[发明专利]导电纳米膜及使用该导电纳米膜的微机电系统传感器

说明书

技术领域

本发明涉及导电纳米膜以及使用该导电纳米膜的微机电系统(以 下，称为“MEMS”)传感器，更具体地，涉及通过堆叠聚合物电解 质膜和碳纳米管层形成的导电纳米膜，以及使用该导电纳米膜的 MEMS传感器。

背景技术

近来，通过技术合作以及与各种科学领域的融合，生物技术已经 带来了新的研究和工业领域的发展。尤其，BIT(生物信息技术)已 经通过使用已被半导体技术领域研究的技术得到了发展，且BINT(生 物信息纳米技术)已经通过与微/纳米技术融合发展成为新的技术领 域。该融合生物技术已经被积极地研究，因为它可以大大有助于分析 疾病诊断领域的生物材料的功能和相互作用、目前在生物技术领域中 重点研究的新药开发以及信令系统分析。特别是，生物传感器已经作 为生物诊断技术被积极地研究。

生物传感器是半导体芯片类型的混合设备，它通过将诸如DNA (脱氧核糖核酸)、蛋白质、酶、抗体、微生物、动物或植物细胞和 器官以及神经细胞的物质在由无机材料(如高密度的半导体)组成的 固体基片中结合并混合形成。该生物传感器用于获取生物信息，如基 因表达、基因组合和蛋白质分布，或用于提高生化过程和反应速度或 者信息处理速度。该生物传感器大致分为生物光学检测方法和生物力 学检测方法。

该生物光学检测方法是使用荧光显微镜检测磷酸化生物材料的 反应的方法，典型地包括ELISA(酶联免疫吸附测定)、FRET(荧光 共振能量转移)以及使用电泳的方法。该生物力学检测方法是直接检 测在生物材料的化学反应过程中产生的表面能的变化作为机械位移 的方法。该生物力学检测法在检测程序中不需要附加含磷物质的处理 (无标记)，具有高的检测分辨率，且可以重复使用。因此，近来， 融合生物技术被积极地研究。

通过使用片上实验室(lap-on-a-chip)可以利用MEMS技术在单 个芯片上进行各种处理，例如样本的分离、提纯、混合、反应和检测。 片上实验室技术是可以连续分析极少量的各种样本，执行高速分析以 及将整个设备的尺寸微型化的方法。因此，片上实验室适合于便携式 设备。

传统的生物诊断技术需要高规格且昂贵的仪器，因为该生物诊断 技术主要使用生物光学分析法。然而，片上实验室提供一种可以利用 MEMS技术将这些仪器微型化的技术。片上实验室具有很多优势， 但也有一些问题，例如发展用于精确的流体流动控制以及用于商品化 的高灵敏度检测的方法。

尤其，在生物传感器领域，随着MEMS技术的发展，流体流动 通道形成技术、泵、阀也得到积极地研究。然而，有一个难题，即应 当将激光器和分光光度计微型化，以便用片上实验室的形式制造基于 光学分析方法的传统生物传感器。

使用细微悬臂装置的生物力学检测分析需要预处理过程，如用于 固定生物材料的金薄膜沉积和表面处理。此外，生物力学检测分析需 要激光位移测量系统，用于测量该生物材料的反应所产生的纳米级别 的位移。此外，该生物力学检测分析法具有一个缺点：由于悬臂结构 (氮化硅薄膜)和金薄膜的厚度和热膨胀系数的区别所致的双金属效 应，因此该方法对温度非常敏感。

因此，强烈需要利用生物兼容材料和新的检测方法开发用于高性 能片上实验室的生物传感器。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供一种通过堆叠聚合物电解质膜和碳纳 米管层形成的导电纳米膜，以及使用该导电纳米膜的MEMS传感器。

本发明其它的优势、目的和特征的部分内容将在以下的说明书中 描述，部分内容对本领域的普通技术人员来说，在查看了以下内容之 后将是明显的，或者可以从本发明的实施中了解。  

技术方案

依据本发明的一方面，提供了导电纳米膜，其包括形成于聚合物 电解质膜上的下部聚合物电解质膜和碳纳米管层，其中，碳纳米管网 络形成于该碳纳米管层中。

此外，该导电纳米膜还可以包括形成于该碳纳米管层上的上部聚 合物电解质膜。这里，下部和上部聚合物电解质膜可以分别由选自 PAH、PSS、PVP、PAA、PPy、PANI、PTs和PEDOT的组中的任意 一种树脂形成。