[实用新型]一种高分辨率的生物传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器，尤其涉及一种高分辨率的生物传感器。

背景技术

基因电子测序具有准确度高、成本低和速度快等优点，纳米孔(nanopore)是目前研究最多的一种单分子基因电子测序的技术。纳米孔有望能够在单分子分辨水平探测及表征生物分子如DNA, RNA及聚肽，潜在的基于纳米孔的单分子基因测序技术不需要荧光标记物，不需要PCR反应，有望能直接并快速“读”出DNA或RNA的碱基序列；该测序技术有望大大降低测序成本，实现个性化医疗。然而纳米孔技术还面临许多挑战：比如目前的技术很难制备孔径小于 2 nm的孔，如何降低DNA穿越纳米孔的速度？如何控制DNA穿越纳米孔时的结构形态？如何将原子尺寸的电极集成于纳米孔而达到单碱基的分辨率？为了解决所面临的技术难题，本专利申请人的发明专利（公开号：JP2011-45944；申请号：201110097791.0）提出了采用具有原子层厚度的石墨烯等导电层状材料而达到单个碱基的分辨率，并采用微纳米流体器件的结构而控制DNA分子的运动；然而，这些器件的结构比较复杂。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构非常简单的高分辨率的生物传感器。为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种高分辨率的生物传感器，其特征在于包括能够检测被分析分子的电敏感功能单元和能够控制被分析分子运动的微纳米流体器件。

在采用上述技术方案的基础上，本实用新型还可采用以下进一步的技术方案：

所述的微纳米流体器件包括第一微纳米分离通道、第二微纳米分离通道、第一储藏室、第二储藏室、第一电泳电极或微泵、第二电泳电极或微泵；所述的第二电泳电极或微泵、第二储藏室、第二微纳米分离通道、第一绝缘层、敏感功能层、第二绝缘层、第一微纳米分离通道、第一储藏室、第一电泳电极或微泵顺次放置；敏感功能单元集成于微纳米流体器件的第一微纳米分离通道与第二微纳米分离通道之间。在器件结构上，集成意味着将电敏感功能单元设置于微纳米流体器件中，在功能上，集成体现为具有不同的且互相不能取代的功能的电敏感功能单元和微纳米流体器件能够使所述的生物传感器能够达到高分辨地分析相关分子的目的；通过集成，当被分析的分子在微纳米流体通道中可控运动时，设置于微纳米流体器件中的电敏感功能单元能够精确检测被分析的分子在微纳米流体通道中的电学性能。

所述的电敏感功能单元包括第一绝缘层、敏感功能层、第二绝缘层，敏感功能层设于第一绝缘层和第二绝缘层之间，敏感功能层设有纳米孔，第一绝缘层设有第一绝缘层开孔，第二绝缘层设有第二绝缘层开孔；所述的微纳米流体器件包括第一微纳米分离通道、第二微纳米分离通道、第一储藏室、第二储藏室、第一电泳电极或微泵、第二电泳电极或微泵。

所述的第二电泳电极或微泵、第二储藏室、第二微纳米分离通道、第一绝缘层、敏感功能层、第二绝缘层、第一微纳米分离通道、第一储藏室、第一电泳电极或微泵顺次放置；所述的第二微纳米分离通道、第一绝缘层开孔、敏感功能层的纳米孔、第一微纳米分离通道、以及第二绝缘层开孔的中心处于同一中心轴线上。

所述的电敏感功能单元包括第一绝缘层、敏感功能层、第二绝缘层， 敏感功能层设于第一绝缘层和第二绝缘层之间；所述的微纳米流体器件包括第一微纳米分离通道、第二微纳米分离通道、第一储藏室、第二储藏室、第一电泳电极和第二电泳电极；所述生物传感器包括基板，基板的中心设有基板开口；第二电泳电极或微泵、第二储藏室、第二微纳米分离通道、基板、第一绝缘层、敏感功能层、第二绝缘层、第一微纳米分离通道、第一储藏室、第一电泳电极或微泵顺次放置；第二绝缘层的中心设有第二绝缘层开孔，敏感功能层的中心设有纳米孔，第一绝缘层的中心设有第一绝缘层开孔；第二微纳米分离通道、基板开口、第一绝缘层开孔、敏感功能层的纳米孔、第一微纳米分离通道、以及第二绝缘层开孔的中心处于同一中心轴线上。

所述的敏感功能层设有与其相连接的电接触层。

所述的敏感功能层的材料为层状导电材料，所述的敏感功能层的厚度为0.2～30 nm，较优为0.2～10 nm，最优为0.2～1 nm。

所述的敏感功能层的材料为石墨烯薄膜，所述的石墨烯薄膜的层数为1-100层，较优为1～30 nm，最优为1～3层。

所述的敏感功能层的纳米孔为圆孔、椭圆形或多边形，纳米孔的孔径为1～100 nm，最优为1～20 nm。