芯片上的微电子检测器及其制造和应用方法技术

本发明专利技术提供一种供微量分析系统中使用的微电子检测器。该微电子检测器包括：一具有一第一表面的第一基片，包括至少一个微通道和至少一个与所述微通道流体联通的储蓄器；一具有设置于所述第一基片的所述第一表面上的第二表面的第二基片；以及一传感部分，包括至少一对用于检测的第一电极，并沿所述微通道设置在所述第二基片的所述第二表面上，从而所述第一电极被设置成面向所述微通道的底面。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微电子检测器，以及一种用来检测生物物质的方法。更具体地，本专利技术涉及一种微电子检测器，通过它，试样的介电特性可在芯片上被测量出来，本专利技术还涉及一种用来检测试样中的生物物质的方法。
技术介绍
近来，人类基因组的完全解码加速了可用于快速地搜寻遗传信息并诊断疾病的生物芯片系统领域的发展。大部分市场上买得到的生物芯片系统都使用纯基因样本，该基因样本是用血液或细胞经过一系列的包括分离、提纯、放大和电泳的隔离(isolation)和放大过程而制备的。生物芯片，特别是芯片内的实验室(lab-on-a-chip)，是一种用于生物和化学分析的非常有趣的工具，其中PCR(聚合酶链反应)和CE(毛细管电泳)是两个重要的技术。PCR是一种用于核酸分子的离体放大的方法。PCR技术正在快速地取代许多用于鉴定法庭样品(forensic sample)、环境样品、临床样品和工业样品中的生物品种和病原体的费时的并且灵敏度较差的技术。CE芯片也具有快速分离和高灵敏度的特点。PCR/CE芯片是指用来在单个装置上执行聚合酶链反应(PCR)放大和毛细管电泳(CE)的集成芯片。PCR芯片和电泳芯片已有了很大的发展，这种芯片包括由硅酮、玻璃或聚合体制成的基片，基片上的通道和反应室是利用微电子加工系统技术来形成的。在微量分析系统中，传统的检测在PCR芯片或电泳芯片上分离出的所需的纯基因的方法包括利用荧光或紫外线吸收的光学测量以及电化学技术。然而，这些方法需要昂贵的设备，并且由于检测过程的复杂性在制作这样的集成芯片上存在很多问题。例如，光学技术除显微镜和激光源之外还需要多种光学元件，如滤光器和微型镜(micro-mirror)。因此，在这些技术中，需要相当的成本和空间，于是将几个元件集成在一个小的一次性(disposable)芯片上是很难完成的。为了解决这个问题，已开发出一种装置，其具有被安装成芯片中的薄膜的诸如激光二极管和滤光器这样的元件。然而，这种方法在制造该装置上也需要较高的成本，因此将其应用到一次性的芯片上是不理想的。此外，电化学技术需要一种具有三个或更多个电极并且每个电极都有两种或多种材料这样的复杂结构，因此使用该电化学技术的芯片的制造过程非常复杂。另外，由于该方法会引起作为检测条件的PCR产品溶液的兼容性问题，因此必须将这样的条件调节到适合于检测。还设置了在排列成阵列的杂交室内的电极，在电极上有不动探针DNA，于是介电常数或介电损耗的任何变化都能被测量出来，因此可检测出目标DNA是否发生了反应。利用这种方法，尽管已观察到不动的DNA从单链变成了双链，但是检测不到微通道中的漂浮在液体中的活动DNA。于是，需要一种可应用到各种微量分析系统中的简单的、便宜的和可显微机械加工的检测装置。
技术实现思路
本专利技术的首要目的是提供一种可用来测量芯片上微通道中的试样的介电特性或电性能的简单的、便宜的、并可容易地显微机械加工的微电子检测器。本专利技术的另一目的是提供一种利用上述微电子检测器来检测芯片上的试样中的生物物质的方法。为了达到上述目的，此处提供一种供微量分析系统中使用的微电子检测器，包括一具有一第一表面的第一基片，该第一基片包括至少一个微通道和至少一个与微通道流体联通的储蓄器；一具有设置于第一基片的第一表面之上的第二表面的第二基片；以及一传感部分，包括至少一对用于检测的第一电极，并沿所述微通道设置在所述第二基片的所述第二表面上，从而所述第一电极被设置成面向所述微通道的底面。为了达到上述目的，此处进一步提供一种用于制造供微量分析系统中使用的微电子检测器的方法，包括在一第一基片的第一表面上形成至少一个微通道和至少一个与所述微通道流体联通的储蓄器；在一第二基片的第二表面上形成至少一对用于检测的第一电极；将所述第二基片的所述第二表面连接到所述第一基片的所述第一表面上，从而所述第一电极被设置成面向所述微通道的底面。为了达到上述目的，本专利技术进一步提供了一种在微量分析系统中监测试样的方法，包括a)在一微量分析系统中设置一微电子检测器，该微电子检测器包括一具有一第一表面的第一基片，包括至少一个微通道和至少一个与所述微通道流体联通的储蓄器；一具有设置于所述第一基片的所述第一表面之上的第二表面的第二基片；以及一传感部分，包括至少一对用于检测的第一电极，并沿所述微通道设置在所述第二基片的所述第二表面上，从而所述第一电极被设置成面向所述微通道的底面；b)向所述第一电极提供电力；c)将一试样注入所述微通道中；以及d)当所述试样流过所述微通道时，通过所述传感部分检测所述试样在介电特性上的变化，由此来鉴别试样中的生物物质。附图说明通过参照附图对本专利技术优选实施例进行的详细描述，本专利技术的上述目的和优点将变得更加明显。其中图1是本专利技术一实施例的微电子检测系统的平面示意图；图2是本专利技术一实施例的芯片的微通道和传感部分的放大视图；图3是说明本专利技术一实施例的传感部分的运行状态的放大了的微通道截面图；图4说明了使用本专利技术一实施例的微电子检测器来制造芯片的过程；图5a是使用本专利技术的微电子检测器在各种介质中测得的，作为频率的函数的介电常数和介电损耗的曲线图；图5b是使用本专利技术的微电子检测器在各种介质中测得的，作为频率的函数的实阻抗和虚阻抗的曲线图；图5c是使用本专利技术的微电子检测器在各种介质中测得的，作为频率的函数的实导纳和虚导纳的曲线图。具体实施例方式本专利技术针对可用在多种微量分析系统中的微电子检测器。本专利技术是基于这样的事实，即在一试样中，在含有带电的高分子量化合物的地方，其介电特性，如介电常数、介电损耗、阻抗和导纳，会发生改变。本专利技术的微电子检测器包括一试样流过其中的微通道。利用该微电子检测器，通过测量试样的介电特性的变化来检测该试样中所含的生物物质。本专利技术的微电子检测器可被方便地集成在一芯片上，例如，集成在一聚合酶链反应(PCR)芯片或一毛细管电泳(CE)芯片上。在芯片内的实验室技术中，一系列的过程，包括注射试样、预处理过程、基因增殖、电泳和化验，都在芯片上的微通道内完成。为了获得可靠的芯片内的实验室，在芯片的运行过程中应对生物物质流例如DNA进行监测和控制。当在包含芯片内的实验室的微量分析系统中利用本专利技术的微电子检测器时，该检测器可被用作监测生物物质的流动并探测其中的介电变化的装置。另外，当本专利技术的微电子检测器被应用到PCR/CE芯片中时，其可被用作检测在用于电泳的微通道中根据大小而被分开的DNA带(DNA bands)的DNA测器。本专利技术的微电子检测器包括一具有第一表面的第一基片。该第一基片的第一表面包括至少一个微通道和至少一个与该微通道流体联通的储蓄器。本专利技术的微电子检测器包括一具有置于第一基片的第一表面之上的第二表面的第二基片。另外，本专利技术的微电子检测器包括一传感部分，其包括至少一对用于检测的第一电极。该传感部分沿着微通道布置在第二基片的第二表面上，从而第一电极被布置成面向该微通道的一底面。本专利技术的微电子检测器可进一步包括至少一对布置于第二基片的第二表面上的用于电泳的第二电极。第二电极被设置成靠近微通道的端部，微通道被用作用于电泳的毛细管。根据本专利技术，交变信号电压被提供给传感部分的这对第一电极。然后，测量介电特性，如介电常数、介电损耗、阻抗或导纳，由此监测试样介电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供微量分析系统中使用的微电子检测器，包括：一具有一第一表面的第一基片，包括至少一个微通道和至少一个与所述微通道流体联通的储蓄器；一具有设置于所述第一基片的所述第一表面上的第二表面的第二基片；以及一传感部分，包括至少一对用于检 测的第一电极，并沿所述微通道设置在所述第二基片的所述第二表面上，从而所述第一电极被设置成面向所述微通道的底面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尹大成，赵允卿，姜成浩，李英善，林根培，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]