BR112019028286A2 - detector com ruído de faixa de fluorescência reduzido - Google Patents
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Abstract
É definido aqui um dispositivo compreendendo estrutura definindo uma superfície de detector configurada para suportar substâncias químicas ou biológicas, e um arranjo de sensor compreendendo sensores de luz e circuitos para transmitir sinais de dados usando fótons detectados pelos sensores de luz. O dispositivo pode incluir uma ou mais funcionalidades para reduzir ruído de faixa de fluorescência em uma banda de detecção do arranjo de sensor.
Description
[0001] Este pedido reivindica a prioridade do Pedido de Patente dos EUA No. 62/611.464, depositado em 28 de dezembro de 2017, intitulado, “Detector With Reduced Fluorescence Range Noise,” que é incorporado aqui por referência em sua totalidade. Este pedido também reivindica a prioridade do Pedido de Patente dos EUA No. 62/644.804, depositado em 19 de março de 2018, intitulado, “Detector With Reduced Fluorescence Range Noise,” que é incorporado aqui por referência em sua totalidade.
[0002] Vários protocolos em pesquisa biológica ou química envolvem a realização de reações controladas. As reações designadas então podem ser observadas ou detectadas e a análise subsequente pode ajudar a identificar ou revelar propriedades dos produtos químicos envolvidos na reação.
[0003] Em alguns ensaios de multiplex, um analito desconhecido tendo uma marcação identificável (por exemplo, marcação fluorescente) pode ser exposto a milhares de sondas conhecidas sob condições controladas. Cada sonda conhecida pode ser depositada para um correspondente poço de uma microplaca. A observação de quaisquer reações químicas que ocorrem entre as sondas conhecidas e o analito desconhecido dentro dos poços pode ajudar a identificar ou revelar propriedades do analito. Outros exemplos de tais protocolos incluem processos de sequenciamento de DNA conhecidos, tais como sequenciamento por síntese (SBS) ou sequenciamento de arranjo cíclico.
[0004] Em alguns protocolos de detecção fluorescente, um sistema ótico é usado para direcionar luz de excitação para os fluoróforos, por exemplo, analitos marcados de maneira fluorescente e também para detectar as emissões fluorescentes da luz de sinal que podem ser emitidas a partir dos analitos tendo fluoróforos anexados. No entanto, tais sistemas óticos podem ser relativamente caros e podem precisar de uma grande pegada de bancada. Por exemplo, o sistema ótico pode incluir um arranjo de lentes, filtros, e fontes de luz.
[0005] Em outros sistemas de detecção propostos, as reações controladas em uma célula de fluxo definem por um arranjo de sensor de luz em estado sólido (por exemplo, um detector de semicondutor de óxido de metal complementar (CMOS) ou um detector de dispositivo acoplado de carga (CCD)). Estes sistemas não envolvem um grande conjunto ótico para detectar as emissões fluorescentes.
[0006] É definido aqui um dispositivo compreendendo: estrutura definindo uma superfície de detector configurada para suportar substâncias químicas ou biológicas, e um arranjo de sensor compreendendo sensores de luz e circuitos para transmitir sinais de dados usando fótons detectados pelos sensores de luz. O dispositivo pode incluir uma ou mais funcionalidades para reduzir ruído de faixa de fluorescência em uma banda de detecção do arranjo de sensor.
[0007] É definido aqui um dispositivo compreendendo: uma estrutura definindo uma superfície de detector configurada para suportar amostras químicas ou biológicas;
e um arranjo de sensor compreendendo sensores de luz e circuitos para transmitir sinais usando fótons detectados pelos sensores de luz; um arranjo de guia compreendendo guias de luz; em que guias de luz do arranjo de guia recebem luz de excitação e emissões de luz de sinal a partir da superfície de detector, em que as guias de luz se estendem para respectivos sensores de luz do arranjo de sensor e compreendem material de filtro que bloqueia a luz de excitação e permite que as emissões de luz de sinal se propaguem para os respectivos sensores de luz, e em que o material de filtro compreende um corante complexo de metal.
[0008] É definido aqui um método compreendendo: fabricar circuitos para transmitir sinais de dados usando fótons detectados por um arranjo de sensor de luz; depositar material de filtro dentro das cavidades de guia de um arranjo de cavidade de guia que estão alinhadas com e dispostas sobre respectivos sensores de luz do arranjo de sensor de luz, em que o material de filtro compreende corante suspenso em uma matriz de polímero, o corante compreendendo um extintor de emissão de fóton; e fabricar uma estrutura definindo uma superfície de detector para suportar amostras químicas ou biológicas, em que a fabricação da estrutura definindo a superfície de detector inclui fabricar a estrutura definindo a superfície de detector acima das cavidades do arranjo de cavidade de guia e sensores de luz do arranjo de sensor de luz.
[0009] É definido aqui um dispositivo compreendendo: uma estrutura definindo uma superfície de detector para suportar amostras químicas ou biológicas; um arranjo de sensor compreendendo sensores de luz, e circuitos para transmitir sinais de dados com base nos fótons detectados pelos sensores de luz; e um arranjo de guia compreendendo guias de luz; em que guias de luz do arranjo de guia recebem luz de excitação e emissões de luz de sinal a partir da superfície de detector, em que as guias de luz se estendem para respectivos sensores de luz do arranjo de sensor e compreendem material de filtro que bloqueia a luz de excitação e permite que as emissões de luz de sinal se propaguem para os respectivos sensores de luz, em que a superfície de detector inclui um recesso de reação, o recesso de reação compreendendo um índice de refração e uma dimensão suficiente para cancelar energia de luz de fundo incidente na superfície de detector em uma banda de detecção do arranjo de sensor.
[00010] Estas e outras funcionalidades, aspectos, e vantagens da presente matéria serão mais bem entendidos quando a seguinte descrição detalhada é lida com referência aos desenhos anexos em que caracteres semelhantes representam partes semelhantes através dos desenhos, em que:
[00011] A Fig. 1 é uma vista lateral cortada esquemática de um sistema para o uso em análise química ou biológica tendo um detector que inclui uma superfície de detector para suportar uma amostra química ou biológica de acordo com um exemplo;
[00012] A Fig. 2 é um diagrama de coordenação de perfil espectral ilustrando a coordenação entre comprimentos de onda de excitação, comprimentos de onda de absorção,
comprimentos de onda de emissões de sinal de fluorescência, e comprimentos de onda de banda de detecção de acordo com um exemplo;
[00013] A Fig. 3 é um diagrama de perfil espectral ilustrando características de autofluorescência de material de filtros de acordo com um exemplo;
[00014] A Fig. 4 é um diagrama de transição de estado de energia ilustrando transições de estado de energia de um corante radiante de acordo com um exemplo;
[00015] A Fig. 5 é um diagrama de transição de estado de energia ilustrando transições de estado de energia de um corante tendo um extintor de emissão de fóton de acordo com um exemplo;
[00016] A Fig. 6 é um diagrama de transição de estado de energia ilustrando transições de estado de energia de um corante complexo de metal tendo um extintor de emissão de fóton de acordo com um exemplo;
[00017] A Fig. 7 representa a densidade óptica (OD) pelo diagrama de espessura de filme ilustrando a dependência de OD na espessura de filme para um material de filtro tendo um corante complexo de metal de acordo com um exemplo;
[00018] A Fig. 8 é uma vista lateral recortada de um detector tendo uma superfície de detector configurada para cancelar energia de luz incidente nas bandas de comprimento de onda selecionadas de acordo com um exemplo;
[00019] A Fig. 9 é uma vista lateral recortada de um detector tendo um arranjo de sensor, um arranjo de guia de luz e um arranjo de reação de acordo com um exemplo; e
[00020] A Fig. 10 é uma vista lateral recortada de um detector tendo um sensor de luz, uma guia de luz, e recesso de reação definido por uma superfície de detector de acordo com um exemplo.
[00021] Na Fig. 1 é mostrado um sistema 100 para o uso na análise, tal como análise química ou biológica. O sistema 100 pode incluir o excitador de energia de luz 10 e um conjunto de detector 20. O conjunto de detector 20 pode incluir detector 200 e uma célula de fluxo 282. O detector 200 pode incluir uma pluralidade de sensores de luz 202 e a superfície de detector 206 para suportar as amostras 502 tais como as amostras químicas ou biológicas submetidas ao teste. O detector 200 também pode incluir uma pluralidade de guias de luz que guiam luz a partir da superfície de detector 206 para sensores de luz 202. A superfície de detector 206, as paredes laterais 284, e a cobertura de fluxo 288 pode definir e delimitar a célula de fluxo 282. A superfície de detector 206 pode ter um plano de superfície de detector associado 130.
[00022] Em um aspecto adicional, a superfície de detector 206 pode estar em recesso para incluir recessos de reação 210 (nanopoços). De acordo com um exemplo, cada sensor de luz 202 pode estar alinhado com uma guia de luz 214 e um recesso de reação 210. Cada recesso de reação 210 pode definir no mesmo um ou mais sítios de reação e amostras 502 podem ser suportados em tais sítios de reação de acordo com um exemplo.
[00023] Em outro aspecto, o detector 200 pode incluir áreas de pilha dielétrica 218, intermediário das guias de luz 214. Áreas de pilha dielétrica 218 podem ter formadas nos mesmos circuitos, por exemplo, para a leitura de sinais a partir do processamento e armazenamento de digitalização de sensores de luz 202.
[00024] De acordo com um exemplo, o detector 200 pode ser provido por um detector de circuito integrado de estado sólido, tal como detector de circuito integrado de semicondutor de óxido de metal complementar (CMOS) ou um detector de circuito integrado de dispositivo acoplado de carga (CCD).
[00025] De acordo com um exemplo, o sistema 100 pode ser usado para o desempenho de testes biológicos ou químicos com o uso de fluoróforos. Por exemplo, um fluido tendo um ou mais fluoróforos pode ser feito escoar para dentro e para fora da célula de fluxo 282 através da porta de entrada usando a porta de entrada 289 e a porta de saída 290. Fluoróforos podem se atrair para várias amostras 502 e assim, através dos seus fluoróforos de detecção podem atuar como marcadores para as amostras 502, por exemplo, analitos químicos ou biológicos aos quais eles podem se atrair.
[00026] Para detectar a presença de um fluoróforo dentro da célula de fluxo 282, o excitador de energia de luz 10 pode ser energizado de forma que luz de excitação 101 em uma faixa de comprimento de onda de excitação é emitida pelo excitador de energia de luz 10. Com o recebimento de luz de excitação 101 fluoróforos anexados com as amostras 502 irradiam emissões de luz de sinal 501, que é o sinal de interesse para a detecção pelos sensores de luz 202. Emissões de luz de sinal 501 devido à fluorescência de um fluoróforo anexado com uma amostra 502 vai ter uma faixa de comprimento de onda vermelha deslocada com relação a uma faixa de luz de excitação de comprimento de onda 101.
[00027] O excitador de energia de luz 10 pode incluir pelo menos uma fonte de luz e pelo menos um componente óptico para iluminar as amostras 502. Exemplos de fontes de luz podem incluir, por exemplo, lasers, lâmpadas de arco, LEDs, ou diodos de laser. Os componentes ópticos podem ser, por exemplo, refletores, dicroicos, divisores de feixe, colimadores, lentes, filtros, cunhas, prismas, espelhos, detectores e semelhantes. Nos exemplos que usam um sistema de iluminação, o excitador de energia de luz 10 pode ser configurado para direcionar luz de excitação 101 para os sítios de reação. Como um exemplo, os fluoróforos podem ser excitados por luz na faixa de comprimento de onda verde, por exemplo, podem ser excitados usando luz de excitação 101 tendo um comprimento de onda de centro (pico) de cerca de 523 nm.
[00028] Exemplos aqui reconhecem que uma razão de sinal para ruído do sistema 100 pode ser expressa como definido na equação (1) aqui abaixo.
SNR Sinal = Sinal + Excitação + AF + Fundo + Corrente Escura + Ruído de Leitura^2 (1) onde “Sinal” são as emissões de luz de sinal 501, isto é a luz de sinal de interesse que pode ser atribuída para a fluorescência de um fluoróforo anexado com uma amostra,
“Excitação” é a luz de excitação indesejada que alcança os sensores de luz 202, “AF” é a radiação de ruído de autofluorescência de uma ou mais fontes de autofluorescência dentro do detector 200, “Fundo” é a energia de luz indesejada transmitida para detector 200 a partir de uma fonte externa ao detector 200, “Corrente Escura” é o fluxo de corrente é o ruído associado com a geração de par de orifício de elétron aleatório na ausência de luz e “Ruído de Leitura” é ruído associado com eletrônica de analógico para digital.
[00029] A Fig. 2 é o diagrama de coordenação de perfil espectral ilustrando a coordenação alvo entre uma faixa de luz de excitação de comprimento de onda, uma faixa de comprimento de onda de luz de sinal e uma faixa de comprimento de onda de detecção. No diagrama de coordenação de perfil espectral da FIG. 2, o perfil espectral 1202 é o perfil espectral da luz de excitação 101 como emitido pelo excitador de energia de luz 10. O perfil espectral 1204 é o espectro de absorção de um fluoróforo que é detectado com o uso de luz de excitação 101 tendo um perfil espectral 1202 e perfil espectral 1214 é o perfil espectral das emissões de luz de sinal 501 causadas pela fluorescência de um fluoróforo sendo excitado pela luz de excitação 101. O perfil espectral 1220 é o perfil de transmissão (banda de detecção) do detector 200 e os sensores de luz 202 de acordo com um exemplo. O detector 200 pode ser configurado para detectar luz na faixa de comprimento de onda indicada pelo perfil espectral 1220. Assim, em referência ao diagrama de coordenação de perfil espectral da FIG. 2, o detector 200 é capaz de detectar emissões de luz de sinal 501 na faixa dos comprimentos de onda em que o perfil espectral 1214 das emissões de luz de sinal 501 e o perfil espectral da banda de detecção 1220 do detector 200 e sensores de luz 202 se intersectam.
[00030] O detector 200 pode incluir um ou mais filtros que bloqueiam a luz de excitação 101 de forma que detector 200 tendo sensores de luz 202 não detecta luz de excitação
101. Em um aspecto, guias de luz 214 que guiam luz a partir da superfície de detector 206 podem compreender material de filtro de forma que as guias de luz 214 bloqueiam luz na faixa de luz de excitação de comprimento de onda 101. Sensores de luz 202 de maneira apropriada podem receber emissões de luz de sinal 501 irradiando a partir de um fluoróforo excitado, mas não a luz de excitação 101.
[00031] Exemplos aqui reconhecem que guias de luz 214 designadas para aprimorar uma razão de sinal para ruído do detector 200 podem atuar como uma fonte de ruído dentro do detector 200. Em referência ao diagrama de perfil espectral da FIG. 3, o perfil espectral 1304 é um perfil espectral de um material de filtro tendo um corante que está sem (ausente de) um extintor de emissão de fóton comumente usado em sistemas ópticos sob teste por iluminação de excitação em uma faixa esperada de luz de excitação de comprimento de onda 101 do sistema 100. No diagrama específico de perfil espectral da FIG. 3, o perfil espectral 1304 ilustra um perfil espectral de um material de filtro sob iluminação por luz de excitação verde, por exemplo, de acordo com o perfil espectral da luz de excitação 1202 representado no diagrama de coordenação de perfil espectral da FIG. 2, tendo um comprimento de onda de centro (pico) de cerca de 523 nm.
[00032] Em referência ao diagrama de perfil espectral da FIG. 3 é visto que o material de filtro tendo características de perfil espectral representadas pelos deslocamento para o vermelho do perfil espectral 1304 com relação à banda de emissão da luz de excitação 101 representada pelo perfil espectral 1202 do diagrama de coordenação de perfil espectral da FIG. 2, o que quer dizer que o material exibe autofluorescência. Exemplos aqui reconhecem que com o material de filtro das guias de luz 214 autofluorescentes, sinal detectado pelos sensores de luz 200 quando as emissões de sinal na verdade podem ser radiação de ruído que pode ser atribuída à luz de excitação 101 que opera para excitar a autofluorescência das guias de luz 214.
[00033] Exemplos para se endereçar à autofluorescência indesejada das guias de luz 214 são descritos com referência às Figs. 3 a 7. Em referência ao diagrama de transição de estado de energias das Figs. 4 a 6, as guias de luz 214 de acordo com um exemplo podem compreender material tendo um extintor de emissão de fóton. Em outro aspecto, um material de filtro pode incluir moléculas de corante para prover a absorção em uma banda de comprimento de onda da luz de excitação 101.
[00034] O diagrama de transição de estado de energia da FIG. 4 representa a transição de estado de energia de um corante sem um extintor de emissão de fóton. Na excitação e após um período de relaxamento de estado de excitação o corante tendo as características de transição de estado de energia como representado no diagrama de transição de estado de energia da FIG. 4 emite fótons no retorno para um estado fundamental. A Fig. 5 é um diagrama de transição de estado de energia que representa transições de estado de energia de um corante tendo um extintor de emissão de fóton. Em referência ao diagrama de transição de estado de energia da FIG. 5, o corante tendo um extintor de emissão de fóton na excitação retorna para um estado fundamental após um período de relaxamento de estado de excitação. No entanto, através da operação do extintor de emissão de fóton, fótons não são liberados no retorno para o estado fundamental. Em vez disso fônons são emitidos no retorno para o estado fundamental. O retorno para o estado fundamental é acompanhado pela liberação de energia térmica em vez de fótons.
[00035] Corantes tendo as características de transição de estado de energia como mostrado no diagrama de transição de estado de energia da FIG. 4 são corantes radiantes e corantes tendo características de transição de estado de energia como é mostrado no diagrama de transição de estado de energia da FIG. 5 são corantes não radiantes.
[00036] Um diagrama de estrutura química de um corante, de acordo com um exemplo, tendo um extintor de emissão de fóton adequado que extingue emissões de fóton é mostrado em (2).
N O O- Cr+++ H+
[00037] O diagrama estrutura químico de (2) ilustra características estruturais de um corante complexo de metal que funciona como um extintor de emissão de fóton para extinguir emissões de fóton. De acordo com um exemplo, um corante complexo de metal pode ser provido por um corante complexo de metal de transição octaédrico como mostrado em (2). O corante complexo de metal específico mostrado em (2) inclui duas moléculas de corante + íon cromo, e alguns complexos podem incluir uma molécula de corante + um íon cromo (Cr) ou outro íon de metal. A estrutura representada em (2) inclui seis ligações de ligando: O, N e um campo de cristal padrão. De acordo com a estrutura representada em (2), existe um extintor de emissão de fóton provido por um íon de metal de transição de Cr trivalente. De acordo com um exemplo Cr3+ pode prover funcionalidade de extinção de emissão de fóton. Outros metais de transição podem ser usados. Metais de transição para o uso em um corante complexo de metal aqui pode incluir, por exemplo, Escândio, Titânio, Vanádio, Cromo, Manganês, Ferro, Cobalto, Níquel, Cobre. Para a seleção de metais alternativos, níveis de energia podem estar se sobrepondo entre o íon de metal e uma molécula de corante. De acordo com um exemplo, um metal de transição para o uso em um corante complexo de metal pode ser selecionado para ter um perfil espectral de absorção que sobrepõe um perfil de emissões de fluorescência do corante selecionado de forma que o metal de transição pode prover funcionalidade de extinção de emissão de fóton através de um perfil espectral de emissão de fluorescência do corante selecionado.
[00038] No exemplo do corante complexo de metal representado no diagrama estrutural de (2), o corante complexo de metal possui um próton associado representado. O contra íon associado com o corante complexo de metal é formado através da absorção da carga positiva (+) especificada pelo próton do corante complexo de metal representado no diagrama estrutural de (2) e pode ser selecionado de acordo com um exemplo para desempenho de hidrofobicidade e desempenho de absorção de UV. Em um exemplo, uma alquil amina, uma amina primária, uma amina secundária, ou uma amina terciária podem se associar com o corante complexo de metal que forma um contra íon, que pode incluir um alquil amônio quando associado com o corante complexo de metal.
[00039] O corante complexo de metal de acordo com um exemplo pode não ser particularmente solúvel em uma solução por si só, e assim o contra íon pode ser escolhido para aumentar a solubilidade. O contra íon pode ser selecionado para o desempenho de hidrofobicidade de maneira a promover a transparência e a visibilidade do polímero e/ou solvente,
e para reduzir o espalhamento. Por exemplo, o contra íon pode permitir que o corante complexo de metal seja distribuído de maneira mais igual, aprimorando a visibilidade e a transparência, e reduzindo o espalhamento. O contra íon pode ser selecionado para o desempenho de absorção de UV, por exemplo, de forma que o contra íon não contribui de maneira indesejável para a fluorescência. Por exemplo, a absorção do contra íon pode afetar as características de fluorescência interferindo com o espectro do complexo de corante de metal, e pode ser escolhido de maneira a não ter um espectro de interferência. De acordo com um exemplo, uma amina hidrofóbica pode ser usada como um contra íon. De acordo com outro exemplo, será entendido que dependendo do centro de metal e os ligandos escolhidos, um corante complexo de metal pode não ter carga, uma carga positiva global, ou também pode ter uma carga positiva negativa.
[00040] De acordo com um exemplo um contra íon associado com o corante complexo de metal representado no diagrama estrutural de (2) pode ser provido por uma alquil amina. De acordo com um exemplo um contra íon associado com o corante complexo de metal representado no diagrama estrutural de (2) pode ser provido por uma amina terciária. Em uma amina terciária, um nitrogênio possui três substituintes orgânicos. De acordo com um exemplo, um contra íon associado com o corante complexo de metal representado no diagrama estrutural de (2) pode ser provido por uma alquil amina terciária.
[00041] Adicionalmente, em outros exemplos de um corante complexo de metal, um contra íon de carga apropriada pode ser selecionada para ser associada com o corante complexo de metal. Em algumas concretizações, um íon carregado de maneira negativa ou de maneira positiva pode ser selecionado para contra atuar a carga global da molécula do corante complexo de metal, e/ou adicionando para a hidrofobicidade em algumas concretizações para permitir que o corante complexo de metal seja incorporado para uma solução. Adicionalmente, quando não existe carga, nenhum contra íon pode ser necessário em algumas concretizações. O contra íon pode incluir quaisquer partículas carregadas, e em algumas concretizações inclui aminas primárias, secundárias ou terciárias. Em concretizações adicionais, um íon de amônio quaternário pode ser selecionado.
[00042] De acordo com um exemplo, o contra íon associado com o corante complexo de metal como representado em (2) pode incluir uma amina, por exemplo um NR’R’’R’’’, onde pelo menos um dos grupos R é uma cadeia, linear ou ramificada, com pelo menos quatro átomos. Em algumas concretizações, pode haver pelo menos 10 átomos na cadeia. A cadeia pode incluir uma cadeia longa, e pode incluir um polímero. A cadeia pode ser um grupo no geral hidrocarboneto, ou pode incluir outras porções, tal que o corante possivelmente pode ser solúvel em qualquer solvente necessário, e o polímero pode ser solúvel em um solvente dependendo dos grupos funcionais do polímero. Os outros grupos R podem ser os mesmos ou hidrogênio, ou podem compreender uma cadeia diferente. A cadeia pode ser de acordo com um exemplo um C4 a C20, incluindo cíclica, cadeias ou anéis. Em algumas concretizações, o contra íon pode incluir mais do que um tipo de contra íon. Exemplos aqui reconhecem que algumas misturas de contra íons são convenientes para o uso em soluções onde mais do que um material de polímero pode ser usado. Ou seja, alguns grupos alquil podem ser diferentes, e o contra íon pode incluir uma pluralidade de contra íons.
[00043] A Fig. 6 é um diagrama de transição de estado de energia ilustrando propriedades de corantes complexos de metal. A Fig. 6 é um diagrama de transição de estado de energia para Cr (CNtBuAr3NC)3. Em referência ao diagrama de transição de estado de energia da FIG. 6, complexos de metal podem levar a relaxamento não radiativo (sem autofluorescência) ultrarrápido devido ao centro de estados metalizados que estão abaixo do complexo de transferência de carga de metal-2-ligando (MLCT). Para Cr (CNtBuAr3NC)3) representado no diagrama de transição de estado de energia na Fig. 6, o campo de ligando pode ser suficientemente fraco em que o centro de estados excitados de 3d-d metalizados pode estar energicamente abaixo do complexo de MLCT que leva ao estado excitado ultrarrápido. Corantes complexos de metal podem exibir despopulação de estado excitado ultrarrápido através de relaxamento não radiativo. De acordo com o diagrama de transição de estado de energia da FIG. 6 um complexo de metal que funciona como um extintor de emissão de fóton extingue fótons de forma que um retorno para estado fundamental é acompanhado pela emissão de fônon e liberação de energia térmica em vez do que emissão de fóton.
[00044] Para prover material de filtro, moléculas de corante na forma em pó, por exemplo, tendo extintor de emissão de fóton, e de acordo com um exemplo provido por um corante complexo de metal, pode ser dissolvido com um solvente e adicionado para um ligante de polímero líquido para formar uma matriz de líquido tendo moléculas de corante e moléculas de polímero. O líquido pode ser depositado para uma cavidade de pilha dielétrica do detector 200 e evaporado para formar um material de filtro compreendendo um corante sólido e matriz de polímero em que moléculas de corante são suspensos dentro de uma matriz das moléculas de ligante de polímero.
[00045] Um material de filtro para formar guia de luz 214 de acordo com um exemplo pode incluir moléculas de corante complexo de metal suspenso em uma matriz de ligante de polímero como definida aqui. Um material de filtro formado incluindo a molécula do corantes complexos de metal suspenso em uma matriz de ligante de polímero pode exibir características de perfil espectral sob iluminação com luz de excitação 101 tendo um comprimento de onda de centro de cerca de 523 nm como definido com referência ao perfil espectral 1404 como mostrado no diagrama de perfil espectral da FIG. 3. De acordo com um exemplo como definido em referência à FIG. 3 provendo material de filtro para incluir um corante tendo um extintor de emissão de fóton (como provido com o uso, por exemplo, de um corante complexo de metal) pode reduzir emissões de sinais de autofluorescência que irradiam a partir do material de filtro em comprimentos de onda de cerca de 570 nm ou maiores para valores que são de cerca de 5 porcento (observando os respectivos valores de emissões de sinal de autofluorescência de perfil espectral 1304 e perfil espectral 1404 em um comprimento de onda de cerca de 570 nm) ou menos dos seus valores esperados no caso do material de filtro ser provido que inclui um corante sem um extintor de emissão de fóton.
[00046] A provisão de uma matriz de moléculas de corante com uma molécula de ligante de polímero facilita a capacidade de processamento com uma faixa de processos de semicondutor, por exemplo, deposição de vapor químico (CVD), revestimento por rotação, gravura, planarização e semelhantes.
[00047] De acordo com um exemplo de material de filtro provido por uma matriz de corante complexo de metal pode ter uma razão em peso entre cerca de 70:30 corante para polímero e cerca de 90:10 corante para polímero. Em concentrações acima desta faixa, a integridade estrutural da matriz pode se tornar comprometida e em concentrações abaixo, o desempenho de filtração pode se tornar comprometido. De acordo com um exemplo de material de filtro provido por uma matriz de corante complexo de metal pode ter uma razão de molécula entre cerca de 1 molécula de corante: 50 moléculas de polímero até cerca de 1 molécula de corante:150 moléculas de polímero. De acordo com um exemplo de material de filtro provido por um ligante de polímero e matriz de corante complexo de metal pode ter uma razão de molécula entre cerca de 1 molécula de corante: 100 moléculas de polímero.
[00048] Enquanto concentrações mais altas de moléculas de corante aprimoram o bloqueio de luz de excitação, exemplos aqui reconhecem que espalhamento aumentado pode ser observado em concentrações mais altas. O espalhamento de luz pode se endereçado com processos adicionais para a filtração de partículas de corante em pó antes da mistura com um líquido de ligante de polímero.
[00049] A Fig. 7 é um diagrama de espessura de filme de densidade óptica (OD) ilustrando o desempenho de filtração de um material de filtro aqui compreendendo uma matriz de corante complexo de metal suspenso em uma matriz de ligante de polímero. Como observado no diagrama de espessura de filme de OD da FIG. 7, uma OD de cerca de 10 pode ser alcançada dentro de um espaço de 3,5 μm. Em referência novamente ao diagrama de coordenação de perfil espectral da FIG. 2, o perfil espectral alvo para a filtração é o perfil espectral 1202 para a luz de excitação 101 tendo um comprimento de onda de centro (pico) de cerca de 523 nm. Em referência ao diagrama de espessura de filme de OD da FIG. 7, através da configuração da guia de luz 214 formada de uma matriz de corante complexo de metal suspenso em uma matriz de ligante de polímero para ter uma espessura de cerca de 3,5 μm da guia de luz 214 pode ser configurada para exibir uma OD de cerca de 10 para o comprimento de onda de luz de excitação de centro (pico) de cerca de 523 nm. Através da configuração da guia de luz 214 formada de uma matriz de corante complexo de metal suspenso em uma matriz de ligante de polímero para ter uma espessura de cerca de 2 μm, a guia de luz 214 pode ser configurada para exibir uma OD de cerca de 7 para o comprimento de onda de excitação de centro (pico) de cerca de 523 nm.
[00050] Para o desempenho de detecção de luz, o sensor de luz 202 pode ter uma distância de espaçamento particular em referência à superfície de detector 206 (Fig. 1). De acordo com um exemplo, a particular distância de espaçamento pode ser uma particular distância de espaçamento na faixa, por exemplo, de a partir de cerca de 4 μm até cerca de 6 μm. Como observado na Fig. 1, as guias de luz 214 podem ter restrições de espaço em dependência dos requisitos de espaçamento entre os sensores de luz 202 e a superfície de detector 206. Em vista dos dados de espessura de OD sumarizados no diagrama de espessura de filme de OD da Fig. 7 material para a construção de guias de luz 214 pode ser provido para satisfazer as propriedades alvo de densidade óptica (OD) em dependência de propriedades espaciais do detector 200, e desempenho de OD adequado para muitas aplicações pode ser alcançado mesmo onde o espaço é restrito.
[00051] Como observado pela coordenação representada pelo diagrama de coordenação de perfil espectral da FIG. 2, sensores de luz 202 podem detectar emissões de luz de sinal 501 que pode ser atribuída para a fluorescência de um fluoróforo mas, de acordo com a operação ideal, não pode detectar luz de excitação 101 representada pelo perfil espectral 1202. Para a configuração dos sensores de luz 202 para detectar emissões de luz de sinal 501 que podem ser atribuídas para um fluoróforo anexado com uma amostra 502 sem a detecção de luz de excitação 101, o sistema 100 pode incluir um ou mais filtros. Por exemplo, guias de luz 214 podem ser formadas de material de filtração que bloqueia luz na banda de energia da luz de excitação 101 representada pelo perfil espectral 1202. Assim, emissões de luz de sinal 501 representadas pelo perfil espectral 1214 estão submetidas à detecção com o uso de sensores de luz 202 sem a detecção da luz de excitação 101. No entanto, como notado, material de filtro que forma a guia de luz 214 pode autofluorescer em resposta à excitação pela luz de excitação
101. Exemplos aqui proveem guias de luz 214 para bloquear luz de excitação 101 para exibir autofluorescência reduzida de maneira a preservar a coordenação de perfil espectral desejado entre perfis espectrais de emissão e detecção de fluorescência de excitação como representado no diagrama de coordenação de perfil espectral da FIG. 2.
[00052] Exemplos aqui reconhecem que o deslocamento para esquerda do perfil espectral 1220 do detector 200 pode aumentar a detecção de emissões de luz de sinal 501 tendo um perfil espectral indicado pelo perfil espectral 1214 no perfil espectral das emissões de luz de sinal 501. Deve ser entendido que como usado aqui, o deslocamento para esquerda se refere ao deslocamento hipsocrômico, ou deslocamento azul. Material de filtro aqui compreendendo uma matriz de corante complexo de metal suspenso em uma matriz de ligante de polímero pode ser configurado para deslocamento para esquerda do perfil espectral 1220 através da implementação de várias funcionalidades. De maneira a deslocar para esquerda o perfil espectral 1220 certos substituintes dos ligandos que cercam o corante complexo de metal (2) podem ser alterados. Por exemplo, os grupos fenil e outras porções podem atuar como fluoróforos, e também podem ser alterados para deslocar para esquerda o espectro. Por exemplo, grupos metil podem ser substituídos com trifluorometil ou outros grupos, e hidrogênios podem ser substituídos com cloro ou bromo, em algumas concretizações. O espectro pode ser deslocado para esquerda ou para direita, dependendo do particular corante complexo de metal usado, substituindo os grupos de doação de elétron com grupos de retirada de elétrons e vice-versa. Como usado aqui, deslocamento para direita se refere ao deslocamento batocrômico, ou deslocamento para vermelho, do comprimento de onda espectral. Assim, em qualquer concretização, o espectro pode ser ajustado com ajustes para os grupos funcionais do corante complexo de metal.
[00053] De acordo com um exemplo, um material de filtro pode incluir um corante tendo um extintor de emissão de fóton e o corante pode ser um corante não radiante. De acordo com um exemplo, o extintor de emissão de fóton pode incluir cromo (Cr). De acordo com um exemplo, o corante pode ser um corante complexo de metal tendo um extintor de emissão de fóton provido por um íon de metal de transição de Cr trivalente. De acordo com um exemplo o material de filtro pode ser provido pela matriz tendo um corante e ligante de polímero, em que o corante possui um extintor de emissão de fóton. De acordo com um exemplo o material de filtro pode ser provido pela matriz tendo um corante e ligante de polímero, em que o corante é um corante complexo de metal. De acordo com um exemplo o material de filtro pode ser provido por um corante suspenso em uma matriz de polímero, em que o corante possui um extintor de emissão de fóton. De acordo com um exemplo o material de filtro pode ser provido por um corante suspenso em uma matriz de polímero, em que o corante é um corante complexo de metal.
[00054] Exemplos aqui reconhecem que o desempenho do sistema 100 pode ser impactada negativamente pelo ruído de fundo, o que se refere aqui à irradiação de energia de luz indesejada a partir de uma fonte externa para detector 200. Exemplos aqui reconhecem que uma razão de sinal para ruído do detector 200 pode ser impactada negativamente pela luz de fundo de faixa de fluorescência irradiando para fontes externas ao detector 200. Ruído de faixa de emissões de fluorescência no sistema 100 que pode ser atribuído para fontes diferentes do que as fontes de autofluorescência dentro do detector 200.
[00055] Exemplos aqui reconhecem por exemplo que enquanto excitador de energia de luz 10 pode ser configurado para emitir idealmente luz em uma banda de comprimento de onda relativamente mais curta, por exemplo, em uma banda de comprimento de onda verde, fontes autofluorescentes no mesmo, por exemplo, componentes ópticos podem autofluorescer luz que é emitida pelo excitador de energia de luz 10 pode incluir raios de luz indesejados em comprimentos de onda mais longos na banda de fluorescência do detector 200 e sensores de luz 202. Exemplos aqui reconhecem que luz da faixa da fluorescência pode entrar no sistema 100 a partir de fontes diferentes do que excitador de energia de luz 10.
[00056] Em referência à FIG. 8 são definidas funcionalidades adicionais para aumentar uma razão de sinal para ruído do detector 200. Em referência à FIG. 8 são descritas funcionalidades para o cancelamento (por exemplo,
cancelamento parcial ou total) de radiação de ruído de fundo da faixa da fluorescência que sem as funcionalidades descritas pode ser recebida dentro do detector 200. As funcionalidades de cancelamento aqui podem reduzir comprimentos de onda da faixa da fluorescência detectados pelos sensores de luz 202 que não podem ser atribuídas para emissões de luz de sinal 501.
[00057] As funcionalidades de material de filtro definidas em referência às Figs. 3 a 7 reduzem ruído de faixa de fluorescência através da redução de autofluorescência interna dentro do detector 200. Funcionalidades da superfície de detector 206 como definido em conjunto com a Fig. 8 reduzem ruído de fundo de faixa de fluorescência indesejável através do cancelamento (por exemplo, parcial ou total) da energia de luz incidente de faixa de fluorescência na superfície de detector 206. As funcionalidades descritas com referência às FIGs. 3 a 7 podem ser implementadas de maneira independente das funcionalidades da FIG. 8 ou de acordo com um exemplo em combinação com as funcionalidades da FIG. 8 para se endereçar ao problema de ruído de faixa de fluorescência com o uso de uma combinação do detector interno (Figs. 3 a 7) e superfície de detector (Fig. 8) funcionalidades.
[00058] Agora em referência à FIG. 8 detector 200 de acordo com um exemplo pode ser configurado de forma que energia de luz incidente na superfície de detector 206 pode induzir campos eletromagnéticos que irradiam a partir da superfície de detector 206 que cancelam (por exemplo, parcialmente ou inteiramente) a chegada de energia de luz que de outra forma seria transmitida através do recesso de reação 210. Exemplos aqui reconhecem que o comportamento de campos induzidos que irradiam a partir da superfície de detector 206 induzida a partir de raios de luz incidentes na superfície de detector 206 podem se tornar mais controláveis e previsíveis como uma razão de índice de refração entre uma superfície de detector 206 e fluido dentro da célula de fluxo 282 aumenta. Um índice de refração da superfície de detector 206 pode ser definido pelo índice de refração do material da camada de passivação 258 adjacente à célula de fluxo 282 formando a superfície de detector 206. Exemplos aqui reconhecem que com a suficientemente high razão de índice de refração entre superfície de detector 206 e um fluido de raios de luz da célula de fluxo 282 da luz de excitação 101 pode induzir campos eletromagnéticos que irradiam a partir da superfície de detector 206 que cancela a chegada de energia de luz em dependência de uma dimensão da superfície de detector 206.
[00059] Em referência à FIG. 8, o recesso de reação 210 pode incluir uma dimensão “D” provida pelo diâmetro do recesso de reação 210 em uma elevação de topo do recesso de reação 210. Exemplos aqui reconhecem que campos eletromagnéticos induzidos pela energia de luz incidente no recesso de reação 210 pode cancelar a energia de luz que chega em dependência da dimensão “D”, onde uma razão de índice de refração entre a superfície de detector 206 e fluido dentro da célula de fluxo 282 é suficientemente alta. O detector 200 como mostrado na Fig. 8 pode ser um detector de circuito integrado tendo estrutura 260 definindo a superfície de detector 206 que pode incluir a camada de passivação 256 e a camada de passivação 258. De acordo com um exemplo onde a camada de passivação 258 tendo a superfície de detector 206 é formada de pentóxido de tântalo (Ta2O5) tendo um índice de refração λ206 de cerca de λ206~2,13 e onde fluido da célula de fluxo 282 é com base em água e possui um índice de refração λ282 de cerca de λ282~1,33 a razão de índice de refração λ206/λ282 entre um material formando a superfície de detector 206 e um fluido da célula de fluxo 282 é de cerca de λ206/λ282~1,60. De acordo com um exemplo onde a camada de passivação 258 tendo superfície de detector 206 é formada de nitreto de silício (SiN) tendo um índice de refração λ206 de cerca de λ206~2,02 e onde fluido da célula de fluxo 282 é com base em água e possui um índice de refração λ282 de cerca de λ282~1,33 a razão de índice de refração λ206/λ282 entre um material que forma a superfície de detector 206 e um fluido da célula de fluxo 282 é de cerca de λ206/λ282~1,52. Uma forma tridimensional do recesso de reação 210 pode ser cilíndrica ou frustrocônica em alguns exemplos tal que uma seção transversal tomada ao longo de um plano horizontal que se estende para a página da FIG. 8 é substancialmente circular. Um eixo longitudinal 268 pode se estender através de um centro geométrico da seção transversal.
[00060] Exemplos aqui reconhecem que para uma superfície de detector 206 como definido na Fig. 8 tendo um recesso de reação 210 (nanopoço) com a dimensão D e com uma razão de índice de refração λ206/λ282 adequadamente alta existe um comprimento de onda crítico λc em que comprimentos de onda mais curtos do que o comprimento de onda crítico λc são transmitidos para um interior do recesso de reação 210 e detector 200 e em que comprimentos de onda maiores do que o comprimento de onda crítico λc são cancelados (por exemplo, parcialmente cancelados ou inteiramente cancelados) pela superfície de detector 206 tendo recesso de reação 210. Exemplos aqui reconhecem adicionalmente que o comprimento de onda crítico descrito λc está em dependência da dimensão D de forma que a dimensão D pode ser controlada para ajustar a dimensão crítica λc para um valor desejado. Mais especificamente o comprimento de onda crítico λc pode ser aumentado através do aumento da dimensão D e o comprimento de onda crítico λc pode ser diminuído através da diminuição da dimensão D. Sem estar ligado por qualquer teoria particular com relação ao efeito reconhecido, raios de luz incidentes na superfície de detector 206 podem induzir campos eletromagnéticos que irradiam a partir da superfície de detector 206 que cancelam (por exemplo, parcialmente ou inteiramente) energia de luz que chega que de outra forma seria transmitida através do recesso de reação 210.
[00061] As funcionalidades de cancelamento de energia de luz podem ser incorporadas vantajosamente para o projeto da superfície de detector 206. De acordo com um exemplo descrito com referência à FIG. 8 a dimensão D pode ser selecionada para estabelecer o comprimento de onda crítico λc de forma que comprimentos de onda aproximadamente no comprimento de onda de centro (pico) λa da luz de excitação 101 e mais curtos são transmitidos através do recesso de reação 210 e para o detector 200 e adicionalmente de forma que comprimentos de onda próximos do comprimento de onda de banda de detecção mais curta λb e maiores são cancelados pela superfície de detector 206. A transmissão dos comprimentos de onda aproximadamente no comprimento de onda de centro (pico) λa da luz de excitação 101 e mais curtos garante que os fluoróforos sejam apropriadamente excitados de acordo com o projeto do sistema 100 e o cancelamento dos comprimentos de onda de cerca de o comprimento de onda de banda de detecção mais curta λb e maiores pode aumentar uma razão de sinal para ruído do detector 200.
[00062] Enquanto λc pode ser ajustado em dependência de D, a relação precisa entre D e efeitos de cancelamento em dependência dos mesmos podem variar dependendo dos materiais, da configuração (incluindo a configuração do excitador de energia de luz 10), e dos parâmetros de controle de processo de um sistema fabricado particularmente 100. Contudo, a informação da relação entre a dimensão D e um efeito de cancelamento em dependência do mesmo para um projeto particular do detector 200 pode ser determinado por experimentação. Na determinação da informação através de experimentação que especifica uma relação entre D e um efeito de cancelamento para um projeto particular do detector 200, a informação pode ser usada para estabelecer um valor para D; ou seja, D = d1 onde D = d1 é selecionado para estabelecer o comprimento de onda crítico λc de forma que comprimentos de onda de cerca de um comprimento de onda de centro (pico) λc da luz de excitação 101 e comprimentos de onda mais curtos são transmitidos para o recesso de reação 210 e o detector 200 e adicionalmente de forma que comprimentos de onda próximos do comprimento de onda de banda de detecção mais curta λb e comprimentos de onda mais longos (isto é na faixa da fluorescência) são cancelados pela superfície de detector
206.
[00063] De acordo com um processo, um ou mais detectores de amostra de teste de acordo com detector 200 podem ser fabricados e submetidos ao teste. O teste pode incluir testar a transmissão da luz de excitação 101 pelo recesso de reação 210. Uma ou mais amostras de teste podem ser providas e submetidas aos testes para determinar a menor dimensão de D, D = dc em que o recesso de reação 210 transmite luz de excitação 101 de acordo com um ou mais critérios de transmissão. Os um ou mais critérios de transmissão podem ser, por exemplo, que uma quantidade limite (por exemplo, 90 porcento, 100 porcento) de luz de excitação de energia máxima 100 é transmitida através do recesso de reação 210. Uma ou mais amostras de teste podem ser providas e submetidas aos testes para determinar a maior dimensão de D, D = de em que recesso de reação 210 cancela a luz da faixa da fluorescência (por exemplo, uma quantidade discernível de luz de faixa de fluorescência) em uma banda de detecção de sensores de luz
102. Para tais testes sinais lidos pelos sensores de luz 202 podem ser examinados com guias de luz 214 fabricadas de acordo com as suas especificações de produção. Com uma ou mais das dimensões D = dc ou D = de determinadas, o detector 200 de acordo com um projeto de produção podem ser providas. No projeto de produção de acordo com um exemplo, D = d1 pode ser provido para estar na faixa de a partir de cerca de D = dc até cerca de D = de. No projeto de produção de acordo com um exemplo, D = d1 pode ser provido para estar aproximadamente na distância de ponto médio entre D = dc e D = De. No projeto de produção de acordo com um exemplo, D = d1 pode ser provido para ser aproximadamente D = dc. No projeto de produção de acordo com um exemplo, D = d1 pode ser provido para ser aproximadamente D = de. Nos exemplos descritos, a dimensão D pode ser provida para estabelecer um comprimento de onda crítico λc de forma que λc está dentro de uma faixa de comprimentos de onda entre cerca de λa e cerca de λb, em que comprimentos de onda mais curtos do que λc são transmitidos pelo recesso de reação 210 e em que comprimentos de onda maiores do que λc são cancelados pelo recesso de reação 210, em que λa é o comprimento de onda de centro de luz de excitação 101 e em que λb é o comprimento de onda de banda de detecção mais curta do arranjo de sensor
201.
[00064] Em referência ao diagrama de coordenação de perfil espectral da FIG. 2, luz de excitação 101 pode ter um comprimento de onda de centro (pico) de cerca de 523 nm (λa), e detector 200 com sensores de luz 202 pode ter uma banda de detecção que começa em cerca de 580 nm (comprimento de onda de banda de detecção mais curto λb). Assim, o recesso de reação 210 de acordo com um exemplo, configurado para ter um índice de refração adequado, pode ser dimensionado para permitir a entrada de energia de luz incidente em comprimentos de onda de cerca de 523 nm e comprimentos de onda mais curtos e podem ser dimensionados para cancelar energia de luz incidente em comprimentos de onda de cerca de 580 nm e comprimentos de onda mais longos. No caso onde detector 200 é de uma configuração em que D = d1 ≈ λc de forma que a distância d1 está em comum com o comprimento de onda crítico λc, D pode ser dimensionado de acordo com D = 550 nm para transmitir luz de excitação 101 para o recesso de reação 210 e para cancelar comprimentos de onda da faixa da fluorescência indesejados de acordo com o diagrama de coordenação de perfil espectral da FIG. 2. Com a configuração descrita, a superfície de detector 206 pode ser dimensionada para permitir a entrada de energia de luz incidente em comprimentos de onda de cerca de 523 nm e comprimentos de onda mais curtos e podem ser dimensionados para cancelar energia de luz incidente em comprimentos de onda de cerca de 580 nm e comprimentos de onda mais longos.
[00065] É definido aqui um método incluindo submeter um detector de amostra de teste de acordo com detector 200 (que possui uma estrutura 260 definindo a superfície de detector 206) para determinar informação que especifica uma relação entre uma dimensão por exemplo, D da superfície de detector 206 e um efeito de cancelamento de campo eletromagnético (por exemplo, incluindo informação tal dc, de e/ou outra informação que relaciona D com λc) e em que a fabricação da estrutura 260 definindo uma superfície de detector 206 inclui dimensionar, usando a informação determinada, um recesso de reação 210 da superfície de detector 206 para transmitir luz de excitação 101 em uma banda de excitação de comprimento de onda da luz de excitação 101 (incluindo no comprimento de onda de centro (pico) λa) e para cancelar energia de luz incidente na superfície de detector 206 em uma banda de detecção do arranjo de sensor de luz 201.
[00066] Uma forma tridimensional do recesso de reação 210 pode ser cilíndrica ou frusto-cônica em alguns exemplos tal que uma seção transversal tomada ao longo de um plano horizontal que se estende para a página da FIG. 8 é circular. Um eixo longitudinal 268 pode se estender através de um centro geométrico da seção transversal. No entanto, outras geometrias podem ser usadas em exemplos alternativos. Por exemplo, a seção transversal pode ser conformada de maneira quadrada ou octogonal. De acordo com um exemplo, a estrutura de blindagem 250 pode ter uma espessura de a partir de cerca de 100 nm até cerca de 600 nm, camada de passivação 256 pode ter uma espessura de a partir de cerca de 100 nm até cerca de 600 nm, camada de passivação 256 pode ter uma espessura de a partir de cerca de 50 nm até cerca de 500 nm, a abertura 252 pode ter um diâmetro de a partir de cerca de 700 nm até cerca de 1,5 um, e o recesso de reação 210 se estiver presente pode ter uma altura H de a partir de cerca de 50 nm até cerca de 500 nm.
[00067] As Figs. 9 e 10 ilustram detalhes adicionais de um exemplo do detector 200 tendo uma ou mais funcionalidades de redução de ruído de faixa de fluorescência como definido aqui.
[00068] Em referência às Figs. 9 a 10 são definidos aqui uma superfície de detector 206 para suportar substâncias químicas ou biológicas; um arranjo de sensor 201 compreendendo sensores de luz 202, e circuitos 246 para transmitir sinais de dados com base nos fótons detectados pelos sensores de luz 202; um arranjo de guia 213 compreendendo guias de luz 214; em que guias de luz 214 do arranjo de guia 213 recebem luz de excitação 101 e emissões de luz de sinal 501 a partir da superfície de detector 206, em que as guias de luz 214 se estendem para respectivos sensores de luz 202 do arranjo de sensor 201 e compreendem material de filtro que bloqueia a luz de excitação 101 e permite emissões de luz de sinal 501 que irradiam a partir de fluoróforos fluorescentes para se propagar para os respectivos sensores de luz 202, em que a superfície de detector inclui um recesso de reação 210, o recesso de reação compreendendo um índice de refração e uma dimensão para cancelar energia de luz de fundo incidente na superfície de detector em uma banda de detecção do arranjo de sensor 201.
[00069] Detector 200 pode incluir um arranjo de sensor 201 de sensores de luz 202, um arranjo de guia 213 de guias de luz 214, e um arranjo de reação 209 dos recessos de reação
210. Em certos exemplos, os componentes são arranjados tal que cada sensor de luz 202 se alinha com uma única guia de luz 214 e um único recesso de reação 210. No entanto, em outros exemplos, um único sensor de luz 202 pode receber fótons através de mais do que uma guia de luz 214. Em alguns exemplos pode ser provida mais do que uma guia de luz e/ou recesso de reação para cada sensor de luz de um arranjo de sensor de luz. Em alguns exemplos pode ser provida mais do que uma guia de luz e/ou sensores de luz alinhados com um recesso de reação de um arranjo de recesso de reação. O termo "arranjo" não necessariamente incluem cada e todo item de um certo tipo que o detector possa ter. Por exemplo, o arranjo de sensor da fonte de luz pode não incluir cada e todo sensor de luz do detector 200. Como outro exemplo, o arranjo de guia 213 pode não incluir cada e toda guia de luz do detector
200. Como outro exemplo, o arranjo de reação 209 pode não incluir cada e todo recesso de reação 210 do detector 200. Desta forma, a menos que seja citado explicitamente de outra maneira, o termo "arranjo" pode ou não incluir todos tais itens do detector 200.
[00070] No exemplo ilustrado, a célula de fluxo 282 é definida pela parede lateral 284 e a cobertura de fluxo 288 que é suportada pela parede lateral 284 e outras paredes laterais (não mostrado). As paredes laterais são acopladas com a superfície de detector 206 e se estendem entre a cobertura de fluxo 288 e a superfície de detector 206. Em alguns exemplos, as paredes laterais são formadas a partir de uma camada adesiva curável que liga a cobertura de fluxo 288 com o detector 200.
[00071] A célula de fluxo 282 pode incluir uma altura H1. Por meio de exemplo apenas, a altura H1 pode estar entre cerca de 50 e 400 μm ou, mais particularmente, cerca de 80 a 200 μm. A cobertura de fluxo 288 pode incluir um material que é transmissivo à luz para luz de excitação 101 que se propaga a partir de um exterior do conjunto de detector 20 para a célula de fluxo 282.
[00072] Também mostrado, a cobertura de fluxo 288 pode definir portas de entrada e saída 289, 290 que são configuradas para engatar de maneira fluídica outras portas (não mostrado). Por exemplo, as outras portas podem ser a partir de um cartucho (não mostrado) ou uma estação de trabalho (não mostrado).
[00073] Detector 200 possui uma superfície de detector 206 que pode ser funcionalizada (por exemplo, modificada quimicamente ou fisicamente de uma maneira adequada para a condução de reações designadas). Por exemplo, a superfície de detector 206 pode ser funcionalizada e pode incluir uma pluralidade de sítios de reação tendo uma ou mais biomoléculas imobilizadas para os mesmos. A superfície de detector 206 pode ter um arranjo de reação 209 de recessos de reação 210. Cada um dos recessos de reação 210 pode incluir um ou mais dos sítios de reação. Os recessos de reação 210 podem ser definidos, por exemplo, através de um recuo ou alteração na profundidade ao longo da superfície de detector 206. Em outros exemplos, a superfície de detector 206 pode ser planar.
[00074] A Fig. 10 é uma seção transversal alargada do detector 200 mostrando várias funcionalidades em maior detalhe. Mais especificamente, a Fig. 10 mostra um único sensor de luz 202, uma única guia de luz 214 para direcionar emissões de luz de sinal 501 para o sensor de luz 202, e circuitos associados 246 para transmitir sinais com base nas emissões de luz de sinal 501 (por exemplo, fótons) detectadas pelo sensor de luz 202. É entendido que os outros sensores de luz 202 do arranjo de sensor 201 (Fig. 9) e componentes associados podem ser configurados de uma maneira idêntica ou similar. Também é entendido, no entanto, o detector 200 não é necessário de ser fabricado de maneira idêntica ou uniforme através do mesmo. Em vez disso, um ou mais sensores de luz
202 e/ou componentes associados podem ser fabricados de maneira diferente ou podem ter relações diferentes entre si.
[00075] Os circuitos 246 podem incluir elementos condutores interconectados (por exemplo, condutores, traços, vias, interconexões, etc.) que são capazes de conduzir corrente elétrica, tal como a transmissão de sinais de dados que são baseados nos fótons detectados. O detector 200 compreende um circuito integrado tendo um arranjo planar dos sensores de luz 202. Os circuitos 246 formados dentro do detector 200 pode ser configurado para pelo menos um dos sinais lidos a partir dos sensores de luz 202 após um período de exposição (período de integração) em que a carga se acumula no sensor de luz 202, amplificação de sinal, digitalização, armazenamento e processamento. Os circuitos 246 podem coletar e analisar as emissões de luz de sinal 501 detectadas e gerar sinais de dados para a comunicação de dados de detecção para um sistema de bioensaio. Os circuitos 246 também podem realizar processamento adicional de sinal analógico e/ou no detector 200. Os sensores de luz 202 podem ser acoplados eletricamente com os circuitos 246 através dos portais 241 a 243.
[00076] O detector 200 de acordo com um exemplo pode ser provido por um detector de circuito integrado em estado sólido tal como um detector de circuito integrado de CMOS ou um detector de circuito integrado de CCD. O detector 200 de acordo com um exemplo pode ser um chip de circuito integrado fabricado usando processos de fabricação de circuito integrado tais como processos de fabricação de semicondutor de óxido de metal complementar (CMOS).
[00077] A resolução do arranjo de sensor 201 definido pelos sensores de luz 202 pode ser maior do que cerca de 0,5 megapixels (Mpixels). Em mais exemplos específicos, a resolução pode ser maior do que cerca de 5 Mpixels e, mais particularmente, maior do que cerca de 14 Mpixels.
[00078] O detector 200 pode incluir uma pluralidade de camadas empilhadas 231-237 incluindo uma camada de sensor 231 a qual pode ser uma camada de silício. As camadas empilhadas podem incluir uma pluralidade de camadas dielétricas 232-237. No exemplo ilustrado, cada uma das camadas dielétricas 232-237 inclui elementos metálicos (por exemplo, W (tungstênio), Cu (cobre), ou Al (alumínio)) e material dielétrico, por exemplo, SiO2. Vários elementos metálicos e materiais dielétricos podem ser usados, tais como aqueles adequados para a fabricação de circuito integrado. No entanto, em outros exemplos, uma ou mais das camadas dielétricas 232-237 podem incluir apenas o material dielétrico, tal como uma ou mais camadas de SiO2.
[00079] Com relação ao exemplo específico da FIG. 10, as camadas dielétricas 232-237 podem incluir camadas de metalização que são marcadas como as camadas M1-M5 na Fig.
10. Como mostrado, as camadas de metalização, M1-M5, podem ser configuradas para formar pelo menos uma porção dos circuitos 246.
[00080] Em alguns exemplos, o detector 200 inclui a estrutura de blindagem 250 tendo uma ou mais camadas que se estendem através de uma área acima da camada de metalização de M5. No exemplo ilustrado, a estrutura de blindagem 250 pode incluir um material que é configurado para bloquear,
refletir, e/ou atenuar significativamente os sinais de luz que estão se propagando a partir da célula de fluxo 282. Os sinais de luz podem ser a luz de excitação 101 e/ou emissões de luz de sinal 501. Por meio de exemplo apenas, a estrutura de blindagem 250 pode compreender tungstênio (W). Por meio de exemplo específico apenas, a luz de excitação 101 pode ter um comprimento de onda de centro (pico) de cerca de 523 nm e emissões de luz de sinal 501 pode incluir comprimentos de onda de cerca de 570 nm e comprimentos de onda mais longos (Fig. 2).
[00081] Como mostrado na Fig. 10, a estrutura de blindagem 250 pode incluir uma abertura 252 através da mesma. A estrutura de blindagem 250 pode incluir um arranjo de tais aberturas 252. A abertura 252 é dimensionada para permitir que luz de emissão de sinal se propague para a guia de luz
214. O detector 200 também pode incluir a camada de passivação 256 que se estende ao longo da estrutura de blindagem 250 e através das aberturas 252. O detector 200 também pode incluir a camada de passivação 258 compreendendo a superfície de detector 206 que se estende ao longo da camada de passivação 256 e através das aberturas 252. Estrutura de blindagem 250 pode se estender sobre as aberturas 252 desta forma cobrindo diretamente ou indiretamente as aberturas 252. A camada de passivação 256 e a camada de passivação 258 podem ser configuradas para proteger as camadas de elevação inferiores e a estrutura de blindagem 250 a partir do ambiente fluídico da célula de fluxo 282. De acordo com um exemplo, a camada de passivação 256 é formada de SiN ou similar. De acordo com um exemplo,
a camada de passivação 258 é formada de pentóxido de tântalo (Ta2O5) ou similar. A estrutura 260 tendo a camada de passivação 256 e a camada de passivação 258 pode definir superfície de detector 206 tendo recessos de reação 210. A estrutura 260 definindo a superfície de detector 206 pode ter qualquer número de camadas tal como um a N camadas.
[00082] A estrutura 260 pode definir uma superfície sólida (isto é, a superfície de detector 206) que permite que biomoléculas ou outros analitos de interesse sejam imobilizados nas mesmas. Por exemplo, cada um dos sítios de reação de um recesso de reação 210 pode incluir um agrupamento de biomoléculas que são imobilizadas para a superfície de detector 206 da camada de passivação 258. Assim, a camada de passivação 258 pode ser formada a partir de um material que permite que os sítios de reação dos recessos de reação 210 sejam imobilizados para a mesma. A camada de passivação 258 também pode compreender um material que é pelo menos transparente para uma luz fluorescente desejada. A camada de passivação 258 pode ser fisicamente ou quimicamente modificada para facilitar a imobilização das biomoléculas e/ou para facilitar a detecção das emissões de luz de sinal 501.
[00083] No exemplo ilustrado, uma porção da camada de passivação 256 se estende ao longo da estrutura de blindagem 250 e uma porção da camada de passivação 256 se estende diretamente ao longo do material de filtro definindo guia de luz 214. O recesso de reação 210 pode ser alinhado com e formado diretamente sobre a guia de luz 214. De acordo com um exemplo cada um do recesso de reação 210 e da guia de luz
214 pode ter centros geométricos centralizados no eixo longitudinal 268.
[00084] Como definido aqui em conjunto com a Fig. 8 a superfície de detector 206 pode ser dimensionada de forma que energia de luz incidente na superfície de detector 206 em uma faixa de fluorescência pode ser cancelada através da operação de campos eletromagnéticos induzidos. De acordo com um exemplo, a estrutura de blindagem 250 pode ter uma espessura de a partir de cerca de 100 nm até cerca de 600 nm, camada de passivação 256 pode ter uma espessura de a partir de cerca de 100 nm até cerca de 600 nm, camada de passivação 256 pode ter uma espessura de a partir de cerca de 50 nm até cerca de 500 nm, a abertura 252 pode ter um diâmetro de a partir de cerca de 700 nm até cerca de 1,5 um, e recesso de reação 210 se estiver presente pode ter uma altura de a partir de cerca de 50 nm até cerca de 500 nm.
[00085] Em alguns casos, antes da camada de passivação 256 ser depositada ao longo da estrutura de blindagem 250, e antes de uma deposição da estrutura de blindagem 250 uma cavidade definida pelas paredes laterais 254 pode ser formada a pilha dielétrica definida pelas camadas dielétricas 232 a
237. Por exemplo, a pilha dielétrica definida pelas camadas dielétricas 232 a 237 pode ser marcada para formar um arranjo das cavidades definidas pelas paredes laterais 254, em que uma cavidade é formada para cada sensor de luz 202 do arranjo de sensor de luz 201. Em particular exemplos, uma cavidade definida pelas paredes laterais 254 é um espaço verticalmente alongado que se estende a partir de perto da abertura 252 para o sensor de luz 202.
[00086] A cavidade pode se estender de maneira vertical ao longo do eixo longitudinal 268. Uma forma tridimensional da cavidade definida pelas paredes laterais 254 pode ser cilíndrica ou frusto-cônica em alguns exemplos tal que uma seção transversal tomada ao longo de um plano horizontal que se estende para a página da FIG. 10 é circular. O eixo longitudinal 268 pode se estender através de um centro geométrico da seção transversal. No entanto, outras geometrias podem ser usadas em exemplos alternativos. Por exemplo, a seção transversal pode ser conformada de maneira quadrada ou octogonal. De acordo com um exemplo o eixo longitudinal 268 que é o eixo longitudinal da guia de luz 214 pode se estender através de um centro geométrico do sensor de luz 202 e recesso de reação 210.
[00087] O material de filtro definindo a guia de luz 214 pode ser depositado dentro da cavidade definida pelas paredes laterais 254 após a cavidade definida pelas paredes laterais 254 ser formada. Para a fabricação da guia de luz 214 de acordo com um exemplo, moléculas de corante na forma em pó, por exemplo, tendo extintor de emissão de fóton, podem ser dissolvidas com um solvente e adicionadas para um ligante de polímero líquido para formar uma matriz líquida homogênea tendo moléculas de corante e moléculas de polímero. De acordo com um exemplo as moléculas de corante na forma em pó podem ser partículas de corante complexo de metal.
[00088] A matriz líquida homogênea pode ser depositada para uma cavidade de pilha dielétrica do detector 200 e evaporada para formar um material de filtro compreendendo um corante sólido e matriz de polímero em que moléculas de corante são suspensas dentro de uma matriz das moléculas de ligante de polímero. O ligante de polímero homogêneo e material de filtro de matriz de corante pode ser depositado para a cavidade definida pelas paredes laterais 254, por exemplo, usando deposição de vapor químico (CVD) deposição de vapor físico (PVD). A deposição pode ser realizada para transbordar a cavidade definida pelas paredes laterais 254 com material de filtro e então submeter à padronização tal como pela planarização ou gravura para reduzir a elevação do material de filtro definindo guia de luz 214. Um material de filtro para formar guia de luz 214 de acordo com um exemplo pode incluir moléculas de corante complexo de metal suspensas em uma matriz de molécula de ligante de polímero.
[00089] O material de filtro pode formar (por exemplo, após a cura) uma guia de luz 214. A guia de luz 214 pode ser configurado para bloquear a luz de excitação 101 e permitir que emissões de luz de sinal 501 (Fig. 1) se propaguem através das mesmas para o correspondente sensor de luz 202. A guia de luz 214 pode ser formada de material de filtro descrito em referência às Figs. 2 a 7 aqui. O material de filtro pode incluir uma matriz homogênea de corante e ligante de polímero, em que o corante pode incluir um extintor de emissão de fóton e de acordo com um exemplo é provido por um corante complexo de metal. O corante e matriz de polímero de acordo com um exemplo pode incluir uma concentração em peso na faixa de a partir de cerca de 70:30 corante para polímero até cerca de 90:10 corante para polímero. A mistura de material de filtro pode ter uma razão de molécula de cerca de 1 molécula de corante até cerca de 100 moléculas de polímero.
[00090] A guia de luz 214 pode ser configurada com relação ao material circundante da pilha dielétrica definida pelas camadas dielétricas 231-237 para formar uma estrutura de guia de luz. Por exemplo, a guia de luz 214 pode ter um índice de refração de pelo menos cerca de 2,0 de forma que energia de luz que se propaga através da guia de luz é refletida em uma interface entre guia de luz 214 e a pilha dielétrica circundante definida pelas camadas dielétricas 231 a 237. Em certos exemplos, a guia de luz 214 é configurada tal que a densidade óptica (OD) ou absorbância da luz de excitação 101 é pelo menos cerca de 4 OD. Mais especificamente, o material de filtro pode ser selecionado e a guia de luz 214 pode ser dimensionada para alcançar pelo menos 4 OD. Em exemplos mais particulares, a guia de luz 214 pode ser configurada para alcançar pelo menos cerca de 5 OD ou pelo menos cerca de 6 OD. Em exemplos mais particulares, a guia de luz 214 pode ser configurada para alcançar pelo menos cerca de 5 OD ou pelo menos cerca de 6 OD. Outras funcionalidades do detector 200 podem ser configuradas para reduzir diafonia óptica e elétrica.
[00091] Deve ser estimado que todas as combinações dos conceitos anteriores e de conceitos adicionais discutidos em maior detalhe abaixo (provido que tais conceitos não são mutuamente inconsistentes) são contempladas como sendo parte da matéria divulgada aqui. Em particular, todas as combinações da matéria reivindicada que aparecem no fim desta descrição são contempladas como sendo parte da matéria inventiva divulgada aqui. Também deve ser percebido que a terminologia explicitamente empregada aqui que pode parecer em qualquer descrição incorporada por referência deve ser acordada um significado mais consistente com os conceitos particulares divulgados aqui.
[00092] Esta descrição escrita usa exemplos para divulgar a matéria inventiva, e também para permitir que qualquer técnico versado no assunto pratique a matéria inventiva, incluindo fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo de patenteabilidade da matéria inventiva é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorrem para os técnicos versados no assunto. Tais outros exemplos estão intencionados a estar dentro do escopo das reivindicações se elas possuem elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se elas incluem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais a partir das linguagens literais das reivindicações.
[00093] Deve ser entendido que a descrição acima está intencionada de ser ilustrativa, e não restritiva. Por exemplo, os exemplos descritos acima (e/ou aspectos dos mesmos) podem ser usados em combinação entre si. Em adição, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação particular ou material para os ensinamentos dos vários exemplos sem fugir do seu escopo. Enquanto as dimensões e tipos de materiais descritos aqui estão intencionados a definir os parâmetros dos vários exemplos, eles de modo algum são limitantes e são meramente exemplares.
Muitos outros exemplos serão aparentes para os técnicos versados no assunto com a revisão da descrição acima.
O escopo de vários exemplos, portanto, deve ser determinado com referência às reivindicações anexas, junto com o escopo completo de equivalentes em que tais reivindicações são intituladas.
Nas reivindicações anexas, os termos “incluindo” e “em que” são usados como os equivalentes simples de linguagem dos respectivos termos “compreendendo” e “em que.” Além disso, nas seguintes reivindicações, os termos “primeiro,” “segundo,” e “terceiro,” etc. são usados meramente como marcadores, e não estão intencionados a impor requisitos numéricos nos seus objetos.
Formas do termo “baseado em” aqui englobam relações onde um elemento é parcialmente baseado em bem como relações onde um elemento é inteiramente baseado em.
Formas do termo “definido” englobam relações onde um elemento é parcialmente definido bem como relações onde um elemento é inteiramente definido.
Adicionalmente, as limitações das seguintes reivindicações não são escritas em formado de meio mais função e não estão intencionadas a ser interpretadas com base no sexto paragrafo de 35 U.S.C. § 112, a menos que e até tais limitações de reivindicação usarem expressamente a frase “meios para” seguida por uma declaração de vazio de função da estrutura adicional.
Deve ser entendido que não necessariamente todos tais objetos ou vantagens descritos acima podem ser alcançados de acordo com qualquer exemplo particular.
Assim, por exemplo, os técnicos versados no assunto vão reconhecer que os sistemas e técnicas descritos aqui podem ser incorporados ou realizados de uma maneira que alcança ou otimiza uma vantagem ou grupo de vantagens como ensinado aqui sem necessariamente alcançar outros objetivos ou vantagens como pode ser ensinado ou sugerido aqui.
[00094] Enquanto a matéria foi descrita em conjunto com apenas um número limitado de exemplos, deve ser entendido prontamente que a matéria não está limitada a tais exemplos divulgados. Em vez disso, a matéria pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições ou arranjos equivalentes não descritos até aqui, mas que são comensurados com o espírito e escopo da matéria. Adicionalmente, enquanto vários exemplos da matéria foram descritos, deve ser entendido que aspectos da descrição podem incluir apenas alguns dos exemplos descritos. Ainda, enquanto alguns exemplos são descritos como tendo um certo número de elementos será entendido que a matéria pode ser praticada com menos do que ou mais do que o certo número de elementos. De maneira apropriada, a matéria não deve ser observada como limitada pela descrição anterior, mas é limitada apenas pelo escopo das reivindicações anexas.
Claims (14)
1. Dispositivo caracterizado pelo fato de que compreende: uma estrutura definindo uma superfície de detector configurada para suportar amostras químicas ou biológicas; um arranjo de sensor compreendendo sensores de luz e circuitos para transmitir sinais usando fótons detectados pelos sensores de luz; e um arranjo de guia compreendendo guias de luz; em que guias de luz do arranjo de guia recebem luz de excitação e emissões de luz de sinal a partir da superfície de detector, em que as guias de luz se estendem para respectivos sensores de luz do arranjo de sensor e compreendem material de filtro que bloqueia a luz de excitação e permite que as emissões de luz de sinal se propaguem para os respectivos sensores de luz, e em que o material de filtro compreende um corante de complexo de metal.
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de filtro compreende corante de complexo de metal suspenso em uma matriz de ligante de polímero.
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de filtro compreende uma matriz homogênea de corante de complexo de metal e um ligante de polímero e em que a matriz homogênea compreende uma razão de concentração em peso de corante de complexo de metal para ligante de polímero na faixa de a partir de cerca de 70:30 até cerca de 90:10.
4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de detector inclui um recesso de reação para suportar uma amostra, em que o recesso de reação compreende um índice de refração e dimensão para cancelar radiação de fundo em uma banda de detecção do arranjo de sensor.
5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um de a) em que o corante de complexo de metal compreende um corante de complexo de metal de transição, b) em que o corante de complexo de metal compreende um metal de transição e um corante e em que o metal de transição possui um perfil espectral de absorção que sobrepõe um perfil espectral de emissões de fluorescência do corante, c) em que o corante de complexo de metal reduz uma autofluorescência do material de filtro.
6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de filtro compreende um contra íon associado com o corante de complexo de metal, opcionalmente em que o contra íon compreende uma alquil amina, opcionalmente em que a alquil amina compreende pelo menos um grupo hidrocarboneto de pelo menos quatro átomos de carbono.
7. Método caracterizado pelo fato de que compreende: fabricar circuitos para transmitir sinais de dados usando fótons detectados por um arranjo de sensor de luz; depositar material de filtro dentro das cavidades de guia de um arranjo de cavidade de guia que estão alinhadas com e dispostas sobre respectivos sensores de luz do arranjo de sensor de luz, em que o material de filtro compreende corante suspenso em uma matriz de polímero, o corante compreendendo um extintor de emissão de fóton; e fabricar uma estrutura definindo uma superfície de detector para suportar amostras químicas ou biológicas, em que a fabricação da estrutura definindo a superfície de detector inclui fabricar a estrutura definindo a superfície de detector acima das cavidades do arranjo de cavidade de guia e sensores de luz do arranjo de sensor de luz.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um de a) em que a deposição de material de filtro compreende o uso de deposição de vapor químico, e em que subsequentemente à deposição, o material de filtro depositado é submetido ao processamento usando um ou mais de gravura e planarização, b) em que a fabricação de circuitos inclui usando tecnologia de fabricação de CMOS de semicondutor de óxido de metal complementar, c) em que o material de filtro compreende uma matriz homogênea de corante de complexo de metal e ligante de polímero, d) em que o material de filtro compreende uma matriz de corante de complexo de metal e ligante de polímero e em que uma concentração em peso de corante de complexo de metal para ligante de polímero está na faixa de a partir de cerca de 70:30 até cerca de 90:10.
9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a fabricação de uma estrutura definindo uma superfície de suporte de amostra compreende a formação de um recesso de reação definido na superfície de suporte de amostra, em que a formação inclui configurar o recesso de reação de forma que com base em um índice de refração da superfície de detector e uma característica dimensional do recesso de reação, um campo eletromagnético induzido irradiando a partir da superfície de detector cancela a energia de luz de fundo incidente na superfície de detector em uma banda de comprimento de onda de detecção do arranjo de sensor de luz.
10. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o método inclui submeter um ou mais detectores de amostra de teste a testes para determinar informação com relação a uma dimensão de uma superfície de detector para um efeito de cancelamento de campo eletromagnético e em que a fabricação da estrutura definindo uma superfície de detector inclui dimensionar, usando a informação determinada, um recesso de reação da superfície de detector para cancelar energia de luz incidente na superfície de detector em uma banda de detecção do arranjo de sensor de luz.
11. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um de a) em que o material de filtro compreende um contra íon associado com um corante de complexo de metal compreendendo o corante, b) em que o contra íon compreende uma alquil amina, opcionalmente em que a alquil amina compreende pelo menos um grupo hidrocarboneto de pelo menos quatro átomos de carbono.
12. Dispositivo, caracterizado pelo fato de que compreende: uma estrutura definindo uma superfície de detector para suportar amostras químicas ou biológicas; um arranjo de sensor compreendendo sensores de luz, e circuitos para transmitir sinais de dados com base nos fótons detectados pelos sensores de luz; e um arranjo de guia compreendendo guias de luz; em que guias de luz do arranjo de guia recebem luz de excitação e emissões de luz de sinal a partir da superfície de detector, em que as guias de luz se estendem para respectivos sensores de luz do arranjo de sensor e compreendem material de filtro que bloqueia a luz de excitação e permite que as emissões de luz de sinal se propaguem para os respectivos sensores de luz, em que a superfície de detector inclui um recesso de reação, o recesso de reação compreendendo um índice de refração e uma dimensão suficiente para cancelar energia de luz de fundo incidente na superfície de detector em uma banda de detecção do arranjo de sensor.
13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um de a) em que o recesso de reação compreende um índice de refração e uma dimensão suficiente para transmitir um comprimento de onda de centro da luz de excitação, b) em que o recesso de reação compreende um índice de refração e uma dimensão suficiente para estabelecer um comprimento de onda crítico λc de forma que λc está dentro de uma faixa de comprimentos de onda entre cerca de λa e cerca de λb, em que comprimentos de onda mais curtos do que λc são transmitidos pelo recesso de reação e em que comprimentos de onda maiores do que λc são cancelados pelo recesso de reação, em que λa é o comprimento de onda de centro de luz de excitação e em que λb é o comprimento de onda de banda de detecção mais curta do arranjo de sensor.
14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um de a) em que o material de filtro compreende um corante de complexo de metal, b) em que o material de filtro compreende uma matriz de corante de complexo de metal e um ligante de polímero e em que uma concentração em peso de corante de complexo de metal para ligante de polímero na matriz está na faixa de a partir de cerca de 70:30 até cerca de 90:10, c) em que o material de filtro compreende o corante de complexo de metal que compreende um corante de complexo de metal de transição.
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