引发的显色、
荧光等，但最近也采用利用免疫检查的方法，该免疫检查利用
抗原与
抗体之间的免疫反应。现有的免疫分析法中采用最多的是将酶的催化反应与光学标记结合的光学测定方法。这些方法的主要缺点在于，需要在以实验室为主的地方由熟练的研究员进行的复杂的步骤，用于分析的装置为高价的大型装置，需要较长的分析时间。
发明内容
[0003] 所要解决的技术问题
[0004] 本发明旨在解决包含如上所述的问题在内的诸多问题，其目的在于，提供一种能够缩短分析时间，并且成本相对低廉的生物传感装置。然而这种技术问题是例示性的，本发明的范围并不限定于此。
[0005] 解决技术问题的方案
[0006] 提供用于解决上述技术问题的本发明的一实施方式涉及的生物传感装置。所述生物传感装置可以由排成阵列的单元体构成，所述单元体具备：源极以及漏极，彼此隔开配置；敏感膜，其作为源极与漏极之间的通道；以及栅极，其与敏感膜隔开配置。进而，所述栅极由在上下方向上彼此隔开配置的上部栅极以及下部栅极构成。
[0007] 在所述生物传感装置中，所述上部栅极以及下部栅极可以配置成沿着相互交叉的方向延伸而非并排延伸。
[0008] 在所述生物传感装置中，所述上部栅极仅被施加能够实现通道动作所需的栅
电压的一部分电压，所述下部栅极仅被施加能够实现通道动作所需的所述栅电压的剩余一部分电压，以防止排成阵列的单元体相互之间的串扰。
[0009] 在所述生物传感装置中，所述上部栅极仅被施加能够实现通道动作所需的栅电压的一半电压，所述下部栅极仅被施加能够实现通道动作所需的所述栅电压的剩余一半电压，以防止排成阵列的单元体相互之间的串扰。
[0010] 在所述生物传感装置中，所述敏感膜的材质可以包括
碳纳米管、
石墨烯、二硫化钼或者磷烯。
[0011] 在所述生物传感装置中，与所述
碳纳米管、
石墨烯、二硫化钼或者磷烯接合的源极或漏极的一部分可以具有梳齿(comb)形状。
[0012] 在所述生物传感装置中，所述单元体可以进一步具备
感受器，所述感受器附着在敏感膜上并且能够与目标物质结合。
[0013] 在所述生物传感装置中，所述敏感膜可以由
电阻能够根据感受器以及与其结合的目标物质发生变化的物质构成。
[0014] 在所述生物传感装置中，所述感受器通过官能团被附着在所述敏感膜上，所述感受器可以是选自酶底物、配体、
氨基酸、肽、适体、
蛋白质、核酸、脂质以及碳
水化合物中的一种以上。
[0015] 在所述生物传感装置中，所述官能团可以是选自胺基、羧基以及巯基中的至少一种。
[0016] 在所述生物传感装置中，所述目标物质可以是选自蛋白质、肽、适体、核酸、低聚糖、氨基酸、碳水化合物、溶解气体、
氧化硫气体、氧化氮气体、残留
农药、重金属以及环境有害物质中的至少一种。
[0017] 在所述生物传感装置中，进一步包括：上部
基板，形成有敏感膜和上部栅极；以及下部基板，形成有下部栅极，其中，上部基板与下部基板可以在上下方向上层叠结合。
[0018] 有益效果
[0019] 根据如上构成的本发明的部分
实施例，可提供一种能够缩短分析时间且成本相对低廉的生物传感装置。当然，本发明的范围并不限定于这种效果。
附图说明
[0020] 图1是本发明一实施例涉及的生物传感装置和构成该装置的单元体的示意图。
[0021] 图2是构成本发明一实施例涉及的生物传感装置的单元体的剖面示意图。
[0022] 图3是构成本发明一实施例涉及的生物传感装置的单元体的
电路结构的电路图。
[0023] 图4a是本发明一实施例涉及的生物传感装置的上部层的一部分的示意图。
[0024] 图4b是本发明一实施例涉及的生物传感装置的下部层的一部分的示意图。
[0025] 图5是示出构成本发明一实施例涉及的生物传感装置的单元体的一制造例的示意图。
[0026] 图6是示出构成本发明一实施例涉及的生物传感装置的单元体中源极形状的示意图。
具体实施方式
[0027] 下面，参照附图例示性地说明本发明的各种实施例。在整篇
说明书中，当提及诸如膜、图案、区域或基板等的一构成要素在另一构成要素“之上”时，可以解释为所述一构成要素直接
接触在所述另一构成要素“之上”，或者存在介于它们之间的多个其它构成要素。与此相反，当提及一构成要素相对于另一构成要素“直接位于…之上”时，应解释为不存在介于它们之间的多个其它构成要素。
[0028] 在附图中，例如，根据制造技术以及/或者公差(tolerance)，可预料所示出的形状的变化。因此，不应解释为本发明思想的实施例局限于本说明书中所示出的区域的特定形状，例如，应当包括制造时导致的形状变化。此外，为了说明的便利以及明确性，附图中构成要素的厚度或大小有可能放大示出。相同的附图标记表示相同的要素。
[0029] 图1是本发明一实施例涉及的生物传感装置和构成该装置的单元体的示意图，图2是构成本发明一实施例涉及的生物传感装置的单元体的剖面的示意图，图3是构成本发明一实施例涉及的生物传感装置的单元体的电路结构的电路图。
[0030] 参照图1至图3，本发明一实施例涉及的生物传感装置包括排成阵列的单元体10。单元体10具备：源极140以及漏极150，彼此隔开配置；敏感膜190，其为源极与漏极之间的通道；以及栅极110、160，其与敏感膜隔开配置。
[0031] 单元体10可以进一步具备感受器195，其附着在敏感膜190上并且能够与目标物质结合。感受器195可以通过官能团被附着在敏感膜190上。例如，感受器195可以是选自酶底物、配体、氨基酸、肽、适体、蛋白质、核酸、脂质以及碳水化合物中的一种以上。另一方面，例如，所述官能团可以是选自胺基、羧基以及巯基中的至少一种。此外，例如，目标物质可以是选自蛋白质、适体、肽、核酸、低聚糖、氨基酸、碳水化合物、溶解气体、氧化硫气体、氧化氮气体、残留农药、重金属以及环境有害物质中的至少一种。
[0032] 敏感膜190可以由电阻能够根据感受器195以及与此结合的目标物质发生变化的物质构成。例如，敏感膜190的材质可以包括碳纳米管(CNT)、石墨烯(graphene)、二硫化钼(MoS2)或者磷烯(phosphorene)。另一方面，根据本发明的
变形实施例的生物传感装置中，敏感膜190可以由无需借助感受器195就能够直接与上述目标物质发生反应而使电
阻变化的物质构成。
[0033] 栅极110、160由在上下方向上彼此隔开配置的上部栅极160以及下部栅极110构成。位于上部的上部栅极160以及位于下部的下部栅极110没有并排延伸，而是配置成沿着相互交叉的方向延伸。例如，可以将上部栅极160以及下部栅极110配置成沿着相互垂直交叉的方向延伸。
[0034] 另一方面，构成本发明一实施例涉及的生物传感装置的单元体10可以进一步具备绝缘构件130、170，其设置于敏感膜190与栅极110、160之间。例如，绝缘构件170可以介于敏感膜190与上部栅极160之间，绝缘构件130可以介于敏感膜190与下部栅极110之间。例如，绝缘构件170可以是绝缘膜形式，绝缘构件130可以是绝缘膜或者绝缘基板。
[0035] 上述的本发明一实施例涉及的生物传感装置可用作疾病诊断中使用的检查装置，根据敏感膜和感受器的种类，可用作利用抗原与抗体之间的免疫反应的传感装置。在这种情况下，由于利用电学测定结果，分析过程中不需要复杂的步骤，用于分析的装置相对低廉，不需要太长的分析时间。
[0036] 另一方面，进一步参照图1，将每个基板100、130上单元体10的数量示出为是8x12共计96个，但是不限于此。如果将单元体10的尺寸进一步缩小为纳米尺寸，则可以使单元体10的数量增加至8x12的4倍、16倍、64倍、256倍、1024倍、4096倍、16384倍等。如此，增加每一基板上的单元体的数量，从而根据本发明的生物传感装置，能够诊断多种疾病，并且，通过缩短检查时间，能够大幅降低检查成本。
[0037] 图4a是本发明一实施例涉及的生物传感装置的上部层的一部分示意图，图4b是本发明一实施例涉及的生物传感装置的下部层的一部分示意图。
[0038] 参照图4a以及图4b，沿着第一方向延伸的多个上部栅极160彼此隔开且并排配置，沿着与所述第一方向交叉的方向即第二方向延伸的多个下部栅极110彼此隔开且并排配置。在沿着第一方向延伸的多个上部栅极160与沿着第二方向延伸的多个下部栅极110交叉的各个区域上形成上述单元体10。
[0039] 另一方面，在配置有多个上部栅极160的上部层上，沿着第一方向并排延伸并且彼此隔开配置有与漏极150电连接的多个漏极线155。在配置有多个下部栅极110的下部层上，沿着第二方向并排延伸并且彼此隔开配置有与源极140电连接的多个源极线145。
[0040] 多个上部栅极160或多个下部栅极110可以共同连接(commonly connected)，多个漏极线155或者多个源极线145可以分别共同连接。例如，配置于下部层上的多个下部栅极110可以通过共同
端子119共同连接，并且多个源极线145可以通过共同端子149共同连接。
[0041] 如前所述，在本发明的一实施例涉及的生物传感装置中，多个单元体10排成阵列，配置于上部的上部栅极160可以仅被施加能够实现栅通道动作所需的栅电压VG的一部分电压VG1，配置于下部的下部栅极110可以仅被施加能够实现栅通道动作所需的栅电压VG的剩余一部分电压VG2(VG＝VG1+VG2)，以防止排成阵列的单元体10相互之间的串扰(cross talk)。
[0042] 例如，配置于上部的上部栅极160可以仅被施加能够实现栅通道动作所需的栅电压VG的一半电压(1/2·VG)，配置于下部的下部栅极110可以仅被施加能够实现栅通道动作所需的栅电压VG的剩余一半电压(1/2·VG)，以防止排成阵列的单元体10相互之间的串扰(cross talk)。
[0043] 此时，通过共同端子119共同连接的配置于下部的多个下部栅极110仅被共同施加能够实现栅通道动作所需的栅电压VG的一半电压(1/2·VG)，因此为了实现栅通道动作，应该对上部栅极160施加栅电压VG的剩余一半电压。能够控制仅对配置于上部层上的多个上部栅极160中的任意一个上部栅极160b施加栅电压VG的剩余一半电压，而不会对周边的上部栅极160a、160c施加栅电压VG的剩余一半电压。当采用这种结构时，仅在与所述上部栅极160b对应的一连串多个单元体上实现栅通道动作，而在与所述上部栅极160a、160c对应的相邻单元体上不实现栅通道动作。
[0044] 如果构成本发明的一实施涉及的生物传感装置的单元体没有采用在上下方向上隔开配置的双栅结构，而是采用单栅结构，则相对较高的电压影响相邻单元体，可能会不期然地发生对相邻单元体实现栅通道动作的串扰现象。在本发明中，通过在上下方向上以双层隔开配置构成单元体的栅极，并且分别施加被分割的栅电压，从而能够防止串扰现象。
[0045] 图5是示出构成本发明一实施例涉及的生物传感装置的单元体的一制造例的示意图。
[0046] 参照图5，为了实现图2的单元体结构，可以执行如下步骤：准备在下部基板100上形成有上述多个源极线145和下部栅极110的下部结构体，并且准备在上部基板130上形成有上述漏极线155、上部栅极160的上部结构体以后，将所述上部结构体层叠接合于所述下部结构体上。下部结构体的下部基板100还可以承担生物传感装置的
支撑体作用。上部基板130还可以发挥使敏感膜190与下部栅极110绝缘的作用，可以具备贯通孔135，以便用于电连接源极140与源极线145的连接图案142穿过。上部基板130可以是厚度约为0.1mm左右的PCB基板，下部基板100可以是厚度约为1mm左右的PCB基板。本发明一实施例涉及的生物传感装置采用上述的双重基板结构，从而能够以比较低廉的成本容易地实现复杂的双重栅极结构。
[0047] 图6是示出构成本发明一实施例涉及的生物传感装置的单元体中源极形状的示意图。
[0048] 参照图6，源极140中与诸如碳纳米管、石墨烯、二硫化钼或者磷烯的敏感膜190相接的区域140b可以具有梳状的梳齿(comb)形状。基于这种结构，能够改善敏感膜190与源极140的接合
力或者相互连接性。同样，漏极中与诸如碳纳米管或石墨烯的敏感膜相接的区域可以具有梳状的梳齿(comb)形状，从而能够改善漏极与敏感膜的接合力或者相互连接性。
[0049] 参照附图所示的实施例对本发明进行了说明，然而这只是例示性的，本领域的普通技术人员能够理解，可以在此
基础上进行各种变形以及等同的其它实施例。因此本发明的实际技术保护范围应当通过
权利要求书中的技术思想来确定。
