專利名稱：用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測的半導(dǎo)體芯片及系統(tǒng)的制作方法
用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測的半導(dǎo)體芯片及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體傳感器及其檢測系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)檢驗領(lǐng)域。背景技術(shù)：
本發(fā)明的理論基礎(chǔ)為免疫分析、光尋址電位傳感器(light addressablepotentiometric sensors, LAPS)、電化學(xué)測試技術(shù)。1、生理體液中多指標(biāo)聯(lián)合檢測生理體液中多指標(biāo)聯(lián)合分析是現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)診斷過程的重要環(huán)節(jié)之一，特別是在腫瘤類疾病的早期篩查、病程鑒定、療效評估中，具有重要的輔助診療價值[1’2’3]。其中的“指標(biāo)”是指體液中的某種抗原、抗體、酶等生物物質(zhì)，此類物質(zhì)的異常表示人體可能潛在某種疾病。免疫分析是實現(xiàn)此類物質(zhì)檢驗的理論基礎(chǔ)，即，利用抗體、抗原之間的特異性結(jié)合，實現(xiàn)對體液中某項生理指標(biāo)的檢驗。然而，免疫響應(yīng)過程是一個微觀過程，為了使檢驗結(jié)果具有可測性，傳統(tǒng)的檢驗方法需要借助于示蹤標(biāo)記物，例如熒光標(biāo)記^]，電致化學(xué)發(fā)光標(biāo)記[5]、化學(xué)發(fā)光[6]、量子點標(biāo)記[7]等。傳統(tǒng)免疫分析的過程是一種“生物-光-電”的轉(zhuǎn)化過程，檢測過程和設(shè)備較為復(fù)雜，首先需要對探針進(jìn)行示蹤物標(biāo)記，這是一個復(fù)雜且高成本的過程；其次，根據(jù)所使用的示蹤標(biāo)記物，需要選擇特定波長的激發(fā)光源，其目的是使示蹤標(biāo)記物受激后發(fā)出待測光；最后，完成點樣、洗脫后的被測樣本，放入檢測設(shè)備中，利用光電轉(zhuǎn)換器件及其系統(tǒng)，將檢驗結(jié)果顯示在用戶終端的電腦上?；谑聚櫂?biāo)記物的傳統(tǒng)檢驗系統(tǒng)，操作復(fù)雜，且設(shè)備成本較尚ο目前來講，臨床上生理體液中多指標(biāo)聯(lián)合分析，通常是對各個指標(biāo)分別獨立檢測， 然后再綜合分析。為實現(xiàn)生理體液中多種生理指標(biāo)的同時檢測，多指標(biāo)聯(lián)合檢測系統(tǒng)成為研究熱點，例如12種腫瘤標(biāo)志物平行檢測系統(tǒng)[1]，就是一種基于化學(xué)發(fā)光法的多指標(biāo)聯(lián)合檢測系統(tǒng)。2、LAPS生物敏感機制典型LAPS敏感單元的剖面結(jié)構(gòu)如圖1所示，LAPS敏感單元由電解質(zhì)溶液1、氮化硅層2、二氧化硅層3、ρ型Si襯底4構(gòu)成，是整個傳感器敏感機制的核心部分。LAPS生化敏感機制是半導(dǎo)體光電效應(yīng)、表面電場效應(yīng)、以及特異性生化反應(yīng)三方面共同作用的結(jié)果， 簡述如下P型Si襯底4下方設(shè)有紅外光源5，根據(jù)半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，硅吸收紅外波段的光子后，將產(chǎn)生“光生電子空穴對”，這些“光生電子空穴對”在濃度梯度的作用下向硅片上方擴散；P型Si襯底4的上方，從下向上依次為二氧化硅層3、氮化硅層2、電解質(zhì)溶液1， 由于各種材料功函數(shù)的不同，在P型Si襯底4與二氧化硅層3的界面處，將產(chǎn)生空間電荷區(qū)；同時，利用電解質(zhì)溶液1上部插入的參比電極6，可在LAPS施加一定的偏置電壓，使得空間電荷區(qū)處于多子耗盡的狀態(tài)；光照時，“光生電子空穴對”向上擴散，當(dāng)其接近空間電荷層時，光生多子將被吸引進(jìn)入空間電荷區(qū)，并填充其中的耗盡狀態(tài)，而光生少子則堆積在空間電荷層邊緣，形成了對空間電荷層的充電效應(yīng)；光照停止后，積累在空間電荷層中的載流子就會被釋放出來，形成放電效應(yīng)。這樣，當(dāng)紅外光源5，受到光源控制器7的控制，成為具有一定調(diào)制頻率的光時，上述充、放電效應(yīng)也將具有周期性；在工作電極8、對電極9之間構(gòu)成的電路中，就可以測量到相應(yīng)的電流或電壓信號，這個信號就是laps的輸出信號，稱為光電流或光電壓。LAPS的生化敏感機制，來自于對氮化硅層2表面的生物功能化處理，使其表面發(fā)生特異性生化反應(yīng)，反應(yīng)前后氮化硅層2與電解質(zhì)溶液1之間的界面阻抗發(fā)生改變；當(dāng)參比電極6上的偏置電壓保持不變時，ρ型Si襯底4與二氧化硅層3界面處的有效界面勢，將受到特異性生化反應(yīng)的調(diào)制；與此同時，若紅外光源5的強度、調(diào)制頻率均保持不變時，LAPS 的輸出信號就成為受這個特異性生化反應(yīng)調(diào)制的生化敏感信號。3、LAPS的測試體系LAPS常采用三電極電化學(xué)測試體系，主要由參比電極6、對電極9 (又稱輔助電極)、以及制作在P型Si襯底4底部的工作電極8構(gòu)成。其中參比電極6為測量提供偏置電壓，需具有穩(wěn)定的、已知的電極電位，常采用Ag/AgCl電極、甘汞電極等；對電極9用來與工作電極8構(gòu)成電流通路，應(yīng)具有較大的表面積，常用鉬黑電極。目前l(fā)aps三電極測試體系的工作方式有三種te’9a°]恒壓模式、恒流模式、恒相位模式。恒電壓模式是指，保持參比電極6的電位不變，測量laps的輸出信號變化；恒電流模式是指，利用反饋回路使laps的輸出信號不變，調(diào)節(jié)參比電極6的電位，將其變化量作為測量結(jié)果；恒相位模式是指，利用反饋回路使laps的輸出信號與光源10之間的相位差保持不變，測量參比電極6的電位變化。4、本發(fā)明的提出laps陣列型半導(dǎo)體芯片在ph圖像傳感領(lǐng)域[8]得到較多的研究，為實現(xiàn)生理體液中多指標(biāo)聯(lián)合檢測，還有兩個重要問題需要解決①芯片表面的生物功能化問題；②高密度陣列芯片中的點樣問題。針對這些問題，分別從laps和生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測兩方面，查閱有關(guān)文獻(xiàn)和專利如下(1)有關(guān)laps的文獻(xiàn)或?qū)＠鸇detection method for pathogenic microorganism withlight-addressable
POTENTIOMETRIC SENSOR ；Inventor :KIM HEE CHAN(KR) ；YUM DO YOUNG(KR) ；Publication info :KR20050110973-2005-11-242)METHOD FOR DETECTING SIGNAL FOR MULTI-CHANNEL LAPS；Inventor :BAESANG KON(KR) ；CHO JIN HO(KR) ；Publication info :KR20030086753-2003-l1-123)Genetically biotinylated recombinant antibody in immunofi1tration assay by light addressablepotentiometrie sensor for identification of Venezuelan equine encephalitis virus ；Inventor :FULT0N R ELAINE (CA) ；NAGATA LESLIE P(CA) ；Publication info :US2004229216-2004_11-184)Genetically biotinylated recombinant antibody in immunofiltration assay by light addressablepotentiometrie sensor for identification of Venezuelan equine encephalitis virus ；Inventor HUffEIGANG(CA) ；NAGATA LESLIE P(CA) ；Publication info :CA2462343-2004-09_255)Improvements in transducer devices with LAPS type structure ；Inventor =DELLA CIANALE0P0LD0；F0RTUNAT0 GUGLIELM0 ；Publication info IT1261339-1996-05-146)三維微結(jié)構(gòu)光尋址電位傳感器，發(fā)明人韓涇鴻，公開號11689757)多光源尋址電位傳感器及并行處理的氣體圖象測試裝置，發(fā)明人王平，張欽濤·公開號=2588448)用于檢測狗的薄膜光尋址電位傳感器及其制備方法，發(fā)明人王平，門洪，李毅，許祝安.公開號巧470039)用于檢測Hg的薄膜光尋址電位傳感器及其制備方法，發(fā)明人王平，門洪，李毅，許祝安.公開號巧4700410)Torsten Wagner, Carl Frederik fferne, Ko-ichiro Miyamoto. FPGA-based LAPS device for theflexible design of sensing sites on functional interfaces. Applications and Materials Science,4 844 ~ 849(2010)其中，國外專利中1)、5)和國內(nèi)專利6)、7)、10)為LAPS器件及其檢測技術(shù)的發(fā)明；3)、4)是在美國和加拿大分別注冊的同一專利，其發(fā)明點為使用生物素(biotin)使 LAPS表面生物功能化，檢測腦炎細(xì)菌；7)、8)、9)為LAPS在氣體、狗離子、Hg離子檢測中的應(yīng)用。發(fā)明專利1)、6)、7)、10)，采用多路激發(fā)光源，每一個激發(fā)光源與敏感單元對準(zhǔn)，特別是10)采用了新型激光陣列作為LAPS中的激發(fā)光源；5)主要采用多晶硅作為柵極，是對 LAPS中部分材料的發(fā)明創(chuàng)新。(2)生理體液的多指標(biāo)聯(lián)合檢測是當(dāng)前的科研熱點，文獻(xiàn)較多，其中與半導(dǎo)體材料或電學(xué)檢測相關(guān)的文獻(xiàn)，有如下幾篇11) Label-free biomarker detection from whole blood，Nature Nanotechnology，5(2) :138. (2010).12)Direct label-free electrical immunodetection in human serum using a flow-through-apparatusapproach with integrated field-effect transistors， Biosensors and Bioelectronics 25:1767-1773(2010)13) Label-free capacitive biosensor for sensitive detection of multiple biomarkers using goldinterdigitated capacitor arrays, Biosensors and Bioelectronics 25 :2318-2323(2010)14)Label-Free Biomarker Sensing in Undiluted Serum with Suspended MicroChannel Resonators, Anal. Chem. 82(5) :1905-1910(2010)15)Label-Free Electrical Detection of Cardiac Biomarker with Complementary Metal-OxideSemiconductor-Compatible Silicon Nanowire Sensor Arrays, Anal. Chem.，81 :6266-6271 (2009)16) Biogenic nanoporous silica — based sensor for enhanced electrochemical detection ofcardiovascular biomarkers proteins， Biosensors and Bioelectronics 252336-2342(2010)其中，12)以場效應(yīng)晶體管(field-effect transistor,FET)作為敏感器件；11)、 15)以量子線型 Τ陣列為敏感芯片；13)以電容型敏感陣列為敏感元件；14)為基于微懸臂梁型傳感器的敏感陣列；16)以天然硅藻作為多孔敏感薄膜，并制備了用于心血管疾病標(biāo)志蛋白的阻抗型器件。尚未發(fā)現(xiàn)，基于LAPS的生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測的報道。從現(xiàn)有的專利和文獻(xiàn)來看，僅發(fā)現(xiàn)幻、4)兩項與問題①有關(guān)，但這兩項專利提出的表面生物功能化方法進(jìn)限于腦炎細(xì)菌，若要實現(xiàn)生理體液中多指標(biāo)聯(lián)合檢測，仍具有一定局限性；對于問題②，除參考文獻(xiàn)[1]指出使用點樣機“Cartesian inkjet printer, GT5000 Gantry System”外，這種方法點樣成本較高，其它點樣方式未見報道。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測的半導(dǎo)體芯片及其系統(tǒng)。用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測的半導(dǎo)體芯片及系統(tǒng)，依次包括電解質(zhì)溶液、參比電極、對電極、工作電極、敏感陣列芯片、光源陣列芯片、電化學(xué)工作站、鎖相放大器、光源控制器、電腦，敏感陣列芯片由底部至表面依次為，P型Si襯底、二氧化硅層、氮化硅層、左旋多巴敏感薄膜，在P型Si襯底與二氧化硅層之間設(shè)有P+-Si區(qū)域，相鄰P+-Si區(qū)域構(gòu)成敏感陣列芯片的敏感單元、P型Si襯底的底部設(shè)有光源腔體，光源陣列芯片的上部設(shè)有光源點、 光源陣列控制電極，其特征為，敏感陣列芯片下底面與光源陣列芯片上表面相連，并且光源點嵌入光源腔體內(nèi)，光源腔體放置于敏感單元中軸線處，工作電極設(shè)于敏感陣列芯片上部并穿過氮化硅層、二氧化硅層與P+-Si區(qū)域接觸，工作電極與鎖相放大器的正向輸入端相連，參比電極、對電極分別與電化學(xué)工作站的參比電極端口、對電極端口相連，電化學(xué)工作站的工作電極端口與鎖相放大器、地電極相連，光源控制器的輸出端口與光源陣列控制電極相連，鎖相放大器的頻率輸出端口與光源控制器的頻率控制端口相連，電腦分別與電化學(xué)工作站的USB端口、鎖相放大器的RS-232端口相連。圖2、圖3為本發(fā)明提出的用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測的半導(dǎo)體芯片及系統(tǒng)。 光源陣列芯片17位于敏感陣列芯片16的下部，且光源點21嵌入光源腔20內(nèi)(如圖2所示)，光源陣列芯片17中光源點21的尋址、發(fā)光功率、調(diào)制頻率由光源控制器7控制。敏感陣列芯片16內(nèi)制作有900個敏感單元22，并排列為30行X30列矩陣的形式(如圖3所示)，且該矩陣與工作電極8分別制作在敏感陣列芯片16的兩個對角端，以保證電氣連接遠(yuǎn)離液態(tài)被測環(huán)境。參比電極6、對電極9、工作電極8構(gòu)成三電極測試體系，與鎖相放大器 10、電化學(xué)工作站11各指定端口相連(如圖2所示)。下面對其創(chuàng)新點進(jìn)行說明芯片表面的生物功能化圖2中左旋多巴敏感薄膜19為利用自組裝法制作的生物敏感膜。目前半導(dǎo)體生化傳感器研究中普遍采用的基于化學(xué)試劑的化學(xué)交聯(lián)方法[11’12]，本發(fā)明中使用了一種基于左旋多巴的仿生活化新方法，檢索文獻(xiàn)未見報道。左旋多巴是蛘類黏性蛋白質(zhì)(MAPs)中的一種雙功能氨基酸[13]，是生物分子交聯(lián)的良好生物啟動因子[14’15]，是固態(tài)載體(如金屬、二氧化硅)上聚合過程的生物啟動因子，它可將無機的固態(tài)載體轉(zhuǎn)化為易于進(jìn)行聚合反應(yīng)的活化固態(tài)載體。本發(fā)明中利用左旋多巴分子M(如圖4所示)作為氮化硅層2的生物啟動因子，利用左旋多巴分子M上的羧基基團(tuán)與待固定抗體分子25結(jié)合，從而在敏感陣列芯片 16上制備出左旋多巴敏感膜19。高密度陣列芯片中的點樣圖2中敏感單元22排列成高密度矩陣形式，為實現(xiàn)高密度陣列的點樣，本發(fā)明提供相匹配的微流體芯片30及點樣系統(tǒng)，如圖5、6所示。將微流體芯片30緊壓在敏感陣列芯片16上表面，且流體溝道31 (如圖5所示)與敏感單元22的行或者列重合，其中微流體芯片采用PDMS材料，具有透明性，便于對準(zhǔn)操作。這樣，通過微流泵沈，就可以向流體溝道內(nèi)泵入指定抗體分子25的溶液(或者待測生理體液的樣液)，從而完成對敏感單元22的點樣操作。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果首先，本發(fā)明提出的“用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測的半導(dǎo)體芯片及系統(tǒng)”，既解決了芯片表面的生物功能化問題，與傳統(tǒng)的化學(xué)交聯(lián)方法相比具有較好的生物兼容性；也解決了高密度芯片中敏感單元的點樣問題。其次，本發(fā)明提出的“用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測的半導(dǎo)體芯片及系統(tǒng)”，是一種無標(biāo)記的多指標(biāo)聯(lián)合檢測系統(tǒng)，具有無標(biāo)記多指標(biāo)聯(lián)合檢測系統(tǒng)的優(yōu)勢，即擺脫了傳統(tǒng)方法對示蹤標(biāo)記過程的依賴，具有快速、靈敏、低成本、高通量的優(yōu)點[16’17]，是研發(fā) POC(point of care)手持式醫(yī)學(xué)診療設(shè)備的核心技術(shù)。此外，與文獻(xiàn)報道的其它無標(biāo)記檢測系統(tǒng)相比，本發(fā)明以LAPS作為基本模型，將高密度光源陣列芯片17與敏感陣列芯片16集成于一體，因此具有尋址精度高、點陣密度高、芯片制作工藝簡單、集成度高、等優(yōu)點[8_⑵。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中典型LAPS敏感單元示意圖。圖2為用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測半導(dǎo)體芯片剖面圖及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測半導(dǎo)體芯片立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為左旋多巴敏感膜制備過程示意圖。圖5為用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測半導(dǎo)體芯片的微點樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測芯片及系統(tǒng)的PDMS微流體芯片結(jié)構(gòu)示意圖。其中1 電解質(zhì)溶液；2 氮化硅層；3 二氧化硅層；4 :p型Si襯底；5 光源；6 工作電極；7 光源控制器；7-1 光源控制器的輸出端口 ；7-2 光源控制器的頻率控制端口 ； 8 工作電極；9 對電極；10 鎖相放大器；10-1 鎖相放大器輸入端(正)；10-2 鎖相放大器輸入端(負(fù))；10-3 鎖相放大器輔助頻率輸出端；10-4 鎖相放大器RS-232通訊端口 ； 11 電化學(xué)工作站；11-1 電化學(xué)工作站參比電極端口 ；11-2 電化學(xué)工作站對電極端口 ； 11-3 電化學(xué)工作站工作電極端口 ； 11-4 電化學(xué)工作站USB端口 ； 12 電腦；13 =USB電纜； 14 :RS-232電纜；15 地電極；16 敏感陣列芯片；17 光源陣列芯片；18 光源陣列控制電極；19 左旋多巴敏感膜；20 光源腔；21 光源點；22 敏感單元；23 :p+_Si區(qū)域；24 左旋多巴分子；25 抗體分子；26 微流泵；27 導(dǎo)管；28 流體入口 ；29 流體出口 ；30 微流體芯片；31 微流體溝道。
具體實施方式實施例1本發(fā)明提供的用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測半導(dǎo)體芯片，依次包括左旋多巴敏感膜19、氮化硅層2、二氧化硅層3、ρ型Si襯底4、p+-Si區(qū)域23、工作電極8、光源腔20、光源陣列芯片17。采用微米級集成電路工藝，即可完成本發(fā)明中半導(dǎo)體芯片的制備，基本工藝順序為Dp+-Si區(qū)域23的制備，所需工藝為濕氧氧化工藝、光刻工藝、擴散工藝、清洗工藝；2) 二氧化硅層3的制備干氧氧化工藝；3)氮化硅層2的制備低壓化學(xué)氣相淀積工藝；4)光源腔20的制備濕法腐蝕工藝5)光源陣列芯片17的固定粘合工藝(可使用硅膠或環(huán)氧樹脂)6)左旋多巴敏感膜19的制備使用左旋多巴的酸性溶液處理氮化硅層2，使左旋多巴分子對以氫鍵固定在敏感陣列芯片16的氮化硅層2表面；使用蛋白質(zhì)抗體25的溶液處理上一步驟后的敏感陣列芯片，使左旋多巴分子M上的羧基與蛋白質(zhì)抗體25的羥基發(fā)生縮水反應(yīng)，將蛋白質(zhì)抗體25固定在敏感陣列芯片16表面。參考文獻(xiàn)_[1]Zhenghong Sun, Xiaoli Fu, Lu Zhang, Xiaoli Yang, Feizhou Liu, Gengxi Hu. A Protein Chip System forParallel Analysis of Multi-tumor Markers and its Application in Cancer Detection. Anticancer Research 24:1159-1166(2004)[2]Quan Liao,Yu-Pei Zhao,Ying-Chi Yang,Li-Jun Li,Xiao Long and Shao-Mei Han. Combined detection ofserum tumor markers for differential diagnosis of solid lesions located at the pancreatic head. HepatobiliaryPancreat Dis. Int. Vol 6(6) :641-645(2007)[3]Martin Donach,Yinhua Yu,Grazia Artioli,Giuseppe Banna, Weiwei Feng, Robert C.Bast, Zhen Zhang, MariaO. Nicoletto. Combined use of biomarkers for detection of ovarian cancer in high-risk women. Tumor Biol. 31 :209-215(2010)[4] J. H. Lee, H. K. Choi, J. H. Chang J. H. Lee, H. K. Choi, J. Ho Chang. Optimization of biotin labeling ofantibodies using mouse IgG and goat anti-mouse IgG-conjugated fluorescent beads and their application ascapture probes on protein chip. Journal of Immunological Methods,vol. 362,pp. 38-42(2010)[5]Ying Xu, Ping Dong, XiaoYan Zhang, PinGang He and YuZhi Fang, "Solid-state electrochemiluminescenceprotein biosensor with aptamer substitution strategy, "Science China Chemistry,vol. 54,no. 7,pp. 1109-1115. (2011)[6]M. T. Hossain, T. Shibata, T. Kabashima, M. Kai, "Aptamer-Mediated Chemiluminescence Detection of PrionProtein on a Membrane Using Trimethoxyphen ylglyoxal, "Analytical Sciences, vol. 26, no. 6,pp.645-647. (2010)[7] J. Liu, Q. Huang, X.Wang, Q. Yang, H. Chen, "Applications of Quantum Dots in Biological Analysis andBiomedical Diagnosis, "Progress in Chemistry,vol. 22, no. 6，pp.1068-1076. (2010)[8]Nakao M, Yoshinobu T, Iwasaki H. Scanning-laser-beam semiconductor pH-imaging sensor. Sensors andActuators B ;20 :119-123(1994)
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權(quán)利要求
1.用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測的半導(dǎo)體芯片及系統(tǒng)，依次包括電解質(zhì)溶液、參比電極、對電極、工作電極、敏感陣列芯片、光源陣列芯片、電化學(xué)工作站、鎖相放大器、光源控制器、電腦，敏感陣列芯片由底部至表面依次為，P型Si襯底、二氧化硅層、氮化硅層、左旋多巴敏感薄膜，在P型Si襯底與二氧化硅層之間設(shè)有P+-Si區(qū)域，相鄰P+-Si區(qū)域構(gòu)成敏感陣列芯片的敏感單元、P型Si襯底的底部設(shè)有光源腔體，光源陣列芯片的上部設(shè)有光源點、光源陣列控制電極，其特征為，敏感陣列芯片下底面與光源陣列芯片上表面相連，并且光源點嵌入光源腔體內(nèi)，光源腔體放置于敏感單元中軸線處，工作電極設(shè)于敏感陣列芯片上部并穿過氮化硅層、二氧化硅層與P+-Si區(qū)域接觸，工作電極與鎖相放大器的正向輸入端相連， 參比電極、對電極分別與電化學(xué)工作站的參比電極端口、對電極端口相連，電化學(xué)工作站的工作電極端口與鎖相放大器、地電極相連，光源控制器的輸出端口與光源陣列控制電極相連，鎖相放大器的頻率輸出端口與光源控制器的頻率控制端口相連，電腦分別與電化學(xué)工作站的USB端口、鎖相放大器的RS-232端口相連。
全文摘要
用于生理體液多指標(biāo)聯(lián)合檢測的半導(dǎo)體芯片及系統(tǒng)，屬于半導(dǎo)體傳感器及其檢測系統(tǒng)和生物醫(yī)學(xué)檢驗領(lǐng)域。本發(fā)明利用免疫分析、半導(dǎo)體器件物理及其工藝，實現(xiàn)多種生理指標(biāo)的無標(biāo)記聯(lián)合檢測，并具有尋址功能。其中，在p型Si襯底的下表面制作有光源腔，二氧化硅層和氮化硅層由下至上依次位于p型Si襯底上；氮化硅層上表面制備有左旋多巴敏感膜；光源陣列芯片上的光源點嵌入光源腔內(nèi)部，實現(xiàn)光源點與敏感單元的對準(zhǔn)，具有高精度光尋址的優(yōu)點；芯片的測控系統(tǒng)包括，電化學(xué)工作站、鎖相放大器、光源控制器、電腦。本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片及系統(tǒng)，其點樣過程采用微流體技術(shù)，有利于降低點樣成本；檢測過程具有無標(biāo)記的特點，可將生理體液的多種被測生理指標(biāo)轉(zhuǎn)化為工作電極與對電極之間的電信號，并實時采集與記錄；同時，由于采用了左旋多巴敏感膜，具有較好的生物兼容性。
文檔編號G01N33/561GK102360009SQ20111020600
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者賈蕓芳 申請人:南開大學(xué)