FET형 반도체 바이오/이온센서의 개발(Ⅲ)
지금까지 여러 가지 생체 관련물질/이온을 측정하기 위하여 ISE(ion selective electrode), 가스감지전극 및 분광광도법을 이용한 바이오/이온센서들이 주로 연구 개발되어 왔다. 이중 일부는 현재 의료진단 등에 사용되고 있으나 장비가 고가이며 용적이 클 뿐만 아니라 분석시간이 길고 사용하기 까다로운 것 등 여러 가지 문제점이 있다. 이에 부응하여 기존 바이오/이온센서들의 난점을 극복할 수 있는 새로운 형태의 센서들이 연구되고 있으며 그 중에서 FET형 반도체 바이오/이온센서가 큰 주목을 받고 있다.
본 연구에서는 안정성이 개선된 Ta_2O_5박막을 형성하고, 이 막에 대한 전기적, 물리적 특성을 조사하였다. 이를 바탕으로 Ta_2O_5 pH-ISFET를 제조하고 감지특성을 조사함으로써, Ta_2O_5의 수소이온 감지막의 최적 제조조건을 구하였다. pH-ISFET를 바탕소자로 하는 FET형 포도당센서를 제조하기 위하여, 수소이온 감지막인 Si_3N_4 및 Ta_2O_5막에 적합한 형성법을 연구하였다. 마찬가지로 수용성고분자인 PVA(polyvinyl alcohol)및 PVP 두가지의 합성 및 제반성질을 조사하고 이를 토대로 지질(Lipid)센서를 제조하고 그 특성을 조사하였다. Ca^2+센서를 위하여 감도와 선택성이 우수하다고 보고된 ETH129 Ca^2+ ionopore를 이용하여 Ca^2+-ISFET를 제조하고 특성을 조사하였으며, K^+, Na^+ 및 Mg^+와 같은 방해이온에 대한 선택성을 개선하고자 하였다. 또한 혈중에 존재하는 여러 성분들이 센서의 출력에 미치는 영향을 조사하고 전혈과 혈장을 이용하여 요소 및 포도당 농도를 체외측정함으로서 FET형 센서의 임상분야에 대한 적용성을 검토하였다.
This project was dedicated to the development of FET type bio/ion sensors to overcome the limits of conventional bio/ion sensors.
The conventional instruments, based on spectrophotometries or ISEs (ion-selective electrodes) for determination of various bio materials and ions, are too big in size and requires long analysis time for application to measurements in local regions, in situ monitoring for chemical processes or in vivo medical diagnosis, etc. While FET type bio/ion sensors have easiness to achieve economical efficiency as well as miniaturization since they are fabricated by the 1C fabrication technologies. The developments of the FET type bio/ion sensors will contribute to the automated measurements and controls in the areas to which conventional apparatuses have difficulties to apply.
The contents and major achievements during this research year are as follows :
1. Ta_2O_5 thin film formation by RF reactive sputtering and its application to sensing membrane of pH-ISFET
The electrical and physical properties of Ta&s thin film by RF reactive sputtering have been studied for application to hydrogen ion sensing membrane.
2. Photolithographic formation of GOD membrane for FET type glucose sensor
Formation technique of GOD membrane which is compatible to hydrogen ion sensing membrane(Si_3N_4, Ta_2O_5) has been studied by using water-soluble polymer(PVP/DAST).
3. Researches on the photo-sensitive polymer and their application to lipid sensor
Photo-sensitive polymers(PVA-SbQ, PVP/DAST) have been synthesized and its thin film formation techniques have been investigated and applied to membranes of lipid sensors.
4. Fabrication and characterization of FET type Ca^2+ sensor
Ca^2+ sensor has been fabricated by using ETH 129 ionophore which has good sensitivity and selectivity to Ca^2+ ions. Optimum membrane composition and interference by other ions(K^+, Na^+, Mg^+) have been investigated for the improvement of selectivity for Ca^2+ ions.
5. Researches on the application of FET sensors to clinical analysis
For application of FET sensors to clinical analysis, in-vitro measurements of whose blood and plasma have done. Formation of Polyurethane membrane have been tried for better antithrombogenesis of the FET sensors.
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