[發明專利]一種微量電荷的測量裝置及方法

無效

• 申請號: 200710052220.9
• 申請日: 2007-05-22
• 公開（公告）號: CN101118235A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 周治平;劉晶;陳金林
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N33/50
• 分類號: G01N33/50;G01R29/24
• 代理公司: 北京市德權律師事務所
• 代理人: 吳濤

技術領域

本發明涉及一種微量電荷測量方法及裝置，尤其涉及一種生化領域特異反應的微量電荷測量方法及裝置。

背景技術

對生物和化學成分的探測，識別或量化，主要是利用它們的特異性反應這一性質，比如DNA分子雜交，抗原抗體反應等。一般通過采用放射性，熒光，染色或者類似的酶標記反應物來實現。但是，這些傳統方法耗時且難以操作，所以重復性和實時性不高。由于，被探測物發生特異性反應的過程中會產生一些附加信號，例如溫度，電荷變化等，所以，利用一個探測器將某一特定的附加信號轉化并放大成宜于探測的物理信號，例如：厚度，折射率，電特性變化等，可以及時了解特異反應的相關情形。特異性反應的特點是一種反應物只能與特定的另一種反應物發生反應，而不能與其他的反應物發生反應，例如兩條互補DNA單鏈的配對，或者抗原抗體的反應等。

在生化領域進行的特異反應中，通過測量反應過程中產生的電荷，可以準確掌握正在進行的特異反應的情況，進而識別量化反應物。但是，對微量電荷的測量一直是測量領域存在的技術難題，尤其是對微小電荷量的實時測量，在現有的測量方法中，所需要的裝置較為復雜，并且精度較低。

美國專利US5,869,244和美國專利US6,803,229公開了利用比較被探測物與探針雜交前后整個裝置的阻抗變化來間接測量被測物的方法：在測量時通過外加低頻信號，測出場效應管工作在積累、耗盡及反型等三個狀態下的柵極電流，從而得出裝置阻抗值。這種通過測量柵極電流，算出被測物反應前后阻抗相對柵極電壓變化量，從而得出被測物情況的方法，對配套的信號處理工具要求較高，導致裝置復雜，而且測量計算過程都比較繁瑣。

發明內容

本發明的目的是，提供一種可以準確測量微量電荷的裝置，尤其是測量生化領域特異反應過程中產生的微量電荷的裝置，通過改進的場效應管，將微弱的電荷信號轉換成較強的電信號，結構簡單，測量精度高。

本發明的另一個目的是，提供一種可以準確測量微量電荷的方法，尤其適用于測量生化領域特異反應過程中產生的微量電荷。該方法通過利用場效應原理，將微弱的電荷信號轉換成較強的電信號，測量精度高，操作簡單。

本發明方案的一種測量微量電荷的裝置，基于傳統的場效應管進行改進，其特征在于，場效應管中源極和漏極之間的沒有柵極，探針固定在電介質層上，通常采用自組織單層膜的方式，自組織單層膜的厚度與傳統柵極金屬厚度一樣。探針為參與特異反應的一方反應物，當反應物與探針發生反應時則釋放出被測電荷。在電介質層中摻入一定數量的電荷，摻入電介質層的電荷數量范圍是75％Q_id至125％Q_id之間，其中Q_id為：