[发明专利]流体分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及流体分析仪，尤其涉及包括晶体管的流体分析仪。

背景技术

有很多种针对各种应用开发的晶体管器件。一些公知的晶体管已被用于检测和测量环境空气或呼出气体中的挥发性化合物的浓度。在“Electronic noises，principles and application，JW Gardner，PNBartlett，Oxford University Press，pp 101，1999”中描述了一种包括一个这样的晶体管的传感器。其中描述的传感器在挥发性化合物被吸收到晶体管栅极上之后，通过测量晶体管栅极的逸出功变化来检测挥发性化合物。该晶体管引入了基于无机硅的材料，该材料自身对于挥发性化合物的存在并不敏感。这些传感器的灵敏度有限，而且晶体管的栅极是昂贵且难以构造的悬浮式金属栅极。在“Handbook ofConducting Polymers，ed.TA Skotheim，RL Elsenbaumer，JR Reynolds，Marcel Dekker，New York，pp.963，(1998)”中，介绍了一种利用有机半导体来感测气体的晶体管。这种有机半导体的电子特性根据其上吸收的气体而变化，从而能够检测到气体。该晶体管包括公共栅极硅晶片、栅极绝缘体、漏极和源极。漏极和源极之间的沟道包括有机半导体，其一个面形成了与栅极绝缘体之间的界面。在其相对面上，有机半导体形成空气界面。随着气体被吸收到半导体/空气界面处的有机半导体上，半导体的电子特性发生变化，从而能感测到被吸收物质。包括有着这种布置的晶体管的气体传感器被认为仍相对不太灵敏。

在呼出气体中有几种生物标志可用于检测或控制疾病。呼出气体分析是一种可由病人自己在家中用来监测其健康的非侵害诊断或治疗方法。针对病人的需求为病人提供适当的呼吸分析仪。呼吸分析的最广泛用途之一是检测呼出气体中NO的存在与否，呼吸中NO的浓度可能会和病人哮喘的严重程度相关。

需要一种相对简单、不昂贵且灵敏的流体传感器。

发明内容

本发明的实施例旨在缓解上述问题。

根据本发明，提供了一种流体分析仪，其包括：包括栅极和半导体导电沟道的晶体管，其中该晶体管在所述栅极和所述半导体导电沟道之间限定腔，使得在使用时被引入所述腔中的流体样本的成分可以被吸收到所述半导体的暴露表面部分上；以及检测器，用于检测由吸收在所述半导体的所述暴露表面上的所述成分导致的所述晶体管的特性变化，并响应于该变化产生表示所述样本中所述成分的浓度的测量信号。

在示范性实施例中，该分析仪为气体分析仪，且半导体导电沟道为对生物标志的吸收敏感的有机半导体。

在示范性实施例中，所述晶体管的特性为阈值电压。

还提供了一种分析流体样本的方法，所述方法包括：将流体样本接收到晶体管中所述晶体管的栅极和半导体层之间限定的腔中，所述半导体层形成所述晶体管的导电沟道，使得所述流体的成分可以被吸收在所述半导体层的暴露表面部分上；检测由吸收在所述暴露表面部分上的所述成分导致的晶体管的特性变化，并响应于该变化产生表示所述样本中所述成分的浓度的信号。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例。在附图中：

图1为晶体管的示意图；

图2为包括图1所示的晶体管的流体传感器的示意图。

具体实施方式

参考图1，其示出了场效应晶体管1(FET)。FET 1包括栅极2，栅极2典型地由重掺杂硅晶片构成。绝缘体材料3(可以是氧化硅)覆盖栅极2的表面的第一部分2a，形成第一绝缘体区域3a，覆盖栅极2的表面的第二部分2b，形成第二绝缘体区域3b，使得绝缘体材料中的间隙跨过栅极2的表面的第三部分2c延伸。在一些实施例中，在第三部分2c上沉积典型为金的金属层(未示出)，以形成电接触。

如果绝缘体层3由氧化硅构成，可以将其沉积为100nm到300nm范围的厚度，优选在200nm左右。可以对包括氧化硅的绝缘体层3进行热生长，通过光刻和蚀刻产生间隙。

在备选实施例中，绝缘体材料3可以包括有机聚合物或光致抗蚀剂(photolacquer)。如果绝缘体层3包括有机聚合物，可以通过模制形成第一区域3a和第二区域3b之间的间隙，绝缘体层3可以沉积到几微米的高度。如果绝缘体层包括光致抗蚀剂，可以通过曝光于紫外辐射并对曝光区域显影来形成间隙。

在绝缘体材料的第一区域3a上沉积源电极4(通常为金)，在绝缘体材料的第二区域3b上沉积漏电极5(通常也为金)。源电极4和漏电极5的典型厚度为20nm左右。