一种基于硅纳米线场效应传感器的测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于硅纳米线场效应传感器的测试系统，属于细胞传感器领域，包括表面设置有多道栅槽的传感器芯片，栅槽两端设置有电极点，传感器芯片上盖有贯穿地设置了伸缩探针的压板，压板与传感器芯片之间夹有弹性围堰，弹性围堰位于栅槽的两端之间，压板上设置有连通弹性围堰围合区域的样品口，每一伸缩探针向下伸出时，与一个电极点电连接

【技术实现步骤摘要】
一种基于硅纳米线场效应传感器的测试系统


[0001]本专利技术涉及一种基于硅纳米线场效应传感器的测试系统，属于细胞传感器领域
。

技术介绍

[0002]根据细胞对药物作用的反馈对药物进行筛选，具体有流式细胞
、
放射免疫
、
荧光检测
、
酶联免疫等方法来检测细胞的表达情况，但是这类方法操作复杂
、
耗时长
、
需要荧光标记抗体
、
检测范围有限，不能用单独一个方法完整地描述药物对细胞的激活作用；另外，还有高通量实时荧光检测分析系统（
FLIPR
）
、
酵母双杂交技术可以对药物进行筛选，但局限性在于不能在细胞具有生理活性的前提下实时检测药物刺激后细胞的生理活动
。
[0003]细胞传感器作为一类以活体细胞为一级传感单元
、
换能器为二级传感单元的器件，具有高灵敏度
、
低成本
、
高通量检测等特点，可用于药物筛选等领域的研究
。
硅纳米线场效应（
SiNW
‑
FET
）生物传感器已被证明是一种超灵敏的检测平台，可以对生物样品提供实时
、
快速和无标记的检测
。
[0004]现有技术中，用硅纳米线场效应传感器对生物样品进行检测时，由于利用微纳加工方法制备的器件整体尺寸较小（源漏之间的距离小于
10 mm
），滴加液体样品容易造成源极漏极之间短路；通常需要人工滴加，小心将样品滴在栅槽中央位置，避免沾到源极或漏极，而人工滴加造成每次滴加在传感器表面的液体区域不一致，导致细胞接触传感器表面的量不一致，会造成信号的差异
。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于硅纳米线场效应传感器的测试系统，容易控制样品滴加位置，不会造成源极漏极间短路，并且可排除人体静电
、
气流扰动对测试的影响
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于硅纳米线场效应传感器的测试系统，包括表面设置有多道栅槽的传感器芯片，所述栅槽两端设置有电极点，所述传感器芯片上盖有贯穿地设置了伸缩探针的压板，所述压板与所述传感器芯片之间夹有弹性围堰，所述弹性围堰位于所述栅槽的两端之间，所述压板上设置有连通所述弹性围堰围合区域的样品口，每一所述伸缩探针向下伸出时，与一个所述电极点电连接
。
[0007]本申请提供的基于硅纳米线场效应传感器的测试系统利用压板和传感器芯片夹紧弹性围堰，弹性围堰在电极点之间跨过并压迫所有栅槽，压板在上
、
弹性围堰在侧
、
传感器芯片在底构成存放样品的腔体，通过样品口进样
、
出样时，受弹性围堰保护，液体样品不会沾湿电极点，因此无需人工精确对准栅槽位置，只需将输液管插入样品口即可，便于利用注射泵加样；弹性围堰除了实现密封外，还具有一定缓冲作用，保护传感器芯片；利用伸缩探针将需要外接线的位置从精细的传感器芯片转移至压板表面，便于外接线；由于存放样品的腔体利用弹性围堰实现侧面的密封，调整压板与传感器芯片之间的距离可调整存放样
品的腔体的体积，伸缩探针可适应压板与传感器芯片之间的不同距离
。
[0008]进一步地，所述传感器芯片连接在第一
PCB
板上，所述第一
PCB
板表面设置有与所述电极点一一对应的第一印刷电路，所述第一印刷电路的一端与所述电极点通过第一引线电连接，另一端连接有设置在所述第一
PCB
板上的抵触片，所述伸缩探针对准所述抵触片
。
[0009]电极点包括源极和漏极，为了在传感器芯片上集成多通道，传感器芯片的尺寸较小，通常源极和漏极之间的距离小于
10mm
，栅槽之间的距离小于
0.5mm
，源极和漏极的面积也非常小，如果要让伸缩探针直接与电极点接触，则空间有限，较为不便，而且电极点太小，伸缩探针未必能对准
。
第一印刷电路相当于电极点的延伸，可将抵触片做成大于电极点的金属片，保证伸缩探针的活动端伸出时能准确地与抵触片接触
。
[0010]进一步地，所述压板包括用于挤压所述弹性围堰的绝缘基板和设置在所述绝缘基板上的第二
PCB
板，所述伸缩探针的固定端设置在所述第二
PCB
板上，所述绝缘基板中设有供所述伸缩探针的活动端通过的避位孔，所述第二
PCB
板表面设置有与所述伸缩探针一一对应的引脚，所述第二
PCB
板表面设置有第二印刷电路，所述第二印刷电路的一端与所述伸缩探针的固定端连接，另一端与所述引脚连接
。
[0011]实际测试时需要接外接线，从而连上精密的电流检测仪
。
一方面，焊接外接线可能会影响伸缩探针内部精细的伸缩结构，另一方面，部分型号的伸缩探针（如双头弹弓针）顶部用于接受按压，故不直接将外接线焊在伸缩探针上，而是利用第二印刷电路与引脚对伸缩探针的电连接进行延伸，将外接线焊在引脚上
。
还可设置成引脚与引脚之间的距离大于伸缩探针与伸缩探针之间的距离，更加便于连上外接线
。
[0012]进一步地，所述第二
PCB
板在所述弹性围堰围合区域的正上方空缺，形成工作窗口，所述绝缘基板在所述工作窗口内开设有样品进孔
、
样品出孔和液栅电极插入孔，所述工作窗口
、
所述样品进孔
、
所述样品出孔和所述液栅电极插入孔构成所述样品口
。
[0013]细胞传导的信号较微弱，除了滴加样品区域不同会引致测量误差外，光照
、
气流扰动等因素都会对器件测试信号造成干扰
。
预先将泵入样品的管插入样品进孔，将排出样品的管插入样品出孔，测量时再将栅电极插入液栅电极插入孔，此时，存放样品的腔体已无能与外界直接接触的部分，可利用绝缘基板隔绝光照
、
空气气流的干扰
。
[0014]进一步地，所述第一
PCB
板上设置有第三印刷电路，所述传感器芯片通过导电胶粘在所述第一
PCB
板上，以使所述第三印刷电路的一端与所述传感器芯片的底面电连接；所述第三印刷电路的另一端连接有设置在所述第一
PCB
板上的背栅片，所述压板上还贯穿地设置有伸缩背栅探针，所述伸缩背栅探针对准所述背栅片
。
[0015]由此可将源极
、
漏极
、
背栅都电连接至压板的表面，便于外接导线
。
对背栅加电压可以控制传感器芯片中衬底的电荷密度，从而影响通道中的电场强度和电流，可以进一步调整通道的阈值电压，从而优化器件性能
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于硅纳米线场效应传感器的测试系统，包括表面设置有多道栅槽（
11
）的传感器芯片（1），所述栅槽（
11
）两端设置有电极点（
12
），其特征在于，所述传感器芯片（1）上盖有贯穿地设置了伸缩探针（
31
）的压板，所述压板与所述传感器芯片（1）之间夹有弹性围堰（
32
），所述弹性围堰（
32
）位于所述栅槽（
11
）的两端之间，所述压板上设置有连通所述弹性围堰（
32
）围合区域的样品口，每一所述伸缩探针（
31
）向下伸出时，与一个所述电极点（
12
）电连接
。2.
根据权利要求1所述的基于硅纳米线场效应传感器的测试系统，其特征在于，所述传感器芯片（1）连接在第一
PCB
板（2）上，所述第一
PCB
板（2）表面设置有与所述电极点（
12
）一一对应的第一印刷电路（
21
），所述第一印刷电路（
21
）的一端与所述电极点（
12
）通过第一引线（
22
）电连接，另一端连接有设置在所述第一
PCB
板（2）上的抵触片（
23
），所述伸缩探针（
31
）对准所述抵触片（
23
）
。3.
根据权利要求2所述的基于硅纳米线场效应传感器的测试系统，其特征在于，所述压板包括用于挤压所述弹性围堰（
32
）的绝缘基板（
30
）和设置在所述绝缘基板（
30
）上的第二
PCB
板（
37
），所述伸缩探针（
31
）的固定端设置在所述第二
PCB
板（
37
）上，所述绝缘基板（
30
）中设有供所述伸缩探针（
31
）的活动端通过的避位孔，所述第二
PCB
板（
37
）表面设置有与所述伸缩探针（
31
）一一对应的引脚（
38
），所述第二
PCB
板（
37
）表面设置有第二印刷电路，所述第二印刷电路的一端与所述伸缩探针（
31
）的固定端连接，另一端与所述引脚（
38
）连接
。4.
根据权利要求3所述的基于硅纳米线场效应传感器的测试系统，其特征在于，所述第二
PCB
板（
37
）在所述弹性围堰（
32<...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏千惠，魏峰，刘亚男，李港荣，
申请(专利权)人：有研工程技术研究院有限公司北京大学人民医院北京大学第二临床医学院，
类型：发明
国别省市：