노즐의 원리를 도입한 ISFET 소형 카트리지 제작

Microfabrication of the ISFET Cartridge by empolying Nozzle system

센서의 감지막 표면에 흡착되어 있는 이물질을 세척하기 위해 노즐 원리를 도입하여 소형 카트리지를 제작하였다. 세척용 노즐구조는 유동 해석 프로그램(CFD-ACE)의 검증을 통하여 소형 카트리지에 적합하도록 설계하였다. 미세가공기술을 이용하여 제작된 카트리지의 전체 크기는 약 $2.6\;cm{\times}1.5\;cm$이고 세척용 노즐의 크기는 $0.2\;mm{\times}600\;mm$이며, 측정에 필요한 시료의 양은 약 $20\;{\mu}l$이다. REFET과 의사기준전극을 이용한 차동증폭법을 사용하여 기준전극을 소형화하였다. 또한, 미세채널에서 기포로 인한 센서의 오동작을 감지하기 위해 채널 양단에 금속전극을 증착하였다. 제작된 카트리지에 pH-ISFET를 장착하여 노즐에 의한 세척효과를 조사하였다.

A small cartridge, with a nozzle system for washing off the dirt from the surfaces of sensing gates, was fabricated. The proposed nozzle structure was designed for cartridge by using the simulation tool of fluid (CFD-ACE). Whole size of the fabricated cartridge by using micromachining techniques is about $2.6\;cm{\times}1.5\;cm$, the size of the washing nozzle is $0.2\;mm{\times}0.6\;mm$ and its dead volume is only about $20\;{\mu}l$. A micro-reference electrode was achieved by employing a differential system with ISFETs/QRE (quasi-reference electrode)/REFET (reference field-effect transistor). Metal electrodes was deposited at both ends of blowing channel were used to check the presence of bubble in the microchannel. The pH-ISFET was inserted into the fabricated cartridge and the washing effect of the nozzle system in cartridge was invested.