BR112019027633B1 - Dispositivos de detecção da luz com camada de proteção e métodos relacionados - Google Patents

Dispositivos de detecção da luz com camada de proteção e métodos relacionados Download PDF

Info

Publication number
BR112019027633B1
BR112019027633B1 BR112019027633-5A BR112019027633A BR112019027633B1 BR 112019027633 B1 BR112019027633 B1 BR 112019027633B1 BR 112019027633 A BR112019027633 A BR 112019027633A BR 112019027633 B1 BR112019027633 B1 BR 112019027633B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
light
reaction
protective layer
layer
base
Prior art date
Application number
BR112019027633-5A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112019027633A2 (pt
Inventor
Xiuyu Cai
Joseph Francis Pinto
Thomas A. Baker
Tracy Helen Fung
Original Assignee
Illumina, Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Illumina, Inc filed Critical Illumina, Inc
Publication of BR112019027633A2 publication Critical patent/BR112019027633A2/pt
Publication of BR112019027633B1 publication Critical patent/BR112019027633B1/pt

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/09—Cuvette constructions adapted to resist hostile environments or corrosive or abrasive materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B01L3/50853—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates with covers or lids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
    • G01N21/6454—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates using an integrated detector array
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/58—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances
    • G01N33/582—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances with fluorescent label
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/1446—Devices controlled by radiation in a repetitive configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14629—Reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02016—Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
    • H01L31/02164—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers, cold shields for infrared detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
    • H01L31/02165—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors using interference filters, e.g. multilayer dielectric filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0654—Lenses; Optical fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/4446—Type of detector
    • G01J2001/446—Photodiode
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6432—Quenching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6439—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/05—Flow-through cuvettes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/12123—Diode
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

São fornecidos dispositivos de detecção de luz e métodos relacionados. Os dispositivos podem compreender uma estrutura de reação para conter uma solução de reação com um pH relativamente alto ou baixo e uma pluralidade de locais de reação que geram emissões de luz. Os dispositivos podem compreender uma base de dispositivo compreendendo uma pluralidade de sensores de luz, circuitos de dispositivo acoplados aos sensores de luz e uma pluralidade de guias de luz que bloqueiam a luz de excitação, mas permitem que as emissões de luz passem para um sensor de luz. A base do dispositivo também pode incluir uma camada de blindagem que se estende sobre cada guia de luz entre cada guia de luz e o circuito do dispositivo e uma camada de proteção que é quimicamente inerte em relação à solução de reação que se estende sobre cada guia de luz entre cada guia de luz e a camada de blindagem. A camada de proteção impede que a solução de reação que atravessa a estrutura de reação e o guia de luz interaja com o circuito do dispositivo.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
[0001] Este pedido de patente reivindica prioridade ao pedido provisório de patente US No. 62/609,889, depositado em 22 de dezembro de 2017, e intitulado Light Detection Devices with Protective Liner and Methods of Manufacturing Same, e ao pedido holandeses n° 2020612, depositado em 19 de março de 2018, e Light Detection Devices with Protective Liner and Methods of Manufacturing Same. A totalidade do conteúdo de cada uma dos pedidos acima mencionados são aqui incorporadas por referência.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0001] Vários protocolos de pesquisa biológica ou química envolvem a execução de um grande número de reações controladas em superfícies de apoio ou locais no interior das câmaras de reação pré-definidos. As reações designadas podem então ser observadas ou detectadas e análise subsequente pode ajudar a identificar ou revelar propriedades das substâncias envolvidas na reação. Por exemplo, em alguns ensaios multiplex, um analito desconhecido tendo uma marcação de identificação (por exemplo, um marcador fluorescente) pode ser exposto a milhares de sondas conhecidas sob condições controladas. Cada sonda conhecida pode ser depositada numa correspondente cavidade de uma microplaca. Observando quaisquer reações químicas que ocorrem entre as sondas conhecidas e o analito desconhecido dentro dos poços pode ajudar a identificar ou revelar as propriedades da substância a analisar. Outros exemplos de tais protocolos de sequenciamento de DNA incluem processos conhecidos, tais como o sequenciamento por síntese (SBS) ou sequenciamento matriz-cíclica.
[0002] Em alguns protocolos de detecção de fluorescência convencionais, um sistema ótico é utilizado para direcionar uma luz de excitação para analitos marcados fluorescentemente e também para detectar os sinais fluorescentes que podem ser emitidos a partir dos analitos. No entanto, tais sistemas óticos podem ser relativamente caros e envolvem um trabalho de bancada relativamente grande. Por exemplo, tais sistemas óticos podem incluir um arranjo de lentes, filtros e fontes de luz.
[0003] Em outros sistemas de detecção propostos, as reações controladas ocorrem sobre as superfícies de apoio local ou no interior das câmaras de reação predefinidas fornecidas através de um detector eletrônico de luz de estado sólido ou gerador de imagens (por exemplo, um detector metal- óxido-semicondutor complementar (CMOS) ou um detector dispositivo carregado (CCD)) que não envolve um grande conjunto ótico para detectar as emissões fluorescentes. No entanto, tais sistemas de imagem de estado sólido propostos podem ter algumas limitações. Por exemplo, a entrega fluidicamente de reagentes (por exemplo, moléculas fluorescentemente marcadas) em uma solução para os analitos que estão localizadas no dispositivo eletrônico de tais sistemas podem apresentar desafios. Em alguns cenários, a solução reagente pode violar o dispositivo eletrônico e corroer ou de outro modo deteriorar os seus componentes, por exemplo.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0004] Em um aspecto da presente divulgação, um dispositivo é fornecido. O dispositivo compreende uma estrutura de reação que forma uma pluralidade de cavidades de reação para conter uma solução de reação com um pH de menos do que ou igual a cerca de 5 ou um maior pH do que ou igual a cerca de 8 e pelo menos um local de reação que gera as emissões de luz em resposta para incidir a luz de excitação após o tratamento com a solução de reação. O dispositivo compreende também uma base de dispositivo posicionado por baixo da estrutura de reação. A base do dispositivo compreende uma pluralidade de sensores de luz, e, um dispositivo de circuitos eletricamente acoplados aos sensores de luz em sinais de dados de transmissão com base em fótons detectados pelos sensores de luz. A base do dispositivo também compreende uma pluralidade de guias de luz com regiões de entrada que recebem a luz de excitação e a emissão de luz a partir de, pelo menos, um recesso de reação correspondentes, os guias de luz que se estendem para dentro da base do dispositivo das regiões de entrada em relação a, pelo menos, um correspondente sensor de luz e compreendendo, pelo menos, um material de filtro que filtra a luz de excitação e permite que as emissões de luz para transmitir para o pelo menos um sensor de luz correspondente. O dispositivo compreende ainda uma camada de blindagem que se estende sobre cada guia de luz e posicionado entre cada guia de luz e o circuito do aparelho. A base do dispositivo também compreende uma camada de proteção que se estende sobre cada guia de luz e posicionado entre cada guia de luz e a camada de blindagem que impede a solução de reação que passa através da estrutura de reação e a guia de luz de interagir com o circuito do aparelho. A camada de proteção é quimicamente inerte em relação à solução de reação.
[0005] Em alguns exemplos, a camada de proteção confina com a pluralidade de guias de luz dentro da base do dispositivo. Em alguns exemplos, o circuito do aparelho, é proporcionado dentro de camadas de material dielétrico da base do dispositivo, a camada de blindagem está posicionada entre a camada de proteção e as camadas de material dielétrico, e a camada de blindagem confina com as camadas de material dielétrico.
[0006] Em alguns exemplos, a camada de proteção estende- se ainda entre uma superfície superior da base do dispositivo e as zonas intersticiais da estrutura de reação que se estendem sobre os recessos de reação. Em algumas de tais exemplos, a camada de blindagem estende-se entre a camada de proteção e a superfície superior da base do dispositivo.
[0007] Em alguns exemplos, a camada de proteção compreende dióxido de silício, um óxido de metal, um nitreto de metal ou uma combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, a camada de proteção compreende dióxido de silício, oxinitreto de silício, o monóxido de silício, carboneto de silício, oxicarboneto de silício, nitrocarbide de silício, dióxido de silício, óxido de metal, o nitreto de metal ou uma combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, o pH da solução da reação é maior do que ou igual a cerca de 8. Em alguns exemplos, o pH da solução de reação é inferior a ou igual a cerca de 5, e a camada de proteção compreende carboneto de silício, oxicarboneto de silício, nitrocarbide silício, um óxido de metal, um nitreto de metal ou uma combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, a camada de proteção compreende uma camada de barreira impermeável a líquidos. Em alguns exemplos, a camada de blindagem compreende uma camada de nitreto de silício escudo.
[0008] Em alguns exemplos, o circuito compreende dispositivos interligados elementos condutores, e a camada de proteção impede que a solução de reação de oxidação dos elementos condutores. Em alguns exemplos, a espessura da camada de proteção está dentro do intervalo de cerca de cinco nanômetros para cerca de 100 nanômetros. Em alguns exemplos, a estrutura de reação compreende pelo menos um local de reação imobilizado para a estrutura de reação de dentro de cada uma da pluralidade de cavidades de reação, e a solução de reação pode iniciar uma reação e / ou formar um produto da reação com o na reação pelo menos um site que gera emissões de luz em resposta a luz incidente de excitação. Em alguns exemplos, o pelo menos um local de reação compreende pelo menos um analito, e a solução compreende a reação, pelo menos, uma molécula fluorescente marcada.
[0009] Em alguns exemplos, o circuito de dispositivo da base de dispositivo forma circuitos semicondutores complementares de óxido metálico (CMOS).
[0010] Em outro aspecto da presente divulgação, um biossensor é fornecido. O biossensor compreende qualquer um dos dispositivos descritos acima. O biossensor compreende também uma célula de fluxo montada no dispositivo. A célula de fluxo compreende a solução de reação e pelo menos um canal de fluxo que está em comunicação fluídica com a pluralidade de cavidades de reação da estrutura de reação para dirigir a mesma solução de reação.
[0011] Em outro aspecto da presente revelação, é proporcionado um método. O método compreende a formação de uma pluralidade de valas dentro de uma base de dispositivo que compreende uma pluralidade de sensores de luz e circuitos dispositivo eletricamente acoplados aos sensores de luz em sinais de dados de transmissão com base em fótons detectados pelos sensores de luz, a pluralidade de trincheiras que se estendem a partir de uma superfície superior de a base do dispositivo e para, pelo menos, um correspondente sensor de luz. O método também compreende depositar uma camada de blindagem sobre a base do dispositivo de tal modo que a camada de blindagem se estende, pelo menos, dentro da pluralidade de trincheiras, e depositar uma camada de proteção sobre a camada de blindagem de modo a que a camada de proteção estende-se, pelo menos, dentro da pluralidade de trincheiras. O método compreende ainda de enchimento da pluralidade de trincheiras sobre a camada de proteção depositado com, pelo menos, um material de filtro para formar uma pluralidade de guias de luz, os, pelo menos, um filtro de filtros de luz material de pelo menos um primeiro comprimento de onda e permite que a luz de um segundo comprimento de onda a passe através do mesmo para o pelo menos um sensor de luz correspondente. O método também compreende a formação de uma estrutura de reação através da pluralidade de guias de luz e a camada de proteção, a estrutura de reação de formação de uma pluralidade de reação de recessos correspondentes a, pelo menos, um guia de luz para conter uma solução de reação com um pH de menos do que ou igual a cerca de 5 ou um maior pH do que ou igual a cerca de 8 e pelo menos um local de reação que gera as emissões de luz do segundo comprimento de onda em resposta a luz de excitação incidente do primeiro comprimento de onda após o tratamento com a solução de reação. A camada de proteção é quimicamente inerte em relação à solução de reação.
[0012] Em alguns exemplos, a camada de proteção compreende dióxido de silício, oxinitreto de silício, o monóxido de silício, carboneto de silício, oxicarboneto de silício, nitrocarbide de silício, dióxido de silício, óxido de metal, o nitreto de metal ou uma combinação dos mesmos, e em que a camada de blindagem compreende um silicone camada de nitreto de escudo. Em alguns exemplos, depositando a camada de blindagem sobre a base dispositivo compreende ainda a depositar a camada de blindagem sobre a superfície superior da base do dispositivo, e depositar a camada de proteção ao longo da base do dispositivo compreende ainda depositar a camada de proteção sobre a porção da camada de blindagem que se estende através da superfície superior da base do dispositivo.
[0013] Em alguns exemplos, o método compreende ainda a passagem da solução de reação com um pH de menos do que ou igual a cerca de 5 ou um pH maior do que ou igual a cerca de 8 por cima da estrutura de reação.
[0014] Deve ser apreciado que todas as combinações dos aspectos precedentes e conceitos adicionais discutidos em maior detalhe abaixo (desde que tais conceitos não são mutuamente incompatíveis) estão contemplados como sendo parte do tema inventivo aqui divulgado.
[0015] Estes e outros objetos, características e vantagens da presente divulgação tornar-se-ão evidentes a partir da descrição detalhada dos vários aspectos da descrição tomada em conjunto com os desenhos que acompanham a seguir.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0016] Estas e outras características, aspectos e vantagens da presente divulgação tornar-se-ão melhor compreendidas quando a descrição detalhada que se segue for lida com referência aos desenhos anexos, os quais não são, necessariamente, concebidas à escala e nos quais números de referência iguais representam os mesmos aspectos em todos os desenhos, em que:
[0017] A fig. 1 ilustra, em um exemplo, um corte transversal de um biossensor, de acordo com a presente divulgação.
[0018] A fig. 2 ilustra, num exemplo, uma vista superior de um dispositivo de detecção do biossensor da Fig. 1.
[0019] A fig. 3 ilustra, em um exemplo, um corte transversal de uma porção do dispositivo de detecção da fig. 2 ilustrando uma parte de uma estrutura de reação e um guia de luz do mesmo.
[0020] A fig. 4 ilustra, em um exemplo, uma porção ampliada da secção transversal da FIG. 3.
[0021] A fig. 5 ilustra, em um exemplo, a porção ampliada da secção transversal da FIG. 4 com a solução de reação sobre a estrutura de reação.
[0022] A fig. 6 ilustra, num exemplo, a porção ampliada da secção transversal da FIG. 4 durante um evento de detecção de luz.
[0023] A fig. 7 ilustra, em um exemplo, a porção ampliada da secção transversal da FIG. 4 com descontinuidades na estrutura de reação e o guia de luz.
[0024] A fig. 8 ilustra, num exemplo, uma porção ampliada da secção transversal da FIG. 7 com descontinuidades na estrutura de reação, o guia de luz e uma camada de blindagem dos mesmos.
[0025] A fig. 9 é um fluxograma ilustrando, em um exemplo, um método de fabrico de um dispositivo de detecção de luz de acordo com a presente divulgação.
[0026] A fig. 10 ilustra, em um exemplo, a formação de uma trincheira, em uma base de um dispositivo de detecção de luz do dispositivo.
[0027] A fig. 11 ilustra, em um exemplo, a formação de uma camada de blindagem dentro da vala na base do dispositivo da FIG 10.
[0028] A fig. 12 ilustra, em um exemplo, a formação de uma camada de proteção sobre a camada de blindagem da fig. 11.
[0029] A fig. 13 ilustra, em um exemplo, a formação de uma guia de luz com um primeiro material de filtro através da camada de proteção FIG. 12.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0030] Os aspectos da presente divulgação e certos exemplos, características, vantagens e detalhes da mesma, são explicados detalhadamente a seguir com referência aos exemplos não limitativos ilustrados nos desenhos que acompanham. As descrições de materiais bem conhecidos, ferramentas de fabricação, técnicas de processamento, etc., são omitidos de modo a não obscurecer desnecessariamente os detalhes relevantes. Deve ser entendido, no entanto, que a descrição detalhada e os exemplos específicos, embora indicando aspectos da divulgação, são dados a título de ilustração apenas, e não são como forma de limitação. Várias substituições, modificações, adições e / ou arranjos, dentro do espírito e / ou extensão dos conceitos inventivos subjacentes será evidente para os técnicos versados no assunto a partir desta divulgação.
[0031] A língua de aproximação, tal como aqui utilizado ao longo da divulgação, pode ser aplicada para modificar qualquer representação quantitativa que possa permissivamente variar sem resultar numa mudança na função de base a que ele está relacionado. Por conseguinte, um valor modificado por uma ou mais termos, tal como “cerca de” ou “substancialmente”, não está limitado ao valor preciso especificado. Por exemplo, esses termos podem referir-se a menos do que ou igual a ± 5%, tal como menos do que ou igual a ± 2%, tal como menos do que ou igual a ± 1%, tal como menos do que ou igual a ± 0,5%, tal como menos do que ou igual a ± 0,2%, tal como menos do que ou igual a ± 0,1%, tal como menos do que ou igual a ± 0,05%. Em alguns casos, a linguagem aproximar pode corresponder à precisão de um instrumento para medir o valor.
[0032] A terminologia utilizada aqui é para o propósito de descrever apenas exemplos particulares e não se destina a ser limitativa. Tal como aqui utilizado, as formas singulares “um”, “uma” e “a” pretendem incluir as formas de plural, bem como, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Além disso, as referências a um “exemplo” não se destinam a ser interpretado como excluindo a existência de exemplos adicionais que também incorporam as características recitadas. Além disso, a menos que explicitamente afirmado em contrário, os termos “compreendendo” (e qualquer forma de “compreendem”, tal como “compreende” e “compreendendo”), “tem” (e qualquer forma de “ter”, tais como “possui ”e ‘tendo’),‘incluem’(e qualquer forma de ‘incluir’, tais como ‘inclui’ e ‘incluindo’), e ‘incluir’(e qualquer forma de ‘incluir’, tal como ‘cont’ e“ contendo”) são usados como verbos de ligação abertas. Como resultado, quaisquer exemplos que “compreende”, “tem”, “inclui” ou “contém” um ou mais passo ou elemento possui tal uma ou mais etapas ou elementos, mas não está limitado a possuir único tal um ou mais passo ou elemento. Tal como aqui utilizado, os termos “pode” e “podem ser” indicam uma possibilidade de uma ocorrência dentro de um conjunto de circunstâncias; uma posse de uma propriedade especificada, característica ou função; e / ou qualificar outro verbo expressando uma ou mais de uma habilidade, capacidade ou possibilidade associada com o verbo qualificado. Por conseguinte, o uso de “pode” e “podem ser” indica que um termo modificado é aparentemente adequado, capaz, ou apropriado para uma capacidade indicada, função, ou uso, tendo em conta que, em algumas circunstâncias, o termo modificado pode por vezes não ser adequado, capaz ou apropriado. Por exemplo, em algumas circunstâncias, um evento ou capacidade pode ser esperado, enquanto que em outras circunstâncias o evento ou capacidade não pode ocorrer - esta distinção é capturada pelos termos “pode” e “pode ser.”
[0033] Os exemplos aqui descritos podem ser utilizados em vários processos e sistemas biológicos ou químicos para análise académico ou comercial. Mais especificamente, os exemplos aqui descritos podem ser utilizados em vários processos e sistemas em que seja desejável para detectar um evento, propriedade, qualidade, ou característica que é indicativo de uma reação designada. Por exemplo, os exemplos aqui descritos incluem dispositivos de detecção de luz, biossensores, e seus componentes, bem como sistemas de bioensaio que operam com biossensores. Em alguns exemplos, os dispositivos, biossensores e sistemas podem incluir uma célula de fluxo e um ou mais sensores de luz que são acoplados em conjunto (amovivelmente ou fixamente) em uma estrutura substancialmente unitário.
[0034] Os dispositivos, biossensores e sistemas de bioensaio pode ser configurado para executar uma pluralidade de reações designadas que podem ser detectadas individualmente ou coletivamente. Os dispositivos, biossensores e sistemas de bioensaio pode ser configurado para executar a numerosos ciclos, em que a pluralidade de reações designadas ocorre em paralelo. Por exemplo, os dispositivos, biossensores e sistemas de bioensaio podem ser utilizados para sequenciar uma matriz densa de DNA apresenta através de ciclos iterativos de manipulação enzimática e luz ou imagem de detecção / aquisição. Como tal, os dispositivos, biossensores e sistemas de bioensaio (por exemplo, através de um ou mais cartuchos) pode incluir um ou mais de microfluidos canal que proporciona reagentes ou outros componentes de reação em uma solução de reação para um local de reação dos dispositivos, biossensores e sistemas de bioensaio. Em alguns exemplos, a solução de reação pode ser substancialmente ácido, tais como compreendendo um pH de menos do que ou igual a cerca de 5, ou menor do que ou igual a cerca de 4, ou menor do que ou igual a cerca de 3. Em outros exemplos, a solução de reação pode ser substancialmente alcalina / base, tal como compreendendo um pH maior do que ou igual a cerca de 8, ou maior do que ou igual a cerca de 9, ou superior ou igual a cerca de 10. como aqui utilizado, o termo “acidez” e as suas variantes gramaticais referem-se a um valor de pH de menos do que cerca de 7, e os termos “basicidade,” “alcalinidade” e suas variantes gramaticais referem-se a um valor de pH maior do que cerca de 7.
[0035] Em alguns exemplos, os locais de reação são fornecidos ou espaçados entre si de uma maneira predeterminada, tal como num uniforme ou repetindo o teste padrão. Em outros exemplos, os locais de reação são distribuídos de forma aleatória. Cada um dos locais de reação pode ser associado com um ou mais guias de luz e um ou mais sensores de luz que detectam a luz a partir do local de reação associado. Em alguns exemplos, os locais de reação situam-se em recessos de reação ou as câmaras, que pode, pelo menos parcialmente, compartimentar as reações designadas aqui.
[0036] Tal como utilizado aqui, uma “reação designada” inclui uma alteração em pelo menos uma de uma substância química, eléctrica, física, ou propriedade óptica (ou qualidade) de uma substância biológica de interesse, química ou tal como um analito-de- interesse. Em exemplos particulares, uma reação designada é um evento de ligação positiva, tal como incorporação de uma biomolécula marcada fluorescentemente com uma substância a analisar de interesse, por exemplo. Mais geralmente, uma reação pode ser designado uma transformação química, as alterações químicas, ou interação química. A reação também pode ser designado uma alteração nas propriedades eléctricas. Em exemplos particulares, uma reação designada inclui a incorporação de uma molécula fluorescente marcada com uma substância a analisar. O analito pode ser um oligonucleotídeo e a molécula fluorescentemente marcado pode ser um nucleotídeo. Uma reação designado pode ser detectado quando uma luz de excitação é dirigida para o oligonucleotídeo possuindo o nucleotídeo marcado, e o fluoróforo emite um sinal fluorescente detectável. Em exemplos alternativos, a fluorescência detectada é um resultado de quimioluminescência ou bioluminescência. Uma reação designado também pode aumentar a fluorescência (ou Forster), transferência de energia de ressonância (FRET), por exemplo, por trazendo um fluoróforo dador na proximidade com um fluoróforo aceitador, diminuição de FRET por separar doadores e aceitadores de fluoróforos, aumento de fluorescência por separação de um agente de extinção de um fluoróforo, ou diminuição de fluorescência por co- localização de um quencher e fluoróforo.
[0037] Tal como utilizado aqui, uma “solução de reação,” “componente de reação” ou “reagente” inclui qualquer substância que pode ser utilizada para obter pelo menos uma reação designada. Por exemplo, componentes de reação potenciais incluem reagentes, enzimas, amostras, outras biomoléculas, e soluções tampão, por exemplo. Os componentes da reação podem ser entregues a um local de reação numa solução e / ou imobilizado num local de reação. Os componentes da reação podem interagir diretamente ou indiretamente com uma outra substância, tal como um analito de interesse-imobilizado num local de reação. Como observado acima, a solução de reação pode ser substancialmente ácida (isto é, incluir uma acidez relativamente elevada) (por exemplo, compreendendo um pH de menos do que ou igual a cerca de 5, um pH inferior ou igual a cerca de 4, ou um pH inferior ou igual a cerca de 3) ou substancialmente alcalina / base (isto é, incluir uma relativamente elevada alcalinidade / basicidade) (por exemplo, compreendendo um pH maior do que ou igual a cerca de 8, um pH maior do que ou igual a cerca de 9, ou um pH maior do que ou igual a cerca de 10).
[0038] Tal como aqui utilizado, o termo “local de reação” é uma região localizada onde pode ocorrer, pelo menos, uma reação designada. Um local de reação pode incluir superfícies de suporte de uma estrutura de reação de substrato ou em que uma substância pode ser imobilizada no mesmo. Por exemplo, um local de reação pode incluir uma superfície de uma estrutura de reação (o que pode ser posicionado num canal de uma célula de fluxo) que tem um componente na mesma reação, tal como uma colónia de ácidos nucleicos na mesma. Em algumas de tais exemplos, os ácidos nucleicos na colónia tem a mesma sequência, sendo por exemplo, as cópias de clones de uma única cadeia simples ou de cadeia dupla molde. No entanto, em alguns exemplos um local de reação pode conter apenas uma única molécula de ácido nucleico, por exemplo, numa cadeia simples ou de cadeia dupla forma.
[0039] Uma pluralidade de locais de reação poderá ser distribuída aleatoriamente ao longo da estrutura de reação ou dispostas de uma maneira pré-determinada (por exemplo, lado-a-lado numa matriz, tal como em micro-arranjos). Um local de reação pode também incluir uma câmara de reação ou recesso que, pelo menos parcialmente define uma região espacial ou volume configurado para compartimentar a reação designada. Tal como aqui utilizado, o termo “câmara de reação” ou “recesso reação” inclui uma região espacial definida da estrutura de suporte (o qual é frequentemente em comunicação fluídica com um canal de fluxo). Um recesso de reação pode ser, pelo menos parcialmente, separado do ambiente circundante ou outras regiões espaciais. Por exemplo, uma pluralidade de recessos de reação pode ser separada uns dos outros por paredes comuns, tais como um detector de superfície. Como um exemplo mais específico, as cavidades de reação podem ser nanopoços compreendendo um travessão, poço, bem, ranhura, cavidade ou depressão definida por superfícies interiores de uma superfície de detecção e tem uma abertura ou abertura (isto é, ser de lados abertos), de modo que o nanopoços pode estar em comunicação fluídica com um canal de fluxo.
[0040] Em alguns exemplos, os recessos de reação da estrutura de reação são dimensionados e conformados em relação aos sólidos (incluindo os semissólidos) de modo a que os sólidos podem ser inseridos, totalmente ou parcialmente, no seu interior. Por exemplo, os recessos de reação podem ser dimensionados e conformados para acomodar uma pérola de captura. A pérola de captura pode ter amplificado por clonagem de DNA ou de outras substâncias nela. Em alternativa, os recessos de reação podem ser dimensionados e conformados para receber um número aproximado de grânulos ou substratos sólidos. Como outro exemplo, os recessos de reação podem ser preenchidos com um gel poroso ou substância que é configurado para controlar fluidos de difusão ou de filtro ou soluções que podem fluir para dentro das reentrâncias de reação.
[0041] Em alguns exemplos, os sensores de luz (por exemplo, fotodiodos) estão associados com os locais de reação correspondente. Um sensor de luz que está associado com um local de reação é configurado para detectar emissões de luz a partir do local de reação associados através de pelo menos uma guia de luz quando uma reação designada ocorreu no local de reação associado. Em alguns casos, uma pluralidade de sensores de luz (por exemplo, vários pixels de uma detecção de luz ou dispositivo de câmara) pode ser associado com um único local de reação. Em outros casos, um único sensor de luz (por exemplo, um único pixel) pode ser associado com um único local de reação ou com um grupo de sítios de reação. O sensor de luz, o local de reação, e outras características do biossensor pode ser configurado de modo que pelo menos alguma da luz é diretamente detectado por um sensor de luz sem ser refletida.
[0042] Tal como utilizado aqui, uma “substância química ou biológica” inclui biomoléculas, as amostras-de-interesse, os analitos de interesse, e outro composto químico (s). Uma substância biológica ou química pode ser usadas para detectar, identificar, ou analisar outro composto químico (s), ou função como intermediários para estudo ou analisar outro composto químico (s). Em exemplos particulares, as substâncias biológicas ou químicas incluem uma biomolécula. Tal como aqui utilizado, um “biomoléculas” inclui, pelo menos, um de um biopolímero, nucleosídeo, ácido nucleico, polinucleotídeo, oligonucleotídeo, proteína, enzima, polipeptídeo, anticorpo, antígeno, ligando, receptor, polissacarídeo, hidratos de carbono, polifosfato, célula, tecido, organismo , ou um seu fragmento ou qualquer outro composto químico biologicamente ativo (s), tais como análogos ou miméticos das espécies acima mencionadas. Num outro exemplo, uma substância química ou biológica ou uma biomolécula inclui uma enzima ou reagente utilizado numa reação acoplada para detectar o produto de uma outra reação, tal como uma enzima ou reagente, tal como uma enzima ou reagente usado para detectar o pirofosfato numa reação de pirosequenciamento. Enzimas e reagentes úteis para a detecção de pirofosfato estão descritos, por exemplo, na Patente dos Estados Unidos No. de publicação 2005/0244870 Al, que é aqui incorporada por referência na sua totalidade.
[0043] As biomoléculas, as amostras, e substâncias biológicas ou químicas podem ser de ocorrência natural ou sintética e pode ser suspenso numa solução ou mistura de reação dentro de um recesso ou região. Biomoléculas, exemplos e substâncias químicas ou biológicas também podem ser ligados a um material de fase sólida ou de gel. Biomoléculas, exemplos e substâncias biológicas ou químicas podem também incluir uma composição farmacêutica. Em alguns casos, biomoléculas, exemplos e substâncias químicas ou biológicas de interesse pode ser referido como alvo, sondas ou analitos.
[0044] Tal como utilizado aqui, um “biossensor” inclui um dispositivo que inclui uma estrutura de reação de com uma pluralidade de locais de reação que está configurado para detectar reações designadas que ocorrem no ou na proximidade dos locais de reação. Um biossensor pode incluir uma detecção de luz de estado sólido ou dispositivo “formação de imagens” (por exemplo, dispositivo de detecção de luz CCD ou CMOS) e, opcionalmente, uma célula de fluxo montada na mesma. A célula de fluxo pode incluir pelo menos um canal de fluxo que está em comunicação fluídica com os locais de reação. Como um exemplo específico, o biossensor é configurado para fluidicamente e eletricamente acoplar a um sistema de bioensaio. O sistema de bioensaio pode entregar uma solução de reação para os locais de reação de acordo com um protocolo predeterminado (por exemplo, sequenciamento por síntese) e realizar uma pluralidade de eventos de imagiologia. Por exemplo, o sistema de bioensaio pode dirigir soluções de reação para fluir ao longo dos locais de reação. Pelo menos uma das soluções de reação pode incluir quatro tipos de nucleotídeos possuindo as mesmas ou diferentes marcações fluorescentes. Os nucleotídeos podem ligar-se aos locais de reação, tais como a oligonucleotídeos correspondentes aos locais de reação. O sistema de ensaio biológico pode então iluminar os locais de reação, usando uma fonte de luz de excitação (por exemplo, fontes de luz de estado sólido, tais como diodos emissores de luz (LEDs)). A luz de excitação pode ter um comprimento de onda ou comprimentos de onda predeterminada, incluindo uma gama de comprimentos de onda. Os marcadores fluorescentes que são excitadas pela luz de excitação incidente pode fornecer sinais de emissão (por exemplo, luz de um comprimento de onda ou comprimentos de onda que diferente do da luz de excitação e, potencialmente, um ao outro) que pode ser detectada pelos sensores de luz.
[0045] Tal como aqui utilizado, o termo “imobilizado”, quando utilizado com respeito a uma biomolécula ou substância química ou biológica, inclui fixar substancialmente a biomolécula ou substância química ou biológica a um nível molecular numa superfície, tal como a uma superfície de detecção de um dispositivo de detecção de luz ou estrutura de reação. Por exemplo, uma biomolécula ou substância biológica ou química pode ser imobilizada numa superfície da estrutura de reação usando técnicas de adsorção incluindo interações não covalentes (por exemplo, as forças eletrostáticas, de Van der Waals, e desidratação de interfaces hidrófobas) e técnicas de ligação covalentes onde funcional grupos ou ligantes facilitam a fixação das biomoléculas para a superfície. Imobilização de biomoléculas ou substâncias biológicas ou químicas à superfície pode basear-se as propriedades da superfície, o meio líquido que transporta a biomolécula ou substância biológica ou química, e as propriedades das biomoléculas ou as próprias substâncias biológicas ou químicas. Em alguns casos, a superfície pode ser funcionalizada (por exemplo, química ou fisicamente modificado) para facilitar a imobilização de biomoléculas (ou substâncias biológicas ou químicas) para a superfície.
[0046] Em alguns exemplos, os ácidos nucleicos podem ser imobilizados com a estrutura de reação, tal como para as superfícies de recessos de reação dos mesmos. Em exemplos particulares, os dispositivos, biossensores, sistemas de bioensaio e os métodos descritos aqui podem incluir a utilização de nucleotídeos naturais, e também enzimas que estão configurados para interagir com os nucleotídeos naturais. Os nucleotídeos naturais incluem, por exemplo, ribonucleotídeos ou desoxirribonucleotídeos. Os nucleotídeos naturais pode estar na forma mono-, di- ou tri-fosfato e podem ter uma base selecionada a partir de adenina (A), Timina (T), uracila (U), guanina (G) ou citosina (C). Será entendido, no entanto, que os nucleotídeos não naturais, ou análogos de nucleotídeos dos nucleotídeos acima mencionadas modificadas podem ser utilizadas.
[0047] Como mencionado acima, uma biomolécula ou substância biológica ou química pode ser imobilizado num local de reação em um recesso reação de uma estrutura de reação. biomolécula ou uma tal substância biológica pode ser realizada fisicamente ou imobilizada dentro dos recessos de reação através de um ajuste de interferência, aderência, ligação covalente, ou aprisionamento. Exemplos de itens ou sólidos que podem ser dispostas dentro dos recessos de reação incluem contas de polímero, pastilhas, gel de agarose, pós, quantum dots, ou outros sólidos que podem ser comprimidas e / ou mantidas dentro da câmara de reação. Em certas concretizações, os recessos de reação podem ser revestidos ou preenchidos com uma camada de hidrogel capaz de se ligar covalentemente oligonucleotídeos de DNA. Em exemplos particulares, uma superestrutura de ácido nucleico, tal como uma pérola de DNA, pode ser disposta em ou a um recesso de reação, por exemplo, por ligação a uma superfície interior da cavidade de reação ou por permanência num líquido no interior da cavidade de reação. Uma bola de ADN ou outra superestrutura de ácido nucleico pode ser realizada e, em seguida, disposta em ou em um recesso reação. Alternativamente, uma bola de DNA pode ser sintetizada in situ a uma cavidade de reação. Uma substância que é imobilizado num recesso de reação pode estar no estado sólido, líquido ou gasoso.
[0048] As Figs. 1-8 ilustram um corte transversal de uma porção de um biossensor 100 formado em conformidade com um exemplo. Como mostrado, o biossensor 100 pode incluir uma célula de fluxo 102 que está acoplado diretamente ou indiretamente, a um dispositivo de detecção de luz 104 O fluxo de célula 102 pode ser montado no dispositivo de detecção de luz 104 No exemplo ilustrado, a célula de fluxo 102 é fixada diretamente o dispositivo de detecção de luz 104 por meio de um ou mais mecanismos de fixação (por exemplo, adesivos, ligação, fixadores e semelhantes). Em alguns exemplos, a célula de fluxo 102 pode ser amovivelmente acoplada ao dispositivo de detecção de luz 104
[0049] O biossensor 100 e / ou o dispositivo de detecção 104 pode ser configurado para análise química ou biológica para obter qualquer informação ou dados que relaciona a ela. Em exemplos particulares, o biossensor 100 e / ou o dispositivo de detecção 104 pode compreender um sistema de ácido nucleico de sequenciamento (ou sequenciador) configurado para várias aplicações, incluindo, mas não se limitando a sequenciamento de novo, re-sequenciamento de genomas completos ou como alvo regiões genômicas, e metagenômicas. O sistema de sequenciamento pode ser configurado para realizar a análise de DNA ou RNA. Em alguns exemplos, o biossensor 100 e / ou a detecção do dispositivo 104 está configurado para executar um grande número de reações paralelas no interior do biossensor 100 e / ou o dispositivo de detecção 104 para obter informações relativas aos mesmos.
[0050] A célula de fluxo 102 pode incluir um ou mais canais de fluxo que dirigem uma solução ou para locais de reação 114 sobre o dispositivo de detecção 104, como explicado mais abaixo. A célula de fluxo 102 e / ou 100 de biossensor pode, assim, incluir, ou ser em comunicação fluídica com um sistema / solução de armazenamento de fluido (não mostrado) que pode armazenar vários componentes de reação ou os reagentes que são utilizados para conduzir as reações designadas são preferíveis, por exemplo. O sistema de armazenagem de fluido pode também armazenar fluidos ou soluções para a lavagem ou limpeza de uma rede de fluido e o biossensor 100 e / ou o dispositivo de detecção 104, e, potencialmente, para diluir os reagentes. Por exemplo, o sistema de armazenamento de fluido pode incluir vários reservatórios para armazenar amostras, reagentes, enzimas, outras biomoléculas, tampão de soluções, aquoso, óleo e outras soluções não-polares, e semelhantes. Como observado acima, a solução de fluido ou fornecido na estrutura de reação de 126 pode ser relativamente ácido (por exemplo, de pH inferior ou igual a cerca de 5) ou alcalina / base (por exemplo, maior do que o pH ou igual a cerca de 8). Além disso, o sistema de armazenamento de fluido também pode incluir reservatórios de resíduos para a recepção de produtos residuais a partir do biossensor 100 e / ou o dispositivo de detecção 104.
[0051] No exemplo ilustrado, o dispositivo de detecção de luz 104 inclui uma base 125 do dispositivo e uma estrutura de reação de 126 que se sobrepõe à base de dispositivo 125, como mostrado nas FIGS. 1 e 3-8. Em exemplos particulares, a base de dispositivo 125 inclui uma pluralidade de camadas empilhadas (por exemplo, camada de silício ou de bolacha, a camada dielétrica, camadas de metal-dielétrico, etc.). A base do dispositivo 125 pode incluir um conjunto de sensores 124 de sensores de luz 140, e uma matriz de guia de guias de luz 118, como mostrado na FIG. 3. Como mostrado nas Figs. 1 e 3 - 8, a estrutura de reação de 126 pode incluir uma variedade de reação recessos 108 que tem, pelo menos, um local de reação 114 nela fornecida (por exemplo, imobilizado sobre uma superfície da mesma) correspondente. Em certos exemplos, o dispositivo de detecção de luz 104 está configurado, de tal modo que cada um dos sensores de luz 140 corresponde (e potencialmente alinha) com uma única guia de luz 118 e / ou de um único recesso de reação 108 de modo que ele recebe fótons única da mesma. No entanto, noutros exemplos, um único sensor de luz 140 pode receber mais de fótons através um guia de luz 118 e / ou a partir de mais do que uma cavidade de reação 108. Um único sensor de luz 140 pode, assim, formar um pixel ou mais do que um pixel.
[0052] Como mostrado na FIG. 2, a matriz de reação recessos 108 e / ou guias de luz 118 (e potencialmente sensores de luz 140) pode ser fornecido num padrão de repetição definida de tal modo que pelo menos algumas das reentrâncias 108 e / ou guias de luz 118 (e, potencialmente sensores de luz 140) estão igualmente espaçados uns dos outros segundo um padrão de posicionamento definido. Em outros exemplos, a reação de recessos 108 e / ou guias de luz 118 (e potencialmente sensores de luz 140) podem ser fornecidos com um padrão aleatório, e / ou, pelo menos, alguns da reação recessos 108 e / ou guias de luz 118 (e potencialmente luz sensores 140) pode ser variavelmente espaçadas umas das outras.
[0053] Como se mostra nas FIGS. 1 e 2, a estrutura de reação de 126 do dispositivo de detecção 104 pode definir uma superfície do detector 112 ao longo do qual uma solução de reação pode fluir e residem, como explicado mais abaixo. A superfície do detector 112 da estrutura de reação 126 pode ser a superfície superior exposta do dispositivo de detecção 104. A superfície do detector 112 pode compreender as superfícies dos recessos 108 e áreas intersticiais 113 que se estende entre e sobre os recessos 108. Como explicado mais abaixo, a base de dispositivo 125 do dispositivo de detecção 104 pode incluir uma camada de proteção 130 que forma um plano liso (por exemplo, plana) superfície que subjacente da estrutura de suporte que a modulação minimiza superfície topografia induzida na superfície do detector 112, e em particular para as áreas intersticiais 113 da superfície do detector 112. Em exemplos particulares, as áreas intersticiais 113 da superfície do detector 112 pode ser porções de superfície planar lisa que impedem a solução da reação e / ou quaisquer outras substâncias químicas ou biológicas de restante no mesmo e / ou previne almofada movimentada erros. A suavidade e / ou a planaridade das áreas intersticiais 113 da superfície do detector 112 fornecida pela configuração da camada de proteção subjacente 130 pode ser mais suave e / ou planas que, em comparação com os exemplos que são nulas da camada de proteção 130. Além disso, em alguns exemplos, a suavidade e / ou a planaridade das áreas intersticiais 113 da superfície do detector 112 fornecida pela camada de proteção subjacente 130 pode melhorar a robustez do dispositivo de detecção 104, em comparação com os exemplos que são nulas da camada de proteção 130.
[0054] A superfície do detector 112 da luz de detecção do dispositivo 104 pode ser funcionalizada (por exemplo, química ou fisicamente modificado de um modo adequado para a realização de reações designadas). Por exemplo, a superfície do detector 112 pode ser funcionalizado e pode incluir uma pluralidade de locais de reação 114 com um ou mais biomoléculas imobilizadas aos mesmos, como mostrado nas FIGS. 1, 3 e 4. Como observado acima, a superfície do detector 112 pode incluir uma variedade de reação recessos 108 (por exemplo, câmaras de reação aberto-sided). Cada um dos recessos 108 da reação pode incluir um ou mais do local de reação 114. A reação de recessos 108 pode ser definido por, por exemplo, uma mudança de profundidade (ou espessura) ao longo da superfície do detector 112. Em outros exemplos, a superfície do detector 112 pode ser substancialmente planar.
[0055] Como se mostra nas FIGS. 3 e 4, os locais de reação 114 pode ser distribuído segundo um padrão ao longo da superfície do detector 112, tal como no interior da reação recessos 108. Por exemplo, os locais de Reações 114 podem ser localizados em filas e colunas ao longo da reação de recessos 108 de uma maneira que é semelhante a um micro- arranjo. No entanto, compreende-se que podem ser usados vários padrões de locais de reação 114. Os locais de reação 114 pode incluir substâncias químicas ou biológicas, que emitem os sinais de luz, como explicado mais abaixo. Por exemplo, as substâncias biológicas ou químicas das reações locais 114 pode gerar emissões de luz em resposta à luz de excitação 101. Em exemplos particulares, os locais de reação 114 inclui aglomerados ou colónias de biomoléculas (por exemplo, oligonucleotídeos) que são imobilizadas no detector superfície 112 no interior da reação recessos 108. as reações locais 114 pode gerar emissões de luz em resposta a luz incidente excitação após o tratamento com a solução de reação. Por exemplo, a solução de reação pode iniciar uma reação e / ou formar um produto de reação às reações locais 114 (mas potencialmente não em outros locais de reação da estrutura de reação de 126 ° do dispositivo 104) que gera as emissões de luz em resposta à luz de excitação.
[0056] Como mostrado na FIG. 1, num exemplo, a célula de fluxo 102 inclui, pelo menos, uma parede lateral e uma tampa 110. O fluxo de, pelo menos, uma parede lateral pode ser ligada à superfície do detector 112 e estendem-se entre a tampa de fluxo 110 e a superfície do detector 112. A célula de fluxo de 102 pode ser configurado de modo que um canal de fluxo 119 é formada entre a cobertura de fluxo 110 e a superfície do detector 112 do dispositivo de detecção de luz 104. Em alguns exemplos, o canal de fluxo 119 pode incluir uma altura (que se estende entre a tampa de fluxo 110 e o detector superfície 112) dentro do intervalo de cerca de 50 a cerca de 400 μm (micron), ou, mais particularmente cerca de 80 a cerca de 200 horas, por exemplo. Num exemplo, a altura do canal de fluxo 119 é de cerca de 100 μm. A tampa do fluxo 110 pode compreender um material que é transparente para a luz de excitação 101 de propagação a partir de um exterior do biossensor 100 e para / dentro do canal de fluxo 119, como mostrado na FIG. 1. É de notar que a luz de excitação 101 pode dirigir-se a tampa 110 do fluxo a partir de qualquer ângulo e ao longo do mesmo ou de diferentes ângulos.
[0057] A luz de excitação 101 pode ser emitida a partir de qualquer fonte de iluminação (não mostrado), que pode ou não ser parte do sistema de bioensaio, 100 de biossensor ou dispositivo de detecção de luz 104. Em alguns exemplos, o sistema de iluminação pode incluir uma luz fonte (por exemplo, um ou mais LED) e, potencialmente, uma pluralidade de componentes ópticos para iluminar, pelo menos, a estrutura de reação de 126 ° do dispositivo de detecção 104. os exemplos de fontes de luz podem incluir lasers, lâmpadas de arco, LEDs, ou de diodos laser. Os componentes ópticos podem ser, por exemplo, refletores, dicroicos, divisores de feixe, colimadores, lentes, filtros, cunhas, prismas, espelhos, detectores e semelhantes. Num exemplo particular, o sistema de iluminação está configurado para dirigir a luz de excitação 101 para locais de reação 114 dentro dos recessos 108 da estrutura de reação de 126 ° do dispositivo de detecção 104. Em alguns exemplos, o sistema de iluminação pode emitir luz de excitação 101 dentro de um gama de comprimentos de onda, tal como dentro do intervalo de cerca de 300 nm a cerca de 700 nm, por exemplo, ou, mais particularmente, dentro do intervalo de cerca de 400 nm a cerca de 600 nm por exemplo. Em alguns exemplos, o sistema de iluminação pode emitir luz de excitação 101 para um determinado comprimento de onda ou comprimentos de onda que excita a substância biológica ou química (s) dos locais de reação 108 (por exemplo, uma reação iniciada pela solução da reação e / ou de forma do produto de reação pela solução de reação às reações locais 114) para emitir as emissões de luz de um comprimento de onda diferentes ou de comprimentos de onda. Por exemplo, em um exemplo, onde os locais de reação 108 incluem fluoróforos excitados por comprimentos de onda de luz verde, da luz de excitação pode ser de cerca de 532 nm e a emissão de luz pode ser de cerca de 570 nm ou mais.
[0058] Como também mostrado na FIG. 1, a tampa de fluxo 110 pode incluir, pelo menos, uma porta 120 que é configurado para engatar fluidicamente o canal de escoamento 119 e, potencialmente, outros portos (não mostrados). Por exemplo, as outras portas podem ser a partir de um cartucho ou uma estação de trabalho que compreendia a solução de reação ou outra substância biológica ou química. O canal de fluxo 119 pode ser configurado (por exemplo, tamanho e em forma) para dirigir um líquido ou solução, tal como a solução de reação, ao longo da superfície do detector 112.
[0059] As Figs. 3 e 4 mostram o dispositivo de detecção 104 em maior detalhe do que a FIG. 1. Mais especificamente, as Figs. 3 e 4 mostram um único sensor de luz 140, uma única guia de luz 118 para dirigir e passando as emissões de luz de pelo menos um local de reação 114 a ele associado para o sensor de luz 140, e os circuitos associados 146 para transmissão de sinais com base nas emissões de luz (por exemplo, , fótons) detectado pelo sensor de luz 140. Entende- se que os outros sensores de luz 140 do arranjo de sensor 124 (Figs. 1 e 2) e os componentes associados podem ser configurado de modo idêntico ou similar. Entende-se também, no entanto, o dispositivo de detecção de luz 104 não é necessária para ser fabricado de modo uniforme por toda parte. Em vez disso, um ou mais sensores de luz 140 e / ou componentes associados podem ser fabricados de forma diferente ou têm diferentes relações em relação um ao outro.
[0060] O circuito 146 podem incluir elementos condutores interligados (por exemplo, condutores, rastreios Vias, interligações, etc.) que são capazes de conduzir a corrente elétrica, tais como a transmissão de sinais de dados que são baseados em fótons detectados. Por exemplo, em alguns exemplos, o circuito 146 pode compreender um arranjo de microcircuito. O dispositivo de detecção de luz 104 e / ou o dispositivo de base 125 pode compreender, pelo menos, um circuito integrado tendo uma matriz de sensores de luz 140. O circuito 146 posicionado no interior do dispositivo de detecção 104 pode ser configurado para, pelo menos, um de amplificação de sinal, a digitalização, armazenagem e processamento. O circuito 146 pode recolher (e potencialmente analisar) a emissões de luz detectada e gerar sinais de dados para a comunicação de dados de detecção para um sistema de bioensaio. O circuito 146 também pode executar analógico adicional e / ou de processamento de sinal digital no dispositivo de detecção de luz 104.
[0061] A base do dispositivo 125 e o circuito 146 pode ser fabricada usando processos de circuito integrado, tais como os processos utilizados para a fabricação de dispositivos de carga acoplada ou circuitos de dispositivos ou circuitos de semicondutor de óxido de metal complementar (CMOS) (CCD) ou fabricação. Por exemplo, como mostrado na FIG. 3, a base 125 do dispositivo pode ser um dispositivo que compreende CMOS de uma pluralidade de camadas sobrepostas, incluindo uma base de sensor 141, que pode ser uma camada de silício (por exemplo, uma pastilha) em alguns exemplos. A base do sensor 141 pode incluir um sensor de luz 140, e portões 143 nela formada. As portas 143 pode ser eletricamente acoplado ao sensor de luz 140. Quando o dispositivo de detecção de luz 104 está configurado como mostrado na FIG. 3, o sensor de luz 140 pode ser eletricamente acoplado ao circuito 146 através das portas 143, por exemplo.
[0062] Pelo menos uma parte do circuito 146 pode ser fornecida dentro de camadas de substrato dispositivo da base de dispositivo 125 do dispositivo de detecção 104, por meio de / para as quais as luzes guias 118 pode estender cada. Em alguns exemplos, cada uma das camadas de substrato pode incluir elementos condutores interligados que forma pelo menos parte do circuito do dispositivo 146, e o material dielétrico 142 adjacente a (e potencialmente circundante) os elementos condutores dos circuitos 146, como mostrado na FIG. 3. Os elementos condutores do circuito 146 pode ser incorporado dentro do material dielétrico 142. Como também mostrado na FIG. 3, as luzes guias 118 pode estender-se através do material dielétrico 142 e pode ser afastado do circuito 146. Vários elementos metálicos e / ou dielétrica podem ser utilizados materiais, tais como as que são adequadas para a fabricação de circuito integrado (CMOS de fabrico). Por exemplo, em alguns exemplos, os elementos condutores / circuitos 146 podem ser elementos metálicos, tais como elementos de W (tungstênio), elementos de Cu (cobre), elementos de Al (alumínio), ou uma combinação dos mesmos (mas, entende-se que outros materiais e configurações podem ser usados). Em alguns exemplos, o material dielétrico pode ser Si02 (mas, entende-se que outros materiais e configurações podem ser usados).
[0063] Tal como aqui utilizado, o termo “camada” não se limita a um único corpo de material contínua, a menos que indicado de outra maneira. Por exemplo, a base de sensor 141 e / ou as camadas de base do dispositivo 125 de dispositivo pode incluir várias subcamadas que são materiais diferentes e / ou podem incluir revestimentos, adesivos e semelhantes. Além disso, uma ou mais das camadas (ou subcamadas) podem ser modificados (por exemplo, gravado, depositado com o material, etc.) para proporcionar as características aqui descritas.
[0064] Como se mostra nas FIGS. 3 e 4, a estrutura de reação de 126 pode compreender uma ou mais camadas que formam a reação recessos 104 estendendo-se nele. A estrutura de reação de 126 pode estender-se ao longo de uma superfície exterior superior da base do dispositivo 125. No exemplo ilustrado, a estrutura de reação de 126 é depositada diretamente ao longo da superfície exterior de topo de uma primeira camada de revestimento 154 e o primeiro e segundo material de filtro 116, 115 da base de dispositivo 125, tal como descrito mais abaixo. No entanto, uma camada intermediária pode ser disposta entre a estrutura de reação de 126 e a base do dispositivo 125 noutros exemplos. A estrutura de reação de 126 pode incluir um ou mais materiais que estão configuradas para permitir que a excitação de sinais luminosos 101 e os sinais de luz emitida a partir dos locais de reação 114 (após o tratamento com a solução de reação) dentro dos recessos 108 para passar através da mesma e para dentro de uma abertura 158 de um ou mais luz guia 118 correspondente a uma determinada cavidade de reação 108. Em alguns exemplos, a estrutura de reação de 126 podem incluir mais uma camada ou outra característica que impede ou crosstalk “compartilha” de luz emitida a partir de um local de reação particular, uma L4 / recesso reacional 108 de passagem de um sensor não-correspondente 140.
[0065] A estrutura de reação de 126 pode compreender uma pluralidade de camadas diferentes, como mostrado nas FIGS. 3 e 4. No exemplo ilustrado, a estrutura de reação de 126 pode incluir uma primeira camada de reação 160 que se estende ao longo (diretamente ou indiretamente) de base do dispositivo 125 (por exemplo, através da primeira camada de revestimento 154) e da abertura 158 das guias de luz 118 (por exemplo, o primeiro e segundo material de filtro 116, 115) da base do dispositivo 125, como mostrado nas FIGS. 3 e 4. Como também mostrado nas FIGS. 3 e 4, no exemplo ilustrado, a estrutura de reação 126 inclui ainda uma segunda camada 162 que se estende ao longo (diretamente ou indiretamente) a primeira camada 160. A estrutura de reação de 126 no exemplo ilustrado inclui também uma terceira camada 164, que se estende ao longo (diretamente ou indiretamente) a segunda camada 162, e uma quarta camada 166, que se estende ao longo (diretamente ou indiretamente) a terceira camada 162. a reação de recessos 108 pode estender-se, pelo menos, para a terceira camada de 164.
[0066] A quarta camada 166 pode formar as superfícies internas (por exemplo, paredes laterais e uma parede de fundo) da reação de recessos 108 por que se estende sobre uma reentrância (por exemplo, uma cavidade ou um espaço vazio) da terceira camada 162, como mostrado na fig. 3 e 4. A quarta camada 166, e, potencialmente, a segunda camada 162, pode formar a superfície do detector 112, como mostrado nas FIGS. 3 e 4. Em alguns casos, a quarta camada 166, e, potencialmente, a segunda camada 162, pode ser configurado para proporcionar uma superfície sólida que autorizações de produtos químicos, biomoléculas ou de outros analitos de interesse a ser nele imobilizado. Por exemplo, cada um dos locais de reação 114 pode incluir um conjunto de biomoléculas que são imobilizadas na superfície do detector 112, o qual pode compreender a quarta camada 166, e, potencialmente, a segunda camada 162. Assim, a quarta camada 166, e, potencialmente, a segunda camada 162 pode compreender um material que permite que os locais de reação 114 para ser imobilizada à mesma. A primeira camada 160 e a quarta camada 166 (e, potencialmente, a segunda camada 162 e a terceira camada 166) pode compreender um material que é, pelo menos substancialmente transparente para a luz de excitação 101 e a luz de emissão dos locais de reação 114. Em adição, a quarta camada 166, e, potencialmente, a segunda camada 162, podem ser fisicamente ou quimicamente modificado para facilitar a imobilização de biomoléculas e / ou para facilitar a detecção das emissões de luz.
[0067] A título de exemplo e como mostrado no exemplo ilustrado, das FIGS. 3 e 4, a primeira camada 160 e a terceira camada 166 pode compreender um primeiro material e a segunda camada 162 e a quarta camada 168 pode compreender um segundo material diferente do primeiro material. Em alguns exemplos, o primeiro material é SiN, e o segundo material é TaO. No entanto, a estrutura de reação de 126 pode compreender camadas diferentes (por exemplo, camadas diferentes, menos camadas, e / ou camadas adicionais) e / ou materiais diferentes.
[0068] Como se mostra nas FIGS. 3 e 4, a base de dispositivo 125 do dispositivo de detecção 104 pode incluir uma primeira camada de blindagem 150 que se estende ao longo (diretamente ou indiretamente) as camadas empilhadas (por exemplo, camadas de metal-dielétrico) da base do dispositivo 125, tal como através do dielétrico materiais 142 e o condutor circuito componentes 146. o primeiro escudo camada 150 pode incluir um material que é configurado para bloquear, refletir, e / ou atenuar significativamente a luz de excitação 101 e / ou as emissões de luz provenientes dos locais de reação 114 (por exemplo, luz os sinais que estão a propagar a partir do canal de fluxo 118). A título de exemplo apenas, a primeira camada de blindagem 150 pode compreender tungstênio (W).
[0069] A primeira camada de blindagem 150 pode incluir, pelo menos, um de uma abertura através do mesmo, que se alinha, pelo menos parcialmente, com, pelo menos, um correspondente guia de luz 118. A primeira camada 150 de blindagem pode incluir uma matriz de tais aberturas. Em alguns exemplos, a primeira camada 150 de blindagem pode prolongar inteiramente sobre as aberturas na mesma. Tal como, os sinais de luz de excitação tais emissões de luz 101 e / ou a luz a partir dos locais de reação 114 podem ser bloqueados, refletida, e / ou significativamente atenuado para prevenir os sinais de luz que passa através da base do dispositivo 125 do lado de fora das guias de luz 118 e ser detectado pelos sensores de luz 140 . Em alguns exemplos, a primeira camada de blindagem 150 estende-se continuamente entre as guias de luz adjacentes 118 e / ou aberturas que se estendem da mesma. Em outros exemplos, a primeira camada de blindagem 150 não se estende continuamente entre guias de luz adjacentes 118 e / ou aberturas que se estendem aos mesmos de tal modo que uma ou mais outra abertura existente na primeira camada de blindagem 150, que pode permitir que a luz de excitação 101 e / ou as emissões de luz provenientes dos locais de reação 114 para passar através da mesma.
[0070] Em alguns exemplos, a base de dispositivo 125 do dispositivo de detecção 104 pode incluir uma segunda camada de blindagem 152 que se estende ao longo (diretamente ou indiretamente) a primeira camada de blindagem 150, como mostrado nas FIGS. 3 e 4. A camada segunda blindagem 152 pode incluir um material antirrefletivo e / ou um material que evita a contaminação das porções subjacentes da base do dispositivo 125. A título de exemplo, a segunda camada de blindagem 152 pode compreender SiON. Em alguns exemplos, a segunda camada 152 de blindagem pode ser configurado para evitar contaminação, tal como sódio, de interagir com a primeira camada de blindagem 150, o dielétrico de material 142 e / ou a (por exemplo, metal) componentes do circuito do aparelho 146 condutora. em alguns exemplos, a segunda camada de blindagem 152 pode imitar a configuração da primeira camada de blindagem 150. Por exemplo, a segunda camada de blindagem 152 pode incluir pelo menos uma abertura através da mesma, que se alinha, pelo menos parcialmente, com, pelo menos, um guia de luz 118, como mostrado nas FIGS. 3 e 4. A camada segunda blindagem 152 pode incluir uma variedade de tais aberturas. Em alguns exemplos, a segunda camada de blindagem 152 pode estender-se sobre as aberturas na mesma. Em alguns exemplos, a segunda camada de blindagem 152 estende-se continuamente entre as guias de luz adjacentes 118 e / ou aberturas que se estendem da mesma. Em outros exemplos, a segunda camada de blindagem 152 não se estende continuamente ao longo de guias de luz 118 adjacentes e / ou aberturas que se estendem aos mesmos de tal modo que uma ou mais outra abertura existente na segunda camada de blindagem 152, como mostrado nas FIGS. 3 e 4.
[0071] Em alguns exemplos, o dispositivo de detecção de luz 104 pode incluir uma camada de revestimento 154 que se estende ao longo da base do dispositivo 125 e sobre os guias de luz 118, como mostrado nas FIGS. 3 e 4. A camada de revestimento 154 pode ser uma camada de conformação contínua formada na base do dispositivo 125. A camada de revestimento 154 pode ser quimicamente reativo com respeito à solução de reação. Por exemplo, devido à composição (por exemplo, água e / ou óleo) e / acidez relativamente elevada ou (por exemplo, de pH igual ou inferior a cerca de 5) ou relativamente alta basicidade (por exemplo, de pH igual ou superior a cerca de 8) da solução de reação, a solução de reação pode reagir quimicamente com o material da camada de revestimento 154 quando a eles expostos, e causa o material a ser dissolvidas ou de outro modo individual (ou seja, a camada de revestimento 154). Ao longo do tempo de exposição, a solução de reação pode assim gravar através da camada de revestimento 154 e, em última análise, interagem com e corroa ou de outra forma interferir com o funcionamento dos circuitos de dispositivo 146. Por exemplo, a camada de revestimento 154 pode ser uma camada de nitreto de silício (ou de outro modo incluem SiN), e a solução relativamente alta reação ácida ou básica pode tender para gravar o SiN quando exposto aos mesmos. Desta forma, o revestimento de camada SiN 154 pode ser ineficaz na prevenção da solução de reação a partir de decapagem através do mesmo e, em última análise, interagem com os circuitos de dispositivo 146 (por exemplo, corroendo o condutor (por exemplo, metal) componentes do circuito do aparelho, 146). Outros materiais que formam a camada de revestimento podem ser semelhantes quimicamente reativo à solução de reação, tal como devido à composição e / ou relativamente elevada acidez ou basicidade dos mesmos, e, assim, deixar de impedir que a solução de reação a partir de decapagem através do mesmo tempo acabou.
[0072] O forro de camada 154 pode ser anulada de aberturas definidas. No entanto, a camada de revestimento 154 pode incluir pelo menos uma descontinuidade interna, poro, fenda, intervalo ou semelhante, que permite que um líquido ou uma solução, tal como a solução de reação, a fluir através da camada de revestimento 154, como explicado mais abaixo. Por exemplo, a densidade da camada de revestimento 154 pode ser relativamente baixa, tal que descontinuidades internas dos mesmos formam um caminho através da camada de revestimento 154, através da qual a solução de reação pode passar para o material dielétrico 142 e, em última análise, o condutor (por exemplo, de metal ) componentes do circuito dispositivo 146. deste modo, a camada de revestimento 154 pode ser ineficaz na prevenção da solução de reação a passagem através da mesma e, em última análise, interagem com o circuito do aparelho. Em alguns exemplos, devido à sua densidade ou descontinuidades internas, a camada de revestimento 154 pode não ser impermeável a líquidos.
[0073] Nos exemplos ilustrados, a camada de revestimento 154 estende-se entre a segunda camada de blindagem 152 e a camada de proteção 130 sobre a porção superior de topo da base do dispositivo 125, e estende-se ao longo das guias de luz 118 entre as camadas de material dielétrico 142 e o camada de proteção 130. o forro de camada 154 pode ser configurado como um antirrefletor ou uma camada refletora (por exemplo, para garantir que a luz emitida a partir dos locais de reação 114 passa através das guias de luz 118), uma camada de prevenção de contaminação (por exemplo, para prevenir contaminação de sódio para a base do dispositivo 125) e / ou uma camada de adesão (por exemplo, para aderir o material de filtro 116 dos guias de luz 118 para o material dielétrico 142). Em alguns exemplos, a camada de revestimento 154 pode ser configurada como uma camada de prevenção de contaminação que impede quaisquer espécies iónicas a partir de penetrar nas camadas do dispositivo (por exemplo, camadas de metal -dielétrico). Em alguns exemplos, a camada de revestimento 154 compreende SiN. Em alguns exemplos, a camada de revestimento 154 compreende uma camada de SiN.
[0074] Como se mostra nas FIGS. 3 e 4, a camada de revestimento 154 pode ser de uma espessura substancialmente uniforme. Em outros exemplos, a espessura da camada de revestimento 154 pode variar. Por exemplo, as porções da camada de revestimento 154 que se estende através da porção de topo da base do dispositivo 125 pode ser uma primeira espessura, e as porções da camada de revestimento 154 se estende sobre as guias de luz 118 pode ser uma segunda espessura que é mais espessa ou mais fina que a primeira espessura. Como outro exemplo, a espessura das partes do da camada de revestimento 154 se estende sobre as guias de luz 118 pode variar ao longo da profundidade dentro da base do dispositivo 125 (por exemplo, pode diminuir com a profundidade para dentro da base do dispositivo 125). Em alguns exemplos, a espessura da camada de revestimento 154 pode estar dentro da gama de cerca de 10 nm a cerca de 100 nm. No exemplo ilustrado, a camada de revestimento 154 é de cerca de 50 nm de espessura.
[0075] Como mostrado na FIG. 3, a base 125 do dispositivo pode também incluir uma segunda camada de revestimento 155 formada no interior das camadas de base e dispositivo 125 de dispositivo por baixo das guias de luz 118. A segunda camada de revestimento 155 pode ser substancialmente semelhante ou o mesmo que a camada de revestimento 154 mas para a sua posição dentro da base do dispositivo 125. em alguns exemplos, a segunda camada de revestimento 155 pode estender-se imediatamente abaixo da camada de proteção 130 ao longo da parte inferior das guias de luz 118, como mostrado na FIG. 3. Desta maneira, a camada de revestimento 154 e a camada 155 do segundo forro pode estender-se completamente sobre as guias de luz 118, mas para as aberturas 158 das guias de luz 118 por baixo dos recessos 108. A segunda camada de revestimento 155 pode formar a parte inferior da guia de luz 118.
[0076] Como discutido acima, a base de dispositivo 125 do dispositivo de detecção 104 pode incluir a camada de revestimento de proteção 130 posicionado entre cada guia de luz 118 e o circuito do aparelho 146, como mostrado nas FIGS. 3 e 4. A camada de proteção 130 pode estender-se ao longo (direta ou indiretamente) a camada de revestimento 154 no topo da base 125 do dispositivo e ao longo das guias de luz 118, como mostrado nas FIGS. 3 e 4. Em alguns outros exemplos (não mostrada), a camada de proteção 130 pode não se estender sobre (direta ou indiretamente) o topo da base de dispositivo 125 por baixo da estrutura de reação de 126, e só podem estender-se ao longo de / sobre as guias de luz 118 dentro da base do dispositivo 126 (isto é, só pode ser posicionado entre o material dielétrico e 142 do material de filtro 116).
[0077] A proteção da camada 130 pode estender-se totalmente sobre o material de filtro 116 da guia de luz 118 mas para as aberturas 158 respectivas. Por exemplo, a camada de proteção 130 pode estender-se sobre as superfícies laterais das guias de luz 118, e abaixo das guias de luz 118 (entre a camada de revestimento 154 e a segunda camada de revestimento 155 e o material do filtro 116). A camada de proteção 130 pode também ser fornecida na base do dispositivo 125 (por exemplo, diretamente sobre a camada de revestimento de 154) e a estrutura de reação 126. A camada de proteção 130 pode também desse modo ser fornecida através da porção de topo da base de dispositivo 125 e posicionado entre a base de dispositivo 125 e a estrutura de reação 126.
[0078] A camada de proteção 130 pode ser uma camada de revestimento contínuo. A camada de proteção 130 pode ser anulada de aberturas pré-definido ou propositadamente- formados ou outros espaços vazios que permitiriam um líquido ou solução, tais como a solução de reação, a fluir através do mesmo. A camada de proteção 130 pode também ser desprovido de quaisquer descontinuidades internas, poros, fissuras, intervalos ou semelhantes, ou prevenir a formação da mesma, que iria permitir que um líquido ou uma solução, tal como a solução de reação, a fluir através do mesmo, tal como explicado mais abaixo. A camada de proteção 130 pode, assim, ser uma barreira impermeável a líquidos. Uma camada impermeável aos líquidos, refere-se a uma camada que pode evitar qualquer solução líquida ou (por exemplo, a solução de reação) de passagem através da mesma, tal como prevenir, pelo menos, cerca de 99% em volume da solução de reação em contato com a camada de proteção 130 a cerca atmosférica pressão do que as atravessa. A camada de proteção 130 pode também ser quimicamente inerte em relação à solução de reação de tal modo que a solução de reação (que podem incluir uma acidez relativamente elevada ou relativamente alta basicidade, tal como acima descrito) não gravar a camada de proteção 130, ou revestimento menos do que cerca de um (1) Angstrom (a) da espessura da camada de proteção 130 por hora a cerca de 100 graus Celsius e à pressão atmosférica, quando a solução de reação está em contato com a camada de proteção 130. por exemplo, a composição de proteção camada 130 pode não reagir quimicamente ou reage quimicamente com apenas um grau relativamente pequeno, sendo a composição da solução de reação (que podem incluir uma acidez relativamente elevada ou relativamente alta basicidade) de tal modo que a solução de reação não gravar a camada de proteção 130 ou revestimento menos do que cerca de um (1) Angstrom (a) da espessura da camada de proteção 130 por hora a cerca de 100 graus Celsius e à pressão atmosférica quando o re solução ação está em contato com a camada de proteção 130. A camada de revestimento 154 pode assim, compreender uma camada resistente à corrosão no que diz respeito à solução de reação (que podem incluir um pH igual ou inferior a cerca de 5 ou um pH igual ou superior a cerca de 8, por exemplo) para evitar que a solução de reação de penetrar através da mesma (ao longo do tempo ) e, em última análise, interagem com e corroer ou de outra forma interferir com o funcionamento do circuito do aparelho 146. a camada de proteção 130 é, assim, configurado para evitar que um líquido ou solução (tal como a solução de reação) que pode penetrar através da estrutura de reação de 126 a a camada de proteção 130, ou através da estrutura de reação de 126 e o material do filtro 116 de um guia de luz 118 para a camada de proteção 130, de interagir com os circuitos do dispositivo 146 (e da camada de revestimento 154 (se fornecida) e o material dielétrico 142).
[0079] A espessura da camada de proteção 130 pode variar. Por exemplo, as porções da camada de proteção 130 que se prolonga através da porção de topo da base do dispositivo 125 pode ser uma primeira espessura, e as porções da da camada de proteção 130 que se prolonga sobre as guias de luz 118 e / ou abaixo das guias de luz 118 pode ser uma segunda espessura que é mais espessa ou mais fina que a primeira espessura. Como outro exemplo, a espessura das partes da camada de proteção a 130 estendendo-se sobre as guias de luz 118 pode ser variar ao longo da profundidade das guias de luz 118 dentro da base do dispositivo 125. Em tal exemplo, as espessuras das porções de o da camada de proteção 130 que se prolonga sobre as guias de luz 118 podem afunilar (isto é, estreitar ou fina) medida que se estende para dentro da base 125 do dispositivo a partir da abertura 158 das guias de luz 118. a camada de proteção 130 pode ser uma camada de revestimento isolante. No exemplo ilustrado mostrado na FIG. 3, a camada de proteção 130 é de uma espessura substancialmente uniforme. Em alguns exemplos, a espessura da camada de revestimento 154 pode estar dentro da gama de cerca de 10 nm a cerca de 1 micron, dentro do intervalo de cerca de 5 nm a cerca de 100 nm, ou dentro do intervalo de cerca de 50 nm a cerca de 100 nm. No exemplo ilustrado, a camada de revestimento 154 é de cerca de 50 nm de espessura.
[0080] A camada de proteção 130 pode compreender qualquer tipo de material que impede qualquer solução ou líquido, tal como a solução de reação, que podem penetrar através da estrutura de reação de 126, ou a estrutura de reação de 126 e um guia de luz 118, de interagir com o dispositivo de circuitos 146, e permite que a luz emitida a partir dos locais de reação 114 (após o tratamento com a solução de reação) passe através da mesma e para, pelo menos, um sensor de luz 140 que corresponde (pelo menos através de um guia de luz 118 correspondente). Por exemplo, a camada de proteção 130 pode compreender qualquer material que permite que a luz emitida a partir dos locais de reação 114 que não é filtrada pelo material de filtro 116 para passar através da mesma, e que é quimicamente inerte em relação à solução de reação. Por exemplo, a camada de proteção 130 pode compreender qualquer material que não reage quimicamente ou reage quimicamente com apenas um grau relativamente pequeno, com a solução de reação (que podem incluir um pH igual ou inferior a cerca de 5 ou um pH igual ou maior do que cerca de 8, por exemplo), tais que a solução de reação não gravar a camada de proteção 130 ou revestimento menos do que cerca de um (1) Angstrom (a) da espessura da camada de proteção 130 por hora a cerca de 100 graus Celsius e, a cerca pressão atmosférica, quando a solução de reação está em contato com a camada de proteção 130. Por exemplo, a camada de proteção 130 pode compreender, pelo menos, um ido de, pelo menos, um nitreto, ou uma combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, a camada de proteção 130 pode compreender o dióxido de silício, um óxido de metal, um nitreto de metal ou uma combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, a camada de proteção 130 pode compreender o dióxido de silício, oxinitreto de silício, o monóxido de silício, carboneto de silício, oxicarboneto de silício, nitrocarbide de silício, dióxido de silício, óxido de metal, o nitreto de metal ou uma combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, o pH da solução da reação é maior do que ou igual a cerca de 8, e a camada de proteção 130 compreende dióxido de silício, oxinitreto de silício, de monóxido de silício, carboneto de silício, oxicarboneto de silício, nitrocarbide de silício, dióxido de silício, óxido de metal, de metal nitreto ou uma combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, o pH da solução de reação é inferior a ou igual a cerca de 5, e a camada de proteção 130 compreende carboneto de silício, oxicarboneto de silício, nitrocarbide silício, um óxido de metal, um nitreto de metal ou uma combinação dos mesmos. Note-se que a espessura, o processo de formação e o material da camada de proteção 130 pode ser considerado e configurado (independentemente ou coletivamente) de tal modo que a camada de proteção 130 impede qualquer solução ou líquido, tais como a solução de reação, que podem penetrar através da reação estrutura 126, ou a reação de estrutura 126 e um guia de luz 118, em última análise, a partir de interagir com os circuitos do dispositivo 146 (e da camada de revestimento 154 (se fornecida) e o material dielétrico 142).
[0081] Como discutido acima, os guias de luz 118 pode estender-se desde uma abertura 158 na base 125 do dispositivo, tal como através das camadas de material dielétrico 142 e para, pelo menos, um sensor de detecção de luz 140. Em exemplos particulares, os guias de luz 118 está alongado e estendem-se desde próximo de, pelo menos, um recesso 108 correspondente reação (a partir da abertura 158 do mesmo) para pelo menos um sensor de luz 140 correspondente no interior da base do sensor 141. as guias de luz 118 pode estender-se longitudinalmente ao longo de um eixo longitudinal central. As guias de luz 118 pode ser configurado de uma forma tridimensional que permite e / ou promove a luz emitida a partir do local da reação (s) 114 de, pelo menos, um recesso 108 correspondente reação de, pelo menos, um sensor de luz 140, tal como forma substancialmente cilíndrico ou tronco-cónico correspondente com uma abertura circular 158. O eixo longitudinal das guias de luz 118 podem prolongar-se através de um centro geométrico do corte transversal. No entanto, outras geometrias podem ser usadas em exemplos alternativos. Por exemplo, a secção transversal das guias de luz 118 pode ser substancialmente de forma quadrada ou octogonal.
[0082] As guias de luz 118 pode compreender um material de filtro 116 configurado para filtrar a luz de excitação 101 ou uma gama de comprimentos de onda incluindo o da luz de excitação 101, e permitir que as emissões de luz de pelo menos um local de reação 114 de, pelo menos, um correspondentes reação recesso 108 (ou um intervalo de comprimentos de onda, incluindo a de que as emissões de luz) para propagar através do mesmo e para, pelo menos, um sensor de luz 140. as guias de luz correspondente 118 pode ser, por exemplo, um filtro de absorção (por exemplo, um filtro de absorção orgânica) de tal modo que o material de filtro 116 absorve um determinado comprimento de onda (ou gama de comprimentos de onda) e permite que, pelo menos, um comprimento de onda pré-determinada (ou gama de comprimentos de onda) para passar através da mesma. Por meio de um exemplo apenas, a luz de excitação pode ser de cerca de 532 nm e a emissão de luz a partir do pelo menos um local de reação 114 pode ser de cerca de 570 nm ou mais, e, por conseguinte, o material de filtro 116 pode absorver a luz de comprimentos de onda de cerca de 532 nm ou menos do que cerca de 570 nm, e permitir que a luz de comprimentos de onda de cerca de 570 nm ou mais que passar através da mesma. Cada um dos guias de luz 118 da matriz pode incluir substancialmente o mesmo material de filtro 116, ou diferindo guias de luz 118 pode incluir diferentes material de filtro 116.
[0083] Cada guia de luz 118 pode, assim, ser configurado em relação ao material de base de dispositivo 125 em torno (por exemplo, o material dielétrico 142) para formar uma estrutura de guia de luz. Por exemplo, as guias de luz 118 pode ter um índice de refracção de pelo menos cerca de 2. Em certos exemplos, o guia de luz 118 está configurado de tal modo que a densidade óptica (OD) ou absorbância da luz de excitação é de pelo menos cerca de 4 OD. Mais especificamente, o material de filtro 116 dos guias de luz 118 pode ser selecionado e o guia de luz 118 pode ser dimensionado de modo a atingir, pelo menos, cerca de 4 OD. Em mais exemplos particulares, o guia de luz 118 pode ser configurado para realizar, pelo menos, cerca de 5 OD, ou pelo menos cerca de 6 OD.
[0084] Inicialmente, os locais de reação 114 de uma ou mais reentrâncias 114 de reação da estrutura de reação de 126 do dispositivo 104 ou 100 de biossensor pode não incluir uma reação designado, o qual é representado geralmente pela falta de sombreamento / padronização na FIG. 4. Tal como discutido acima, um local de reação 114 pode incluir substâncias químicas ou biológicas imobilizadas para a superfície do detector 112 ou, mais especificamente, sobre a base e / ou secundários superfícies da reação recessos 108. Em exemplos particulares, os locais de reação 114 estão localizados na proximidade de uma abertura 158 de, pelo menos, um correspondente guia de luz 118 de modo a que as emissões de luz pré-designado emitida a partir dos locais de reação 114, após uma reação designada ocorreu por meio do tratamento com a propagar solução de reação através da estrutura de reação de 126, através da abertura 158 e do material de filtro 116 de, pelo menos, um guia de luz 118, através da camada de revestimento de proteção correspondente (e potencialmente as primeira e segunda camadas de blindagem 154, 155), e para, pelo menos, um correspondente sensor de luz 140.
[0085] As substâncias químicas ou biológicas de um único local de reação 114 pode ser semelhante ou idêntico (por exemplo, uma colónia de analitos (por exemplo, oligonucleotídeos) que têm uma sequência comum). No entanto, noutros exemplos, um único local de reação 114 e / ou cavidade de reação pode incluir substâncias biológicas ou químicas diferentes. Antes de uma reação designada, os locais de reação 114 pode incluir, pelo menos, um analito (por exemplo, um analito de interesse). Por exemplo, o analito pode ser um oligonucleotídeo ou uma colónia dos mesmos (por exemplo, um oligonucleotídeo-de-interesse). Os oligonucleotídeos podem ter uma sequência comum de forma eficaz e ligam-se com uma biomolécula marcada fluorescentemente predefinida ou particular, tal como um nucleotídeo marcador com fluorescência.
[0086] No entanto, antes da reação designada, os fluoróforos das biomoléculas marcadas por fluorescência não são incorporados ou ligados às substâncias químicas ou biológicas (por exemplo, um oligonucleotídeos) nos locais de reação 114, como mostrado na FIG. 4. Para realizar a reação designado (isto é, para incorporar uma biomolécula marcada fluorescentemente com as substâncias biológicas ou químicas dos locais de reação 114), a célula de fluxo podem proporcionar um fluxo da solução de reação 170 para a estrutura de reação de 126, como mostrado na FIG. 5. A solução de reação podem compreender um ou mais reagentes de sequenciamento de DNA utilizados para a enxertia, agrupamento, clivagem, incorporando e / ou a leitura, por exemplo. No entanto, a solução de reação 170 pode ser qualquer solução. Em alguns exemplos, a solução de reação 170 podem incluir um líquido. Por exemplo, a solução de reação 170 pode ser uma solução aquosa e / ou pode ser constituído por um óleo; no entanto, entende-se que a solução de reação 170 pode compreender qualquer outro líquido. A solução de reação 170 pode incluir um ou mais constituintes que tendem a reagir com, corroa, dissolver, deteriorar ou de outro modo tornar a circuito 146 (isto é, os sinais de transferência ou electrões) inoperáveis ou menos eficazes como circuitos. Por exemplo, a solução de reação 170 pode ser uma solução aquosa que tenderia a oxidar as partes metálicas do circuito 146 se interagiram com o mesmo.
[0087] Em um exemplo, a solução de reação 170 contém um ou mais nucleotídeos tipos, pelo menos alguns dos quais são fluorescentemente marcadas, e a solução de reação 170 também contém um ou mais biomoléculas, tais como enzimas de polimerase, que nucleotídeos incorporar um crescente de oligonucleotídeo no local de reação 114, marcação, assim, o oligonucleotídeo com um nucleotídeo marcado fluorescentemente. Nesta implementação, uma célula de fluxo pode proporcionar uma solução de lavagem para remover quaisquer nucleotídeos livres que não incorporam em oligonucleotídeos. Os locais de reação 114 pode, então, ser iluminado com uma luz de excitação 101 de pelo menos um primeiro comprimento de onda, provocando fluorescência de um segundo e / ou terceiro comprimento de onda nos locais de reação 114 onde um nucleotídeo fluorescentemente marcado foi incorporado. Os locais de reação 114 que não incorporam um nucleotídeo fluorescentemente marcado não emitem luz sobre a luz de excitação incidente 101.
[0088] Como se mostra no exemplo ilustrado na FIG. 5, a reação de uma solução 170 pode ser fornecida dentro da reação recessos 108 para atingir a reação designada de, pelo menos, uma molécula fluorescente ou marcado de ligação com a incorporação das substâncias biológicas ou químicas dos locais de reação 114. Em alguns exemplos, o biológico ou substâncias químicas dos locais de reação 114 pode ser um analito, e a molécula fluorescentemente marcado pode incluir, pelo menos, um fluoróforo que se liga ou incorpora com o analito. Em tais exemplos, o analito pode compreender um oligonucleotídeo, e a, pelo menos, uma molécula fluorescente marcada compreende um nucleotídeo marcado fluorescentemente.
[0089] Quando as substâncias químicas ou biológicas (por exemplo, oligonucleotídeos) dos locais de reação 114 são semelhantes ou idênticos, tal como tendo uma sequência comum, os locais de reação 114 pode ser configurado para gerar emissões de luz comuns após as reações designadas e a excitação luz 101 é absorvida pelas moléculas fluorescentemente marcados ligados ou incorporado nas mesmas a partir da solução de reação 170. Quando as substâncias químicas ou biológicas (por exemplo, oligonucleotídeos) dos locais de reação 114 não são semelhantes ou idênticos, tal como tendo uma sequência diferente, a locais de reação 114 pode ser configurado para gerar diferentes emissões de luz após as reações designadas e a luz de excitação 101 é absorvida pelas moléculas fluorescentemente marcadas ligadas ou incorporadas com a mesma a partir da solução de reação 170. o material de filtro 116 dos guias de luz 118 pode ser selecionado ou configurado para permitir que qualquer de tais emissões de luz a propagar através do mesmo e para os sensores de luz 140, mas evitar que outros tais emissões de luz e / ou a luz de excitação para passar através do mesmo para os sensores de luz 140.
[0090] Tal como mostrado a FIG. 6, depois de a solução de reação 170 ter interagido com as substâncias químicas ou biológicas (por exemplo, oligonucleotídeos) dos locais de reação 114, as reações designadas ter ocorrido, tal que os locais de reação 114 inclui moléculas fluorescentemente marcadas, tais como fluoróforos, que emitem luz de um comprimento de onda ou gama de comprimentos de onda pré- definido, quando excitado pela luz de excitação 101 (isto é, quando a luz de excitação 101 é incidente sobre os locais de reação 114). A luz de excitação 101 podem assim ser configurados com base nas moléculas fluorescentemente marcadas da solução de reação 170 (ou vice-versa) e / ou uma reação iniciada pela solução de reação 170 para os locais de reação 114 e / ou um produto de reação formado pela a solução de reação 170 para os locais de reação 114. Como mostrado na FIG. 6, os locais de reação 114 pode emitir sinais de luz 172 de um comprimento de onda que difere da de excitação da luz 101, quando excitado pela luz de excitação 101 depois de uma reação designada ocorreu por meio do tratamento com a solução de reação.
[0091] A emissão de luz 172 a partir dos locais de reação 114 (após o tratamento com a solução de reação) podem ser transportados em todas as direções (por exemplo, isotropicamente), de tal modo que, por exemplo, uma porção da luz 172 é dirigida para dentro do, pelo menos, um correspondente guia de luz 118, e uma porção da luz 172 é dirigida para dentro do canal de fluxo 119 ou a estrutura de reação de 126, como mostrado na FIG. 6. Para a parte que passa para dentro do guia de luz 118, o dispositivo 104 (por exemplo, as guias de luz 118 dos mesmos) é configurado para facilitar a detecção de fótons por pelo menos um sensor de luz 140. Especificamente, a luz correspondente emitida a partir de 172 os locais de reação 114 que passa através da abertura de um guia de luz correspondentes 118 será propagado através do material de filtro 116 dos mesmos para o sensor de luz 140. a luz de excitação 101, no entanto, irá ser absorvido ou de outro modo impedido de propagação através do condutor de luz 118 para o sensor de luz 140 pelo material de filtro 116, como mostrado na FIG. 6. O dispositivo de circuito 146 que é acoplado eletricamente aos sensores de luz 140 transmite os sinais de dados com base nos fótons detectados pelos sensores de luz 140. Deste modo, apenas a presença de uma reação designada a um local de reação 114 através de tratamento com a solução de reação irá causar a luz emitida 172 para ser detectada pelos sensores de luz 140, durante um evento de detecção de luz.
[0092] Como mostrado na FIG. 6, uma porção da luz 172 emitida a partir dos locais de reação (s) 114 que passa para dentro do, pelo menos, um guia de luz 118 correspondente podem propagar-se diretamente através do material de filtro 116 da mesma e para o pelo menos um sensor de luz 140. Por exemplo correspondendo , pelo menos, uma maioria da emissora de luz 172 a partir dos locais de reação (s) 114 que passa para dentro do, pelo menos, um guia de luz 118 correspondente através da abertura 158 podem passar diretamente (por exemplo, de forma linear ou substancialmente linear) através do material de filtro 116 para o pelo menos um correspondente sensor de luz 140. uma pequena quantidade da luz emissora 172 a partir dos locais de reação (s) 114 que passa para dentro do, pelo menos, um guia de luz 118 correspondente pode deslocar segundo um ângulo de tal forma que ele passa através da camada de proteção 130, a camada de revestimento 154 e nas camadas de material dielétrico 142. Essa luz pode ser refletida pelo circuito 146 ou outro metal ou estruturas refletoras incorporadas no interior das camadas de material dielétrico 142, e potencialmente de volta para a guia de luz correspondentes 118 (e, potencialmente, para o pelo menos um sensor de luz 140 correspondente). Em alguns exemplos, a camada de proteção 130 e / ou a camada de revestimento 154 pode ser transparente à luz, tal como transparente ou substancialmente transparente, pelo menos, para a emissora de luz 172 a partir dos locais de reação (s) 114.
[0093] As Figs. 7 e 8 ilustram um exemplo do dispositivo 104 que inclui fendas ou outras descontinuidades 178 na estrutura de reação de 126 e o material do filtro 116 de um guia de luz 118. Tal como mostrado nas FIGS. 7 e 8, a estrutura de reação de 126, e potencialmente o material de filtro 116 de, pelo menos, um guia de luz 118, podem incluir fendas ou outras descontinuidades 178 que se estendem desde a superfície de detecção 112 para a camada de proteção 130. As descontinuidades 178 podem prolongar-se a partir da a superfície de detecção 112 através da estrutura de reação de 126 para a camada de proteção 130, e / ou estender-se desde a superfície de detecção 112 através da estrutura de reação de 126 e o material de filtro 116 para a camada de proteção 130. as descontinuidades 178 pode, assim, permitir uma solução ou líquido a fluir a partir da superfície de detecção 112 para o dispositivo de detecção 104 e interagem com a camada de proteção 130.
[0094] Note-se que as descontinuidades 178 ou outras vias não pode ser tal como definida e / ou contínuo, como os descritos descontinuidades 178. Em vez disso, as descontinuidades 178 representam qualquer via que um líquido ou solução pode tomar através da estrutura de reação de 126 (isto é, a partir da superfície de detecção 112) para a camada de proteção 130. Por exemplo, qualquer via que se estende através da estrutura de reação de 126 a partir da superfície de detecção 112 (por exemplo, se estende através da primeira camada 160, segunda camada 162, terceira camada 164 e a quarta camada 166 (se presente) para a camada de proteção 130 pode vir a permitir que uma solução líquida ou (por exemplo, a solução de reação) para interagir com a camada de proteção 130. Como outro exemplo, qualquer via que se estende através da estrutura de reação de 126 a partir da superfície de detecção 112 ( por exemplo, se estende através da primeira camada 160, segunda camada 162, terceira camada 164 e a quarta camada 166 (se estiver presente)) e, pelo menos, um guia de luz 118 (por exemplo, estendendo-se através da abertura 158 e o mate filtro rial 116) para a camada de proteção 130 pode vir a permitir que um líquido ou uma solução (por exemplo, a solução de reação) para interagir com a camada de proteção 130. As descontinuidades 178 representam quaisquer tais vias.
[0095] As descontinuidades 178 que se estende através da estrutura de reação de 126, e / ou estendendo-se a reação através da estrutura 126 e, pelo menos, um guia de luz 118, pode ser formada por qualquer processo ou mecanismo. Por exemplo, as descontinuidades 178 que se estende através da estrutura de reação de 126, e / ou estendendo-se a através da estrutura de reação de 126 e, pelo menos, um guia de luz 118, podem ser formadas durante a fase de fabrico (s) do dispositivo 104, e / ou durante utilização do dispositivo 104, por exemplo. Como um modo específico de formação, as descontinuidades 178 podem ser causadas por diferentes coeficientes de expansão térmica dos materiais do dispositivo 104, os quais podem causar descontinuidades 178 para formar durante a fase de fabrico (s) do dispositivo 104 e / ou durante a utilização do dispositivo 104. Como outro exemplo, as descontinuidades 178 pode ser formada por erros no, ou ocorrem naturalmente a partir de, o processo de formação da estrutura de reação de 126 e / ou as guias de luz 118. Como ainda um outro exemplo, as descontinuidades 178 pode ser formado pela solução de reação ou qualquer outro líquido ou solução) de reagir com e cauterizando por meio da estrutura de reação de 126 e / ou as guias de luz 118. no entanto, estes são apenas alguns exemplos de modos de formação de descontinuidades 178, e as descontinuidades 178 pode ser formada por qualquer modo de operação.
[0096] Como também mostrado na FIG. 8 e discutido acima, a camada de revestimento 154 pode incluir descontinuidades 179 que se estendem através da mesma e que permitem que uma solução ou líquido a fluir através da mesma. As descontinuidades 179 da camada de revestimento 154 pode ser relativamente pequenas descontinuidades internas, poros, fissuras ou análogos. As descontinuidades 179 da camada de revestimento 154 pode ser produzido durante a fase de fabrico da camada de revestimento 154 ou o dispositivo 104, e / ou durante o uso do dispositivo 104, por exemplo. As descontinuidades 179 da camada de revestimento 154 pode ser causada por diferentes coeficientes de dilatação térmica do material do forro 154 e outras porções do dispositivo 104, por exemplo. Como outro exemplo, as descontinuidades 179 da camada de revestimento 154 pode ser causada por processo de formação da mesma. Em alguns exemplos, as descontinuidades 179 da camada de revestimento 154 pode resultante a partir de um líquido ou solução interagindo com a camada de revestimento 154 e atacando, corrosão ou de outro modo deteriorar a camada de revestimento 154 (e, assim, permitir que o líquido ou solução de passar através). No entanto, estes são apenas alguns exemplos de causas das descontinuidades 179 da camada de revestimento 154, todas as descontinuidades 179 podem ser formadas por qualquer modo de operação. Em alguns exemplos, a camada de revestimento 154 pode ser compreendida por um material que é quimicamente reativo com solução de reação de tal modo que a solução de reação seria revestimento, através da camada de revestimento 154 (e, em última análise, a deterioração do circuito 146). Em algumas destas concretizações, a camada de revestimento 154 podem ou não estar vazio das descontinuidades 179.
[0097] Quando as descontinuidades 178 estão presentes e a solução de reação 170 (ou qualquer outro líquido ou solução) é introduzido na estrutura de reação de 126 (por exemplo, fornecida sobre a superfície de detecção 112 e dentro da reação recessos 108), a solução de reação 170 (ou outro líquido ou solução) pode ser capaz de fluir, pavio, penetrar ou de outro modo o curso dentro de / através da descontinuidades 178 ou de outra forma através da estrutura de reação de 126, e, potencialmente, através do material de filtro 116 dos guias de luz 118, como mostrado na FIG. 8. Além disso, como também mostrado na FIG. 8, se a camada de proteção 130 não está presente, as descontinuidades 179 da camada de revestimento 154 permitiria solução tal reação penetrado 170 (ou outro líquido ou solução) para continuar a viagem através do dispositivo de detecção 104 para o material dielétrico 142 e, em última análise, , interagem com o circuito 146. Em outro exemplo, a solução de reação penetrado 170 (ou outro líquido ou solução) pode reagir quimicamente com a camada de revestimento 154 e revestimento, através do mesmo, e continuar a viagem através do dispositivo de detecção 104 para o material dielétrico 142 e , em última análise, interagem com o circuito 146. Como observado acima, a solução de reação 170 pode ser relativamente muito ácido (por exemplo, de pH igual ou inferior a cerca de 5) ou relativamente altamente básica (por exemplo, de pH igual ou superior a cerca de 8) , e a camada de revestimento 154 pode compreender SiN que é relativamente facilmente gravado por uma tal solução de reação. Tal como também acima referido, a solução de reação 170 (ou outro líquido ou solução) pode deteriorar-se ou de outra forma processar a circuito 146 em operáveis ou menos eficazes as partes condutoras e / ou metal do circuito 146. Por exemplo, a solução de reação 170 pode quimicamente reagir e oxidar as partes condutoras e / ou metal do circuito 146.
[0098] No entanto, como mostrado na FIG. 8, a camada 130 de proteção pode ser configurado de tal modo que se forma uma camada de barreira contínua sólida (sem espaços vazios, fendas ou outras descontinuidades) que impede qualquer solução de reação 170 que penetra através da estrutura de reação de 126, e, potencialmente, através do material de filtro 116 do guias de luz 118, via as descontinuidades 178 ou outra forma de interagir com o circuito 146 do dispositivo 104. Além disso, a camada de proteção 130 pode ser configurado de tal modo que é quimicamente inerte em relação à solução de reação de tal modo que a solução de reação (que podem incluir uma acidez relativamente elevada ou relativamente alta basicidade, tal como acima descrito) não gravar a camada de proteção 130, ou revestimento menos do que cerca de um (1) Angstrom (a) da espessura da camada de proteção 130 por hora a cerca de 100 graus Celsius e a cerca da pressão atmosférica, quando a solução de reação está em contato com a camada de proteção 130. A este propósito, embora as descontinuidades 179 ou outras vias através da estrutura de reação de 126 e / ou a descontinuidades 179 ou outras vias através do material de filtro 116 pode estar presente, a camada de proteção 130 impede a solução de reação 170 de fluir para / através das descontinuidades 179 da camada de revestimento 154 e, em última análise, interagem com (e, assim, deteriorando) a circuito dispositivo 146. Como observado acima, o método de formação, espessura e material da camada de proteção 130 pode ser configurado, de forma independente ou em consideração um do outro, de modo que a camada de proteção 130 é desprovido de quaisquer descontinuidades que permitiriam que qualquer solução ou líquido (por exemplo, a solução de reação) de passagem através do mesmo, e a camada de proteção 130 é quimicamente inerte em relação à solução de reação para que a camada de proteção 130 é resistente a corrosão (por solução de reação).
[0099] As Figs. 9 - 13 ilustra um exemplo de um método 200 de fabricação de um dispositivo de detecção de luz, tal como o dispositivo de detecção de luz 104 das FIGS. 1-8 descrito. Portanto, como numerais de referência precedidos por “2”, em oposição a “1”, são utilizados para indicar componentes semelhantes, aspectos, funções, processos ou funções, e a descrição acima dirigida para a isso igualmente aplicável, e não é repetido para abreviar e fins de clareza. O método 200, por exemplo, pode empregar estruturas ou aspectos de vários exemplos (por exemplo, sistemas e / ou processos) aqui discutidos. Em vários exemplos, determinadas etapas podem ser omitidas ou adicionadas, certas etapas podem ser combinadas, certas etapas podem ser realizadas simultaneamente, certas etapas podem ser realizadas simultaneamente, certas etapas pode ser divididas em várias etapas, determinadas etapas podem ser efetuadas numa ordem diferente ou certas etapas ou série de etapas podem ser re- realizadas de uma forma iterativa.
[0100] Como se mostra nas FIGS. 9 e 10, o método 200 de formao de um dispositivo 204 pode incluir a formação de (a 270 da FIG. 9) uma pluralidade (por exemplo, uma matriz) de trincheiras 280 dentro de uma base do dispositivo 225. A pluralidade de trincheiras pode estender-se a partir de uma superfície superior externa / fora da base do dispositivo 225 para pelo menos um sensor de luz 240 (por meio da espessura da base do dispositivo 225) correspondente. Como discutido acima, a base de dispositivo 225 pode incluir uma matriz de sensores de luz 240 e o circuito do aparelho 246 eletricamente acoplados aos sensores de luz 240 que os sinais de dados de transmissão com base em fótons detectados pelos sensores de luz 240. O dispositivo de base 225 podem ser fornecidas ou obtidos por meio de qualquer processo. Por exemplo, o método 200 pode incluir a obtenção da base de dispositivo 225 num estado pré-montado ou pré-fabricado, ou incluir a formação ou a fabricação da base de dispositivo 225 antes da formação 270 da pluralidade de trincheiras 280.
[0101] Como discutido acima, a base de dispositivo 225 pode ser fabricado utilizando tecnologias de fabricação de circuitos integrados, tais como as tecnologias de fabricação CMOS. Por exemplo, a base do dispositivo 225 pode incluir várias camadas de substrato (por exemplo, camadas de material dielétrico 242) com características diferentes modificados (por exemplo, elementos metálicos) nele embutidos, que forma o dispositivo de circuito 246. A pluralidade de trincheiras 280 podem ser formados no substrato camadas (por exemplo, nas camadas dielétricas do material 242) para corresponder a porções da base de dispositivo 225 que incluem, após o método 200, as guias de luz 218. Embora apenas uma trincheira 280 está representado na FIG. 10, a base 225 do dispositivo pode incluir uma variedade de guias de luz 218, tal como descrito acima, e, portanto, uma matriz de trincheiras 280 podem ser formados.
[0102] Como mostrado na FIG. 10, as trincheiras 280 pode estender-se através de aberturas na primeira camada de blindagem 250 e / ou a segunda camada de blindagem 252, e através do dielétrico de material 242 para, pelo menos, um correspondente sensor de luz 240. Tal como mostrado na FIG. 10, as superfícies interiores da base de dispositivo 225, tal como o material de dielétrico 242 do mesmo, pode definir as trincheiras 280 para a formação dos guias de luz 218 nele contidas. As trincheiras 280 pode estender-se para a segunda camada de revestimento 255 que se estende através do material dielétrico 242. Desta forma, a segunda camada de revestimento 255 pode formar parte inferior das trincheiras 280. Como também mostrado na FIG. 10, outras aberturas existentes na primeira camada de blindagem 250 e / ou a segunda camada de blindagem 252 pode ser formado nas áreas intersticiais 213 da base 225 do dispositivo.
[0103] As trincheiras 280 podem ser formadas por qualquer processo (es) ou a técnica (s) que remova as porções do material dielétrico 242 (e, potencialmente, as partes da primeira camada de blindagem 250 e / ou segunda camada de blindagem 252). Por exemplo, as trincheiras 280 pode ser formado por um ou mais processos de gravação seletivos ou processo de gravura reativo a íon. Num exemplo, as trincheiras 280 pode ser formada através da aplicação de, pelo menos, uma máscara (não mostrada) para a base do dispositivo 225 e a remoção do material (por exemplo, através de decapagem) das porções do dielétrico materiais 242 (e potencialmente porções da primeira camada de blindagem 250 e / ou a segunda camada de blindagem 252).
[0104] Como se mostra nas FIGS. 9 e 11, depois da formação da pluralidade de trincheiras 280, o método 200 pode incluir depósito (na 272 da FIG. 9) da primeira camada de revestimento 254, através da superfície superior da base 225 e dispositivo dentro da pluralidade de trincheiras 280. Em alguns exemplos, a primeira camada de revestimento 254 pode ser formada sobre as paredes laterais da pluralidade de trincheiras 280 e não através da segunda camada de revestimento 255, na parte inferior das trincheiras 280. Em outros exemplos, a primeira camada de revestimento 254 pode ser formado ao longo a segunda camada de revestimento 255, na parte inferior das trincheiras 280, mas, em seguida, subsequentemente removido. A primeira camada de revestimento 254 pode ser depositado sobre a segunda camada de blindagem 252 na superfície superior da base do dispositivo 225, e potencialmente mais de quaisquer aberturas nas aberturas existentes na primeira camada de blindagem 250 e / ou a segunda camada de blindagem 252 em áreas intersticiais 213 da base do dispositivo 225, de tal modo que a segunda camada de blindagem 252 estende-se sobre o material dielétrico 242 em tais aberturas, conforme mostrado na FIG. 11.
[0105] A primeira camada de revestimento 254 pode ser formada por qualquer processo (es) ou a técnica (s). Por exemplo, a primeira camada de revestimento 254 pode ser formada por, pelo menos, um processo químico de deposição (por exemplo, o chapeamento, a deposição de vapor químico (CVD), melhorado por plasma CVD (PECVD), ou deposição da camada atómica (ALD), por exemplo), uma processo de deposição física, um modo de crescimento, epitaxia, ou uma combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, a primeira camada de revestimento 254 pode ser formada conformalmente sobre a superfície da base do dispositivo 225 e dentro das trincheiras 280 (por exemplo, sobre as paredes laterais e, potencialmente, a superfície inferior das trincheiras 280). A primeira camada de revestimento 254 pode compreender uma espessura substancialmente constante, ou a espessura pode variar. Como discutido acima, a primeira camada de revestimento 254 (e / ou, potencialmente, a segunda camada de revestimento 255) pode compreender descontinuidades (mediante a formação de e / ou após a utilização do dispositivo 204) que se estendem através do mesmo e permitir que uma solução ou líquido a fluir através do mesmo (ver A Fig. 8). Como também descrito acima, a primeira camada de revestimento 254 pode reagir quimicamente com a solução de reação (a qual pode ser relativamente acídica ou altamente alcalina / basica), de tal modo que a solução de reação Revestimento através da mesma.
[0106] Após a formação da primeira camada de revestimento 254 sobre a base 225 do dispositivo (e dentro das trincheiras 280), a primeira camada de revestimento 254 pode ser adicionalmente processado. Por exemplo, pelo menos a parte da primeira camada de revestimento 254 que se estende através da superfície superior da base do dispositivo 225 (isto é, as áreas intersticiais 213 da primeira camada de revestimento 254) podem ser processados para achatar / planarização, alisar e / ou caso contrário melhorar a topografia da superfície dos mesmos. Em alguns exemplos, pelo menos a parte da primeira camada de revestimento 254 que se estende através da superfície superior da base do dispositivo 225 (isto é, as áreas intersticiais 213 da primeira camada de revestimento 254) pode ser gravada e / ou polida (por exemplo, química e / ou polimento mecânico / planarização) a planarização da superfície externa da primeira camada de revestimento 254.
[0107] Como se mostra nas FIGS. 9 e 12, o método 200 pode incluir depósito (na 274 da FIG. 9), a camada de proteção 230 ao longo da base do dispositivo 225, de tal modo que se estende dentro da pluralidade de trincheiras 280. Em alguns exemplos, o método 200 pode incluir deposição (em 274 da FIG. 9), a camada de proteção 230 ao longo da base do dispositivo 225, de tal modo que se estende dentro da pluralidade de trincheiras 280 e sobre a superfície superior da base do dispositivo 225. Em alguns exemplos, a camada de proteção 230 pode ser formada ao longo dos flancos da pluralidade de trincheiras 280 e na parte inferior das trincheiras 280. A camada de proteção 230 pode ser formada sobre a primeira camada de revestimento 254 e a segunda camada de revestimento 255.
[0108] A camada de proteção 230 pode ser formada por qualquer processo (es) ou a técnica (s). Por exemplo, a camada de proteção 230 pode ser formada por, pelo menos, um processo químico de deposição (por exemplo, o chapeamento, a deposição de vapor químico (CVD), melhorado por plasma CVD (PECVD), ou deposição da camada atómica (ALD), por exemplo), um física processo de deposição, um modo de crescimento, epitaxial, ou uma combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, a camada de proteção 230 pode ser formada conformalmente sobre a superfície da base do dispositivo 225 e dentro das trincheiras 280 (por exemplo, sobre as paredes laterais e, potencialmente, a superfície inferior das trincheiras 280). A camada de proteção 230 pode compreender uma espessura substancialmente constante, ou a espessura pode variar. Como discutido acima, a camada de proteção 230 pode ser formado de tal modo que é nula (por formação e / ou depois da utilização do dispositivo 204) de quaisquer descontinuidades que se estendem através da mesma e que permitem que uma solução ou líquido a fluir através da mesma (ver FIG. 8). A espessura, o material e / ou processo de formação do (s) da camada de proteção 230 pode ser configurado de modo que a camada de proteção 230 é uma camada de barreira impermeável a líquidos. Por exemplo, qualquer processo que forma a camada de proteção 230 como uma camada robusta, altamente densificadas com uma densidade baixa defeito pode ser utilizado. Em alguns exemplos particulares, a camada de proteção 230 é formada por meio de um processo de deposição de camada atômica (ALD) ou um processo de plasma de alta densidade de deposição de vapor químico (CVD), por exemplo. A camada de proteção 230 pode, assim, ser uma barreira impermeável a líquidos e impede que líquidos ou de solução, tal como a solução de reação, de interagir com os circuitos do dispositivo 246 neste camadas de base do dispositivo 225 de dispositivo.
[0109] Como também se discutiu acima, a camada de proteção 230 pode ser formado de tal modo que é quimicamente inerte em relação à solução de reação de tal modo que a solução de reação (que podem incluir uma acidez relativamente elevada ou relativamente alta basicidade, tal como descrito acima) faz não gravar a camada de proteção 230, ou Revestimento menos do que cerca de um (1) Angstrom (a) da espessura da camada de proteção 230 por hora a cerca de 100 graus Celsius e à pressão atmosférica, quando a solução de reação está em contato com o camada de proteção 230. Por exemplo, a composição da camada de proteção 230 não pode reagir quimicamente ou reage quimicamente com apenas um grau relativamente pequeno, sendo a composição da solução de reação (que podem incluir uma acidez relativamente elevada ou relativamente alta basicidade), tais que a solução de reação não gravar a camada de proteção 230 ou Revestimento menos do que cerca de um (1) Angstrom (a) da espessura da camada de proteção 230 por hora a cerca de 100 graus Cel SIU e a cerca da pressão atmosférica quando a solução de reação está em contato com a camada de proteção 230. A camada de proteção 230 pode, assim, compreender uma camada resistente à corrosão no que diz respeito à solução de reação (que podem incluir um pH igual ou inferior a cerca de 5 ou um pH igual ou superior a cerca de 8, por exemplo) para evitar que a solução de reação de penetrar através da mesma (ao longo do tempo) e, em última análise, interagem com e corroer ou de outra forma interferir com o funcionamento do circuito do aparelho 246. a camada de proteção 230 pode desse modo, ser formada de modo a evitar uma solução líquida ou (tal como a solução de reação) que pode penetrar através da estrutura de reação de 226 para a camada de proteção 230, ou através da estrutura de reação de 226 e o material do filtro 216 de um guia de luz 218 para a camada de proteção 230, de interagir com os circuitos do dispositivo 246 (e da camada de revestimento 254 (se fornecida) e o material dielétrico 242).
[0110] Como se mostra nas FIGS. 9 e 13, após a formação da camada de proteção 230, o método 200 podem incluir enchimento (a 276 da FIG. 9), a pluralidade de trincheiras revestidas 280 com, pelo menos, um material de filtro 216 para formar a pluralidade de guias de luz 218. Tal como discutido acima, a, pelo menos, um material de filtro 216 pode filtrar a luz de um primeiro comprimento de onda (por exemplo, luz de excitação) e permite que a luz de um segundo comprimento de onda (por exemplo, a luz emitida a partir de locais de reação) passe através da mesma para pelo menos um sensor de luz 240 correspondente. em alguns exemplos, a quantidade do material de filtro 216 aplicada à base do dispositivo 225 pode exceder o volume disponível no interior das trincheiras alinhadas 280. Como tal, o material de filtro 216 pode transbordar as trincheiras alinhadas 280 e se estendem ao longo da parte superior da base do dispositivo 225, tal como através da primeira camada de revestimento 254. Em exemplos alternativos, a operação de enchimento 276 pode incluir seletivamente enchendo cada trincheira alinhado 280 de tal modo que o material do filtro 216 não é claro / descarga a trincheira 280 (isto é, estendem-se por t ele topo da base do dispositivo 225).
[0111] Em alguns exemplos, o enchimento (a 276 da Fig. 9) do material de filtro 216 pode incluir prensagem (por exemplo, usando um rodo-como componente) do material de filtro 216 para as trincheiras revestidas 280. Opcionalmente, o método 200 também pode incluir a remoção do material de filtro 216 a partir da camada de proteção 230 e, em alguns casos, as porções do material de filtro 216 dentro dos guias de luz 218. O material de filtro 216 pode ser removido de dentro das guias de luz 218 de modo a que a abertura 258 dos guias de luz 218 está localizado a uma profundidade abaixo da camada de proteção 230, como mostrado na FIG. 13. Processos diferentes podem ser implementados para a remoção de uma ou mais porções do material do filtro 216. Por exemplo, uma operação de remoção pode incluir, pelo menos, um de gravar as porções do material de filtro 216 ou quimicamente polir as porções do material de filtro 216.
[0112] Como também mostrado nas FIGS. 9 e 13, após a formação da camada de proteção 230 na base do dispositivo 225 (e dentro das trincheiras 280), a camada de proteção 230 pode ser adicionalmente processado. Por exemplo, pelo menos a parte da camada de proteção 230 que se estende através da superfície superior da base do dispositivo 225 (isto é, as áreas intersticiais 213 da camada de proteção 230) podem ser processados para achatar / planarização, alisar e / ou de outro modo melhorar a superfície topografia dos mesmos. Em alguns exemplos, pelo menos a parte da camada de proteção 230 que se estende através da superfície superior da base do dispositivo 225 (isto é, as áreas intersticiais 213 da camada de proteção 230) pode ser gravada e / ou polida (por exemplo, química e / ou polimento mecânico / planarização) a planarização da superfície exterior da camada de proteção 230.
[0113] Após a formação das guias de luz 218 através do material de filtro 216, o método 200 pode incluir formar (a 278 da FIG. 9) uma estrutura de reação através da pluralidade de guias de luz 218 e sobre a camada de proteção 230 sobre a superfície superior da base do dispositivo 225 (ver Figs. 3 e 4). Como discutido acima, a estrutura de reação fornecido através da pluralidade de guias de luz 218 e sobre a camada de proteção 230 sobre a superfície superior da base do dispositivo 225 pode incluir uma pluralidade de reação recessos cada um correspondendo a, pelo menos, um guia de luz para conter, pelo menos, uma local de reação e uma solução de reação. Em alguns exemplos, a solução de reação com um pH de menos do que ou igual a cerca de 5 ou um pH maior do que ou igual a cerca de 8 é fornecida através da estrutura de reação de locais de reação forma o mesmo. Os locais de reação podem gerar emissões de luz em resposta a luz incidente excitação após o tratamento com a solução de reação. Por exemplo, a solução de reação pode iniciar uma reação e / ou formar um produto da reação com os locais de reação que gera as emissões de luz em resposta à luz de excitação. Conforme também discutido anteriormente, a estrutura de reação pode compreender uma pluralidade de camadas. Como tal, formando (a 278 da FIG. 9) da estrutura de reação pode incluir a formação de uma pluralidade de camadas através da pluralidade de guias de luz 218 e sobre a camada de proteção 230 sobre a superfície superior da base do dispositivo 225 (ver FIGS. 3 e 4). A estrutura de reação pode ser formada por qualquer processo (es) ou a técnica (s).
[0114] A camada de proteção 230 pode, assim, formar um apoio subjacente à estrutura de reação. Como discutido acima, a superfície superior aplanada da camada de proteção 230 pode, assim, minimizar a modulação topografia da superfície induzida na superfície do detector da estrutura de reação, particularmente, para as áreas intersticiais 213 da superfície do detector. Em exemplos particulares, a camada de proteção processada 230 pode resultar em uma superfície plana e / ou lisa nas áreas intersticiais 213 da superfície do detector da estrutura de reação e impedir que a solução de reação ou quaisquer outras substâncias biológicas ou químicas permaneçam nela e / ou evitar erros de salto de pad. A planicidade das áreas intersticiais 213 da superfície do detector, fornecida pelo menos em parte pela camada de proteção subjacente processada 230, pode melhorar a robustez do dispositivo de detecção 204 em comparação com exemplos que são nulos da camada de proteção processada 230.
[0115] Opcionalmente, o método 200 pode incluir fornecimento de, pelo menos, um locais de reação em pelo menos um recesso de estrutura de reação formada pela introdução de uma solução de reação com um pH de menos do que ou igual a cerca de 5 ou um maior pH do que ou igual a cerca de 8 por cima da estrutura de reação e / ou a montagem de uma célula de fluxo para o dispositivo 204 (ver a FIG. 1) que fornece uma solução reacional com um pH de menos do que ou igual a cerca de 5 ou um maior pH do que ou igual a cerca de 8 através da estrutura de reação. Fornecendo os locais de reação pode ocorrer antes ou depois da célula de fluxo é acoplado ao dispositivo 204. Os locais de reação podem ser posicionados num padrão pré-determinado ao longo das cavidades de reação. Os locais de reação podem corresponder (por exemplo, um local para um sensor de luz, um local para vários sensores de luz, ou múltiplos sítios para um sensor de luz) de uma maneira predeterminada. Em outros exemplos, os locais de reação podem ser formados de forma aleatória ao longo das cavidades de reação. Como aqui descrito, os locais de reação poderão incluir substâncias químicas ou biológicas imobilizadas para a superfície do detector, dentro dos recessos de reação. As substâncias biológicas ou químicas pode ser configurado para emitir sinais de luz em resposta a luz de excitação. O pelo menos um local de reação pode assim gerar emissões de luz em resposta a luz de excitação incidente somente após o tratamento com a solução de reação. Por exemplo, a solução de reação pode iniciar uma reação e / ou formar um produto da reação em pelo menos um local de reação que gera as emissões de luz em resposta à luz de excitação. Em exemplos particulares, os locais de reação incluem aglomerados ou colónias de biomoléculas (por exemplo, oligonucleotídeos) que são imobilizadas na superfície do detector, dentro dos recessos de reação.
[0116] É para ser compreendido que a descrição acima destina-se a ser ilustrativa, e não restritiva. Por exemplo, os exemplos acima descritos (e / ou aspectos dos mesmos) podem ser utilizados em combinação uns com os outros. Além disso, podem ser feitas muitas modificações para adaptar uma situação particular ou um material aos ensinamentos dos vários exemplos sem se afastar do seu âmbito. Embora as dimensões e tipos de materiais podem ser aqui descritas, que se destinam a definir parâmetros de alguns dos vários exemplos e que eles não são de forma limitativos para todos os exemplos e são meramente exemplificativos. Muitos outros exemplos serão evidentes para os peritos na arte após a revisão da descrição anterior. O escopo dos vários exemplos devem, portanto, ser determinado com referência às reivindicações anexas, juntamente com o escopo completo de equivalentes aos quais tais reivindicações têm direito.
[0117] Nas reivindicações anexas, os termos "incluindo" e "nos quais" são usados como equivalentes em inglês puro dos respectivos termos "compreendendo" e "em que". Além disso, nas reivindicações a seguir, os termos "primeiro, ”Segundo” e “terceiro” etc. são usados apenas como marcação dos árbitros e não se destinam a impor requisitos numéricos, estruturais ou outros em seus objetos. As formas do termo "com base em" aqui englobam relacionamentos nos quais um elemento é parcialmente baseado, bem como relacionamentos nos quais um elemento é inteiramente baseado. As formas do termo "definido" abrangem relacionamentos em que um elemento é parcialmente definido, bem como relacionamentos em que um elemento é totalmente definido. Além disso, as limitações das reivindicações a seguir não são escritas no formato de meios mais função e não devem ser interpretadas com base em 35 U.S.C. § 112, sexto parágrafo, a menos e até que tais reivindicações limitem expressamente o uso da expressão “meios para”, seguida de uma declaração de função sem estrutura adicional. Deve ser entendido que nem todos esses objetos ou vantagens descritos acima podem ser alcançados de acordo com qualquer exemplo particular. Assim, por exemplo, aqueles versados na técnica reconhecerão que os dispositivos, sistemas e métodos descritos neste documento podem ser incorporados ou realizados de uma maneira que atinja ou otimize uma vantagem ou grupo de vantagens conforme ensinado aqui sem necessariamente alcançar outros objetos ou vantagens como pode ser ensinado ou sugerido aqui.
[0118] Embora a divulgação tenha sido descrita em detalhe em ligação com apenas um número limitado de exemplos, deve ser prontamente entendido que a revelação não está limitada a esses exemplos revelados. Em vez disso, esta divulgação pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições ou disposições equivalentes, até agora não descritos, mas que são compatíveis com o espírito e escopo da revelação. Além disso, enquanto vários exemplos foram descritos, é para ser entendido que os aspectos da invenção podem incluir apenas um exemplo, ou alguns dos exemplos descritos. Além disso, enquanto alguns exemplos são descritos como tendo um certo número de elementos, deverá ser entendido que os exemplos podem ser praticados com menos do que ou maior do que o certo número de elementos.
[0119] Deve ser apreciado que todas as combinações dos conceitos anteriores e conceitos adicionais discutidos em maior detalhe abaixo (desde que, tais conceitos não são mutuamente incompatíveis) estão contemplados como sendo parte da matéria inventiva aqui divulgada. Em particular, todas as combinações de matéria reivindicada aparecendo até o final do presente relatório descritivo são contemplados como sendo parte da matéria inventiva aqui divulgada.

Claims (19)

1. Dispositivo de detecção de luz (104) caracterizado pelo fato de que compreende: uma estrutura de reação (126) que forma uma pluralidade de recessos de reação (108) para conter uma solução de reação com um pH menor ou igual a 5 ou um pH maior ou igual a 8 e pelo menos um local de reação (114) que gera emissões de luz em resposta para incidir a excitação de luz após tratamento com a solução de reação; e uma base de dispositivo (125) posicionada abaixo da estrutura de reação (126) compreendendo: uma base de sensor (141); uma pluralidade de sensores de luz (140) incluídos na base do sensor (141); camadas de material dielétrico (142) empilhadas na base do sensor (141); circuitos de dispositivos (146) acoplados eletricamente a pluralidade de sensores de luz (140) para transmitir sinais de dados com base em fótons detectados pela pluralidade de sensores de luz (140), em que o circuito do dispositivo (146) é fornecido dentro de camadas de material dielétrico (142); uma pluralidade de guias de luz (118) com regiões de entrada (158) dispostos a receber a luz de excitação incidente e as emissões de luz de pelo menos um recesso de reação correspondente (108), a pluralidade de guias de luz (118) se estendendo para a base do dispositivo (125) através das camadas de material dielétrico (142) das regiões de entrada (158) em direção a pelo menos um sensor de luz correspondente (140), e a pluralidade de guias de luz (118) compreendendo pelo menos um material de filtro (116) dispostos a filtrar a luz de excitação incidente e permitir que as emissões de luz passem para pelo menos um sensor de luz correspondente (140); uma camada de revestimento (154) que se estende sobre a base do dispositivo (125) e sobre as superfícies laterais de cada guia de luz (118) e posicionada entre cada guia de luz (118) e o circuito do dispositivo (146); uma camada de proteção (130) que se estende sobre cada guia de luz (118) e posicionada entre o material de filtro (116) de cada guia de luz (118) e a camada de revestimento (154), a camada de proteção (130) confinando a pluralidade de guias de luz (118) dentro da base do dispositivo (125), a camada de proteção (130) compreendendo uma camada de barreira impermeável a líquidos, e a camada de proteção (130) sendo disposta para impedir que a solução de reação que passa através da estrutura de reação (126) e o guia de luz (118) interaja com o circuito do dispositivo (146), em que a camada de proteção (130) é quimicamente inerte em relação a solução de reação com um pH menor ou igual a 5 ou um pH maior ou igual a 8; e uma primeira camada de blindagem (150) se estendendo entre regiões de entrada adjacentes (158) para bloquear a luz de excitação e as emissões de luz incidentes na primeira camada de blindagem (150), em que a primeira camada de blindagem (150) está posicionada abaixo da camada de revestimento (154) e em contato com o material dielétrico (142).
2. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito do dispositivo (146) é fornecido dentro das camadas de material dielétrico (142) da base do dispositivo (125), em que a camada de revestimento (154) é posicionada entre a camada de proteção (130) e as camadas de material dielétrico (142), e, em que a camada de revestimento (154) confina as camadas de material dielétrico (142).
3. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de proteção (130) se estende ainda mais entre uma superfície superior da base do dispositivo (125) e as áreas intersticiais (113) da estrutura de reação (126) que se estendem ao redor da pluralidade de recessos da reação (108).
4. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento (154) se estende entre a camada de proteção (130) e a superfície superior da base do dispositivo (125).
5. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de proteção (130) compreende dióxido de silício, óxido de metal, nitreto de metal ou uma combinação dos mesmos.
6. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de proteção (130) compreende dióxido de silício, oxinitreto de silício, monóxido de silício, carboneto de silício, oxicarboneto de silício, nitrocarbeto de silício, óxido metálico, nitreto metálico ou uma combinação dos mesmos.
7. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o pH da solução da reação é maior ou igual a 8.
8. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pH da solução de reação é menor ou igual a 5, e em que a camada de proteção (130) compreende carboneto de silício, oxicarboneto de silício, nitrocarbeto de silício, um óxido metálico, um nitreto metálico ou uma combinação dos mesmos.
9. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento (154) é uma camada de revestimento de nitreto de silício.
10. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito do dispositivo (146) compreende elementos condutores interconectados, e a camada de proteção (130) impede que a solução de reação oxide os elementos condutores.
11. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura da camada de proteção (130) está dentro da faixa de 5 nanômetros a 100 nanômetros.
12. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura de reação (126) compreende pelo menos um local de reação (114) imobilizado em cada pluralidade de recessos de reação (108), e em que a solução de reação pode iniciar uma reação e / ou formar um produto de reação no pelo menos um local de reação (114) que gera emissões de luz em resposta à luz de excitação incidente.
13. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um local de reação (114) compreende pelo menos um analito, e em que a solução de reação compreende pelo menos uma molécula marcada com fluorescência.
14. Dispositivo de detecção de luz (104), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito do dispositivo (146) da base do dispositivo (125) forma circuitos complementares de semicondutores de óxido metálico (CMOS).
15. Biossensor (100) caracterizado pelo fato de que compreende: o dispositivo de detecção de luz (104) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14; e uma célula de fluxo (102) montada no dispositivo de detecção de luz (104) compreendendo a solução de reação e pelo menos um canal de fluxo (119) que está em comunicação fluídica com a pluralidade de recessos de reação (108) da estrutura de reação (126) para direcionar a solução de reação para ela.
16. Método (200) de fabricação de um dispositivo de detecção de luz (104) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14 caracterizado pelo fato de que compreende: formar (270) uma pluralidade de trincheiras (208) dentro de uma base de dispositivo (225) compreendendo uma base do sensor (241), uma pluralidade de sensores de luz (240) incluídos na base do sensor (241), camadas de material dielétrico (242) empilhadas na base do sensor (241), e circuitos de dispositivo (246) acoplados eletricamente aos sensores de luz (240) para transmitir sinais de dados com base em fótons detectados pelos sensores de luz (240), a pluralidade de trincheiras (280) se estendendo a partir de uma superfície superior da base de dispositivo (225) e em direção a pelo menos um sensor de luz correspondente (240) através das camadas de material dielétrico (242) da base do dispositivo (225), em que o circuito do dispositivo (246) é fornecido dentro de camadas de material dielétrico (242)da base do dispositivo (225); depositar uma camada de blindagem (250) que se estende entre trincheiras adjacentes (280) e sobre as camadas de material dielétrico (242); depositar (272) uma camada de revestimento (254) sobre a base do dispositivo (225), de modo que a camada de revestimento (254) se estenda pelo menos sobre a superfície superior da base do dispositivo (225) e dentro da pluralidade de trincheiras (280); depositar (272) uma camada de proteção (230) sobre a camada de revestimento (254), de modo que a camada de proteção (230) se estenda pelo menos dentro da pluralidade de trincheiras (280), em que a camada de blindagem (250) é posicionada abaixo da camada de revestimento (254) e em contato com as camadas do material dielétrico (242); encher (276) a pluralidade de trincheiras (280) sobre a camada de proteção (230)depositada com pelo menos um material de filtro (216) para formar uma pluralidade de guias de luz (218), a camada de proteção (230) confinando a pluralidade de guias de luz (218) dentro da base do dispositivo (225), o pelo menos um material de filtro (216) filtrando a luz de pelo menos um primeiro comprimento de onda e permitindo que a luz de um segundo comprimento de onda passe através dela para o pelo menos um sensor de luz correspondente (240); e formar (278) uma estrutura de reação sobre a pluralidade de guias de luz (218) e a camada de proteção (230), a estrutura de reação formar uma pluralidade de recessos de reação correspondentes a pelo menos um guia de luz (218) para conter uma solução de reação com um pH menor ou igual a 5 ou um pH maior ou igual a 8 e pelo menos um local de reação que gera emissões de luz do segundo comprimento de onda em resposta à luz de excitação incidente do primeiro comprimento de onda após tratamento com a solução de reação, em que a camada de proteção (230) é quimicamente inerte em relação à solução de reação e a camada de proteção (230) compreende uma camada de barreira impermeável a líquidos.
17. Método (200), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a camada de proteção (230) compreende dióxido de silício, oxinitreto de silício, monóxido de silício, carboneto de silício, oxicarboneto de silício, nitrocarbeto de silício, óxido metálico, nitreto metálico ou uma combinação dos mesmos, e em que a camada de revestimento (254) compreende uma camada de revestimento de nitreto de silício.
18. Método (200), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que depositar a camada de revestimento (254) sobre a base do dispositivo (225) compreende ainda depositar a camada de revestimento (254) sobre a superfície superior da base do dispositivo (225), e em que depositar a camada de proteção (230) sobre a base do dispositivo (225) compreende ainda depositar a camada de proteção (230) sobre a porção da camada de revestimento (254) que se estende sobre a superfície superior da base do dispositivo (225).
19. Método (200), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de compreender ainda a passagem da solução de reação com um pH menor ou igual a 5 ou um pH maior ou igual a 8 sobre a estrutura de reação.
BR112019027633-5A 2017-12-22 2018-11-20 Dispositivos de detecção da luz com camada de proteção e métodos relacionados BR112019027633B1 (pt)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762609889P 2017-12-22 2017-12-22
US62/609,889 2017-12-22
NL2020612A NL2020612B1 (en) 2017-12-22 2018-03-19 Light detection devices with protective liner and methods of manufacturing same
NL2020612 2018-03-19
PCT/US2018/062017 WO2019125689A1 (en) 2017-12-22 2018-11-20 Light detection devices with protective liner and methods related to same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112019027633A2 BR112019027633A2 (pt) 2020-07-07
BR112019027633B1 true BR112019027633B1 (pt) 2023-01-24

Family

ID=66993759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112019027633-5A BR112019027633B1 (pt) 2017-12-22 2018-11-20 Dispositivos de detecção da luz com camada de proteção e métodos relacionados

Country Status (29)

Country Link
US (4) US10955343B2 (pt)
EP (2) EP3502667B1 (pt)
JP (2) JP7094313B2 (pt)
KR (2) KR102345900B1 (pt)
CN (3) CN210037611U9 (pt)
AU (2) AU2018390335B2 (pt)
BR (1) BR112019027633B1 (pt)
CA (1) CA3066759C (pt)
CL (1) CL2019003779A1 (pt)
CO (1) CO2019014442A2 (pt)
CR (1) CR20190588A (pt)
CY (1) CY1123681T1 (pt)
DK (1) DK3502667T3 (pt)
ES (1) ES2836505T3 (pt)
IL (2) IL298842A (pt)
LT (1) LT3502667T (pt)
MX (2) MX2019015843A (pt)
MY (1) MY194022A (pt)
NL (1) NL2020612B1 (pt)
PH (1) PH12019502901A1 (pt)
PL (1) PL3502667T3 (pt)
PT (1) PT3502667T (pt)
RU (1) RU2740733C1 (pt)
SA (1) SA519410880B1 (pt)
SG (2) SG10202107420XA (pt)
SI (1) SI3502667T1 (pt)
TW (1) TWI762751B (pt)
WO (1) WO2019125689A1 (pt)
ZA (2) ZA201908171B (pt)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8906320B1 (en) 2012-04-16 2014-12-09 Illumina, Inc. Biosensors for biological or chemical analysis and systems and methods for same
US9989713B1 (en) 2017-03-07 2018-06-05 International Business Machines Corporation Fluid control structure
NL2020612B1 (en) 2017-12-22 2019-07-02 Illumina Inc Light detection devices with protective liner and methods of manufacturing same
NL2020625B1 (en) 2017-12-22 2019-07-02 Illumina Inc Two-filter light detection devices and methods of manufacturing same
KR102466365B1 (ko) 2017-12-26 2022-11-14 일루미나, 인코포레이티드 센서 시스템
TWI672806B (zh) * 2018-06-22 2019-09-21 晶相光電股份有限公司 全域快門互補式金屬氧化物半導體影像感測器及其形成方法
WO2020054561A1 (ja) * 2018-09-11 2020-03-19 ウシオ電機株式会社 マイクロプレートリーダー
CA3103295A1 (en) 2018-09-14 2020-03-19 Illumina, Inc. Flow cells and methods related to same
JP2022532811A (ja) 2019-05-21 2022-07-20 イルミナ インコーポレイテッド アクティブ面を有するセンサー
US11105745B2 (en) * 2019-10-10 2021-08-31 Visera Technologies Company Limited Biosensor
US11327228B2 (en) 2020-07-09 2022-05-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Photonic device and fabrication method thereof

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5195162A (en) * 1987-12-16 1993-03-16 General Motors Corporation Planar polymer light guide methods and apparatus
US5846708A (en) * 1991-11-19 1998-12-08 Massachusetts Institiute Of Technology Optical and electrical methods and apparatus for molecule detection
JP3266041B2 (ja) * 1996-05-22 2002-03-18 株式会社島津製作所 部材接合法及びこの方法により製造した光学測定装置
AU1680900A (en) 1998-12-10 2000-06-26 Takara Shuzo Co., Ltd. Method for immobilizing dna on a carrier
GB2344933B (en) * 1998-12-14 2001-08-29 Bookham Technology Ltd Process for making optical waveguides
US20050181440A1 (en) 1999-04-20 2005-08-18 Illumina, Inc. Nucleic acid sequencing using microsphere arrays
US6339147B1 (en) 1999-07-29 2002-01-15 Epoch Biosciences, Inc. Attachment of oligonucleotides to solid supports through Schiff base type linkages for capture and detection of nucleic acids
JP2002000903A (ja) 2000-06-22 2002-01-08 Heiwa Corp 遊技機の球通路装置
JP3762677B2 (ja) * 2001-01-29 2006-04-05 株式会社 堀場アドバンスドテクノ 流体分析用セルおよびこれを用いた分析装置
WO2004016727A1 (en) * 2002-08-19 2004-02-26 Bioprocessors Corporation Determination and/or control of reactor environmental conditions
US7193289B2 (en) * 2004-11-30 2007-03-20 International Business Machines Corporation Damascene copper wiring image sensor
DE102006056598B4 (de) * 2006-11-30 2013-10-02 Globalfoundries Inc. Verfahren zur Herstellung eines Transistorbauelements für eine integrierte Schaltung
TWI308228B (en) 2006-12-06 2009-04-01 Ind Tech Res Inst Hybrid opto-electrical circuit board and method for manufacturing the same
CN100543970C (zh) * 2008-05-27 2009-09-23 友达光电股份有限公司 制作光感应器的方法
EP2221606A3 (en) * 2009-02-11 2012-06-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Integrated bio-chip and method of fabricating the integrated bio-chip
JP4856204B2 (ja) * 2009-03-24 2012-01-18 株式会社東芝 固体撮像装置の製造方法
JP2012000811A (ja) * 2010-06-15 2012-01-05 Daicel Corp 積層フィルム及びその製造方法並びに電子デバイス
EP2581728B1 (en) * 2011-10-10 2013-09-18 CYCLERtest B.V. Calibration device for a thermal cycler
US9373732B2 (en) 2012-02-07 2016-06-21 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensors with reflective optical cavity pixels
KR20140134285A (ko) * 2012-03-19 2014-11-21 소니 주식회사 케미컬 센서, 케미컬 센서의 제조 방법, 화학물질 검출 장치
US8906320B1 (en) 2012-04-16 2014-12-09 Illumina, Inc. Biosensors for biological or chemical analysis and systems and methods for same
CN102706954B (zh) * 2012-06-05 2016-06-29 清华大学 自旋阀gmr薄膜结构、具有其的生物传感器及制作方法
US9366647B2 (en) * 2013-03-14 2016-06-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Optical detection for bio-entities
US9683937B2 (en) * 2013-08-23 2017-06-20 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging devices for molecule detection
KR102374536B1 (ko) * 2013-12-10 2022-03-14 일루미나, 인코포레이티드 생물학적 또는 화학적 분석을 위한 바이오센서들 및 이를 제조하기 위한 방법
US10276620B2 (en) * 2014-02-27 2019-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor device and method for forming the same
WO2016030710A1 (en) 2014-08-25 2016-03-03 Diasys Diagnostics India Private Limited Carbon nanotubes formulation and uses thereof
US9887129B2 (en) * 2014-09-04 2018-02-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor structure with contact plug
JPWO2016208299A1 (ja) * 2015-06-24 2018-04-05 富士フイルム株式会社 処理液及びパターン形成方法
TWI571626B (zh) * 2015-07-15 2017-02-21 力晶科技股份有限公司 具有奈米腔的集成生物感測器及其製作方法
NL2020612B1 (en) 2017-12-22 2019-07-02 Illumina Inc Light detection devices with protective liner and methods of manufacturing same

Also Published As

Publication number Publication date
US11781985B2 (en) 2023-10-10
US11543352B2 (en) 2023-01-03
JP7094313B2 (ja) 2022-07-01
MX2023005457A (es) 2023-05-23
DK3502667T3 (da) 2020-11-30
EP3502667B1 (en) 2020-10-28
EP3783340B1 (en) 2023-07-12
IL271191B1 (en) 2023-01-01
SG10202107420XA (en) 2021-08-30
CA3066759C (en) 2023-08-01
CY1123681T1 (el) 2022-03-24
US20230417675A1 (en) 2023-12-28
JP2022105005A (ja) 2022-07-12
TW201930852A (zh) 2019-08-01
NL2020612B1 (en) 2019-07-02
IL271191A (en) 2020-01-30
EP3502667A1 (en) 2019-06-26
KR102345900B1 (ko) 2021-12-31
US20210208072A1 (en) 2021-07-08
KR20220000933A (ko) 2022-01-04
ZA201908171B (en) 2021-04-28
MX2019015843A (es) 2020-08-03
US20190195797A1 (en) 2019-06-27
AU2021201666A1 (en) 2021-04-08
RU2740733C1 (ru) 2021-01-20
CN109959639B (zh) 2022-07-05
PL3502667T3 (pl) 2021-03-08
AU2018390335A1 (en) 2020-01-02
CO2019014442A2 (es) 2020-04-01
KR102479790B1 (ko) 2022-12-21
NZ759905A (en) 2021-10-29
SI3502667T1 (sl) 2021-02-26
EP3783340C0 (en) 2023-07-12
JP2020532707A (ja) 2020-11-12
AU2021201666B2 (en) 2023-04-13
EP3783340A1 (en) 2021-02-24
CN109959639A (zh) 2019-07-02
LT3502667T (lt) 2021-01-11
KR20200019144A (ko) 2020-02-21
SA519410880B1 (ar) 2022-09-05
US20230125640A1 (en) 2023-04-27
JP7240543B2 (ja) 2023-03-15
IL298842A (en) 2023-02-01
CN210037611U (zh) 2020-02-07
CA3066759A1 (en) 2019-06-27
ES2836505T3 (es) 2021-06-25
TWI762751B (zh) 2022-05-01
AU2018390335B2 (en) 2021-04-22
ZA202007299B (en) 2024-04-24
WO2019125689A1 (en) 2019-06-27
PH12019502901A1 (en) 2020-09-14
US10955343B2 (en) 2021-03-23
MY194022A (en) 2022-11-08
CL2019003779A1 (es) 2020-07-10
CN210037611U9 (zh) 2020-06-05
CN115266660A (zh) 2022-11-01
CR20190588A (es) 2020-02-26
BR112019027633A2 (pt) 2020-07-07
IL271191B2 (en) 2023-05-01
PT3502667T (pt) 2020-12-15
SG11201911865TA (en) 2020-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112019027633B1 (pt) Dispositivos de detecção da luz com camada de proteção e métodos relacionados
US11256033B2 (en) Two-filter light detection devices and methods related to same
BR122021023318B1 (pt) Dispositivos de detecção da luz com camada de proteção e métodos relacionados
NZ760190B2 (en) A respiratory pressure treatment system
NZ760190A (en) A respiratory pressure treatment system

Legal Events

Date Code Title Description
B350 Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette]
B07A Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 20/11/2018, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS