[发明专利]电化学FET传感器

说明书

一种传感器包括：工作电极，该工作电极与分析物溶液接触；放大器，包括：源极端子；漏极端子；背栅端子；以及纳米线，每个纳米线将源极端子电连接至漏极端子；以及绝缘体，该绝缘体具有第一侧和第二侧。工作电极位于绝缘体的第一侧。源极端子、漏极端子和纳米线位于绝缘体的第二侧。绝缘体防止工作电极、分析物溶液和源极端子、漏极端子或纳米线之间的直接电接触。工作电极被配置使得当化学物质存在于分析物溶液中时，在纳米线的位置引发电场的变化，从而引发源极端子与漏极端子之间相应的电流变化。

优先权声明

本专利申请要求2019年7月12日提交的美国临时申请号62/873,440的优先权，其公开内容整体通过引用结合于此。

技术领域

公开文本涉及感测，更具体地，涉及用于检测生物液体中的生物分析物的系统和方法。

背景技术

检测水溶液或其他溶液中的各种化学和生物分析物可以使用不同的既定电化学方法来实现，包括电流分析法、电位法或基于阻抗的技术。

许多市售的三电极电流型传感器包括工作电极、反电极和参考电极。在典型设置中，三个电极与分析物溶液接触或浸入其中。市售电流型传感器的主要尺寸通常约为10mm长。在电流测量技术的情况下，将固定电压施加到参考电极和工作电极，驱动特定分析物的氧化还原反应，并在工作电极和反电极之间产生可检测的电流。

传统上，另一方面，电位测量技术可以被配置为被动地测量两个这样的电极之间的电势，而不发生通过电子的电化学反应。因此，在电位测量中，待测量的分析物不受测量过程的影响。传统上，电位传感器最低限度地使用包括工作电极和参考电极的双电极装置来测量由溶液中氧化还原物质的存在引起的工作电极电位的变化。

发明内容

该发明内容是本发明的各个方面的高级概述，并且介绍了在下面的具体实施方式部分中进一步详细描述的一些概念。该发明内容不旨在识别所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在单独用于确定所要求保护的主题的范围。应该通过参考整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每个权利要求来理解主题。

公开文本的实施方案涉及一种传感器，包括：工作电极，所述工作电极被配置为定位成与分析物溶液接触；放大器，包括：源极端子；漏极端子；以及多个纳米线，其中，所述多个纳米线中的每个将源极端子电连接至漏极端子；以及绝缘体，所述绝缘体具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，其中，所述工作电极位于绝缘体的第一侧，其中，(a)源极端子，(b)漏极端子，以及(c)多个纳米线位于绝缘体的第二侧，由此，所述绝缘体被配置为防止工作电极与(a)源极端子、(b)漏极端子或(c)多个纳米线之间的直接电接触，以及由此，所述绝缘体被配置为防止分析物溶液与(a)源极端子、(b)漏极端子或(c)多个纳米线之间的直接接触，其中，所述工作电极被配置使得当分析物溶液中存在电子传输介质时，引发多个纳米线的位置处的电场变化，并且其中，所述多个纳米线被配置使得当电场变化时，引发源极端子与漏极端子之间相应的电流变化。

在一个实施方案中，源极端子与漏极端子之间的距离在10微米到100微米的范围。

在一个实施方案中，绝缘体的厚度在10微米至1mm的范围。

在一个实施方案中，多个纳米线中的每个具有10微米至100微米范围的长度。

在一个实施方案中，工作电极、场效应晶体管和绝缘体处于堆叠构型。

在一个实施方案中，工作电极材料包括金、钛或铂中的至少一种。

在一个实施方案中，传感器具有0.00005mm²至0.005mm²的覆盖区(footrprint)。

在一个实施方案中，工作电极具有1微米至10,000微米的主要尺寸。

在一个实施方案中，纳米线具有正方形、矩形、三角形或梯形横截面中的一种。