專利名稱：生物傳感器設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)總體上涉及生物傳感器，并且更具體來(lái)說(shuō)涉及具有場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極的生物傳感器，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極與溝道區(qū)偏置定位，以便使得與連接到所述柵極和/或溝道區(qū)上的一個(gè)或多個(gè)分子探針相配合的靶標(biāo)用作在偏置柵極與溝道區(qū)之間的電場(chǎng)分路。
背景技術(shù)：
例如檢測(cè)導(dǎo)致在水中產(chǎn)生病原體的疾病的應(yīng)用對(duì)傳感器，特別是能夠感測(cè)生物靶標(biāo)的傳感器有著很大的需求。建議用于生物檢測(cè)的許多類型的傳感器使用了諸如微流體、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)靶標(biāo)放大、壓電材料或離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管(ISFET)的技術(shù)。不幸的是，許多這些技術(shù)都要求對(duì)生物樣品進(jìn)行過(guò)濾和培養(yǎng)，并且因此不適用于對(duì)流體狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。例如，通過(guò)分子探針功能化的ISFET傳感器依賴于FET溝道區(qū)的表面附近的電荷的增加，以便表示存在靶標(biāo)。這些系統(tǒng)通常具有大的柵極區(qū)域，由此要求高濃度的多個(gè)固定的靶標(biāo)用于給定的裝置，以便獲得有意義的積極的測(cè)試結(jié)果。因此，在培養(yǎng)試驗(yàn)樣品時(shí)，可能花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)獲得測(cè)試結(jié)果，實(shí)時(shí)結(jié)果是不實(shí)際的，并且犧牲了測(cè)量分辨率，這是由于初始濃度可能是未知的。

發(fā)明內(nèi)容
一種生物傳感器具有一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，每個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括通過(guò)溝道區(qū)隔開的源極區(qū)和漏極區(qū)以及與所述溝道區(qū)偏置定位且間隔開的柵極。所述生物傳感器還具有連接到所述溝道區(qū)和所述偏置柵極中的至少一個(gè)上的一個(gè)或多個(gè)分子探針，所述一個(gè)或多個(gè)分子探針被構(gòu)造成與至少一個(gè)靶標(biāo)相配合。一種用于靶標(biāo)的檢測(cè)方法包括使一個(gè)或多個(gè)靶標(biāo)作為用于一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的偏置柵極與溝道區(qū)之間的電場(chǎng)分路而固定。靶標(biāo)測(cè)量值被測(cè)定為是與具有所述電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的數(shù)量成比例的。一種用于制造生物傳感器設(shè)備的方法包括形成一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這些場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)包括通過(guò)溝道區(qū)隔開的源極區(qū)和漏極區(qū)以及與所述溝道區(qū)偏置定位且間隔開的柵極。一個(gè)或多個(gè)分子探針被連接到所述溝道區(qū)和所述偏置柵極中的至少一個(gè)上，所述一個(gè)或多個(gè)分子探針被構(gòu)造成與至少一個(gè)靶標(biāo)相配合。公開了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)有用于靶標(biāo)檢測(cè)的指令。所述指令包括機(jī)器可執(zhí)行代碼，所述機(jī)器可執(zhí)行代碼在由至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行包括以下內(nèi)容的步驟測(cè)定與具有電場(chǎng)分路的一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的數(shù)量成比例的靶標(biāo)測(cè)量值。所述電場(chǎng)分路是由在用于所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的偏置柵極與溝道區(qū)之間固定的靶標(biāo)引起的。生物感測(cè)系統(tǒng)具有生物傳感器陣列和控制器。所述生物傳感器陣列具有一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括通過(guò)溝道區(qū)隔開的源極區(qū)和漏極區(qū)以及與所述溝道區(qū)偏置定位且間隔開的柵極。所述生物傳感器陣列還具有連接到所述溝道區(qū)和所述偏置柵極中的至少一個(gè)上的一個(gè)或多個(gè)分子探針，所述一個(gè)或多個(gè)分子探針被構(gòu)造成與至少一個(gè)靶標(biāo)相配合。所述控制器是連接到生物傳感器陣列上的并且被構(gòu)造成測(cè)定與具有電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的數(shù)量成比例的靶標(biāo)測(cè)量值，所述電場(chǎng)分路是由在所述偏置柵極與所述溝道區(qū)之間固定的靶標(biāo)引起的。本技術(shù)提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括提供更有效且高效的生物傳感器設(shè)備。本文公開的技術(shù)總的來(lái)說(shuō)并不依賴于靶標(biāo)的離子勢(shì)，而是所述技術(shù)的實(shí)施例將靶標(biāo)的強(qiáng)偶極矩(高的相對(duì)介電常數(shù))用作在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的偏置柵極與溝道區(qū)之間的電場(chǎng)分路。因此，所公開的生物傳感器設(shè)備可以具有非常小的尺寸，這允許對(duì)單個(gè)靶標(biāo)微生物進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和監(jiān)控。此外，所公開的生物傳感器設(shè)備并不要求分析物制備(例如，無(wú)細(xì)胞溶解、無(wú)試劑、無(wú)碎片過(guò)濾、無(wú)用于靶標(biāo)放大的PCR)，并且是與現(xiàn)有的集成電路制造技術(shù)兼容的。


圖IA是具有與溝道區(qū)偏置定位且間隔開的柵極的示例性場(chǎng)效應(yīng)晶體管的俯視圖。圖IB是圖IA的示例性場(chǎng)效應(yīng)晶體管的透視圖。圖2是具有連接到場(chǎng)效應(yīng)晶體管的偏置柵極上的一個(gè)或多個(gè)分子探針的示例性生物傳感器的透視圖。圖3是具有連接到場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)上的一個(gè)或多個(gè)分子探針的示例性生物傳感器的透視圖。圖4是具有連接到場(chǎng)效應(yīng)晶體管的偏置柵極和溝道區(qū)上的一個(gè)或多個(gè)分子探針的示例性生物傳感器的透視圖。圖5是與固定的靶標(biāo)相配合的圖4中所示的生物傳感器的透視圖。圖6是圖4中所示的生物傳感器的橫截面?zhèn)纫晥D，所述圖展示了在不存在固定的靶標(biāo)的情況下，在偏置柵極與溝道區(qū)之間的弱電場(chǎng)。圖7是圖5中所示的生物傳感器的橫截面?zhèn)纫晥D，所述圖展示了當(dāng)靶標(biāo)在偏置柵極與溝道區(qū)之間固定時(shí)在所述偏置柵極與所述溝道區(qū)之間的較強(qiáng)的電場(chǎng)。圖8A是具有偏置柵極的示例性生物傳感器的俯視圖，所述偏置柵極并不是與溝道區(qū)平行間隔開的。圖SB是具有在源極區(qū)上方的偏置柵極的示例性生物傳感器的俯視圖。圖SC是具有在漏極區(qū)上方的偏置柵極的示例性生物傳感器的俯視圖。圖8D和圖SE是具有與溝道區(qū)偏置定位且間隔開的多個(gè)偏置柵極的示例性生物傳感器的俯視圖。 圖9是示例性生物傳感器陣列。圖10是其中多個(gè)生物傳感器共享一個(gè)共用的偏置柵極的示例性生物傳感器陣列。圖11是具有共享的漏極區(qū)和源極區(qū)的示例性生物傳感器陣列。圖12是具有第一組生物傳感器、第二組生物傳感器、參考場(chǎng)效應(yīng)晶體管以及尋址電路的示例性生物傳感器陣列，所述第一組生物傳感器具有被構(gòu)造成與第一靶標(biāo)相配合的偏置柵極，所述第二組生物傳感器具有被構(gòu)造成與第二靶標(biāo)相配合的偏置柵極。
圖13是用于靶標(biāo)檢測(cè)的示例性方法的流程圖。圖14是用于經(jīng)過(guò)功能化以便與靶標(biāo)生物種相配合的壓電懸臂梁的共振頻率隨時(shí)間變化的圖表。圖15是示例性生物感測(cè)系統(tǒng)。應(yīng)了解，為清楚起見(jiàn)并且在認(rèn)為需要的情況下，已在這些圖中重復(fù)使用參考數(shù)字來(lái)指示相應(yīng)的特征。圖不一定是按比例繪制的。雖然本文通過(guò)舉例而針對(duì)若干實(shí)施方案和示意圖描述了用于靶標(biāo)檢測(cè)的生物傳感器設(shè)備和方法，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，所述系統(tǒng)和方法并不限于所描述的實(shí)施方案或圖式。應(yīng)理解，本文的圖式和詳細(xì)描述并不旨在使實(shí)施方案限于所公開的特定形式。而是，本發(fā)明將覆蓋落在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效物以及替代物。本文使用的任何標(biāo)題都是僅用于組織目的并且并不意圖限制說(shuō)明書和權(quán)利要求書的范圍。如本文所使用，詞語(yǔ)“可以”是在容許意義上使用的(即，意味著有可能)，而不是強(qiáng)制性意義的(即，意味著必須)。類似地，詞語(yǔ)“包括(include, including, includes) ”意味著包括，但不限于。
具體實(shí)施例方式圖IA是具有與溝道區(qū)24偏置定位且間隔開的柵極22的示例性場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET) 20的俯視圖。圖IB是圖IA的示例性FET 20的透視圖。FET 20具有通過(guò)溝道區(qū)24隔開的源極區(qū)26和漏極區(qū)28。在某些實(shí)施方案中，源極區(qū)26、漏極區(qū)28以及溝道區(qū)24形成于襯底(未示出)中。FET 20襯底的非限制性實(shí)例可以包括硅和砷化鎵。源極區(qū)26和漏極區(qū)28可以包括第一類型的半導(dǎo)體，而溝道區(qū)24可以包括第二類型的半導(dǎo)體。用于形成源極區(qū)26、漏極區(qū)28以及溝道區(qū)24的適當(dāng)類型的半導(dǎo)體對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的并且可以很容易地取決于實(shí)施方案進(jìn)行選擇。溝道區(qū)24具有沿長(zhǎng)度(L)軸的溝道長(zhǎng)度以及沿寬度(W)軸的溝道寬度。在圖IA和圖IB的實(shí)施方案中，柵極22是在平行于W軸的方向上與溝道區(qū)24間隔開的。柵極22還在平行于高度(H)軸的方向上與溝道區(qū)24正交偏置。在這個(gè)實(shí)施方案中，柵極22具有平行于H軸的柵極高度以及平行于L軸的柵極長(zhǎng)度。在其它實(shí)施方案中，柵極22可能具有其它的位置和/或甚至可能存在用于FET的多個(gè)偏置柵極。在這個(gè)實(shí)施方案中，柵極22的長(zhǎng)度大致平行于溝道區(qū)24的長(zhǎng)度。如圖I中所示，偏置柵極FET (OGFET) 20的表面都尚未被功能化來(lái)與靶標(biāo)物質(zhì)相配合。因此，在這個(gè)構(gòu)造中，OGFET 20可能充當(dāng)參考FET。OGFET20是如下論述的生物傳感器的構(gòu)建塊之一。圖2是與上述OGFET實(shí)施方案類似的示例性生物傳感器30的透視圖，所述示例性生物傳感器具有連接到場(chǎng)效應(yīng)晶體管的偏置柵極22上的一個(gè)或多個(gè)分子探針32 (通過(guò)點(diǎn)畫示出)，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有通過(guò)溝道區(qū)24隔開的源極區(qū)26和漏極區(qū)28?？商娲兀谀承?shí)施方案中，如圖3的透視圖中所示，生物傳感器34可以具有連接到溝道區(qū)24上的一個(gè)或多個(gè)分子探針36 (通過(guò)點(diǎn)畫示出)。溝道區(qū)24將通常被諸如但不限于二氧化硅的溝道絕緣體(為了便于解釋而未示出)覆蓋，并且所述一個(gè)或多個(gè)分子探針36可以通過(guò)首先連接到溝道絕緣體上而間接地連接到溝道區(qū)24上。在另外的實(shí)施方案中，如圖4的透視圖中所示，生物傳感器38可以具有連接到偏置柵極22和溝道區(qū)24 二者上的一個(gè)或多個(gè)分子探針40 (通過(guò)點(diǎn)畫示出)。
如圖5的透視圖中所示，所述一個(gè)或多個(gè)分子探針40被構(gòu)造成與至少一個(gè)靶標(biāo)42相配合。適當(dāng)?shù)陌袠?biāo)42的非限制性實(shí)例包括微生物病原體、細(xì)菌、病毒、毒素、寄生物、分子、小球隱孢子蟲原生動(dòng)物、人隱孢子蟲、大腸桿菌、霍亂弧菌、肉毒梭菌、傷寒沙門菌、沙門菌屬、甲型肝炎病毒、痢疾志賀菌、痢疾阿米巴變形蟲、脊髓灰質(zhì)炎病毒、蘭伯賈第蟲原生動(dòng)物、痢疾阿米巴、環(huán)孢子蟲、微孢子蟲、裂體吸蟲屬、麥地那龍線蟲、肉毒桿菌、空腸彎曲菌、霍亂弧菌、海洋分枝桿菌、嗜肺軍團(tuán)菌以及鉤端螺旋體屬細(xì)菌。適當(dāng)?shù)姆肿犹结?0對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的并且可以被用來(lái)取決于實(shí)施方案使用于特定靶標(biāo)的偏置柵極22和/或溝道區(qū)24功能化。圖6是圖4中所示的生物傳感器38的橫截面?zhèn)纫晥D，這個(gè)圖展示了在不存在固定的靶標(biāo)的情況下，在偏置柵極22與溝道區(qū)24之間的弱電場(chǎng)44。偏置柵極22被構(gòu)造成接收柵極偏壓。偏置柵極22是與溝道區(qū)24間隔開且偏置定位的，這樣使得柵極偏壓在不存在固定的靶標(biāo)的情況下形成弱電場(chǎng)44。弱電場(chǎng)44沒(méi)有強(qiáng)到足以在溝道區(qū)24中形成反型層，由此大致防止了除漏電流外的任何東西在源極區(qū)與漏極區(qū)之間傳遞。在這種情況下，生物傳感器38似乎處于關(guān)閉狀態(tài)，這表示不存在任何靶標(biāo)。圖7是圖5中所示的生物傳感器38的橫截面?zhèn)纫晥D，這個(gè)圖展示了當(dāng)靶標(biāo)42在偏置柵極22與溝道區(qū)24之間被固定時(shí)，在偏置柵極22與溝道區(qū)24之間的較強(qiáng)的電場(chǎng)46。對(duì)于給定的柵極偏壓或柵極偏壓的范圍來(lái)說(shuō)，溝道區(qū)24和柵極22是基于靶標(biāo)42的覆蓋區(qū)相對(duì)于彼此定位的，以便使得與所述一個(gè)或多個(gè)分子探針40相配合的靶標(biāo)42用作偏置柵極22與溝道區(qū)24之間的電場(chǎng)分路。諸如微生物病原體的靶標(biāo)物質(zhì)通常具有非常強(qiáng)的偶極矩，從而導(dǎo)致了非常高的相對(duì)介電常數(shù)。例如，在低頻率下大腸桿菌的相對(duì)介電常數(shù)近似為800，000。因此，在靶標(biāo)42固定后，在偏置柵極22與溝道區(qū)24之間的區(qū)域有效地填充有極高的相對(duì)介電常數(shù)的材料。在這種情況下，來(lái)自偏置柵極22上的適當(dāng)偏壓的電場(chǎng)46足以在源極區(qū)與漏極區(qū)之間形成溝道反型層48，由此表示存在固定的靶標(biāo)病原體。在這種情況下，電流可以在源極區(qū)26與漏極區(qū)28之間流動(dòng)，并且生物傳感器38似乎處于打開狀態(tài)，這表示存在IE標(biāo)42。如上所述，連接到溝道區(qū)和/或偏置柵極上的給定的一個(gè)或多個(gè)分子探針40可以被選來(lái)與一個(gè)或多個(gè)靶標(biāo)相配合。某些實(shí)施方案可以被構(gòu)造成使單個(gè)靶標(biāo)固定。在此類構(gòu)造中，確定溝道長(zhǎng)度和寬度的尺寸以與靶標(biāo)的覆蓋區(qū)相匹配可能是令人希望的?？商娲?，或額外地，在某些實(shí)施方案中確定柵極高度和長(zhǎng)度的尺寸以與靶標(biāo)的覆蓋區(qū)相匹配可能是令人希望的。通過(guò)此類確定尺寸，一旦通過(guò)連接到柵極和/或溝道區(qū)上的一個(gè)或多個(gè)分子探針使單個(gè)靶標(biāo)固定，傳感器就能夠檢測(cè)靶標(biāo)的單個(gè)例子，同時(shí)靶標(biāo)保持結(jié)合到所述一個(gè)或多個(gè)分子探針上(與之相配合)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇一個(gè)或多個(gè)分子探針，以便使靶標(biāo)結(jié)合能適于使得在一個(gè)或多個(gè)分子探針與靶標(biāo)之間的結(jié)合被破壞之前，能夠進(jìn)行溝道區(qū)的電氣詢問(wèn)。取決于實(shí)施方案，偏置柵極可以存在于除已描述的那些構(gòu)造之外的一個(gè)或多個(gè)各種各樣的構(gòu)造中。例如，圖8A是具有偏置柵極52的示例性生物傳感器50的俯視圖，所述偏置柵極并不是與溝道區(qū)24平行間隔開的。圖SB是具有在源極區(qū)26上方的偏置柵極56的示例性生物傳感器54的俯視圖。在此類實(shí)施方案中，柵極56將會(huì)需要與源極區(qū)26電氣絕緣。在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它適當(dāng)?shù)慕^緣體選擇中，此類絕緣尤其可能呈二氧化硅的形式。圖8C是具有在漏極區(qū)28上方的偏置柵極60的示例性生物傳感器58的俯視圖。在此類實(shí)施方案中，柵極60將會(huì)再次需要與漏極區(qū)28電氣絕緣。圖8D和圖SE分別是具有多個(gè)偏置柵極66、68和70、72的示例性生物傳感器62和64的俯視圖，所述多個(gè)偏置柵極是與溝道區(qū)24偏置定位且間隔開的。就像在先前所述的實(shí)施方案中一樣，雖然圖8A至圖8E的溝道區(qū)和偏置柵極均被展示為是通過(guò)一個(gè)或多個(gè)分子探針40功能化的，但僅溝道區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)和/或柵極中的一個(gè)需要連接到所述一個(gè)或多個(gè)分子探針上?？梢允褂矛F(xiàn)有的集成電路和微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)制造技術(shù)來(lái)制造上述傳感器的實(shí)施方案及其等效物。因此，一個(gè)或多個(gè)生物傳感器可以在單個(gè)陣列上成批構(gòu)建和/或作為集成電路的一部分構(gòu)建。圖9是示例性生物傳感器陣列74。陣列74具有多個(gè)OGFET76，已在上文描述了這些OGFET 76的特征。在這個(gè)實(shí)施例中，OGFET 76各自具有它們自己的功能化的偏置柵極78。取決于實(shí)施方案，偏置柵極78可以均被功能化來(lái)與同一類型的靶標(biāo)相配合。在其它實(shí)施方案中，不同組的偏置柵極可以被功能化來(lái)與不同類型的靶標(biāo)相配合。用于訪問(wèn)用于每個(gè)FET生物傳感器的源極區(qū)26、漏極區(qū)28以及柵極78的電路跟蹤包括有傳感器陣列74，但為簡(jiǎn)單起見(jiàn)而未示出。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地制造電路跟蹤和/或?qū)ぶ冯娐?，以便提供?duì)個(gè)體傳感器78的訪問(wèn)和/或?qū)ぶ?。圖10是其中多個(gè)生物傳感器82共享共用的偏置柵極84的另一個(gè)示例性生物傳感器陣列80。使用共享的柵極84可以簡(jiǎn)化陣列80中所需的電路跟蹤的數(shù)量。圖11是又一個(gè)示例性生物傳感器陣列86。陣列86具有多個(gè)OGFET 88，這些OGFET88具有共享的漏極區(qū)和源極區(qū)90。每個(gè)OGFET傳感器88都可以獨(dú)立于其鄰近物被尋址和讀出，并且共享的漏極區(qū)和源極區(qū)90使得傳感器的間距更加緊密并可以減少陣列86所需的電路跟蹤的總數(shù)量。圖12是另一個(gè)示例性生物傳感器陣列92。陣列92具有第一組OGFET生物傳感器94，所述第一組OGFET生物傳感器具有被構(gòu)造成與第一靶標(biāo)相配合的偏置柵極96 ；以及第二組生物傳感器98，所述第二組生物傳感器具有被構(gòu)造成與第二靶標(biāo)相配合的偏置柵極100。這個(gè)實(shí)施方案還具有至少一個(gè)參考場(chǎng)效應(yīng)晶體管20，所述參考場(chǎng)效應(yīng)晶體管沒(méi)有任何功能化的表面。參考FET 20可以被監(jiān)控來(lái)測(cè)定參考讀數(shù)，所述參考讀數(shù)可以被從功能化的傳感器讀數(shù)中減去以從生物傳感器測(cè)量值中去除不想要的背景噪聲。這個(gè)實(shí)施方案中的陣列92還具有尋址電路102，以便在陣列92與可能連接到所述陣列92上的處理裝置之間提供更加簡(jiǎn)化的接口。尋址電路的類型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是熟知的，并且可以包括(例如)一個(gè)或多個(gè)輸入解碼器、一個(gè)或多個(gè)輸出解碼器和/或用于查詢和讀出個(gè)體傳感器104的數(shù)據(jù)緩沖器。生物傳感器陣列的其它實(shí)施方案可以僅僅提供用于每個(gè)傳感器元件的電路跟蹤并且將所述傳感器元件留給一個(gè)或多個(gè)外部裝置，以便處理尋址。圖13是用于靶標(biāo)檢測(cè)的示例性方法的流程圖。在步驟106中，使一個(gè)或多個(gè)靶標(biāo)物質(zhì)作為在用于一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的偏置柵極與溝道區(qū)之間的電場(chǎng)分路而固定。連接到上述OGFET生物傳感器實(shí)施方案的溝道區(qū)和/或偏置柵極上的一個(gè)或多個(gè)分子探針及其等效物提供了用于完成這個(gè)動(dòng)作的適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。同樣如所述，所述固定并不一定需要是永久的或持久的。相反，所述一個(gè)或多個(gè)分子探針可以具有靶標(biāo)結(jié)合能，所述靶標(biāo)結(jié)合能適于使得(例如在以下步驟中)在所述一個(gè)或多個(gè)分子探針與靶標(biāo)之間的結(jié)合被破壞之前，能夠進(jìn)行溝道區(qū)的電氣詢問(wèn)。
在步驟108中，靶標(biāo)物質(zhì)測(cè)量值被測(cè)定為是與具有電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的數(shù)量成比例的。在某些實(shí)施方案中，這可以通過(guò)以下步驟來(lái)完成在讀出時(shí)間期間監(jiān)控所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器中的每一個(gè)，以便計(jì)算具有所述電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的數(shù)量。如上所述，如果柵極偏壓被施加到偏置柵極上，同時(shí)靶標(biāo)與偏置柵極和/或溝道區(qū)上的一個(gè)或多個(gè)分子探針相配合，那么電流將在源極區(qū)與漏極區(qū)之間流動(dòng)。由于每個(gè)傳感器都被詢問(wèn)，所以可以針對(duì)每個(gè)傳感器計(jì)算電流的流動(dòng)或來(lái)自電流流動(dòng)的相應(yīng)電壓的讀數(shù)。在某些實(shí)施方案中，如步驟110中所示，可以在讀出時(shí)間內(nèi)基于具有電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的數(shù)量的計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)定靶標(biāo)的濃度。例如，圖14是用于被功能化來(lái)與靶標(biāo)生物種相配合的壓電懸臂梁(不同類型的功能化的傳感器)的共振頻率隨時(shí)間變化的圖表。在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，在lmL/min下的流動(dòng)配置中，功能化的壓電懸臂梁的共振頻率被觀察出是依賴于病原體的濃度。對(duì)共振頻率的減少的測(cè)量是對(duì)靶標(biāo)病原體的固定的指示。對(duì)卵囊的三個(gè)不同的濃度(100、1，000以及10，000每毫升)進(jìn)行了研究。圖14中曲線的觀察結(jié)果表明，針對(duì)每個(gè)濃度的共振頻移飽和是以近似相同的時(shí)間間隔(固定時(shí)間常數(shù))達(dá)到的，并且更重要的是，所述共振頻移是依賴于濃度的。在不希望與特定理論相關(guān)聯(lián)的情況下，這最有可能是因有限的平均固定保留時(shí)間而引起的。這個(gè)觀察結(jié)果已導(dǎo)致了以下發(fā)現(xiàn)可以專門定制分子探針使其具有靶標(biāo)結(jié)合能。如上所述，在某些實(shí)施方案中，可以選擇結(jié)合能，這樣靶標(biāo)將在足以進(jìn)行電氣詢問(wèn)以及因此進(jìn)行檢測(cè)的平均保留時(shí)間內(nèi)保持是固定的。然而，在超出所述平均固定保留時(shí)間的情況下，靶標(biāo)/探針結(jié)合將破壞，從而形成自我再生的檢測(cè)陣列。自我再生的生物傳感器陣列具有在成本以及減少維護(hù)方面的顯著優(yōu)點(diǎn)。這在其中更換生物傳感器陣列不容易實(shí)現(xiàn)的第三世界的位置是特別重要的。在某些實(shí)施方案中，讀出時(shí)間可能小于用于靶標(biāo)的固定時(shí)間常數(shù)，以便于實(shí)時(shí)讀數(shù)，所述實(shí)時(shí)讀數(shù)對(duì)濃度的波動(dòng)更加敏感。例如，在步驟112中，可能在讀出時(shí)間內(nèi)重復(fù)對(duì)靶標(biāo)物質(zhì)測(cè)量值的測(cè)定，所述讀出時(shí)間小于用于所述靶標(biāo)物質(zhì)的固定時(shí)間常數(shù)，以便監(jiān)控所述靶標(biāo)物質(zhì)測(cè)量值的實(shí)時(shí)變化。在其它實(shí)施方案中，讀出時(shí)間可能比固定時(shí)間常數(shù)要長(zhǎng)，以便確保實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)的讀出。在某些實(shí)施方案中，不是保持傳感器單元的計(jì)數(shù)，而是靶標(biāo)測(cè)量值可以通過(guò)測(cè)量用于具有電場(chǎng)分路的一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的總電流而被測(cè)定為是與所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的數(shù)量成比例的。圖15是示例性生物感測(cè)系統(tǒng)114。系統(tǒng)114具有生物傳感器陣列116，所述生物傳感器陣列具有一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管118，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管118中的每一個(gè)包括通過(guò)溝道區(qū)24隔開的源極區(qū)26和漏極區(qū)28以及與溝道區(qū)24偏置定位且間隔開的柵極22，如在以上實(shí)施方案中所論述。也如先前所論述，一個(gè)或多個(gè)分子探針連接到溝道區(qū)24和偏置柵極22中的至少一個(gè)上，所述一個(gè)或多個(gè)分子探針被構(gòu)造成與至少一個(gè)靶標(biāo)相配合。在這個(gè)實(shí)施方案中，生物傳感器陣列116還具有尋址電路120，以便提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)OGFET118的訪問(wèn)。系統(tǒng)114還具有控制器122，所述控制器連接到生物傳感器陣列116上并且被構(gòu)造成測(cè)定與具有電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器118的數(shù)量成比例的靶標(biāo)測(cè)量值，所述電場(chǎng)分路是由在用于所述一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的偏置柵極與溝道區(qū)之間固定的靶標(biāo)引起的。用于靶標(biāo)測(cè)量值的測(cè)定的適當(dāng)方法已在上文進(jìn)行了描述。
控制器122被連接用于與尋址電路120進(jìn)行通信，然而控制器122可以連接到其它數(shù)量和類型的系統(tǒng)、裝置、部件以及其它構(gòu)造中的其它元件上。在這個(gè)實(shí)施例中，控制器122是一個(gè)計(jì)算裝置，所述計(jì)算裝置具有通過(guò)總線或其它數(shù)量和類型的鏈路連接在一起的至少一個(gè)中央處理單元(CPU)或處理器、至少一個(gè)存儲(chǔ)器以及一個(gè)接口單元，然而控制器122可能包括其它數(shù)量和類型的系統(tǒng)、裝置、部件以及其它構(gòu)造中的其它元件?？刂破?22的中央處理單元(CPU)或處理器執(zhí)行用于本文所述技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)方面的所存儲(chǔ)指令的程序?？刂破?22的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)了用于本文所述技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)方面的這些經(jīng)過(guò)編程的指令，然而這些經(jīng)過(guò)編程的指令中的一些或所有可能在其它地方被存儲(chǔ)和/或執(zhí)行。多種不同類型的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置，例如，系統(tǒng)中的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或只讀存儲(chǔ)器(ROM)或軟盤、硬盤、⑶ROM、DVD ROM或通過(guò)連接到控制器122的處理器上的磁性系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)或其它讀出和/或?qū)懭胂到y(tǒng)讀出和/或?qū)懭氲钠渌?jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，可以用于控制器122的存儲(chǔ)器?？刂破?22的接口單元用于使控制器122與尋址電路120之間的通信操作性地連接，然而其它類型和數(shù)量的系統(tǒng)、裝置、部件以及其它元件也可能連接在一起以用于通信。盡管示例性控制器122已在本文進(jìn)行了描述和圖解，但也可能使用其它類型和數(shù)量的系統(tǒng)、裝置、部件以及其它構(gòu)造中的其它元件。將理解的是，本文描述的控制器122是用于示例性目的，這是由于用于實(shí)施實(shí)施例的特定硬件和軟件的很多變體是可能的，如相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解。此外，可以使用根據(jù)實(shí)施例的傳授內(nèi)容進(jìn)行編程的一個(gè)或多個(gè)通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、微處理器、特定應(yīng)用集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、數(shù)字信號(hào)處理器以及微控制器來(lái)很方便地實(shí)施控制器122，如本文所描述和圖解，并且如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解。另外，在任何實(shí)施例中，兩個(gè)或更多的計(jì)算系統(tǒng)或裝置可以取代控制器122。因此，根據(jù)需要，也可以實(shí)施分布式處理的原理和優(yōu)點(diǎn)，例如，冗余和復(fù)制，以便增加這些實(shí)施例的裝置和系統(tǒng)的穩(wěn)健性和性能。也可以使用任何適當(dāng)?shù)慕涌跈C(jī)構(gòu)和通信技術(shù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或橫跨任何適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)延伸的系統(tǒng)上實(shí)施這些實(shí)施例，所述通信技術(shù)包括(僅通過(guò)以下舉例)呈現(xiàn)任何適當(dāng)形式的電信(例如，聲音和調(diào)制解調(diào)器)、無(wú)線通信介質(zhì)、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、蜂窩式通信網(wǎng)絡(luò)、G3通信網(wǎng)絡(luò)、公共交換電話網(wǎng)(PSTN)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)(TON)、互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)及其組合?？刂破?22的操作實(shí)施例也可以體現(xiàn)為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)124，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)有用于如本文所描述和圖解的技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)方面的指令，所述指令在由處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行實(shí)施實(shí)施例的方法所必需的步驟，如本文所描述和圖解。在已如此描述了本發(fā)明的基本概念的情況下，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)相當(dāng)明顯的是，先前詳述的公開旨在僅通過(guò)舉例來(lái)呈現(xiàn)，并且是非限制性的。將出現(xiàn)不同的更改、改善以及修改，并且目的是針對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員的，然而本文并沒(méi)有進(jìn)行明確說(shuō)明。這些更改、改善以及修改旨在被特此提出，并且是在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的。另外，處理元件或序列的所列舉順序或?yàn)榇藬?shù)字、字母或其它標(biāo)號(hào)的使用并不旨在將所要求的過(guò)程限制為任何順序，除非在所附權(quán)利要求書中進(jìn)行指明。因此，本發(fā)明僅通過(guò)所附權(quán)利要求書及其等效物來(lái)限制。
權(quán)利要求
1.一種生物傳感器設(shè)備，包括 一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)都包括通過(guò)溝道區(qū)隔開的源極區(qū)和漏極區(qū)以及與所述溝道區(qū)偏置定位且間隔開的柵極；以及 連接到所述溝道區(qū)和所述偏置柵極中的至少一個(gè)上的一個(gè)或多個(gè)分子探針，所述一個(gè)或多個(gè)分子探針被構(gòu)造成與至少一個(gè)靶標(biāo)相配合。
2.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)各自包括第一類型的半導(dǎo)體并且所述溝道區(qū)包括第二類型的半導(dǎo)體。
3.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)進(jìn)一步包括襯底，在所述襯底中形成了所述源極區(qū)、所述漏極區(qū)以及所述溝道區(qū)。
4.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述溝道區(qū)具有的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度被近似地確定尺寸來(lái)與所述靶標(biāo)的覆蓋區(qū)相匹配。
5.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述柵極具有的柵極高度和柵極長(zhǎng)度被近似地確定尺寸來(lái)與所述靶標(biāo)的覆蓋區(qū)相匹配。
6.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述柵極具有的長(zhǎng)度大致平行于所述溝道區(qū)的長(zhǎng)度。
7.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述柵極在所述源極區(qū)上方。
8.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述柵極在所述漏極區(qū)上方。
9.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，進(jìn)一步包括至少一個(gè)額外的偏置柵極。
10.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述靶標(biāo)是選自由以下內(nèi)容組成的群組微生物病原體、細(xì)菌、病毒、毒素、寄生蟲、分子、小球隱孢子蟲原生動(dòng)物、人隱孢子蟲、大腸桿菌、霍亂弧菌、肉毒梭菌、傷寒沙門菌、沙門菌屬、甲型肝炎病毒、痢疾志賀菌、痢疾阿米巴變形蟲、脊髓灰質(zhì)炎病毒、蘭伯賈第蟲原生動(dòng)物、痢疾阿米巴、環(huán)孢子蟲、微孢子蟲、裂體吸蟲屬、麥地那龍線蟲、肉毒桿菌、空腸彎曲菌、霍亂弧菌、海洋分枝桿菌、嗜肺軍團(tuán)菌以及鉤端螺旋體屬細(xì)菌。
11.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述溝道區(qū)和柵極是基于所述靶標(biāo)的覆蓋區(qū)相對(duì)于彼此定位的，以便使得與所述一個(gè)或多個(gè)分子探針相配合的靶標(biāo)用作在所述偏置柵極與所述溝道區(qū)之間的電場(chǎng)分路。
12.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述偏置柵極被構(gòu)造成接收柵極偏壓并且與所述溝道區(qū)是間隔開的并偏置定位，這樣使得 在不存在通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)分子探針固定的靶標(biāo)同時(shí)所述柵極偏壓被施加到所述偏置柵極上的情況下，在所述溝道區(qū)中不會(huì)形成反型層；以及 當(dāng)所述靶標(biāo)通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)分子探針固定同時(shí)所述柵極偏壓被施加到所述偏置柵極上時(shí)，在所述溝道區(qū)中形成所述反型層。
13.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述一個(gè)或多個(gè)分子探針具有靶標(biāo)結(jié)合能，所述靶標(biāo)結(jié)合能適于使得在所述一個(gè)或多個(gè)分子探針與所述靶標(biāo)之間的結(jié)合被破壞之前，能夠進(jìn)行所述溝道區(qū)的電氣詢問(wèn)。
14.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的至少一個(gè)的源極區(qū)包括所述一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的另一個(gè)的漏極區(qū)。
15.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的至少兩個(gè)的柵極包括一個(gè)共享的柵極。
16.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，其中所述一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括第一組的一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和第二組的一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管； 連接到用于所述第一組的一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)的所述溝道區(qū)和所述偏置柵極中的至少一個(gè)上的所述一個(gè)或多個(gè)分子探針被構(gòu)造成與第一靶標(biāo)相配合；以及 連接到用于所述第二組的一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)的所述溝道區(qū)和所述偏置柵極中的至少一個(gè)上的所述一個(gè)或多個(gè)分子探針被構(gòu)造成與第二靶標(biāo)相配合。
17.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)參考場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述參考場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)都包括通過(guò)溝道區(qū)隔開的源極區(qū)和漏極區(qū)以及與所述溝道區(qū)偏置定位的柵極。
18.如權(quán)利要求I所述的生物傳感器，進(jìn)一步包括被構(gòu)造成對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管進(jìn)行尋址的電路。
19.一種用于靶標(biāo)的檢測(cè)的方法，所述方法包括 提供具有偏置柵極和溝道區(qū)的一個(gè)或多個(gè)生物傳感器，所述生物傳感器被構(gòu)造成與一個(gè)或多個(gè)靶標(biāo)相配合并且形成電場(chǎng)分路；以及 提供控制器，所述控制器測(cè)定與具有所述電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的數(shù)量成比例的靶標(biāo)測(cè)量值。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述提供所述控制器進(jìn)一步包括提供所述控制器，所述控制器被進(jìn)一步構(gòu)造成在讀出時(shí)間期間監(jiān)控所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器中的每一個(gè)以計(jì)算具有所述電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的所述數(shù)量。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述提供所述控制器進(jìn)一步包括提供所述控制器，所述控制器被構(gòu)造成在所述讀出時(shí)間內(nèi)基于具有所述電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的所述數(shù)量的所述計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)定所述靶標(biāo)的濃度。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述讀出時(shí)間小于用于所述靶標(biāo)的固定時(shí)間常數(shù)。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述提供所述控制器包括提供所述控制器，所述控制器被構(gòu)造成在讀出時(shí)間內(nèi)重復(fù)對(duì)所述靶標(biāo)測(cè)量值的所述測(cè)定以監(jiān)控所述靶標(biāo)測(cè)量值的實(shí)時(shí)變化，所述讀出時(shí)間小于用于所述靶標(biāo)的固定時(shí)間常數(shù)。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述靶標(biāo)測(cè)量值包括用于所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的總電流。
25.一種用于制造生物傳感器設(shè)備的方法，所述方法包括 形成一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)都包括通過(guò)溝道區(qū)隔開的源極區(qū)和漏極區(qū)以及與所述溝道區(qū)偏置定位且間隔開的柵極；以及 將一個(gè)或多個(gè)分子探針連接到所述溝道區(qū)和所述偏置柵極中的至少一個(gè)上，所述一個(gè)或多個(gè)分子探針被構(gòu)造成與至少一個(gè)靶標(biāo)相配合。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述源極區(qū)具有的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度被近似地確定尺寸以與所述靶標(biāo)的覆蓋區(qū)相匹配。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述柵極具有的柵極高度和柵極長(zhǎng)度被近似地確定尺寸以與所述靶標(biāo)的覆蓋區(qū)相匹配。
28.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)有用于靶標(biāo)的檢測(cè)的指令，所述指令包括機(jī)器可執(zhí)行代碼，所述機(jī)器可執(zhí)行代碼在由至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行包括以下各項(xiàng)的步驟 識(shí)別具有電場(chǎng)分路的一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的數(shù)量，所述電場(chǎng)分路是由在用于所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的偏置柵極與溝道區(qū)之間固定的靶標(biāo)引起的；以及 測(cè)定與一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的所述識(shí)別出的數(shù)量成比例的靶標(biāo)測(cè)量值，所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器具有由在所述偏置柵極與所述溝道區(qū)之間固定的所述靶標(biāo)引起的所述電場(chǎng)分路。
29.如權(quán)利要求28所述的介質(zhì)，其中所述識(shí)別具有電場(chǎng)分路的一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的數(shù)量進(jìn)一步包括在讀出時(shí)間期間監(jiān)控所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器中的每一個(gè)，以便計(jì)算具有所述電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的所述數(shù)量，所述電場(chǎng)分路是由在用于所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的偏置柵極與溝道區(qū)之間固定的靶標(biāo)引起的。
30.如權(quán)利要求29所述的介質(zhì)，進(jìn)一步包括在所述讀出時(shí)間期間基于具有所述電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的所述數(shù)量的所述計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)定所述靶標(biāo)的濃度。
31.如權(quán)利要求29所述的介質(zhì)，其中所述讀出時(shí)間小于用于所述靶標(biāo)的固定時(shí)間常數(shù)。
32.如權(quán)利要求28所述的介質(zhì)，進(jìn)一步包括在讀出時(shí)間內(nèi)重復(fù)所述識(shí)別和所述測(cè)定以監(jiān)控所述靶標(biāo)測(cè)量值的實(shí)時(shí)變化，所述讀出時(shí)間小于用于所述靶標(biāo)的固定時(shí)間常數(shù)。
33.如權(quán)利要求29所述的介質(zhì)，其中所述測(cè)定所述靶標(biāo)測(cè)量值是基于用于所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的總的測(cè)量電流的。
34.一種生物感測(cè)系統(tǒng)，包括 一個(gè)生物傳感器陣列，包括 一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)都包括通過(guò)溝道區(qū)隔開的源極區(qū)和漏極區(qū)以及與所述溝道區(qū)偏置定位且間隔開的柵極；以及 連接到所述溝道區(qū)和所述偏置柵極中的至少一個(gè)上的一個(gè)或多個(gè)分子探針，所述一個(gè)或多個(gè)分子探針被構(gòu)造成與至少一個(gè)靶標(biāo)相配合；以及 連接到所述生物傳感器陣列上并且被構(gòu)造成測(cè)定與具有電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的數(shù)量成比例的靶標(biāo)測(cè)量值的控制器，所述電場(chǎng)分路是由在所述偏置柵極與所述溝道區(qū)之間固定的所述靶標(biāo)弓I起的。
35.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述偏置柵極被構(gòu)造成接收柵極偏壓并且是與所述溝道區(qū)間隔開的并偏置定位，這樣使得 在不存在通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)分子探針固定的所述靶標(biāo)同時(shí)所述柵極偏壓被施加到所述偏置柵極上的情況下，在所述溝道區(qū)中不會(huì)形成反型層；以及 當(dāng)所述靶標(biāo)通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)分子探針固定同時(shí)所述柵極偏壓被施加到所述偏置柵極上時(shí)，在所述溝道區(qū)中形成所述反型層。
36.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)分子探針具有靶標(biāo)結(jié)合能，所述靶標(biāo)結(jié)合能適于使得在所述一個(gè)或多個(gè)分子探針與所述靶標(biāo)之間的結(jié)合被破壞之前，能夠進(jìn)行所述溝道區(qū)的電氣詢問(wèn)。
37.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述生物傳感器陣列進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)參考場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述參考場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)都包括通過(guò)溝道區(qū)隔開的源極區(qū)和漏極區(qū)以及與所述溝道區(qū)偏置定位的柵極。
38.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括被構(gòu)造成對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管進(jìn)行尋址的電路。
39.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成在讀出時(shí)間內(nèi)基于具有所述電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述數(shù)量的計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)定所述靶標(biāo)的濃度。
40.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述讀出時(shí)間小于用于所述靶標(biāo)的固定時(shí)間常數(shù)。
全文摘要
生物傳感器具有一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，每個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括通過(guò)溝道區(qū)隔開的源極區(qū)和漏極區(qū)以及與所述溝道區(qū)偏置定位且間隔開的柵極。所述生物傳感器還具有連接到所述溝道區(qū)和所述偏置柵極中的至少一個(gè)上的一個(gè)或多個(gè)分子探針，所述一個(gè)或多個(gè)分子探針被構(gòu)造成與至少一個(gè)靶標(biāo)相配合。還公開了一種靶標(biāo)的檢測(cè)方法。一個(gè)或多個(gè)靶標(biāo)作為在用于一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的偏置柵極與溝道區(qū)之間的電場(chǎng)分路而被固定。靶標(biāo)測(cè)量值被測(cè)量為是與具有所述電場(chǎng)分路的所述一個(gè)或多個(gè)生物傳感器的數(shù)量成比例的。
文檔編號(hào)G01N27/414GK102985814SQ201180031686
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者邁克爾·波特 申請(qǐng)人:Nth技術(shù)公司