CN101405076A - 具有加热阵列的微电子装置 - Google Patents
具有加热阵列的微电子装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101405076A CN101405076A CN200780009677.XA CN200780009677A CN101405076A CN 101405076 A CN101405076 A CN 101405076A CN 200780009677 A CN200780009677 A CN 200780009677A CN 101405076 A CN101405076 A CN 101405076A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microelectronic device
- heating element
- sample room
- local driver
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 150
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 68
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 27
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 12
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 125000000205 L-threonino group Chemical group [H]OC(=O)[C@@]([H])(N([H])[*])[C@](C([H])([H])[H])([H])O[H] 0.000 claims description 2
- 238000004186 food analysis Methods 0.000 claims description 2
- 238000004374 forensic analysis Methods 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 9
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 8
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 238000003491 array Methods 0.000 description 4
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000004720 dielectrophoresis Methods 0.000 description 2
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000004544 DNA amplification Effects 0.000 description 1
- AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N L-threonine Chemical compound C[C@@H](O)[C@H](N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N 0.000 description 1
- 206010034719 Personality change Diseases 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000006386 memory function Effects 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000024241 parasitism Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种微电子装置的不同设计，该微电子装置包括具有局部驱动单元(CU2)并且可选地具有与样品室(SC)相邻的传感器元件(SE)阵列的加热元件(HE)阵列。通过向所述加热元件(HE)施加适当的电流，可以根据期望的温度分布来加热所述样品室。所述局部驱动单元包括用于补偿其个体特性变化的装置。
Description
技术领域
本发明涉及具有加热元件阵列的微电子装置，该加热元件阵列用于在样品室中操作样品。而且，本发明还涉及这样一种微电子装置的应用，例如用作生物传感器。
背景技术
生物传感器通常需要控制良好的温度以进行操作，例如由于许多生物分子只有在很小的温度窗(通常在37℃左右)内才保持稳定，或者当温度超出这个温度窗时生物分子就会变得不活动。温度调整对于杂交分析尤其重要。在这些分析中，通常使用温度来调整DNA链到其补充链的结合紧密程度。例如，当对单点突变感兴趣时就要求高的紧密程度。用于单点突变杂交的解链温度范围(即，DNA链的变性)与野生类型相比可以仅相差不到5℃。对杂交期间紧密程度的控制可以为特别是DNA杂交的多参数测试提供优化的灵活性，例如对于DNA微阵列。在这些分析中还希望以一种良好控制的方式增加温度从而以多元方式区分不同的突变。
在US 6 864 140 B2中，通过薄膜晶体管形式的局部加热元件来解决一些上述问题，其中薄膜晶体管形成在与发生(生物)化学反应的样品室相邻的衬底上的多晶硅上。然而，使用该已知的装置不可能对样品室中的样品进行进一步的研究。而且，US 6 876 048 B2公开一种微电子生物传感器，其中将具有传感器元件阵列的微芯片设置于具有加热元件的膜上。这种膜允许以对于所有传感器元件相同的方式控制相邻的样品室中的温度。
具有加热元件阵列和相关联的局部驱动单元(例如，电流源)的微电子装置的问题在于，由于制造公差等导致的电子元件特性的变化严重地限制了温度控制的可能精确性。
发明内容
基于这种情况，本发明的目的在于提供用于在微电子装置中对样品进行更加通用的温度控制操作的装置。
该目的通过根据权利要求1的微电子装置以及根据权利要求35的应用来实现。从属权利要求中公开了优选的实施例。
根据本发明的微电子装置意欲操作样品，尤其是类似包含粒子的生物体液的流体或者气态化学物质。术语“操作”应该指与所述样品的任意交互，例如测量样品的特性数量、研究其属性、对其进行机械或化学处理等等。该微电子装置包括以下组件：
a)样品室，其中提供被操作的样品。该样品室通常为空腔或者里面填充有类似可以吸收样品物质的凝胶体的一些物质的腔；该样品室可以是开放的腔、关闭的腔或者通过流体连接通道连接到其它腔的腔。
b)“加热阵列”，其包括多个局部驱动单元和(空间上和功能上)相关联的加热元件，其中当通过所述相关联的局部驱动单元使用电能驱动所述加热元件时，所述加热元件能够与所述样品室的至少一个子区域交换热量。所述加热元件优选地将电能转换成传输进入所述样品室的热能。然而，所述加热元件也有可能从所述样品室吸收热量并且将其传输到消耗电能的其它地方。所述局部驱动单元或多或少地位于所述加热元件附近并且与所述加热元件耦接。
在最通常的情况下，术语“阵列”在本发明的上下文中应该指多个元件(例如，加热元件和局部驱动单元)的任意三维排列。通常，这样一个阵列是二维的并且优选地也是平面的，而且所述元件以规则的模式排列，例如网格模式或矩阵模式。
另外，应当注意，如果这样一个交换在子区域中足够强从而可以引起样品的期望的/可观察的反应，则假定“与样品室的子区域的热量交换”。这种定义应该排除小的“寄生”热效应，这些热效应不可避免地与任意有源处理相关联，例如与电流相关联。通常，本发明意义上的热流动大于0.01W/cm2并且具有超过1毫秒的持续时间。
c)控制单元，用于选择性地控制局部驱动单元，即，用于确定将电能提供给加热元件。
d)用于补偿局部驱动单元(CU2)的个体特性变化的装置，其中所述装置尤其可以在局部驱动单元和/或控制单元内实现。
前述微电子装置具有样品室中的温度分布可以通过加热阵列被很精确地调整的优点，其中经由局部驱动单元实现对单个加热元件的控制。这些局部驱动单元可以接管一定的控制任务并且因而减轻控制单元的负担，另外通过避免例如在外部电流源和加热元件阵列之间驱动电流的漏电，还可以增加阵列的效率。
而且，该装置还解决了一个问题，即：即使驱动单元具有相同的设计，用于构造该驱动单元的组件和电路在其特性方面具有统计变化，这导致了驱动单元行为的变化。例如，使用相同的电压选址不同的驱动单元会导致不同的结果，例如向加热元件输出不同的电流。如果可能，这就导致了在样品室中很难进行精确的温度控制。因此，该微电子装置引入了用于补偿驱动单元个体特性值变化的装置。这允许具有更高精度的控制并且允许没有反馈控制程序。
用于补偿局部驱动单元个体特性变化的装置尤其包括用于调整其个体特性的硬件组件(电容器、晶体管等)。
在另一实施例中，控制单元适于在操作范围内驱动局部驱动单元，在该操作范围内其个体特性的变化对产生的热量交换具有可忽略的影响。附图中公开了这些和前述实施例的特定实例。
在本发明进一步扩展中，将局部驱动单元耦接到公共电源线，并且将加热元件耦接到另一公共电源线(例如，接地)。在这种情况下，每一个局部驱动单元确定取自公共电源线的电能或电力的量。这简化了设计，只要正确分配的电能量不必通过整个阵列被传送到某一加热元件。
在微电子装置的另一实施例中，控制单元的至少一部分位于加热元件阵列和局部驱动单元的外部，并且经由用于承载控制信号的控制线连接到局部驱动单元。在这种情况下，控制单元的外部部分可以确定某一加热元件应该接收多少电能或电力；然而，该电能/电力不需要直接从外部控制单元传输到加热元件。代替的是，只有相关的信息必须经由控制信号传输到局部驱动单元，然后其例如从公共电源线中提取需要的电能/电力。
在前述实施例的优选实现中，控制信号为脉冲宽度调制信号(PWM)。使用这种PWM信号，局部驱动单元可以以可选择的速率和占空比被打开和关闭，其中这些参数确定从公共电源线中的平均电力提取。由于只要求开关行为，该局部驱动单元的个体特性变得不太重要。还有可能使用脉冲幅度调制(PAM)、脉冲频率调制(PFM)或调制技术的结合来驱动加热器或场电极。
在前述实施例的另一扩展中，局部驱动单元包括用于存储通过控制单元的外部部分传送的控制信号的信息的存储器。这样的存储器可以例如通过存储控制信号电压的电容器实现。该存储器允许在相关联的控制线再次与驱动单元断开并且用于控制其它驱动单元的同时，继续进行加热元件的指令操作。
在微电子装置的典型设计中，至少一个局部驱动单元包括晶体管，其根据公式I＝m·(V-Vthres)2在其栅极对于给定的输入电压V产生输出电流I(其将被馈入到加热元件)，
其中m和Vthres为晶体管的个体特性值。该公式示出了当使用相同的电压控制具有不同m和Vthres值的局部驱动单元时，该局部驱动单元将产生不同的行为。
在前述的情况中，至少一个局部驱动单元优选地包括用于补偿Vthres变化的电路和/或用于补偿m变化的电路。
优选地，驱动单元的每一个包括存储器元件，例如电容器，其耦接至所述晶体管的控制栅极以及一电路，该电路用于将该存储器元件充电至一电压，该电压补偿Vthres或者驱动该晶体管以产生预定的电流I。这样，例如简单电容器的应用可以基于上面描述的晶体管类型而满足补偿驱动单元在非常重要的情况中的个体变化。在Vthres和m的变化都要补偿的情况中，该电路尤其可以包括电流镜电路或者单个晶体管电流镜。将结合附图描述关于相关联电路的进一步细节。
微电子装置可以可选地包括至少一个传感器元件，优选地为光、磁或电传感器元件，用于感测样品室中样品的属性，例如流体中特定目标分子的浓度。具有磁传感器元件的微电子装置例如WO 2005/010543 A1和WO2005/010542 A2中有所描述。所述装置用作微流体生物传感器以检测使用磁珠标记的生物分子。该微电子装置设置有传感器单元的阵列，该传感器单元包括用于产生磁场的线和用于检测由磁珠产生的杂散场的巨磁阻装置(GMR)。
如果存在多个前述的传感器元件，这些元件优选地以“感测”阵列排列。
根据前述实施例的进一步扩展，加热阵列的加热元件和感测阵列的传感器元件相对彼此对齐。这种加热元件和传感器元件的“对齐”意味着加热阵列中加热元件的位置和感测阵列中传感器元件的位置之间具有固定(平移不变)的关系；加热元件和传感器元件例如可以成对排列，或者每一个加热元件与一组多个传感器元件相关联。由于对准，加热元件和传感器元件在不同的位置处类似地相互作用。因而在整个阵列上提供一致的/周期性的条件。如果在感测阵列和加热阵列中传感器元件和加热元件的排列模式分别相同，则会获得传感器和加热元件之间优选的对准类型。在这种情况中，每一个传感器元件只与一个加热元件相关联。
在一个替代实施例中，将多于一个加热元件连接到每一个传感器元件。这允许创建空间上不一致的热分布，这会导致在一个传感器元件的区域中产生空间不一致或空间一致的温度分布，并且因而实现更好的温度控制。优选地，在加热元件和传感器元件之间还存在另外一种上述类型的对准。
在具有加热阵列和感测阵列的微电子装置的另一个实施例中，所述阵列设置在样品室的相对侧上。这样的排列很容易与已知的生物传感器设计相结合，因为只需将样品室的盖子替换为加热阵列。
在一个替代实施例中，加热阵列和感测阵列设置在样品室的相同侧上。在这种情况下，阵列可以以叠置的分层结构排列，或者它们可以合并为一层。
在具有分层结构的上述实施例中，感测阵列优选地位于样品室和加热阵列之间。因而，感测阵列就可以尽可能地贴近样品室，这确保了对样品的最佳访问。
加热元件尤其包括阻抗条、透明电极、帕尔贴元件、射频加热电极或者辐射加热(IR)元件。所有这些元件都可以将电能转换为热量，其中帕尔贴元件可以另外吸收热量从而提供冷却功能。
微电子装置可以可选地包括冷却单元，例如帕尔贴元件或冷却体，其与加热阵列和/或样品室热接触。如果必要的话，这允许降低样品室的温度。与用于产生热量的加热阵列相结合，冷却单元因此能够在两个方向上使能温度的完全控制。
尽管加热元件在大多数实际情况中(只)能够产生热量，但是其中至少一个加热元件还可以可选地适于从样品室中移除热量。这样的移除例如可以通过帕尔贴元件或者通过将加热元件耦接到吸热设备(例如，使用风扇冷却的物体)上而获得。
微电子装置可以可选地包括至少一个温度传感器，其使得在样品室中监控温度称为可能。可以将一个或多个温度传感器优选地结成到加热阵列中。在特定的实施例中，设计至少一个加热元件以使得其可以作为温度传感器操作，这允许在不使用额外硬件的情况下能够测量温度。
在温度传感器可用的情况中，控制单元可以耦接到所述温度传感器并且适于在样品室中根据预定的(时间和/或空间)温度分布而闭环控制加热元件。虽然由于用于补偿电路变化的装置，微电子装置已经获得非常精确的(前馈)温度控制，但是反馈可以进一步提高精确性并且对于例如敏感生物样品的操作提供了最佳的条件。
微电子装置可以进一步包括微机械或电子装置，例如泵或阀，用于控制样品室中流体的流动和/或粒子的移动。控制样品或粒子的流动对于微流体装置中样品的通用性操作是一个非常重要的能力。
在特定实施例中，至少一个加热元件可以适于通过热-毛细管效应在样品室的流体中产生流动。因而其加热能力可以用于移动样品。
如果需要或者期望在样品室中具有不同温度的子区域，则可以通过使用热绝缘将样品室划分成至少两个隔室来获得。这种方案的特定实施例将结合附图进行详细描述。
电隔离层和/或生物相容层可以设置在样品室和加热阵列和/或传感器元件的感测阵列之间。这种层可以例如由二氧化硅SiO2或者光阻材料SU8组成。
在本发明的另一实施例中，控制单元适于使用可选强度和/或频率的交流电驱动加热元件。与加热元件的这种操作相关联的电场在某些情况下，例如在介电电泳的情况下，如果它们具有合适的强度和频率就会在样品中产生运动。另一方面，交流电的强度和频率决定了热产生的平均速率。因而，通过简单地适当改变施加电流的强度和/或频率就有可能使用该加热元件执行加热和操作功能。
加热元件和/或场电极优选地使用薄膜电子学实现。
当根据本发明实现微电子装置时，可以使用大面积电子学(LAE)矩阵方案，优选地为有源矩阵方案，以接触加热元件和/或传感器元件。使用例如薄膜晶体管(TFT)的LAE技术，尤其是有源矩阵技术，应用于例如LCD、OLED和电泳显示器的平板显示器的制造中。
在前述的实施例中，可以使用每次传送一行的寻址方法，以通过控制单元寻址加热元件。
根据微电子装置的另一扩展，样品室和加热和/或感测阵列之间的接口以分别对应于加热元件和/或传感器元件的模式进行化学涂覆。因而，这些元件的效应可以与化学效应相结合，例如与粘接到接口上的结合分子处样品溶液外的目标分子的固定相结合。
本发明另外还涉及上面描述的微电子装置的用途，用于分子诊断学、生物样品分析、化学样品分析、食品分析和/或法医分析。分子诊断学例如可以通过直接或间接粘接到目标分子上的磁珠实现。
上述大量实施例中的可编程加热阵列对于医疗、健康和保健产品的很大范围的装置来说是非常重要的组件。主要的应用是在生物芯片中使用加热阵列，例如在生物传感器的下面或者反应室的下面，其中受控的加热提供功能性的能力，例如混合、蛋白质和核酸的热变性、提高的扩散率、表面结合系数的修改等等。特定的应用是使用PCR的DNA扩增，其需要阵列元件的可再生和精确的多元(即，平行和独立)温度控制。其它应用可以是用于激活MEMS相关的设备以进行压力致动、热驱动流体泵送等。
附图说明
本发明的这些和其它方面通过参照下文中描述的实施例将会变得清楚和明晰。这些实施例将通过实例并且结合附图进行描述，其中：
图1示出了具有相对放置的加热元件和传感器元件的生物传感器的俯视图(左)和截面图(右)；
图2示出了根据图1的具有热绝缘的生物传感器；
图3示出了根据图1的具有流动室的生物传感器；
图4示出了根据图1的具有附加的温度传感器的生物传感器；
图5示出了根据图1的具有附加的混合/泵送元件的生物传感器；
图6示出了具有加热元件、温度传感器和混合/泵送元件的集成阵列的生物传感器；
图7示意性示出了在其外部具有加热器驱动器电路的有源矩阵加热器阵列；
图8示出了图7的变型，其中将单一加热器驱动器通过解复用器连接到加热元件的阵列；
图9示意性示出了具有局部驱动单元的有源矩阵加热器系统的电路；
图10示出了图9的设计中具有附加的存储器元件的结构；
图11示出了具有用于补偿阈值电压变化的装置的局部驱动单元的电路；
图12示出了具有用于补偿迁移率和阈值电压变化的装置的局部驱动单元的电路；
图13示出了具有数字电流源的局部驱动单元的电路。
附图中相同的参考符号/标记指代相同或相似的组件。
具体实施方式
用于(生物)化学分析，例如分子诊断学，的生物芯片将成为用于各种医疗、法医和食品应用的一种重要工具。通常，生物芯片包括生物传感器，在大部分生物传感器中，目标分子(例如蛋白质，DNA)在具有捕获分子的生物化学表面上是固定不动的，并且随后使用例如光、磁或电检测方案对该目标分子进行检测。磁生物芯片的实例在WO 2003/054566、WO2003/054523、WO 2005/010542 A2、WO 2005/010543 A1以及WO2005/038911 A1中有所描述，在此将上述专利文献引入本发明中作为参考。
改进生物传感器特异性的一种方式是控制温度，这通常在杂交分析中使用以调整目标生物分子到功能表面的结合紧密程度，例如，DNA链到其补充链的结合。当例如对单点突变感兴趣时就需要高的紧密程度。除了对于杂交分析很重要以外，通常情况下都需要生物传感器的温度控制。更加通常地，控制生物芯片上的温度和流体的能力是基本的。除了通常的温度或流动管理之外，结合温度控制来局部控制流体对流的能力可以为改进反应物的分解、改进(生物)化学物的混合以及改进温度一致性提供选择。因此，为了优化生物传感器的性能，这里提出了将温度处理阵列结合到生物传感器中。可选地，这可以进一步与混合或泵送元件相结合。
可编程温度处理阵列或“加热阵列”可以用于在整个传感器区域保持恒定温度，或者如果生物传感器也配置为阵列形式并且该生物传感器的不同部分优选地以不同的温度操作，则该可编程温度处理阵列或“加热阵列”可替代地用于产生定义的温度分布。在所有情况中，加热阵列包括多个可单独寻址和可驱动的加热元件，并且可以可选地包括附加的元件，例如温度传感器、混合或泵送元件，并且甚至是感测元件本身(例如，光电传感器)。优选地，使用薄膜电子学实现该加热阵列，并且可选地，可以以矩阵阵列的形式，尤其是有源矩阵阵列的形式实现该阵列。尽管本发明不限于任意特定类型的生物传感器，但其可以有利地基于光(例如，荧光)、磁或电(例如，电容、电感、......)感测原理而应用于生物传感器。在下文中，将更加详细地描述这种生物传感器的各种设计。
图1以俯视图(左)和截面图(右)的形式示出了如何将加热元件HE的阵列加入到已有的生物传感器模块从而在该整个阵列上可能产生预定义的温度分布。在这个实施例中，生物传感器模块包括离散的生物传感器装置，该生物传感器装置具有传感器元件SE的阵列和加热元件HE的离散阵列。加热元件HE的加热阵列和传感器元件SE的感测阵列位于样品室SC的相对侧上，该样品室SC可以拿起(take up)要被研究的样品。每一个单独的加热元件HE可以包括用于产生热量的任意公知的概念，例如阻抗条、珀尔贴元件、射频加热元件、辐射加热元件(例如，红外源或二极管)等。各加热元件都是可单独驱动的，由此可以产生多个温度分布。
根据期望的热处理，可以具有用于配置生物传感器模块的几种选择。在图2所示的实施例中，将生物传感器配置为由热隔离装置IN(例如，类似诸如空气的气体的低热传导材料)隔离的一系列隔室。按照这种方式，可以同时产生具有不同温度(分布)的多个隔室，这特别适用于例如DNA杂交的多参数测试。
在另一实施例中，可以将生物传感器配置为较大的隔室(或者甚至是单一的隔室)，在每个大的隔室中具有多个加热元件。按照这种方式，可能在整个隔室中实现控制良好的温度(分布)，尤其是恒定温度，这特别适用于例如分析在小的温度窗(通常在37℃左右)中稳定的生物分子。在这个实施例中，生物传感器可以进一步设置有用于提供通过隔室的样品流的装置，从而该样品遵循局部温度分布。按照这种方式，有可能在感测操作期间或感测操作之间使样品经过一次温度循环。
如图3所示，生物传感器可选地包括流通路，从而可以将样品引入分析室(SC)并且随后在分析完成之后将样品移除。此外，生物传感器可以包括机械阀或电阀以在生物传感器或生物传感器的隔室中保持流体一段时间。
在图4所示的实施例中，将可单独驱动的加热元件HE阵列以及至少一个温度传感器TS加入到已有的生物传感器模块，从而可以在整个阵列上产生并控制预定义的温度分布。温度传感器TS可以用于防止温度超出给定的范围，并且可以优选地用于定义和控制期望的温度分布。在一优选的实施例中，可以将温度传感器TS集成到加热阵列中，例如如果该组件使用大面积薄膜电子学技术，例如低温多晶硅，制造。在另一实施例中，加热元件HE的阵列和温度传感器TS可以包括光传感器(例如，光敏二极管)或离散的光传感器阵列。在这种情况下，生物传感器中的生物感测元件可以简单地为一层，在该层上发生具体的(荧光)DNA链的杂交。
在图5所示的实施例中，将可单独驱动的加热元件HE的阵列以及至少一个混合或泵送元件PE加入到已有的生物传感器模块，从而可能在整个阵列上产生更加一致的温度分布。这对于整个生物传感器需要恒定温度的情况尤其有利。现有技术中公开了许多类型的混合或泵送元件，它们中的许多都基于电学原理，例如电泳、介电电泳、电流体动力或电渗泵。在一个优选的实施例中，可以将混合或泵送元件PE集成到加热元件阵列，例如如果该组件使用大面积薄膜电子学技术制造，例如低温多晶硅。正如图4中的情况，该生物传感器可以进一步包括光电传感器(例如，光电二极管)或离散的光传感器阵列。
在图6所示的实施例中，将可单独驱动的加热元件HE阵列和/或温度传感器TS和/或泵送或混合元件PE都集成到生物传感器中，或者都集成到单一组件形式的生物传感器的阵列中，从而可能在整个阵列上产生和可选地控制预定义的温度分布。这样的生物传感器或生物传感器阵列可以使用大面积薄膜电子学技术，例如低温多晶硅，制造。如果生物传感器基于光学原理，则由于该光学原理尤其适合于以大面积电子学技术制造光电二极管，所以这可以优选地实现。
为了增强温度控制，尤其是热循环，可以提供一种装置以在操作期间冷却生物传感器，例如有源冷却元件(例如，薄膜珀尔贴元件)、与吸热设备或冷却体和风扇热接触的热传导层。
应当注意，加热元件HE的定位并不局限于图1-5中所示的实施例，其中将加热元件放置在样品室SC中与感测元件SE相对的侧上。加热元件也可以位于流体中与感测元件相同的侧处，例如在下面或在室的两侧。
如已经指出的，加热元件的阵列可以以矩阵器件的形式实现，优选地为有源矩阵器件(可替代地，以多元方式驱动)。在有源矩阵或多元器件中，有可能从一个驱动器到多个加热器重新定向驱动信号，而不需要通过两个接触端子将每一个加热器连接到外面。
在图7所示的实施例中，有源矩阵用作分布式网络以将加热器所需的电信号经由单独的电源线iPL从中央驱动器CU路由到加热器元件HE。在该实例中，将加热器HE设置为相同单元的规则阵列，从而加热器经由有源矩阵的晶体管T1连接到驱动器CU。晶体管的栅极连接到选择驱动器(如在有源矩阵液晶显示器(AMLCD)中所使用的，可以将其配置为标准移位寄存器栅极驱动器)，而源极连接到加热器驱动器，例如一组电压或电流驱动器。这种阵列的操作如下：
-为了激活给定的加热器元件HE，将包含所需加热器的隔室的整行中的晶体管T1转换为导通状态(例如，通过将正电压从选择驱动器施加到栅极)。
-将加热器所处的列中单独电源线iPL上的信号(电压或电流)设定为其期望值。该信号通过导通的TFT到达加热器元件，导致局部温度升高。
-将所有其它列中的驱动信号保持在不会导致加热的电压或电流(通常为0V或0A)。
-在实现温度增加之后，将线中的晶体管再次设置为不导通状态，防止进一步的加热器激活。
这样，该矩阵优选地使用“每次传送一行”的寻址原理操作，与基于CMOS的器件通常采用的随机存取方案形成对比。
通过将信号施加到阵列中的多于一列上，还可以同时激活给定行中多于一个的加热器HE。可以通过激活另一条线(使用栅极驱动器)并且将信号施加到阵列中的一列或多列而顺序激活不同行中的加热器。
尽管在图7的实施例中，驱动器被认为能够向阵列中的所有列同时提供(如果需要)单独的信号，但是将该驱动器认为是具有解复用器功能的更加简易的驱动器也是可行的。这在图8中示出，其中只需要单个的输出驱动器SD来产生加热信号(例如，电压或电流)。解复用器电路DX的功能是简单地将加热器信号路由到所述列中的一个，从而只有在该列中选择的行中的加热器才被激活。可替代地，可以将解复用器DX直接连接到多个加热元件(对应于图8中只有一行的情况)。然后，解复用电路的功能仅仅是将加热器信号路由到其输出中的一个，从而只有期望的加热器被激活。
通过两个接触端子单独驱动每一个加热元件的简易方案的问题是需要外部驱动器为每一个加热器提供电信号(即，用于电阻加热器的电流源)。结果，每一个驱动器一次只能激活单个加热器，这意味着必须顺序激活连接到相同驱动器的加热器。这就很难保持稳定状态温度分布。另外，如果需要驱动电流，则由于泄露效应，有时就不可能将电流无电流损失地从驱动器传输到加热器。
出于这个原因，优选地，可以使用有源矩阵技术为每个加热元件产生集成的局部加热器驱动器。图9示出了这样一个局部驱动器CU2，其形成为用于整个阵列的控制单元的一部分；所述控制单元的其它部分CU1位于加热元件HE的阵列外部(注意，图9中只示出了整个阵列中的一个加热元件HE)。现在每一个加热元件HE不仅包括选择晶体管T1，还包括局部电流源。尽管有许多方法实现这样一个局部电流源，但是最简单的实施例是只需要加入第二晶体管T2，流经该晶体管的电流由栅极电压定义。现在，加热器电流的编程仅仅是经由单独的控制线iCL和选择晶体管T1将指定的电压从外部电压驱动器CU1提供到电流源晶体管T2的栅极，然后，其从公共电源线cPL获得所需的电力。
在图10所示的另一实施例中，局部驱动器CU2可以设置有局部存储器功能，从而可以将驱动信号延长超出寻址隔室的时间。在许多情况下，存储器元件可以是简单的电容器C1。例如，在电流信号的情况下，配置额外的电容器C1以存储电流源晶体管T2的栅极上的电压，并且在例如寻址加热器元件的另一条线的同时保持加热器电流。加入存储器允许在更长的时间周期上施加加热信号，从而可以更好地控制温度分布。
尽管所有上述实施例都认为使用薄膜电子学(和有源矩阵方案)激活加热元件，但是在最简单的实施例中，单个加热元件都可以被单独驱动，例如在经由两个接触端子通过元件传输定义的电流的电阻加热元件的情况中。尽管对于相对小数量的加热元件来说这是一个有效的方案，但是这种方案的一个问题是对于每一个要被单独驱动的附加的加热元件来说都需要至少一个附加的接触端子。结果，如果需要大量的加热元件(以产生更复杂或更统一的温度分布)，则接触端子的数量就会变得相当大，使得装置变得不可接受的大和笨重。使用其它有源矩阵薄膜转换技术，例如二极管和MIM(金属-绝缘体-金属)器件，也有可能实施多个实施例。
大面积电子学，尤其是例如使用薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵技术，通常用于平板显示器领域，以驱动许多显示效果，例如LCD、OLED和电泳。在本发明中，对于生物传感器和例如聚合酶链反应(PCR)的应用领域，提出了使用基于有源矩阵的加热阵列。
然而，在没有温度感测和控制特征的实施例中，基于大面积电子学的加热阵列的问题是，大面积电子学在整个衬底上有源元件的性能方面不一致。在优选的LTPS技术的情况下，公知的是晶体管的迁移率m和阈值电压Vthres在器件之间随机地变化(同样对于彼此临近的器件)。如果例如将LTPS晶体管T2用作图10中所示的有源矩阵阵列中的局部电流源，则电流源的最简单形式是具有两个晶体管的跨导电路。在这种情况下，每一个电流源的输出电流I由以下公式定义：
I＝常数·m·(V电源-V-Vthre)2
其中V电源为电源线电压、V为定义局部温度的编程电压并且常数由晶体管的尺寸定义。为此，迁移率m或阈值Vthre的任意随机变化都将直接导致所提供的电流中的不期望的变化，因此得到不正确的温度值。这是一个特殊的问题，因为稍微有一点不正确的温度也会减少生物化学反应，例如杂交或DNA扩增反应(PCR)，操作的感测特异性或有效性。
因此，下文中提供的方法和电路使用固有的可变晶体管属性在有源矩阵阵列中整个元件(单元)的阵列中实现了统一的温度。特别地，提供了局部电流源，其中在迁移率、阈值电压或者上述二者(某种程度上)方面的任意晶体管变化都得到(部分)补偿。这导致在整个阵列上编程电流的更高一致性。因为这种方案涉及的面积之大使得LTPS具有成本竞争优势，这种方案适合于例如低温多晶硅(LTPS)的大面积玻璃衬底技术，而不适合于标准硅CMOS。
在第一实施例中，提出了将阈值电压补偿电路结合到局部电流源以在可编程加热阵列中应用。用于补偿阈值电压变化的各种电路都是可以的(例如，R.M.A.Dawson和M.G.Kane，“Pursuit of Active Matrix Light EmittingDiode Displays”，2001 SID会议论文集24.1，p.372)。为了清楚起见，使用图11示出的局部电流源电路示出了本实施例。该电路通过在数据线上保持基准电压，例如VDD，并且同时对晶体管T1、T3和T4施加脉冲以使T2导通来操作。在脉冲之后，T2将电容器C2充电到T2的阈值电压。然后，T3截止并在C2上存储该阈值。然后施加数据电压并且将电容器C1充电到该电压。然后，T2的栅-源电压为该数据电压和其阈值之和。因此，电流(与栅-源电压减去阈值电压的平方成比例)与T2的阈值电压无关。因而，可以向加热器阵列施加均匀的电流。
这类电路的优点在于仍然可以使用电压信号执行局部电流源的编程，使用电压信号执行编程在有源矩阵显示器应用中是标准。其缺点是TFT迁移率的变化仍然将导致不正确的编程温度。
为了解决后一点，对于在可编程加热阵列中的应用，进一步提出将迁移率和阈值电压补偿电路结合到局部化的电流源中。用于补偿迁移率和阈值电压变化的许多电路都是可用的，特别是基于电流镜原理(例如A.Yumoto等人，“Pixel-Driving Methods for Large-Sized Poly-Si AmOLEDDisplays”，Asia Display IDW01，P.1305)。为了清楚起见，该实施例使用了图12所示的局部电流源电路。当晶体管T1和T3导通而T4截止时，使用电流对该电路进行编程。这使电容器C1充电到足以使编程电流通过T2的电压，T2以二极管结构操作，其栅极经由导通的晶体管T1连接到漏极。然后T1和T3截止以在C1上存储电荷，T2现在用作电流源晶体管，并且T4导通以将电流传输到加热器。这是单个晶体管电流镜电路的实例，其中同一晶体管(T2)顺序地用作电流镜的编程部分(二极管结构)和驱动部分(电流源结构)。获得了T2的阈值和迁移率变化的补偿从而将一致的电流传输到加热器阵列。
这类电路的优点是TFT迁移率上的变化也能够通过电路得到补偿。这类电路的缺点是局部电流源的编程不再使用电压信号实现，使用电压信号执行编程在有源矩阵显示器应用中是标准。
在另一实施例中，对于在可编程加热阵列中的应用，提出将数字电流驱动电路结合到局部化的电流源中。本质上，该电路直接将加热元件HE连接到电源线电压，从而TFT的特性不是很关键。通过使用脉宽调制(PWM)方案来编程温度。用于补偿数字电流驱动的许多电路都是可以的(例如，H.Kageyama等人，“OLED Display using a 4 TFT pixel circuit withan innovative pixel driving scheme”，2002SID会议论文集9.1，p.96)。为了清楚起见，使用图13所述的局部电流源电路示出了本发明的实施例。在这种情况下，将足以将T2带到其线性区域的电压施加到电容器C1。然后，T2的阻抗远远小于加热器的阻抗从而在T2上只有很小的压降，因此其阈值和迁移率的变化不再重要。电流和功率通过将T2保持为ON状态的时间长度来控制。这类电路的优点是仍然使用电压信号实现局部电流源的编程，使用电压信号执行编程在有源矩阵显示器应用中是标准。
在对附图的上述描述中，通常参考晶体管。实际上，温度控制的单元-阵列适合于使用低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管(TFT)制造。因此，在优选的实施例中，上面所指的晶体管为TFT。特别地，由于LTPS用于大面积时特别经济有效，所以可以使用LTPS技术在大面积玻璃衬底上制造该阵列。
另外，尽管已经参照基于低温多晶硅(LTPS)的有源矩阵器件描述了本发明，但是非晶硅薄膜晶体管(TFT)、微晶硅或纳米晶硅、高温多晶SiTFT以及其它基于例如CdSe、SnO的无机TFT或有机TFT也可以用于描述本发明。类似地，MIM，即金属-绝缘体-金属器件或二极管器件，例如，如在现有技术中公知的，也可以使用具有重置有源矩阵寻址方法的双二极管(D2R)来扩展这里公开的本发明。
最后指出，在本申请中，术语“包括”不排除其它元件或步骤，“一”或“一个”不排除多个，并且单个处理器或其它单元可以完成几个装置的功能。本发明具有新颖性特征以及这些特征的组合。而且，权利要求中的参考标记不应该被认为用于限制其范围。
Claims (37)
1、一种用于操作样品的微电子装置，包括：
a)样品室(SC)；
b)加热阵列，具有多个局部驱动单元(CU2)和相关联的加热元件(HE)，其中当通过所述相关联的局部驱动单元(CU2)使用电能驱动所述加热元件时，所述加热元件与所述样品室的至少一个子区域交换热量；
c)控制单元(CU，CU1，CU2)，用于选择性地控制所述局部驱动单元(CU2)；
d)用于补偿所述局部驱动单元(CU2)的个体特性变化的装置。
2、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述加热阵列包括加热元件(HE)和/或局部驱动单元(CU2)的规则的二维排列。
3、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述局部驱动单元(CU2)包括硬件组件(C1，C2)，用于调整所述局部驱动单元的个体特性。
4、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述控制单元(CU，CU1)适于在操作范围内驱动所述局部驱动单元(CU2)，在所述操作范围内所述局部驱动单元个体特性的变化对所产生的热量交换具有可以忽略的影响。
5、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所有局部驱动单元(CU2)耦接到公共电源线(cPL)，并且所有加热元件耦接到另一公共电源线(GR)。
6、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述控制单元的一部分(CU1)位于所述加热阵列的外部并且经由用于承载控制信号的控制线(iCL)连接到所述局部驱动单元(CU2)。
7、根据权利要求6所述的微电子装置，其特征在于，
所述控制信号经过脉冲宽度调制、脉冲幅度调制和/或脉冲频率调制。
8、根据权利要求6所述的微电子装置，其特征在于，
所述局部驱动单元(CU2)包括用于存储所述控制信号的所述信息的存储器(C1)。
9、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
至少一个局部驱动单元(CU2)包括晶体管(T2)，对于给定的输入电压V，所述晶体管根据以下公式产生输出电流I：
I＝m·(V-Vthres)2
其中，m和Vthres为所述晶体管的个体特性。
10、根据权利要求9所述的微电子装置，其特征在于，
所述局部驱动单元(CU2)包括用于补偿Vthres中的变化的电路。
11、根据权利要求9所述的微电子装置，其特征在于，
所述局部驱动单元(CU2)包括用于补偿m中的变化的电路。
12、根据权利要求9所述的微电子装置，其特征在于，
所述局部驱动单元(CU2)的每一个包括存储器元件，优选地为电容器(C2)，该存储器元件耦接到所述晶体管(T2)的所述控制栅极以及用于将所述存储器元件充电到用来补偿Vthres的电压的电路。
13、根据权利要求9所述的微电子装置，其特征在于，
所述局部驱动单元(CU2)的每一个包括存储器元件，优选地为电容器(C2)，该存储器元件耦接到所述晶体管(T2)的所述控制栅极以及用于将所述存储器元件充电到用来驱动所述晶体管(T2)以产生预定电流I的电压的电路。
14、根据权利要求13所述的微电子装置，其特征在于，
所述电路包括电流镜电路。
15、根据权利要求13所述的微电子装置，其特征在于，
所述电路包括单个晶体管电流镜电路。
16、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述微电子装置包括至少一个传感器元件(SE)，优选地为光、磁或电传感器元件，用于感测在所述样品室(SC)中样品的属性。
17、根据权利要求16的微电子装置，其特征在于，
所述微电子装置包括具有多个所述传感器元件(SE)的感测阵列。
18、根据权利要求17所述的微电子装置，其特征在于，
所述加热阵列的所述加热元件(HE)以及所述感测阵列的所述传感器元件(SE)相对彼此对准。
19、根据权利要求17所述的微电子装置，其特征在于，
所述加热阵列和所述感测阵列设置在所述样品室(SC)的相对侧上。
20、根据权利要求17所述的微电子装置，其特征在于，
所述加热阵列和所述感测阵列设置在所述样品室(SC)的相同侧上，其中所述阵列叠置设置或者所述阵列合并在一层中。
21、根据权利要求20所述的微电子装置，其特征在于，
所述感测阵列设置在所述加热阵列和所述样品室(SC)之间。
22、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述加热元件(HE)为阻抗条、透明电极、帕尔贴元件、射频加热电极或辐射加热电极。
23、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述微电子装置包括冷却单元，优选地为帕尔贴元件或冷却体，该冷却单元与所述加热阵列和/或所述样品室(SC)热接触。
24、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
至少一个加热元件(HE)适于从所述样品室(SC)移除热量。
25、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述微电子装置包括至少一个温度传感器(TS)，该温度传感器被优选地集成到所述加热阵列中。
26、根据权利要求25所述的微电子装置，其特征在于，
至少一个加热元件(HE)可以作为温度传感器操作。
27、根据权利要求25所述的微电子装置，其特征在于，
所述控制单元被耦接到所述温度传感器(TS)并且适于在所述样品室(SC)中根据预定的温度分布而闭环控制所述加热元件(HE)。
28、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述微电子装置包括微机械或电装置，优选地为泵(PE)或阀，用于控制所述样品室(SC)中流体的流动和/或粒子的移动。
29、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
至少一个加热元件(HE)适于通过热-毛细管效应在所述样品室(SC)中产生流体的流动。
30、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述样品室(SC)通过热绝缘(IN)被划分为至少两个隔室。
31、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
将电隔离层和/或生物相容层设置在所述样品室(SC)和所述加热阵列和/或传感器元件(SE)的感测阵列之间。
32、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述控制单元(CU，CU1，CU2)适于使用具有可选强度和/或频率的交流电来驱动所述加热元件(HE)。
33、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述微电子装置通过薄膜电子学实现。
34、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
使用大面积电子学矩阵方案，优选地为有源矩阵方案，来接触所述装置的所述加热元件(HE)和/或传感器元件(SE)。
35、根据权利要求34所述的微电子装置，其特征在于，
使用每次传送一行的寻址方法。
36、根据权利要求1所述的微电子装置，其特征在于，
所述样品室(SC)和所述加热阵列和/或传感器元件(SE)的感测阵列之间的接口以一种模式进行化学涂覆，该模式被调整为所述阵列的所述元件的模式。
37、一种根据权利要求1至36中任意一项的微电子装置的用途，用于分子诊断学、生物样品分析或化学样品分析、食品分析和/或法医分析。
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP06111442.7 | 2006-03-21 | ||
| EP06111439.3 | 2006-03-21 | ||
| EP06111442 | 2006-03-21 | ||
| EP06111439 | 2006-03-21 | ||
| EP06111438 | 2006-03-21 | ||
| EP06111438.5 | 2006-03-21 | ||
| PCT/IB2007/050911 WO2007107934A1 (en) | 2006-03-21 | 2007-03-16 | Microelectronic device with heating array |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101405076A true CN101405076A (zh) | 2009-04-08 |
| CN101405076B CN101405076B (zh) | 2013-05-08 |
Family
ID=40538733
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200780009843.6A Active CN101405410B (zh) | 2006-03-21 | 2007-03-01 | 具有传感器阵列的微电子传感器装置 |
| CN200780009677.XA Expired - Fee Related CN101405076B (zh) | 2006-03-21 | 2007-03-16 | 具有加热阵列的微电子装置 |
| CNA2007800096642A Pending CN101405409A (zh) | 2006-03-21 | 2007-03-19 | 具有加热电极的微电子器件 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200780009843.6A Active CN101405410B (zh) | 2006-03-21 | 2007-03-01 | 具有传感器阵列的微电子传感器装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2007800096642A Pending CN101405409A (zh) | 2006-03-21 | 2007-03-19 | 具有加热电极的微电子器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (3) | CN101405410B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104637938A (zh) * | 2013-11-14 | 2015-05-20 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体器件及其选择性加热 |
| CN106430077A (zh) * | 2015-08-12 | 2017-02-22 | 空中客车防卫和太空有限责任公司 | 用于流动影响的微电子模块、模块阵列和方法 |
| CN107430018A (zh) * | 2015-04-30 | 2017-12-01 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 微流体流动传感器 |
| CN107527595A (zh) * | 2017-09-27 | 2017-12-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种微流控系统及其驱动方法 |
| CN110780691A (zh) * | 2018-07-31 | 2020-02-11 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 控制系统 |
| CN114076784A (zh) * | 2020-08-10 | 2022-02-22 | 香港科技大学 | 气体检测装置及其制造方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2642289A1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-09-25 | Sensirion AG | Portable electronic device |
| TWI484180B (zh) * | 2014-04-09 | 2015-05-11 | Univ Nat Kaohsiung Normal | 脈衝輸出之感測器讀取電路 |
| US9618476B2 (en) * | 2014-04-28 | 2017-04-11 | Nanomedical Diagnostics, Inc. | System and method for electronic biological sample analysis |
| BR102018002575A2 (pt) * | 2018-02-07 | 2019-08-27 | Fundação Oswaldo Cruz | dispositivo de ensaios lamp |
| US11561197B2 (en) | 2018-06-29 | 2023-01-24 | AMMR Joint Venture | Electronic detection of a target based on enzymatic cleavage of a reporter moiety |
| EP3822627A1 (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-19 | Helios Bioelectronics Inc. | Bio-fet sensor array with matrix controlled on-chip electrode |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2765967B1 (fr) * | 1997-07-11 | 1999-08-20 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'analyse a puce comprenant des electrodes a chauffage localise |
| US6346383B1 (en) * | 1999-12-15 | 2002-02-12 | Hitachi, Ltd. | Advanced thermal gradient DNA chip (ATGC) the substrate for ATGC, method for manufacturing for ATGC method and apparatus for biochemical reaction and storage medium |
| CN1137999C (zh) * | 2000-07-04 | 2004-02-11 | 清华大学 | 集成式微阵列装置 |
| CA2424614A1 (en) * | 2001-03-27 | 2003-04-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Novel nucleic acid probe and novel method of assaying nucleic acids using the same |
| US6727479B2 (en) * | 2001-04-23 | 2004-04-27 | Stmicroelectronics S.R.L. | Integrated device based upon semiconductor technology, in particular chemical microreactor |
| CN1209466C (zh) * | 2001-09-03 | 2005-07-06 | 赵雨杰 | 核酸扩增基因芯片杂交智能化并行检测方法及其检测仪 |
| FR2849196B1 (fr) * | 2002-12-23 | 2006-09-15 | Imstar Image Et Modelisation S | Lecteur de puces de type biopuces, et procedes associes |
-
2007
- 2007-03-01 CN CN200780009843.6A patent/CN101405410B/zh active Active
- 2007-03-16 CN CN200780009677.XA patent/CN101405076B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2007-03-19 CN CNA2007800096642A patent/CN101405409A/zh active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104637938A (zh) * | 2013-11-14 | 2015-05-20 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体器件及其选择性加热 |
| CN104637938B (zh) * | 2013-11-14 | 2018-09-11 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体器件及其选择性加热 |
| CN107430018A (zh) * | 2015-04-30 | 2017-12-01 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 微流体流动传感器 |
| CN107430018B (zh) * | 2015-04-30 | 2022-03-18 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 微流体流动传感器 |
| CN106430077A (zh) * | 2015-08-12 | 2017-02-22 | 空中客车防卫和太空有限责任公司 | 用于流动影响的微电子模块、模块阵列和方法 |
| CN106430077B (zh) * | 2015-08-12 | 2022-02-15 | 空中客车防卫和太空有限责任公司 | 用于流动影响的微电子模块、模块阵列和方法 |
| CN107527595A (zh) * | 2017-09-27 | 2017-12-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种微流控系统及其驱动方法 |
| CN107527595B (zh) * | 2017-09-27 | 2019-06-07 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种微流控系统及其驱动方法 |
| CN110780691A (zh) * | 2018-07-31 | 2020-02-11 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 控制系统 |
| CN114076784A (zh) * | 2020-08-10 | 2022-02-22 | 香港科技大学 | 气体检测装置及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101405410A (zh) | 2009-04-08 |
| CN101405076B (zh) | 2013-05-08 |
| CN101405410B (zh) | 2013-06-19 |
| CN101405409A (zh) | 2009-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101405076B (zh) | 具有加热阵列的微电子装置 | |
| JP5739769B2 (ja) | 加熱アレイを有するマイクロエレクトロニクスデバイス | |
| CN101641150B (zh) | 具有降低的峰值功耗的集成微流体器件 | |
| EP2029772B1 (en) | Microelectronic sensor device for dna detection | |
| CN101267886A (zh) | 基于有源矩阵原理的微流体设备 | |
| US20120268804A1 (en) | Active matrix device and method of driving the same | |
| US20100038564A1 (en) | Micro-actuator device for the use in a biochip or biosystem | |
| CN101365996A (zh) | 有源矩阵温度控制器阵列 | |
| JP2010510477A (ja) | バイオチップ又はバイオシステムで使用するマイクロ流体デバイス | |
| WO2008117209A1 (en) | Integrated microfluidic device with integrated circuit | |
| CN101501792A (zh) | 磁场产生装置 | |
| WO2010041214A1 (en) | Integrated microfluidic device | |
| EP1974814A1 (en) | A micro-fluidic device based upon active matrix principles | |
| WO2008120135A2 (en) | A micro-fluidic device based upon active matrix principles | |
| EP1972375A1 (en) | A micro-fluidic device based upon active matrix principles | |
| CN117000317A (zh) | 一种微流控芯片、温控系统以及扩增仪 | |
| EP2030685A1 (en) | A micro-fluidic device based upon active matrix principles | |
| WO2008125927A2 (en) | Microfluidic system with actuators | |
| Fish et al. | 33.4: A Novel LTPS Application: A Multiplexed Thermal Array for DNA Amplification |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130508 |