CN101688834A - 具有光源和光检测器的微电子传感器设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在勘查区域(3)中进行光学检查的方法和微电子传感器设备。光源(20)将输入光束(L1)发射到所述勘查区域(3)中，并且由提供测量信号(X)的光检测器(30)对来自勘查区域(3)的输出光束(L2)进行检测。估算单元(40)根据输入光束(L1)和输出光束(L2)的特征参数(例如，强度)提供结果信号(R)。最好是，利用给定频率(ω)来对输入光束(L1)进行调制并且由提供监控信号(M)的传感器单元(22)来对输入光束(L1)进行监控。此后可相对于监控信号对监控信号(M)和测量信号(X)进行解调，并且确定其比率。这可获得与环境变化以及光源变化很大程度上无关的结果信号(R)。

Description

具有光源和光检测器的微电子传感器设备

本发明涉及一种用于在载体的勘查区域中进行光学检查的微电子传感器设备以及方法，其包括将光发射到勘查区域中并且对来自该勘查区域的光进行检测。另外，本发明涉及这种传感器设备的使用。

US 2005/0048599 A1公开了一种用于对利用粒子加以标签(以便可将(例如磁)力施加于它们上)的微生物进行勘查的方法。在该方法的一个实施例中，通过透明材料将光束导引到全内反射的表面。作为倏逝波而离开透明材料的这个光束的光被该微生物和/或表面上的其他部件散射并且此后由光检测器进行检测，或者用来照亮微生物以用于可视观察。这以及相似测量原理的问题在于它们对光路径和信号处理电子设备中的干扰和变化非常敏感。如果一个感兴趣的信号包含在大的基础信号的小变化中，那么这尤其是这样。

根据该情况，本发明的目的是提供一种用于在例如包括生物样本的勘查区域中进行光学检查的装置。尤其是，希望测量结果相对于系统的干扰和/或变化而言具有高精确度和鲁棒性。

该目的是由根据权利要求1的微电子传感器设备、根据权利要求14的方法以及根据权利要求15的使用来实现的。在从属权利要求中公开了优选实施例。

根据本发明的微电子传感器设备意欲在载体(其不是必须属于该设备)的勘查区域中进行光学检查。在该上下文中，应广义地理解术语″检查″，其包括对勘查区域中的一些实体(例如要检测的生物分子)进行的任何类型的光操作和/或光交互。勘查区域典型地是其中可提供要检查的样本材料的载体的表面上(最好是透明)的小容积。微电子传感器设备包括以下部件：

a)光源，用于朝着勘查区域发射在下文中被称为″输入光束″的光束，其中所述输入光束具有时变特征参数。在本发明的上下文中可以考虑这种特征参数的许多不同示例，重要的一个是光束在其整个光谱或在其子范围中的强度(定义为每单位时间通过横截面的能量)。该光源可以例如是激光或发光二极管(LED)，其可选地具有用于使输入光束成形并对其进行导向的一些光学器件。

b)光检测器，用于提供在下文中被称为″测量信号″的信号，该信号与来自勘查区域的光束的特征参数(即与输入光束相同类型的参数)相关联，该光束在下文中被称为″输出光束″。光检测器可以包括例如光电二极管、光电电阻器、光电池、或者光电倍增管这样的、通过其可检测到给定光谱的光的任何适当传感器或多个传感器。

c)″估算单元″，用于根据输入光束和输出光束的特征参数提供″结果信号″。尤其是，该结果信号可以对应于通过输入光束的特征参数所标准化的输出光束的特征参数。估算单元典型地是通过专用电子硬件、具有相关软件的数字数据处理硬件或者其混合体实现的。另外，通常会获取光检测器的测量信号作为输入。

所述微电子传感器设备具有提供基于输入光束和输出光束二者的结果信号这样的优点。因此，该结果信号可以与输入光束的特征参数的变化无关，例如与强度变化无关。因此不再将在光源中发生的变化错误地解释为出现在勘查区域中的处理。此外，可利用输入光束的时间变化以区分归因于输入光束的影响与归因于其他源(例如变化的环境照明)的影响。

所述微电子传感器设备可应用在各种设置(setup)和装置中。在特定示例中，光检测器所检测到的输出光束包括在勘查区域中全内反射的输入光束的光。为此，勘查区域必须包括在例如玻璃和水这样的两种介质之间的界面，如果入射光束以适当角度(大于TIR的相关临界角)撞击该界面，那么在该界面上会发生全内反射(TIR)。这种设置通常用于检查由全内反射束的按指数规律衰减的倏逝波所到达的、TIR界面处的很小容积的样本。此后，存在于勘查区域中的例如原子、离子、(生物)分子、细胞、病毒、或者细胞或病毒的一部分、组织提取液等等这样的目标成分可对倏逝波的光进行散射(这些光因此在反射光束中丢失)。在这个″衰减全内反射″的方案中，传感器设备的输出光束是由输入光束的反射光组成的，其中由于倏逝波的散射而丢失的少量光包含与勘查区域中的目标成分相关的期望信息。因此与大基础信号相比，一个感兴趣的信号(丢失光)非常小，这使精确测量很困难。所提议的输入和输出光束的特征参数的相关性在这种情况下有助于使结果很大程度上与该基础信号无关。

在微电子传感器设备的优选实施例中，光源包括用于提供在下文中被称为″监控信号″的信号的传感器单元，该信号与输入光束的特征参数相关联。对输入光束的特征参数的测量实时地以高精确度和可靠性直接(而不是例如从其他信号或从理论研究得到它)提供与该参数相关的信息。通常将该监控信号转发到估算单元。

根据该发明的进一步实施例，光源包括用于对输入光束的特征参数进行控制的反馈控制回路，其中该回路可选地包括上述传感器单元。借助于反馈控制，可使光源的光输出稳定以遵循定义明确的(并且已知的)时间过程。

在本发明的另一个实施例中，光源包括用于对输入光束的特征参数进行可控调制的″调制单元″。该调制尤其是根据例如给定频率的正弦信号这样的调制信号进行。按照已知方式对光源进行调制向输入光束提供了一类″指纹″，这类″指纹″可在输出光束中检测到并且有助于区分输入光束的影响与其他影响。因此可显著地提高测量的精确度和鲁棒性。调制单元可以可选地与估算单元相耦合，以用于向它提供与输入光束的特征参数的时间变化有关的信息。

微电子传感器设备可以可选地包括至少一个高通滤波器，该至少一个高通滤波器用于对估算单元的输入信号进行过滤，由此使它们免除低频(DC)分量以便限制随后分量的动态范围和所需精度。估算单元的一个输入信号典型地是光检测器所产生的测量信号(或者从它所得到的一些信号)。估算单元的另一输入典型地是提供与输入光束有关的信息的信号，例如由上述光源中的传感器单元所产生的监控信号。从这种输入信号中除去DC分量对输入光束的受控调制的上述情况尤其有用，因为此后仅调制信号分量进入估算单元。

在光源中具有传感器单元的传感器设备的实施例中，估算单元最好包括解调器，用于相对于监控信号的调制分量(例如调制单元所产生的分量)对测量信号和/或监控信号进行解调。通过解调可提取与该调制有关的测量信号和/或监控信号的那些分量。这有助于区分实际上由于(调制的)输入光束所引起的影响与由于其他原因所造成的信号中的伪影(artifacts)。该解调器典型地可包括用于使要处理的信号乘以监控信号的调制分量的乘法器以及用于除去乘积中的时变分量的后续低通滤波器。

在上述实施例的进一步开发中，估算单元包括除法器，用于确定解调的测量信号与解调的监控信号之间的比率(或反之亦然)。该比率此后可用作估算的结果信号，其与输入光束的特定幅值无关，或者换句话说表示光检测器的标准化测量信号。在许多情况下，这种标准化信号表示实际上感兴趣的信息，例如勘查区域中的目标成分的浓度，并且它不受到干涉，例如不受到光路径或者信号处理电子仪器中的干扰。

在本发明的可选实施例中，估算单元包括多路复用开关，用于交替地将监控信号或测量信号分别传到共享的处理硬件。共享一些硬件可降低设备的成本，并且最重要的是消除了在两个并行硬件分支之间的随机差别的潜在误差源。

在上述实施例的进一步开发中，估算单元包括用于临时存储共享硬件的处理结果的至少一个存储单元。按照这种方式，可以保存先前处理步骤的结果以便与后续处理步骤的结果相关联。

估算单元可选地可以包括用于将模拟信号转换成数字信号以用于进一步处理的模数转换器(ADC)。换句话说，估算单元中的数据处理的至少一部分是数字地进行，其提供了高DC稳定性并且避免了在模拟处理硬件中会出现的典型不精确性。

在本发明的实施例中，载体的光学结构包括在下文中被称为″激发小平面″的至少一个小平面(其中输入光束的光可通过其发射到相邻样本腔中)以及在下文中被称为″收集小平面″的至少一个相应小平面(其中可通过其重新收集发射光(只要发射光不受干扰地传播过样本腔))。在该设计中，激发小平面与收集小平面之间的空间构成了输入光束所探测的容积。在该容积中进行的像吸收或散射之类的处理会影响在收集小平面处可以重新收集的输入光束的光的量和/或光谱。所述量和/或光谱因此包括与引起它们的事件和物质有关的信息。在例如在与载体垂直的方向上使用暗场检测这样的另一配置中，可利用激发和收集小平面二者来收集来自探测容积的散射光和/或荧光。

本发明进一步涉及一种用于在载体的勘查区域中进行光学检查的方法，所述方法包括以下步骤：

a)朝着勘查区域发射具有例如强度这样的时变特征参数的″输入光束″，其中所述发射典型地是由上述类型的光源进行的。

b)提供与来自勘查区域的″输出光束″的特征参数相关联的″测量信号″，其中所述提供典型地是由上述类型的光检测器进行的。

c)提供根据输入光束和输出光束的特征参数的″结果信号″，其中所述提供最好是由上述类型的估算单元进行的。

该方法一般形式地包括可由上述类型的微电子传感器设备执行的步骤。因此，参考先前描述以获得与该方法的详情、优点以及改进有关的更多信息。

该方法进一步涉及使用如上所述的微电子设备用于分子诊断、生物样本分析、化学样本分析、食物分析、和/或法医分析。分子诊断例如可以借助于直接或间接附着于目标分子上的磁珠或荧光粒子来完成。

根据下文中所描述的实施例(多个)可显而易见地得知本发明的这些及其他方面，并且参考下文中所描述的实施例进行了阐述。这些实施例是例如借助于附图来描述的，在附图中：

图1说明了根据本发明的微电子传感器设备的第一实施例；

图2示出了图1的微电子传感器设备的变型，其中估算单元包括用于数字数据处理的电路；

图3示出了图2的实施例的变型，其中并行处理分支由单个分支和多路复用机构代替；

图4示出了该载体的替代光学结构的放大视图；

在附图中相同参考数字或者相差100的整数倍的数字是指相同或相似部件。

虽然在下文中就特定设置(使用磁粒和衰减全内反射作为测量原理)对本发明进行了描述，但是它并不局限于这种方式并且可有利地用在许多不同应用和设置中。

图中所示的微电子传感器设备包括用于发射″输入光束″L1的光源20、用于对″输出光束″L2进行检测和测量的光检测器30、以及所述这两部件耦合到的估算单元40。如图中仅仅示意性指出的那样，输入光束L1发射到例如可以由玻璃或像聚苯乙烯这样的透明塑料所构成的(一次性)载体5上。载体5紧挨着其中可提供具有要检测的目标成分(例如药物、抗体、DNA等等)的样本液体的样本腔2。样本进一步包括例如超顺磁珠这样的磁粒1，其中这些粒子1通常作为标签而结合到上述目标成分上(为简单起见，附图中仅示出了磁粒1)。应该注意的是，还可使用例如带电的荧光粒子这样的其它标签粒子以代替磁粒。

载体5与样本腔2之间的界面由被称为″结合表面″4的表面形成。该结合表面4可选地可涂有例如抗体这样的特定地结合目标成分的捕获元件。

传感器设备可选地包括例如具有线圈和芯子的电磁体这样的磁场发生器(未示出)，用于在结合表面4上以及在样本腔2的邻接空间中可控地产生磁场。借助于该磁场，可对磁粒1进行操作，即使磁粒1磁化并且尤其是使其移动(如果使用了具有梯度的磁场的话)。因此例如可将磁粒1吸引到结合表面4以便加速将相关目标成分结合到所述表面。

光源20包括例如激光或LED 21，其产生传输到载体5中的输入光束L1。输入光束L1以比全内反射(TIR)的临界角更大的角度达到结合表面4，并且因此全内反射以作为输出光束L2。输出光束L2通过另一表面离开载波5并且由光检测器30中的继之以放大器32的传感器31(例如光电二极管)所检测。光检测器30由此确定与输出光束L2的光量相对应的″测量信号″X(例如，由这个光束在整个光谱或光谱的某一部分中的光强表示)。在与光检测器30的输出相耦合的估算单元40中对测量信号进行进一步估算。

可选地，可使用检测器30(或单独的检测器)用于对由输入光束L1的倏逝波所激发的荧光粒子1所发射出的荧光进行检测。

所述微电子传感器设备应用用于对磁粒1和实际上感兴趣的目标成分进行检测的光学装置。为了消除背景(例如诸如唾液、血液等等这样的样本液体的背景)的影响或者至少使其最小化，检测技术应该是表面特定的。如上所指出的，这通过利用衰减全内反射的原理来实现。该原理基于在入射光束L1被全内反射时倏逝波传播(按指数规律地降落)到样本2中这样的事实。如果该倏逝波此后与像磁粒1这样的另一媒介相交互，那么输入光的一部分将耦合到样本液体中(这被称为″衰减全内反射″)，并且降低了反射强度(而对于干净界面而言反射强度是100％并且没有交互)。取决于干扰量，即TIR表面上的或者非常靠近(在大约200nm内)TIR表面的磁珠数量(不在剩余的样本腔2中)，反射强度因此降低了。这个强度降低是对结合磁珠1的量的直接测量，并且因此是对目标分子的浓度的直接测量。当对约200nm的倏逝波的上述交互距离与抗体、目标分子、以及磁珠的典型尺寸进行比较时，很明显的是背景的影响将被最小化。较大的波长λ会使交互距离增大，但是背景液体的影响将仍非常小。

所述过程与所施加的磁场无关。这允许对准备、测量、以及洗清步骤进行实时光学监控。该监控信号还可用于对测量或各个处理步骤进行控制。

对于典型应用的材料而言，载体5的介质A可以是玻璃和/或具有典型折射率1.52的一些透明塑料。样本腔2中的介质B是水基的并且具有接近1.3的折射率。这对应于60°的临界角θ_c。70°的入射角因此是切实可行的选择以允许流体介质具有稍微更大的折射率(假定n_A＝1.52，允许n_B高达最大值1.43)。n_B的值越高则需要越大的n_A和/或越大的入射角。

与用于致动的磁标签相结合的所述光学读出的优点如下：

-便宜的盒(cartridge)：载体5可以由聚合材料的相对简单的注膜件组成。

-对多分析物测试的大多路复用可能性：可以在大面积上对一次性盒中的结合表面4进行光学扫描。或者，大面积成像可允许大检测阵列。通过例如将不同结合分子喷墨印刷在光表面上可形成这种阵列(位于光学透明表面上)。该方法还可通过使用多个光束和多个检测器以及多个致动磁铁(或者机械地移动或者电磁地致动)而使得能够在孔板中进行高吞吐量测试。

-致动与感测是正交的：磁粒的磁致动(通过大磁场和磁场梯度进行)不会影响感测处理。因此，该光学方法允许在致动期间对信号进行连续监控。这提供了对试验处理的很多了解并且很容易允许基于信号斜率的动态检测方法。

-由于按指数规律地降低的倏逝场而使该系统真正表面敏感。

-容易的接口：在盒与读取器之间不需电连接。对盒进行探测仅需光学窗口。因此可执行较少接触的读出。

-低噪声读出是可能的。

在所述传感器设备中，光学基线信号与来自要检测的珠的信号之间的典型比率等于4V/1μV＝4000000，其中所述光学基线信号发自于TIR表面4处的大反射。由于该大的光学基线信号，源自于传感器、信号处理路径以及光学光路径中的温度影响的增益变化(漂移)将在检测信号中引入大的变化，这限制了生物传感器的可实现精度和检测极限。这尤其在对低目标浓度的相对长时间的测量期间是个问题。为了实现10％的读出精度，传感器响应必须稳定地保持在0.1×1μV/4V＝25ppm之内，这是很难实现的。此外，来自环境和照明的伪光源、光电二极管和接触电阻中的暗电流(变化)会干扰该测量。

因此希望实现低检测极限和高精确度而不会引入对光学光路径和信号处理电子仪器的稳定性的不切实际要求。这里所提议的解决该要求的方案基于输入光束与输出光束的特征参数(例如光束强度)之间的相关性。该方法的特定实现包括结合同步解调对光源振幅进行调制并且使所施加的摆动标准化。

在图1的实施例中，上述概念借助于供给有正弦调制信号sin(ωt)的调制单元24来实现。该调制单元24集成到闭环控制回路中，该闭环控制回路包括：

-激光二极管21；

-光电二极管22，该光电二极管22作为用于对激光二极管21所发射的光束L1的强度进行测量的传感器单元；

-放大器23；

-求和节点24，在该求和节点24处，将调制信号添加到放大器23的输出；以及

-环路滤波器25，用于对激光二极管进行控制并且可以是根据为所属技术领域的专业人员熟知的工程原则设计的。

例如利用典型地约4kHz的摆动信号sin(ωt)来对光源20的输出进行调制，并且利用典型的控制带宽为约15kHz的正向感测二极管22来稳定光源20的输出。

放大器23的输出分支为″监控信号″M并且作为第一输入提供到估算单元40。监控信号M具有一般形式

M＝A×sin(ωt)+β

其中β概括了不取决于调制信号sin(ωt)的输入光束L1的所有分量。

光检测器30的测量信号X具有一般形式：

X＝α·[A·sin(ωt)+β]+γ(t)。

在这里，α是由于衰减全内反射而在勘查区域3中减少的输入光L1的量减少的因数，即携带与珠1有关的期望信息的值。另外，γ(t)概况了在输入光束L1和输出光束L2的光路中和/或在处理电子仪器中出现的(很大程度上未知)影响和干扰，这些影响和干扰例如为通过环境光的附加光输入。将测量信号X作为第二输入提供给估算单元40。

估算单元40包括用于其输入信号M和X的两个大的对称信号处理分支。在图1的左支中，首先将监控信号M发送到用于消除DC分量的高通滤波器41。接下来，相对于sin(ωt)对高通滤波信号进行解调，这通过在乘法单元42中首先使它平方并且此后在低通滤波器43中消除结果得到的AC分量来进行。解调器42，43的输出因此仅包括监控信号M的调制分量的平方幅值A²(除了常数因数之外)，并且基本上其剩余分量β没有作用。

类似地，在估算单元40的右支中顺序地通过高通滤波器41′以及包括乘法单元42′和低通滤波器43′的解调器对测量信号X进行处理，这产生了值αA²(除了与左支相同的常数因数之外)。应该注意的是，右支中的乘法单元42′不是确定过滤后的测量信号X的平方，而是所述信号和高通滤波后的监控信号M的乘积。通过解调来抑制测量信号分量β的影响以及由γ(t)所表示的未知干扰的影响，这是因为它们不具有“正确”的频率ω。利用sin(ωt)对光源20进行调制因此向输入光提供了一种类型的、可区分归因于该光的影响与其他影响的指纹。

如果将调制信号sin(ωt)提供给估算单元，那么乘法单元42，42′分别替代地计算乘积M·sin(ωt)和X·sin(ωt)(而不是M²和X·M)。

在除法器44中，确定解调信号A²和αA²的比率，这产生了一个感兴趣的因数α以作为估算单元40的“结果信号”R。该结果信号R与实际激光功率以及摆动幅度或摆动波形无关。另外，环境光对该结果没有影响。所提议的调制方案的很强优点在于，例如由于温度变化而变化的实际摆动幅度不会影响最终结果。

图2示出了具有估算单元140的替代实现的传感器设备的实施例。通过将模数转换器(ADC)145和145′分别引入到高通滤波器141和141′之后，将信号转换到数字域中。因此可在通过数字数据处理硬件(例如具有相关软件的微处理器)而实现乘法单元142，142′、低通滤波器143，143′以及除法器144的数字电路DGT中对它们进行处理。该设计的优点在于它具有改善的DC稳定性。

在传感器设备的先前实施例中，估算单元40，140的两个处理分支之间的增益变化会引入不精确。图3因此示出了估算单元240的第三实施例，其中共享这些分支以便使可能的增益变化对两个信号路径都是一样的。

取决于其控制输入[M]/[X]，时分复用开关249将监控信号M或测量信号X传递到高通滤波器241。该信号然后通过模数转换器245、进一步的高通滤波器246(用于消除ADC偏移)、乘法单元242以及低通滤波器243。如果已对监控信号M进行了处理，那么将结果A²存储在样本保持存储单元247中；如果已对测量信号X进行了处理，那么将结果α²A²存储在样本保持存储单元248中。在除法器244中标准化之后，光学转移因数α²的平方作为结果信号R出现。

图4中更详细地示出了透明载体5的表面上的光学结构的示例性设计。该光学结构由具有下述三角形横断面的楔子51组成，所述三角形横断面在即就是与绘图面相垂直的Y方向上延伸。楔子51在X方向上以规律模式重复并且在它们之间包含三角形凹槽52。

当输入光束L1(或更确切地说，整个输入光束L1的子束)从载体侧撞击到楔子51的″激发小平面″53上时，它将被折射到样本腔2的相邻凹槽52中。在凹槽52之内，光进行传播以直至它撞击到邻近楔子的相反倾斜的″收集小平面″54上为止。在这里，将通过样本腔2未被吸收、未被散射、或者相反未被丢失的输入光重新收集到输出光束L2中。显而易见地，输出光束L2中的光量与样本腔的凹槽52中的目标粒子1的浓度相反地相关联。

其结果是，光的薄片沿着接触面传播，其中通过楔子几何结构和楔子的间距p(X方向上的距离)来确定该片的厚度。该设计的进一步优点在于可以在载体的非流体侧执行照明和检测二者。

给定载体(例如由塑料制成)的折射率n₁、样本腔中的(生物)液体的折射率n₂、以及输入光束L1的入射角i，可使楔子几何结构最佳化以便(i)最大的光量折射回光检测器；以及(ii)通过″反射″光束来探测最大表面区域以便具有最佳结合统计数据(生物化学)。

在对称楔形结构的情况下，感测折射率为n₂的两个楔子51之间的凹槽52中的折射线应与光界面平行。就图4中所定义的变量而言，这是指：

o＝α。

此外，为了具有用于进来的输入光束的最大″畅通″孔径，楔形结构的角度α应等于输入光束的入射角i：

i＝α。

将这两个需求引入到折射定律中，

n₁×sin(i-90°+α)＝n₂×sin(o)

在一些计算之后，这意味着：

$\sin \left(\mathrm{\α}\right)=\frac{n_2}{4n_1}\±\frac{1}{2}\sqrt{{\left(\frac{n_2}{2n_1}\right)}^2+2}$

对于折射率n₁＝1.6的塑料衬底以及折射率n₂在1.3与1.4之间的类似水的液体而言，最佳楔角在约70°与74°的范围之间。假定样本容积高度约为1.5μm，则楔子51的间距p的适当值约为10μm。

虽然参考特定实施例对本发明进行了描述，但是各种修改和扩展是可能的，例如：

-除了分子试验之外，利用根据本发明的传感器设备还可对例如细胞、病毒、或者细胞或病毒的一小部分、组织提取液等等这样的更大基团进行检测；

-该检测可利用或者不利用相对于传感器表面对传感器元件进行扫描来进行；

-还可通过动态地地或间歇地记录信号来导出测量数据以作为终点测量；

-可直接通过感测方法对用作标签的粒子进行检测。同时，还可在检测之前对粒子进行进一步处理。进一步处理的示例是添加材料或者对标签的化学或物理性能进行修改以便于检测；

-该设备和方法可供例如结合/解结合试验、夹层试验、竞争试验、位移试验、酶试验等等这样的若干生化试验类型使用。尤其是适于DNA检测，因为大规模的多路复用很容易是可能的并且可通过喷墨印刷在光衬底上使不同寡元体(oligos)成斑点；

-该设备和方法适于传感器多路复用(即不同传感器和传感器表面的并行使用)、标签多路复用(即不同类型的标签并行使用)、以及腔多路复用(即不同反应腔的并行使用)；

-该设备和方法可用作用于小样本容积的快速、稳固并且易用的点检测生物传感器。反应腔可以是供包含有一个或多个区段产生装置和一个或多个检测装置的小型读取器使用的一次性用品。此外，本发明的设备、方法、系统可用于自动的高吞吐量测试。在这种情况下，反应腔例如是装配到自动化仪器中的孔板或小池。

最后，应指出的是，在该申请中术语″包括″不排除其他元件或步骤，″一″或″一个″不排除多个，并且单个处理器或其他单元可完成若干装置的功能。本发明在于每个新颖特征以及特征的每个组合。另外，不应认为权利要求中的参考符号是对其范围做出限制。

Claims (15)

1、一种用于在载体(5)的勘察区域(3)中进行光学检查的微电子传感器设备，包括：

a)光源(20)，用于朝着勘查区域(3)发射具有时变特征参数的输入光束(L1)；

b)光检测器(30)，用于提供与来自所述勘查区域(3)的输出光束(L2)的特征参数相关联的测量信号(X)；

c)估算单元(40，140，240)，用于根据所述输入光束(L1)和输出光束(L2)的特征参数提供结果信号(R)。

2、根据权利要求1的微电子传感器设备，其特征在于所述特征参数是相关光束(L1，L2)在给定光谱范围中的强度。

3、根据权利要求1的微电子传感器设备，其特征在于所述输出光束(L2)包括在所述勘查区域(3)中全内反射的输入光束(L1)的光。

4、根据权利要求1的微电子传感器设备，其特征在于所述光源(20)包括传感器单元(22)，用于提供与所述输入光束(L1)的特征参数相关联的监控信号(M)。

5、根据权利要求1的微电子传感器设备，其特征在于所述光源(20)包括反馈控制回路(22，23，24，25)，用于对所述输入光束(L1)的特征参数进行控制。

6、根据权利要求1的微电子传感器设备，其特征在于所述光源(20)包括调制单元(24)，用于对所述输入光束(L1)的特征参数进行调制。

7、根据权利要求1的微电子传感器设备，其特征在于它包括高通滤波器(41，41′，141，141′)，用于对所述估算单元(40，140，240)的输入信号进行过滤。

8、根据权利要求4的微电子传感器设备，其特征在于所述估算单元(40，140，240)包括解调器(42，43，42′，43′，142，143，142′，143′，242，243)，用于相对于监控信号(M)的调制分量对所述测量信号(X)和/或监控信号(M)进行解调。

9、根据权利要求8的微电子传感器设备，其特征在于所述估算单元(40，140，240)包括除法器(44，144，244)，用于确定解调的监控信号(M)与解调的测量信号(M)之间的比率。

10、根据权利要求1的微电子传感器设备，其特征在于所述估算单元(240)包括多路复用开关(249)，用于交替地将监控信号(M)或测量信号(X)传到共享的处理硬件(241-246)。

11、根据权利要求10的微电子传感器设备，其特征在于，所述估算单元(240)包括存储单元(247，248)，用于临时存储共享处理硬件(241-246)的处理结果。

12、根据权利要求1的微电子传感器设备，其特征在于它包括模数转换器(145，145′，245)，用于将模拟信号转换成数字信号以用于进一步处理。

13、根据权利要求1的微电子传感器设备，其特征在于所述载体(5)包括所述载体(5)的表面中的至少一个孔或凹槽(52)，由此该孔或凹槽(52)具有其具有两个相反倾斜的相对小平面(53，54)的横截面，尤其是具有三角形横截面。

14、一种用于在载体(5)的勘查区域(3)中进行光学检查的方法包括：

a)朝着勘查区域(3)发射具有时变特征参数的输入光束(L1)；

b)提供与来自所述勘查区域(3)的输出光束(L2)的特征参数相关联的测量信号(X)；

c)提供根据输入光束(L1)和输出光束(L2)的特征参数的结果信号(R)。

15、根据权利要求1至13任何一个的微电子传感器设备在分子诊断、生物样本分析或者化学样本分析中的使用。

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