[發明專利]具有檢測單元陣列的微電子傳感器設備

無效

• 申請號: 200880108575.8
• 申請日: 2008-09-19
• 公開（公告）號: CN101952708A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: P·J·W·范蘭克維爾特;J·H·紐文休斯;H·范佐恩
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01N33/543;G01R33/12;G01N15/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周紅力;譚祐祥

本發明涉及具有用于檢測接觸表面處的靶粒子的檢測單元(cell)矩陣陣列的微電子傳感器設備。而且，本發明涉及這種設備的用途。

US6,736,978B1公開了一種用于操控和監測包含磁性粒子的樣本流體的方法和設備。該設備包括流體通道，在所述流體通道下，GMR(巨磁電阻)元件矩陣陣列被設置用于感測由流動樣本流體感應的磁場。所有GMR元件串聯地電氣耦合并且與也在傳感器平面內延伸的磁線圈相結合。

而且，從WO2005/010543A1和WO2005/010542A2(其通過引用合并到本申請中)中可獲悉一種磁傳感器設備，其可以例如用于微流體生物傳感器中以便檢測利用磁珠加標簽的分子，例如生物分子。該磁傳感器設備設有傳感器部件(unit)陣列，其包含用于產生磁場的導線以及用于檢測磁化小珠產生的雜散場的巨磁電阻(GMR)。于是，GMR的信號指示傳感器部件附近的小珠的數量。

基于這種情況，本發明的目的是提供具有多個單元的傳感器設備的新設計，其允許靈活的微電子集成以及經濟有效的實現。

這個目的是通過依照權利要求1的微電子傳感器設備和依照權利要求15的用途來實現的。從屬權利要求中公開了優選的實施例。

依照本發明的微電子傳感器設備包括檢測單元行列矩陣陣列，其用于檢測接觸表面處的靶粒子。其特征在于，每個檢測單元包括

-至少一個“傳感器元件”，其用于提供與呈現某種激活狀態的靶粒子相應的檢測信號，以及

-至少一個“激活元件”，其用于將靶粒子轉移到所述激活狀態。

而且，所述矩陣陣列每行中的激活元件在關聯的行訪問電路中與公共的行訪問觸點連接，并且該矩陣陣列每列中的傳感器元件在關聯的列訪問電路中與公共的列訪問觸點連接。該微電子傳感器設備還包括

-控制部件，其用于經由關聯的行訪問觸點選擇性地訪問行訪問電路，以及

-讀出部件，其用于經由關聯的列訪問觸點選擇性地訪問列訪問電路。

在本發明的上下文中，術語“陣列”應當表示被稱為“單元”的多個部件的任何任意一維、二維或三維布置。典型地，這種陣列將是二維的并且優選地為平面的，并且它的單元可選地設置成規則圖案，例如網格圖案。

而且，所述陣列的“矩陣”特征應當指的是將該陣列的單元從邏輯或功能上(不一定是幾何上)分配給有限數量的分離的組(被稱為“行”)以及另一有限數量的分離的組(被稱為“列”)，其中每個單元屬于唯一一行以及唯一一列，從而它可以通過分別代表其行索引和列索引的兩個數字來表征。至于從數學已知的數字矩陣，典型地所有行具有相同數量的單元，并且同樣地所有列具有相同數量的單元。通常，在規則的矩形網格圖案中，邏輯矩陣組織將對應于檢測單元的幾何矩陣布置。應當指出的是，術語“行”和“列”在這里是可互換的，即激活元件也可以分配給“列”并且傳感器元件也可以分配給“行”。

所提到的“靶粒子”特別地可以包括具有可以檢測的某種屬性(例如光學密度、磁化率、電荷、熒光或放射性)的“標簽粒子”(例如原子、分子、復合體、納米粒子、微粒等等)和靶成分(例如生物物質，如生物分子、復合體、細胞部分或細胞)的組合。

“接觸表面”通常為傳感器設備的襯底與包含待檢測的靶粒子的樣本之間的界面。

此外，靶粒子的“檢測”將對應于任何定量或定性地感測靶粒子的某個特性參數的過程，所述特性參數例如它們的質量、電荷、磁矩、吸收系數等等。在許多情況下，該檢測應當僅僅提供靶粒子處于給定敏感容積內的信息以便允許對所述容積內的靶粒子的總數或濃度進行估計。

靶粒子通過激活元件轉移到“激活狀態”通常是瞬態的，即靶粒子在一定時間之后和/或在激活元件的活動停止之后將返回到非激活狀態。

而且，激活元件和/或傳感器元件的影響范圍(reach)典型地將限于附近的靶粒子，從而每個檢測單元在接觸表面處具有關聯的敏感性容積，其中它的激活元件可以激活靶粒子和/或它的傳感器元件可以檢測激活的靶粒子。優選地，不同檢測單元的敏感性容積不重疊或者僅僅最小程度地重疊。

控制部件和/或讀出部件可以由專用(模擬)電子硬件、具有關聯的軟件的數字數據處理硬件或者兩者的混合來實現。