專利名稱：用于檢測流體中的靶元素的感測器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測流體中的靶元素的感測器件和靶元素檢測設(shè)備。本發(fā)明還涉及一種用于制造感測器件的方法。
背景技術(shù)：
US 2002/0028463A1公開了一種用于檢測流體中的靶元素的感測器件，其中靶元素由位于金屬層上的捕獲元素捕獲。因此，捕獲的靶元素也位于金屬層上。這限制了可以用于檢測捕獲的靶元素的檢測方法組，即只有有限數(shù)量的不同檢測方法可以用于精確地檢測捕獲的靶元素。例如，光學(xué)方法必須使用輻射，其在當(dāng)前情況下必須在掃描捕獲的靶元素之前穿越流體。該輻射可以被流體散射和/或吸收，從而降低了捕獲的靶元素的檢測精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于檢測流體中的靶元素的感測器件、靶元素檢測設(shè)備以及制造方法。在本發(fā)明的第一方面中，提供了可用于檢測流體中的靶元素的感測器件，其中該感測器件包括
-具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的襯底；
-襯底上的圖案化第一層，其覆蓋第二區(qū)域，使得第一區(qū)域不被該第一層覆蓋；以及 -捕獲元素，其設(shè)置在第一區(qū)域中以用于捕獲靶元素。圖案化第一層在襯底上提供以便提供不被該圖案化層覆蓋的第一區(qū)域以及被覆蓋的第二區(qū)域。未被覆蓋的第一區(qū)域用作捕獲區(qū)并且捕獲元素在第一區(qū)域提供。由于第一層可以通過已知的技術(shù)非常精確地圖案化，因而可以非常精確地限定第一區(qū)域以及從而非常精確地限定包含捕獲元素的區(qū)域。這允許改進(jìn)檢測捕獲的靶元素的精度。此外，第一層通常不影響可以用于檢測捕獲的靶元素的檢測方法組，因為捕獲元素不位于第一層上，并且可以自由地選擇襯底的材料，使得希望的檢測方法可以用于檢測捕獲的靶元素。例如，襯底的材料可以對于可見光透明，從而允許在不需要輻射在掃描靶元素之前穿越流體的情況下光學(xué)檢測捕獲的靶元素。因此，所述感測器件允許使用更大數(shù)量的不同檢測方法用于精確地檢測靶元素。所述感測器件可以是包括用于檢測捕獲的靶元素的檢測單元的器件，或者該感測器件可以是與靶元素檢測設(shè)備相互作用的器件，所述靶元素檢測設(shè)備適于檢測感測器件中捕獲的靶元素。如果感測器件包括檢測單元，那么它可以進(jìn)一步包括屬性確定單元，該屬性確定單元用于基于檢測的捕獲的靶元素，尤其是基于檢測的捕獲的靶元素的量確定流體的屬性。如果靶元素檢測設(shè)備檢測捕獲的靶元素，那么它可以進(jìn)一步包括屬性確定單元，該屬性確定單元用于基于檢測的捕獲的靶元素，尤其是基于檢測的捕獲的靶元素的量確定流體的屬性。所述感測器件優(yōu)選地進(jìn)一步包括阻擋第二層，該阻擋第二層設(shè)置在第一層上以用于減少捕獲元素結(jié)合在第二區(qū)域上。第二阻擋層的這種提供是有利的，因為捕獲元素將以減小的概率結(jié)合到或者根本不結(jié)合到第二區(qū)域中，即捕獲元素將主要地或者僅僅在第一區(qū)域中提供。該阻擋層優(yōu)選地包含親水的材料。優(yōu)選地，預(yù)處理第一區(qū)域以便改善它們的結(jié)合捕獲元素的結(jié)合能力?？梢哉{(diào)節(jié)第一區(qū)域以實現(xiàn)捕獲元素的均勻和/或密集的分布。優(yōu)選的是，所述襯底至少在第一區(qū)域處是透明的。進(jìn)一步優(yōu)選的是，整個襯底是透明的。透明的襯底是有利的，因為它允許光學(xué)檢測感測器件中捕獲的靶元素。進(jìn)一步優(yōu)選的是，第一層是金屬層。該金屬層優(yōu)選地借助于軟光刻術(shù)圖案化。使用金屬作為第一層是有利的，因為特別是可以非常精確地圖案化金屬層。因此，可以進(jìn)一步改進(jìn)捕獲區(qū)的精度以及從而改進(jìn)捕獲的靶元素的檢測的精度。進(jìn)一步優(yōu)選的是，通過將包含捕獲元素的溶液提供到襯底以及第一層上來施加捕獲元素。進(jìn)一步優(yōu)選的是，通過印刷包含捕獲元素的溶液斑來施加捕獲元素。單個印刷斑可以覆蓋多個第一區(qū)域。由于第一區(qū)域(即捕獲區(qū)域)由圖案化第一層限定，而不是由提供包含捕獲元素的溶液的精確性限定，因而可以在不降低限定捕獲區(qū)域的精度的情況下降低關(guān)于提供包含靶元素的溶液的精度的要求。這允許使用不那么復(fù)雜的用于提供溶液的方法， 例如噴墨印刷。進(jìn)一步優(yōu)選的是，第一區(qū)域具有矩形形狀。這允許使第一區(qū)域的形狀適于通過使用CCD相機(jī)檢測靶元素。所述感測器件優(yōu)選地適于能夠與靶元素檢測設(shè)備協(xié)作以便允許靶元素檢測設(shè)備在流體中的靶元素被設(shè)置在第一區(qū)域處的捕獲元素捕獲的情況下檢測流體中的靶元素。該感測器件為例如適于可插入到靶元素檢測設(shè)備中的感測盒。這允許使用一次性感測器件， 其可以與相同的靶元素檢測設(shè)備一起使用。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于檢測流體中的靶元素的靶元素檢測設(shè)備，其中該靶元素檢測設(shè)備適于能夠與感測器件協(xié)作，其中該感測器件包括
-具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的襯底，
-襯底上的圖案化第一層，其覆蓋第二區(qū)域，使得第一區(qū)域不被該第一層覆蓋，以及 -捕獲元素，其設(shè)置在第一區(qū)域中以用于捕獲靶元素，
其中靶元素檢測設(shè)備適于在流體中的靶元素被設(shè)置在第一區(qū)域中的捕獲元素捕獲的情況下檢測流體中的靶元素。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于制造可用于檢測流體中的靶元素的感測器件的方法，其中該方法包括步驟
-提供襯底， -在襯底上提供第一層，
-對第一層圖案化，獲得第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中第二區(qū)域被圖案化第一層覆蓋并且第一區(qū)域不被圖案化第一層覆蓋，以及
-提供捕獲元素以用于捕獲第一區(qū)域中的流體的靶元素。應(yīng)當(dāng)理解的是，依照權(quán)利要求1的感測器件、依照權(quán)利要求11的靶元素檢測設(shè)備以及依照權(quán)利要求12的用于制造感測器件的方法具有如從屬權(quán)利要求中所限定的相似和/或相同的優(yōu)選實施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的優(yōu)選實施例也可以是從屬權(quán)利要求與對應(yīng)獨立權(quán)利要求的任意組合。


本發(fā)明的這些和其他方面根據(jù)以下描述的實施例將是清楚明白的，并且將參照這些實施例進(jìn)行闡述。在以下附圖中
圖1示意性且示例性地示出了感測器件的實施例， 圖2示意性且示例性地示出了檢測表面的截面圖， 圖3示意性且示例性地示出了另一檢測表面的頂視圖， 圖4示意性且示例性地示出了感測盒的實施例的截面圖， 圖5示意性且示例性地示出了靶元素檢測設(shè)備的實施例， 圖6示意性且示例性地示出了附接到檢測表面的磁性顆粒， 圖7示出了說明用于制造感測器件的方法的流程圖，以及
圖8示意性且示例性地示出了制造依照本發(fā)明的感測器件期間的檢測表面的截面圖。
具體實施例方式圖1示意性且示例性地示出了可用于檢測流體中的靶元素的感測器件20。感測器件20包括用于允許流體流入檢測室22中的流體入口 21。流體包含靶元素，這些靶元素可以在檢測室22的檢測表面23上被捕獲。感測器件20還包括適于通過使用探測束27檢測檢測表面23上捕獲的靶元素的檢測單元M。感測器件20還包括用于基于檢測的捕獲的靶元素確定流體的屬性的屬性確定單元25。由屬性確定單元25確定的屬性例如只是檢測表面23上捕獲的靶元素的量。流體的屬性也可以是，捕獲的靶元素的量超過預(yù)定義閾值。感測器件20進(jìn)一步包括用于輸出指示流體的確定的屬性的信號的輸出單元26。在一個實施例中，感測器件20不包括輸出單元沈和屬性確定單元25。在另一實施例中，感測器件20甚至不包括檢測單元24。捕獲的靶元素的檢測可以由單獨的檢測器件執(zhí)行。圖2示意性且示例性地示出了檢測表面23的截面。檢測表面23包括襯底61、圖案化第一層62以及圖案化第一層62上的阻擋第二層63。襯底61的不被第一層62覆蓋的那些區(qū)(第一區(qū)域66a)包含捕獲元素64。例如，借助于軟光刻術(shù)，可以以非常精確的方式對第一層62圖案化。此外，軟光刻術(shù)可以允許實現(xiàn)第一區(qū)域形狀的良好限定。在可以實現(xiàn)為圖案化金屬層的第一層62上，可以在提供捕獲元素之前施加親水材料以形成阻擋第二層63。應(yīng)當(dāng)指出的是，基本上捕獲元素只能結(jié)合到不被金屬層覆蓋且因而不被親水材料覆蓋的區(qū)域。因此，斑區(qū)的形狀的精度可以是高的。圖3示意性且示例性地示出了依照另一實施例的檢測表面的頂視圖。在這里，繪出了斑區(qū)SA1-SA9。圍繞斑區(qū)SA1-SA9的虛線圓涉及噴墨印刷之后可以被包含捕獲元素的捕獲斑覆蓋的區(qū)。例如，參照斑區(qū)SA9可見，若干第一區(qū)域，在該實例中即四個第一區(qū)域，可以同時被一個斑區(qū)覆蓋。
圖1中示意性且示例性地示出的檢測室22可以是圖4中示意性且示例性地示出的感測盒1的一部分。感測盒1包括可選的過濾元件2，該過濾元件用于接收流體3并且用于過濾該流體。感測盒1包括第一部分15和第二部分16以及毛細(xì)結(jié)構(gòu)，該毛細(xì)結(jié)構(gòu)包括第一部分15與第二部分16之間的毛細(xì)流體通道8。流體通過毛細(xì)作用力被引導(dǎo)到其中提供了檢測表面23的檢測位置7。第二部分16對應(yīng)于其上提供了捕獲元素64的襯底61。 在該實施例中，感測盒1包括另一過濾元件9，該過濾元件用于在流體3行經(jīng)流體通道8時過濾該流體3。在其他實施例中，可以省略過濾元件9。感測盒1還包括排氣孔17，該排氣孔用于允許流體通道內(nèi)和/或經(jīng)過檢測位置7的流體內(nèi)的空氣離開流體通道8。圖5示意性且示例性地示出了插入到靶元素檢測設(shè)備38中的圖4中所示感測盒 1的截面。靶元素檢測設(shè)備38適于在流體中的靶元素被設(shè)置在感測盒1的檢測表面23上的第一區(qū)域66a處的捕獲元素64捕獲的情況下檢測流體中的靶元素。在該實施例中，靶元素檢測設(shè)備38包括磁性元件39，該磁性元件提供用于迫使流體通道8內(nèi)的磁性顆粒45到達(dá)感測盒1的第二部分16的檢測表面23上的磁場。在該實施例中，通過利用由例如為激光器件或LED的光源40產(chǎn)生的光束49照射該表面并且通過由檢測器43檢測從該表面反射的光來檢測檢測表面23上的磁性顆粒45。檢測器43例如為像光電二極管那樣的光電檢測器或者像CCD相機(jī)那樣的二維相機(jī)。光學(xué)元件41和32可以設(shè)置在光束49中以便分別產(chǎn)生平行光或者聚焦光束49。光學(xué)元件41、32優(yōu)選地為透鏡。圖5中勾畫的配置示出了使用FIlR方法(受抑全內(nèi)反射)檢測表面處的變化。如果光束在具有較高折射率的介質(zhì)(例如第二部分16)與具有較低折射率的介質(zhì)(例如流體) 之間的界面上反射，那么存在某個臨界入射角，在該臨界入射角以上存在全內(nèi)反射(TIR)的情形。當(dāng)前的檢測配置(關(guān)于折射率和入射角)使得存在入射束的全內(nèi)反射。盡管光在這種情形下被全反射，但是在具有低折射率的介質(zhì)的非常薄的層中仍然存在光的穿透。這稱為漸逝光，其強(qiáng)度在特性穿透深度為為光波長量級的低折射率介質(zhì)中呈指數(shù)衰減。因此，在實踐中，穿透深度優(yōu)選地小于0. 5微米。如果磁性顆粒附著到表面，那么優(yōu)選地大約0. 5微米的該非常薄的第一流體層的光學(xué)屬性被改變，導(dǎo)致反射的光束的減少。這由漸逝光的吸收和散射造成。結(jié)果，光電檢測器的信號改變。靶元素的檢測可以例如通過所謂的夾心式測定來執(zhí)行，所述夾心式測定將在下文中參照圖6進(jìn)行示例性描述。磁珠45涂敷有特異性抗體57，該特異性抗體附接到流體中存在的靶元素58。當(dāng)流體中自由存在的磁珠與可用的靶元素反應(yīng)時，這些珠被吸引到涂敷有捕獲元素64的檢測表面23，所述捕獲元素例如是可以耦合到靶元素的另一抗體。在充分長的反應(yīng)時間之后，切換磁場，使得磁珠被向上牽引，從而只有具有正確靶元素的特異性結(jié)合的珠保持附接到表面。在該時刻，光學(xué)檢測器可以被讀出并且給出攜帶關(guān)于檢測表面上的靶元素的量的信息的信號。因此，檢測位置，即檢測表面23的第一區(qū)域可以利用具有抗體的生物層覆蓋。圖7示出了說明用于制造可用于檢測流體中的靶元素的感測器件的方法的流程圖。在步驟101中，提供襯底61。在步驟102中，在襯底61上提供第一層62。在步驟103 中，對第一層62圖案化，從而獲得第一和第二區(qū)域66a、66b。第二區(qū)域66b被圖案化第一層 62覆蓋并且第一區(qū)域66a不被圖案化第一層62覆蓋。在步驟104中，在第一層62上提供阻擋第二層63并且該阻擋第二層用來降低第二區(qū)域66b中捕獲元素的結(jié)合。在步驟105中，在第一區(qū)域66a中提供用于捕獲流體中的靶元素的捕獲元素。在步驟103中，第一層可以以非常精確的方式通過軟光刻術(shù)來圖案化。此外，軟光刻術(shù)可以允許實現(xiàn)第一區(qū)域(即捕獲區(qū)域)的形狀的良好限定。在可以實現(xiàn)為圖案化金屬層的第一層62上，可以在步驟104中施加親水材料以便形成阻擋層63。應(yīng)當(dāng)指出的是，捕獲元素可以主要地或者僅僅結(jié)合到不被第一層覆蓋且因而不被親水材料覆蓋的區(qū)域。依照上述實施例的襯底可以是至少部分透明的并且可以用于檢測生物的、環(huán)境的或化學(xué)的樣本中的靶元素。優(yōu)選地，該襯底是像感測盒那樣的感測器件的一部分。在襯底上或者在襯底處，可以提供可以形成流體通道的結(jié)構(gòu)化蓋。感測器件可以包括樣本端口以及廢物室?？梢栽谝r底上或者在流體通道中在濕潤或干燥狀態(tài)下施加任何試劑以便允許實現(xiàn)封閉系統(tǒng)中的生物分析和/或生化分析?？蛇x地，可以將膜加熱器以及電極集成到襯底中。上面描述的感測器件和/或靶元素檢測設(shè)備可以用在分子診斷和免疫感測領(lǐng)域中。在這里，可以對感測器件的檢測表面的區(qū)的部分執(zhí)行測定。依照本發(fā)明的感測器件可以與印刷電路和像DNA陣列那樣的不同捕獲探測器的陣列組合。依照本發(fā)明的感測器件會是有利的，因為特別是在獲得弱信號的情況下，可以改善分析的靈敏度。所述捕獲元素可以通過物理吸附或化學(xué)反應(yīng)鏈接到襯底。圖8示意性且示例性地示出了制造步驟104期間，即提供阻擋第二層63的步驟期間的檢測表面的截面圖。檢測表面包括襯底61以及襯底61上的第一層62。如上面已經(jīng)提到的，襯底61優(yōu)選地為透明載體，并且第一層62優(yōu)選地為像金、鋁、鉬、鈀等等那樣的金屬層。第一層62可以例如借助于蒸鍍沉積到襯底61上。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，也可以應(yīng)用其他的沉積方法。第一層62的厚度為例如若干納米。在圖8中，繪出了微接觸印刷MCP步驟期間的檢測表面。具有結(jié)構(gòu)化或圖案化表面的PDMS的壓印器65浸漬了例如由硫醇形成的第二阻擋層63。壓印器65在施加到第一層62之前可以被干燥。壓印器65的圖案化表面優(yōu)選地可以指第一層62的希望的圖案的負(fù)像。換言之，壓印器65的表面可以包括凹區(qū)6 和凸區(qū)65b。凹區(qū)6 與第一區(qū)域66a 相對應(yīng)，并且凸區(qū)6 與第二區(qū)域66b相對應(yīng)。當(dāng)壓印器65施加到第一層62的表面并且被移除時，形成硫醇的自組裝單層SAM。典型地，硫醇將與第一層62的材料形成化學(xué)鍵。之后，優(yōu)選地可以通過將第一層62的表面浸沒到蝕刻槽中蝕刻該表面。在蝕刻槽中，可以蝕刻掉未被硫醇單層覆蓋的那些區(qū)(第一區(qū)域66a)，以露出襯底61的表面。換言之，在其中存在由硫醇形成的第二阻擋層63的那些區(qū)(第二區(qū)域66b)中，不蝕刻掉第一層62。另一方面，在之間(即沒有第二阻擋層63)的那些區(qū)(第一區(qū)域66a)中，蝕刻掉第一層62。硫醇可以包含數(shù)個碳原子長度的線性烷烴鏈以便具有良好的抗蝕刻性。然而，這些硫醇可能是疏水的并且對于用在本發(fā)明中可能不是優(yōu)選的。另一方面，二嵌段硫醇包含緊靠硫醇基團(tuán)的烷烴鏈以及與硫醇基團(tuán)相對的聚乙二醇(PEG)嵌段。因此，可以實現(xiàn)具有聚乙二醇表面特性的自組裝單層。這樣的自組裝單層對于產(chǎn)生圖案化第一層是足夠的，即使它僅僅包括降低的抗蝕刻性。然而，這不會妨礙它的依照本發(fā)明的應(yīng)用，因為僅僅必須蝕刻薄層。在第一區(qū)域66a中，可以例如通過物理吸附將捕獲元素鏈接到襯底。物理吸附可以用來將抗體結(jié)合到聚合物表面上。也可以通過化學(xué)反應(yīng)將捕獲元素鏈接到襯底以得到如環(huán)氧化物或胺基團(tuán)那樣的官能化表面。這些可以在表面處通過與具有末端環(huán)氧或胺基團(tuán)的氯或烷氧基硅烷的反應(yīng)而產(chǎn)生。然而，也可以應(yīng)用其他的表面處理以改善捕獲元素的密度和功能。第一層62的沉積和圖案化可以在執(zhí)行任何表面處理表面之前執(zhí)行。其后，可以例如借助于印刷方法，例如通過噴墨印刷在第一區(qū)域中提供捕獲元素。在這里，可以將具有捕獲元素的溶液施加到第一區(qū)域。應(yīng)當(dāng)注意的是，由捕獲元素覆蓋的區(qū)域的尺寸和圖案可以由第一層62的圖案確定。施加到第一區(qū)域之外的任何捕獲元素都會被沖走，因為它們不能附著到第一層的表面。 優(yōu)選地，印刷斑可以覆蓋由圖案化第一層限定的若干第一區(qū)域。因此，子斑像素化是可能的。此外，捕獲元素的密度可以更均勻，因為由印刷斑的干燥邊沿限定的邊緣會被消除。而且，可以例如調(diào)節(jié)第一區(qū)域的布局以便體現(xiàn)矩形特性。本發(fā)明涉及以高清晰度提供捕獲元素的圖案的思想，其具有小的特征和/或精確或清晰的邊界。小的特征在改善要捕獲的靶元素的可達(dá)性方面是有幫助的。特別地，提供圖案化金屬層可以改善傳感器的高分辨率而無需基于高分辨率施加方法而施加捕獲元素。 換言之，可以借助于噴墨印刷施加捕獲元素。在第一層上提供自組裝單層(SAM)是有利的，因為微接觸印刷可以用來施加SAM。 此外，第一層上的SAM可以在蝕刻第一層期間用作抗蝕刻層。優(yōu)選地，SAM是親水的。在上面的實施例中，第一層62可以是像金、鋁、鈀、鉬等等那樣的金屬層。此外，硫醇可以由對選擇的層的材料起反應(yīng)的其他官能團(tuán)代替。而且，PDMS可以由像水凝膠那樣的另一軟聚合物材料代替。噴墨印刷可以由培養(yǎng)(incubation)、蘸筆印刷等等代替。微接觸印刷可以由毛細(xì)管成型、絲網(wǎng)印刷或者光刻技術(shù)代替。襯底可以是玻璃或者注射成型或擠壓的聚合物，比如PMMA、PS、PC、COP、PET。盡管在上面描述的實施例中，圖2中示意性且示例性地示出的檢測表面集成到某些感測器件中，但是在其他實施例中，該檢測表面可以集成到另一感測器件中。本發(fā)明涉及可用于檢測流體中的靶元素的任何感測器件，其包括具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的襯底； 襯底上的圖案化第一層，其覆蓋第二區(qū)域，使得第一區(qū)域不被第一層覆蓋；以及捕獲元素， 其設(shè)置在第一區(qū)域中以用于捕獲靶元素。在一個實施例中，該感測器件可以僅僅是檢測表面，該檢測表面由以下形成具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的襯底；襯底上的圖案化第一層，其覆蓋第二區(qū)域使得第一區(qū)域不被第一層覆蓋；以及捕獲元素，其設(shè)置在第一區(qū)域中以用于捕獲靶元素。依照本發(fā)明的用于制造可用于檢測流體中的靶元素的感測器件的方法至少包括步驟提供襯底；在襯底上提供第一層；對第一層圖案化，獲得第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中第二區(qū)域被圖案化第一層覆蓋并且第一區(qū)域不被圖案化第一層覆蓋；以及提供捕獲元素以用于捕獲第一區(qū)域中的流體的靶元素。在一個實施例中，在襯底上提供第一層以及對第一層圖案化以獲得第一區(qū)域和第二區(qū)域可以在單個步驟中執(zhí)行，其中在襯底上提供圖案化第一層。如果感測器件包括更多的部件，那么用于制造可用于檢測流體中的靶元素的感測器件的方法可以包括另外的步驟，例如將檢測表面集成到感測盒中或者集成到另一更復(fù)雜的感測器件中。用于生物傳感器或化學(xué)傳感器的像感測盒那樣的感測器件用在診斷領(lǐng)域中并且可以用來檢測樣本中分析物的低濃度。這些分析物可以看作是可以在襯底上利用捕獲元素捕獲的靶元素，所述捕獲元素例如是用于蛋白質(zhì)檢測的抗體、用于DNA/RNA檢測的DNA/RNA 單鏈或者用于藥物檢測的分子。而且，具有多路系統(tǒng)的生物傳感器是已知的，其中可以同時檢測不同的物種。一種在良好限定的位置上提供不同捕獲分子的方法是印刷方法。如果靶分子結(jié)合到捕獲元素，那么可以檢測由這種結(jié)合得到的任何物理變化。所述感測器件可以包含用于同時監(jiān)控生物分子之間的多個相互作用的生物分子陣列。所述圖案化第一層可以與許多檢測原理兼容，所述檢測原理尤其是例如使用熒光的光學(xué)檢測。如上面已經(jīng)提到的，第二層優(yōu)選地為聚乙二醇層或者另一親水材料層。捕獲元素優(yōu)選地為抗體或寡核苷酸。所述圖案化第一層可以適于阻擋來自檢測表面或者檢測表面上方的區(qū)域的光。所述感測器件可以適于允許基于顆粒任何屬性實現(xiàn)檢測表面上或檢測表面附近的顆粒(特別是磁性顆粒)存在性的任何適當(dāng)?shù)臋z測，例如，它可以通過磁學(xué)方法(例如磁阻、霍爾效應(yīng)、線圈)、光學(xué)方法(例如成像、熒光、化學(xué)發(fā)光、吸收、散射、漸逝場技術(shù)、表面等離子體振子共振、拉曼效應(yīng)等等)、聲檢測(例如表面聲波、體聲波、懸臂、石英晶體等等)、電學(xué)檢測(例如傳導(dǎo)、阻抗、安培計、氧化還原循環(huán))、其任意組合等等進(jìn)行檢測。在一個實施例中，靶元素是分子靶。分子靶通常確定較大的組成部分(例如細(xì)胞、 病毒)的濃度和/或存在性或者細(xì)胞或病毒、組織提取物等的份額。靶元素可以在檢測之前進(jìn)一步加以處理。進(jìn)一步處理的一個實例是，添加材料或者修改靶元素的(生物)化學(xué)或物理屬性以利于檢測。依照本發(fā)明的器件、設(shè)備和方法可以與若干生化測定類型一起使用，所述生化測定類型例如是結(jié)合/解離測定、夾心式測定、競爭測定、移位測定、酶測定等等。依照本發(fā)明的器件、方法和設(shè)備可以適合于傳感器多路復(fù)用(即不同傳感器和傳感器表面的并行使用)、標(biāo)簽多路復(fù)用(即不同類型的標(biāo)簽的并行使用)以及室多路復(fù)用(即不同反應(yīng)室的并行使用)。本發(fā)明中描述的器件、方法和設(shè)備可以用作用于小樣本體積的快速、魯棒和易于使用的醫(yī)護(hù)點生物傳感器。反應(yīng)室(即感測盒)可以是要與緊湊讀取器一起使用的一次性物品，所述緊湊讀取器即包含一個或多個磁場發(fā)生裝置和一個或多個檢測裝置的靶元素檢測設(shè)備。此外，本發(fā)明的器件、方法和設(shè)備可以用在自動化高吞吐量測試中。在這種情況下， 檢測室例如是安裝到自動化儀器中的孔板或試管。上面提到的磁珠或磁性顆粒優(yōu)選地為納米顆粒，其具有范圍在3nm與5000nm之間、優(yōu)選地在IOnm與3000nm之間、更優(yōu)選地在50nm與IOOOnm之間的至少一個維度。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實施要求保護(hù)的本發(fā)明時，根據(jù)對于所述附圖、本公開內(nèi)容以及所附權(quán)利要求的研究，應(yīng)當(dāng)能夠理解和實現(xiàn)對所公開實施例的其他變型。在權(quán)利要求書中，措詞“包括/包含”并沒有排除其他的元件或步驟，并且不定冠詞“一”并沒有排除復(fù)數(shù)。單個單元或器件可以實現(xiàn)權(quán)利要求中列出的若干項的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中陳述某些措施這一純粹事實并不意味著這些措施的組合不可以有利地加以利用。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)被視為對范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種可用于檢測流體中的靶元素的感測器件，包括 -具有第一區(qū)域(66a)和第二區(qū)域(6 )的襯底(61)；-襯底(61)上的圖案化第一層(62)，其覆蓋第二區(qū)域(66b)，使得第一區(qū)域(66a)不被該第一層(62)覆蓋；以及-捕獲元素(64)，設(shè)置在第一區(qū)域(66a)中以用于捕獲靶元素。
2.依照權(quán)利要求1的感測器件，進(jìn)一步包括阻擋第二層(63)，設(shè)置在第一層(62)上以用于減少捕獲元素結(jié)合在第二區(qū)域(66b)中。
3.依照權(quán)利要求2的感測器件，其中阻擋層(63)包含親水的材料。
4.依照權(quán)利要求1的感測器件，其中預(yù)處理第一區(qū)域(66a)以便改善它們的結(jié)合捕獲元素的結(jié)合能力。
5.依照權(quán)利要求1的感測器件，其中襯底(61)至少在第一區(qū)域(66a)處是透明的。
6.依照權(quán)利要求1的感測器件，其中第一層(62)是金屬層。
7.依照權(quán)利要求1的感測器件，其中通過將包含捕獲元素(64)的溶液提供到襯底 (61)以及第一層(62)上來施加捕獲元素。
8.依照權(quán)利要求1的感測器件，其中通過印刷包含捕獲元素(64)的溶液斑來施加捕獲元素(64)，其中單個印刷斑覆蓋多個第一區(qū)域(66a)。
9.依照權(quán)利要求1的感測器件，其中第一區(qū)域(66a)具有矩形形狀。
10.依照權(quán)利要求1的感測器件，其中該感測器件(1)適于能夠與靶元素檢測設(shè)備 (38)協(xié)作以便允許靶元素檢測設(shè)備(38)在流體中的靶元素被設(shè)置在第一區(qū)域(66a)處的捕獲元素(64)捕獲的情況下檢測流體中的靶元素。
11.一種用于檢測流體(3)中的靶元素的靶元素檢測設(shè)備，其中該靶元素檢測設(shè)備 (38)適于能夠與感測器件(1)協(xié)作，其中該感測器件(1)包括-具有第一區(qū)域(66a)和第二區(qū)域(6 )的襯底(61)，-襯底(61)上的圖案化第一層(62)，其覆蓋第二區(qū)域(66b)，使得第一區(qū)域(66a)不被該第一層(62)覆蓋，以及-捕獲元素(64)，設(shè)置在第一區(qū)域(66a)中以用于捕獲靶元素， 其中靶元素檢測設(shè)備(38)適于在流體中的靶元素被設(shè)置在第一區(qū)域(66a)中的捕獲元素(64)捕獲的情況下檢測流體中的靶元素。
12.一種用于制造可用于檢測流體中的靶元素的感測器件的方法，包括步驟 -提供襯底(61);-在襯底(61)上提供第一層(62);-對第一層(62)圖案化，獲得第一區(qū)域(66a)和第二區(qū)域(6乩)，其中第二區(qū)域(6 ) 被圖案化第一層(62)覆蓋并且第一區(qū)域(66a)不被圖案化第一層(62)覆蓋；以及 -提供捕獲元素(64)以用于捕獲第一區(qū)域(66a)中的流體的靶元素。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于感測流體中的靶元素的感測器件。該感測器件包括具有第一區(qū)域(66a)和第二區(qū)域(66b)的襯底(61)。圖案化第一層(62)在襯底(61)上提供，其中該圖案化第一層(62)覆蓋第二區(qū)域(66b)并且不覆蓋第一區(qū)域(66a)。在第一區(qū)域(66a)中，捕獲元素(64)被設(shè)置用于捕獲靶元素。這樣的感測器件允許通過圖案化第一層來限定第一區(qū)域，即捕獲區(qū)域。
文檔編號G01N33/543GK102246042SQ200980149704
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者C.R.M.德威茨, R.溫伯格弗里德爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司