生物传感器具有一个或多个场效应晶体管，每个场效应晶体管包括通过沟道区隔开的源极区和漏极区以及与所述沟道区偏置定位且间隔开的栅极。所述生物传感器还具有连接到所述沟道区和所述偏置栅极中的至少一个上的一个或多个分子探针，所述一个或多个分子探针被构造成与至少一个靶标相配合。还公开了一种靶标的检测方法。一个或多个靶标作为在用于一个或多个生物传感器的偏置栅极与沟道区之间的电场分路而被固定。靶标测量值被测量为是与具有所述电场分路的所述一个或多个生物传感器的数量成比例的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术总体上涉及生物传感器，并且更具体来说涉及具有场效应晶体管栅极的生物传感器，所述场效应晶体管栅极与沟道区偏置定位，以便使得与连接到所述栅极和/或沟道区上的一个或多个分子探针相配合的靶标用作在偏置栅极与沟道区之间的电场分路。
技术介绍
例如检测导致在水中产生病原体的疾病的应用对传感器，特别是能够感测生物靶标的传感器有着很大的需求。建议用于生物检测的许多类型的传感器使用了诸如微流体、聚合酶链式反应(PCR)靶标放大、压电材料或离子敏感场效应晶体管(ISFET)的技术。不幸的是，许多这些技术都要求对生物样品进行过滤和培养，并且因此不适用于对流体状况进行实时监控。例如，通过分子探针功能化的ISFET传感器依赖于FET沟道区的表面附近的电荷的增加，以便表示存在靶标。这些系统通常具有大的栅极区域，由此要求高浓度的多个固定的靶标用于给定的装置，以便获得有意义的积极的测试结果。因此，在培养试验样品时，可能花费较长的时间来获得测试结果，实时结果是不实际的，并且牺牲了测量分辨率，这是由于初始浓度可能是未知的。
技术实现思路
一种生物传感器具有一个或多个场效应晶体管，每个场效应晶体管包括通过沟道区隔开的源极区和漏极区以及与所述沟道区偏置定位且间隔开的栅极。所述生物传感器还具有连接到所述沟道区和所述偏置栅极中的至少一个上的一个或多个分子探针，所述一个或多个分子探针被构造成与至少一个靶标相配合。一种用于靶标的检测方法包括使一个或多个靶标作为用于一个或多个生物传感器的偏置栅极与沟道区之间的电场分路而固定。靶标测量值被测定为是与具有所述电场分路的所述一个或多个生物传感器的数量成比例的。一种用于制造生物传感器设备的方法包括形成一个或多个场效应晶体管。这些场效应晶体管中的每一个包括通过沟道区隔开的源极区和漏极区以及与所述沟道区偏置定位且间隔开的栅极。一个或多个分子探针被连接到所述沟道区和所述偏置栅极中的至少一个上，所述一个或多个分子探针被构造成与至少一个靶标相配合。公开了一种计算机可读介质，计算机可读介质上存储有用于靶标检测的指令。所述指令包括机器可执行代码，所述机器可执行代码在由至少一个处理器执行时，使得所述处理器执行包括以下内容的步骤测定与具有电场分路的一个或多个生物传感器的数量成比例的靶标测量值。所述电场分路是由在用于所述一个或多个生物传感器的偏置栅极与沟道区之间固定的靶标引起的。生物感测系统具有生物传感器阵列和控制器。所述生物传感器阵列具有一个或多个场效应晶体管，所述一个或多个场效应晶体管包括通过沟道区隔开的源极区和漏极区以及与所述沟道区偏置定位且间隔开的栅极。所述生物传感器阵列还具有连接到所述沟道区和所述偏置栅极中的至少一个上的一个或多个分子探针，所述一个或多个分子探针被构造成与至少一个靶标相配合。所述控制器是连接到生物传感器阵列上的并且被构造成测定与具有电场分路的所述一个或多个场效应晶体管的数量成比例的靶标测量值，所述电场分路是由在所述偏置栅极与所述沟道区之间固定的靶标引起的。本技术提供了多个优点，包括提供更有效且高效的生物传感器设备。本文公开的技术总的来说并不依赖于靶标的离子势，而是所述技术的实施例将靶标的强偶极矩(高的相对介电常数)用作在场效应晶体管的偏置栅极与沟道区之间的电场分路。因此，所公开的生物传感器设备可以具有非常小的尺寸，这允许对单个靶标微生物进行实时检测和监控。此外，所公开的生物传感器设备并不要求分析物制备(例如，无细胞溶解、无试剂、无碎片过滤、无用于靶标放大的PCR)，并且是与现有的集成电路制造技术兼容的。附图说明图IA是具有与沟道区偏置定位且间隔开的栅极的示例性场效应晶体管的俯视图。图IB是图IA的示例性场效应晶体管的透视图。图2是具有连接到场效应晶体管的偏置栅极上的一个或多个分子探针的示例性生物传感器的透视图。图3是具有连接到场效应晶体管的沟道区上的一个或多个分子探针的示例性生物传感器的透视图。图4是具有连接到场效应晶体管的偏置栅极和沟道区上的一个或多个分子探针的示例性生物传感器的透视图。图5是与固定的靶标相配合的图4中所示的生物传感器的透视图。图6是图4中所示的生物传感器的横截面侧视图，所述图展示了在不存在固定的靶标的情况下，在偏置栅极与沟道区之间的弱电场。图7是图5中所示的生物传感器的横截面侧视图，所述图展示了当靶标在偏置栅极与沟道区之间固定时在所述偏置栅极与所述沟道区之间的较强的电场。图8A是具有偏置栅极的示例性生物传感器的俯视图，所述偏置栅极并不是与沟道区平行间隔开的。图SB是具有在源极区上方的偏置栅极的示例性生物传感器的俯视图。图SC是具有在漏极区上方的偏置栅极的示例性生物传感器的俯视图。图8D和图SE是具有与沟道区偏置定位且间隔开的多个偏置栅极的示例性生物传感器的俯视图。 图9是示例性生物传感器阵列。图10是其中多个生物传感器共享一个共用的偏置栅极的示例性生物传感器阵列。图11是具有共享的漏极区和源极区的示例性生物传感器阵列。图12是具有第一组生物传感器、第二组生物传感器、参考场效应晶体管以及寻址电路的示例性生物传感器阵列，所述第一组生物传感器具有被构造成与第一靶标相配合的偏置栅极，所述第二组生物传感器具有被构造成与第二靶标相配合的偏置栅极。图13是用于靶标检测的示例性方法的流程图。图14是用于经过功能化以便与靶标生物种相配合的压电悬臂梁的共振频率随时间变化的图表。图15是示例性生物感测系统。应了解，为清楚起见并且在认为需要的情况下，已在这些图中重复使用参考数字来指示相应的特征。图不一定是按比例绘制的。虽然本文通过举例而针对若干实施方案和示意图描述了用于靶标检测的生物传感器设备和方法，但本领域技术人员将认识到，所述系统和方法并不限于所描述的实施方案或图式。应理解，本文的图式和详细描述并不旨在使实施方案限于所公开的特定形式。而是，本专利技术将覆盖落在所附权利要求书的精神和范围内的所有修改、等效物以及替代物。本文使用的任何标题都是仅用于组织目的并且并不意图限制说明书和权利要求书的范围。如本文所使用，词语“可以”是在容许意义上使用的(即，意味着有可能)，而不是强制性意义的(即，意味着必须)。类似地，词语“包括(include, including, includes) ”意味着包括，但不限于。具体实施例方式图IA是具有与沟道区24偏置定位且间隔开的栅极22的示例性场效应晶体管(FET) 20的俯视图。图IB是图IA的示例性FET 20的透视图。FET 20具有通过沟道区24隔开的源极区26和漏极区28。在某些实施方案中，源极区26、漏极区28以及沟道区24形成于衬底(未示出)中。FET 20衬底的非限制性实例可以包括硅和砷化镓。源极区26和漏极区28可以包括第一类型的半导体，而沟道区24可以包括第二类型的半导体。用于形成源极区26、漏极区28以及沟道区24的适当类型的半导体对于本领域技术人员是已知的并且可以很容易地取决于实施方案进行选择。沟道区24具有沿长度(L)轴的沟道长度以及沿宽度(W)轴的沟道宽度。在图IA和图IB的实施方案中，栅极22是在平行于W轴的方向上与沟道区24间隔开的。栅极22还在平行于高度(H)轴的方向上与沟道区24正交偏置。在这个实施方案中，栅极22具有平行于H轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·波特，
申请(专利权)人：NTH技术公司，
类型：
国别省市：
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