[發明專利]生物傳感器及檢測裝置

有效

• 申請號: 201610829596.5
• 申請日: 2016-09-18
• 公開（公告）號: CN107024522B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 竹知和重;巖松新之輔;阿部泰;矢作徹;今野俊介;加藤睦人
• 申請（專利權）人: 天馬微電子股份有限公司
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

1.一種生物傳感器，包括：

半導體活性層；

柵極絕緣膜，所述柵極絕緣膜設置在所述半導體活性層的第一表面上并且使所述半導體活性層和柵極電極相互絕緣；

離子敏感絕緣膜，所述離子敏感絕緣膜設置在所述半導體活性層的第二表面上并且包括與溶液接觸的區域；以及

酶，所述酶固定在與所述區域在空間上分離的位置并且與所述溶液內的材料反應以使所述區域內發生電位變化，

其中，所述離子敏感絕緣膜的每單位面積的靜電電容比所述柵極絕緣膜的每單位面積的靜電電容大。

2.根據權利要求1所述的生物傳感器，還包括：

檢測單元，所述檢測單元在利用將所述離子敏感絕緣膜的每單位面積的所述靜電電容除以所述柵極絕緣膜的每單位面積的所述靜電電容得到的比的值將所述離子敏感絕緣膜上的電位放大之后，檢測所述電位。

3.根據權利要求1所述的生物傳感器，還包括：

控制感測對象材料在所述離子敏感絕緣膜和固定在與所述離子敏感絕緣膜在空間上分離的所述位置上的所述酶之間的流動的機構。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的生物傳感器，其中，

所述半導體活性層是氧化物半導體或有機半導體。

5.一種檢測裝置，包括：

生物傳感器，所述生物傳感器包括：半導體活性層；柵極絕緣膜，所述柵極絕緣膜設置在所述半導體活性層的第一表面上并且使所述半導體活性層和柵極電極相互絕緣；離子敏感絕緣膜，所述離子敏感絕緣膜設置在所述半導體活性層的第二表面上并包括與溶液接觸的區域；以及酶，所述酶固定在與所述區域在空間上分離的位置上并與所述溶液內的材料反應以使所述區域內發生電位變化，其中，所述離子敏感絕緣膜的每單位面積的靜電電容比所述柵極絕緣膜的每單位面積的靜電電容大；

電壓施加電路，所述電壓施加電路在與所述半導體活性層連接的源極電極和漏極電極之間施加第一電壓；

檢測電路，所述檢測電路將流經所述源極電極與所述漏極電極之間的電流檢測作為第二電壓；以及

處理器，所述處理器基于所述第二電壓，控制施加于所述柵極電極的電壓以及所述電壓施加電路，

其中，所述處理器包括：

存儲單元，所述存儲單元存儲控制變量、電壓值以及離子濃度的對應表；

第一運算單元，所述第一運算單元基于由所述檢測電路檢測到的所述第二電壓以及所述控制變量，計算施加于所述柵極電極的電壓值以使所述第一電壓和所述第二電壓恒定；以及

第二運算單元，所述第二運算單元基于由所述第一運算單元計算出的所述電壓值和所述對應表，計算離子濃度，以及

基于由所述第一運算單元計算出的所述電壓值，控制施加于所述柵極電極的電壓。

6.根據權利要求5所述的檢測裝置，其中，

存儲在所述存儲單元中的所述控制變量是比例-積分-微分PID控制的變量，以及

由所述第一運算單元進行的運算是所述PID控制。

7.根據權利要求5所述的檢測裝置，其中，

存儲在所述存儲單元中的所述控制變量是比例-積分PI控制的變量，以及

由所述第一運算單元進行的運算是所述PI控制。

8.根據權利要求5所述的檢測裝置，其中，

存儲在所述存儲單元中的所述控制變量是比例P控制的變量，以及

由所述第一運算單元進行的運算是所述P控制。

9.根據權利要求5所述的檢測裝置，其中，

在所述第一電壓等于或大于閾值時，所述處理器控制施加于所述柵極電極的電壓。

10.根據權利要求5所述的檢測裝置，其中，

所述處理器控制所述電壓施加電路從而以單位時間間隔改變所述第一電壓。