CN101952708A - 具有检测单元阵列的微电子传感器设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微电子传感器设备，其具有检测单元(10)的行(R4，R5)和列(C1，C2)的矩阵阵列，其中每个检测单元包括用于将靶粒子(例如磁珠)转移到激活状态的激活元件(30)以及用于检测激活的靶粒子的传感器元件(20)。依照一个优选的实施例，所述矩阵的每行的激活元件(20)以及所述矩阵的每列的传感器元件(20)串联连接。通过激活一行并且读出一列，因而可以利用有限数量的列地址和行地址电路来单独地寻址每个检测单元(10)。
Description
本发明涉及具有用于检测接触表面处的靶粒子的检测单元(cell)矩阵阵列的微电子传感器设备。而且，本发明涉及这种设备的用途。
US6,736,978B1公开了一种用于操控和监测包含磁性粒子的样本流体的方法和设备。该设备包括流体通道，在所述流体通道下，GMR(巨磁电阻)元件矩阵阵列被设置用于感测由流动样本流体感应的磁场。所有GMR元件串联地电气耦合并且与也在传感器平面内延伸的磁线圈相结合。
而且，从WO2005/010543A1和WO2005/010542A2(其通过引用合并到本申请中)中可获悉一种磁传感器设备，其可以例如用于微流体生物传感器中以便检测利用磁珠加标签的分子，例如生物分子。该磁传感器设备设有传感器部件(unit)阵列，其包含用于产生磁场的导线以及用于检测磁化小珠产生的杂散场的巨磁电阻(GMR)。于是，GMR的信号指示传感器部件附近的小珠的数量。
基于这种情况，本发明的目的是提供具有多个单元的传感器设备的新设计，其允许灵活的微电子集成以及经济有效的实现。
这个目的是通过依照权利要求1的微电子传感器设备和依照权利要求15的用途来实现的。从属权利要求中公开了优选的实施例。
依照本发明的微电子传感器设备包括检测单元行列矩阵阵列，其用于检测接触表面处的靶粒子。其特征在于，每个检测单元包括
-至少一个“传感器元件”，其用于提供与呈现某种激活状态的靶粒子相应的检测信号，以及
-至少一个“激活元件”，其用于将靶粒子转移到所述激活状态。
而且，所述矩阵阵列每行中的激活元件在关联的行访问电路中与公共的行访问触点连接，并且该矩阵阵列每列中的传感器元件在关联的列访问电路中与公共的列访问触点连接。该微电子传感器设备还包括
-控制部件，其用于经由关联的行访问触点选择性地访问行访问电路，以及
-读出部件，其用于经由关联的列访问触点选择性地访问列访问电路。
在本发明的上下文中，术语“阵列”应当表示被称为“单元”的多个部件的任何任意一维、二维或三维布置。典型地，这种阵列将是二维的并且优选地为平面的，并且它的单元可选地设置成规则图案，例如网格图案。
而且，所述阵列的“矩阵”特征应当指的是将该阵列的单元从逻辑或功能上(不一定是几何上)分配给有限数量的分离的组(被称为“行”)以及另一有限数量的分离的组(被称为“列”)，其中每个单元属于唯一一行以及唯一一列，从而它可以通过分别代表其行索引和列索引的两个数字来表征。至于从数学已知的数字矩阵，典型地所有行具有相同数量的单元，并且同样地所有列具有相同数量的单元。通常，在规则的矩形网格图案中，逻辑矩阵组织将对应于检测单元的几何矩阵布置。应当指出的是，术语“行”和“列”在这里是可互换的，即激活元件也可以分配给“列”并且传感器元件也可以分配给“行”。
所提到的“靶粒子”特别地可以包括具有可以检测的某种属性(例如光学密度、磁化率、电荷、荧光或放射性)的“标签粒子”(例如原子、分子、复合体、纳米粒子、微粒等等)和靶成分(例如生物物质，如生物分子、复合体、细胞部分或细胞)的组合。
“接触表面”通常为传感器设备的衬底与包含待检测的靶粒子的样本之间的界面。
此外，靶粒子的“检测”将对应于任何定量或定性地感测靶粒子的某个特性参数的过程，所述特性参数例如它们的质量、电荷、磁矩、吸收系数等等。在许多情况下，该检测应当仅仅提供靶粒子处于给定敏感容积内的信息以便允许对所述容积内的靶粒子的总数或浓度进行估计。
靶粒子通过激活元件转移到“激活状态”通常是瞬态的，即靶粒子在一定时间之后和/或在激活元件的活动停止之后将返回到非激活状态。
而且，激活元件和/或传感器元件的影响范围(reach)典型地将限于附近的靶粒子，从而每个检测单元在接触表面处具有关联的敏感性容积，其中它的激活元件可以激活靶粒子和/或它的传感器元件可以检测激活的靶粒子。优选地，不同检测单元的敏感性容积不重叠或者仅仅最小程度地重叠。
控制部件和/或读出部件可以由专用(模拟)电子硬件、具有关联的软件的数字数据处理硬件或者两者的混合来实现。
最后，应当指出的是，将激活元件合并到具有公共行访问触点的行访问电路中以及将传感器元件合并到具有公共列访问触点的列访问电路中应当意味着这些合并的元件具有至少一个连接到这些访问电路的终端，并且这些连接的终端不能从所述阵列外部单独地寻址或访问，而是只能经由关联的公共访问触点共同地寻址或访问。而且，不同行的行访问触点通常彼此电气分离，从而可以给它们提供不同的电压(或浮动)。类似地，不同列的列访问触点通常也彼此电气分离。行访问和列访问电路可选地可以具有可从外部访问的另外的触点(除了所述行/列访问触点之外)，特别是接地触点。
所描述的微电子传感器设备实现了检测单元阵列，其中不同的激活元件和不同的传感器元件合并到公共的访问电路中。这节省了将单独的线布线到每个激活/传感器元件所需的大量空间，从而允许设计具有大量检测单元的微电子传感器设备。
依照所述微电子传感器设备中的行访问电路的第一特定布局，每行中的激活元件串联连接，从而构成关联的行访问电路。这意味着激活元件是行访问电路的一部分，其中每个激活元件包括第一和第二终端，后者连接到后继激活元件的第一终端。如果电流通过行访问电路发送，那么该电流将因而流经相应行的每个激活元件。
依照所述微电子传感器设备中的列访问电路的第一特定布局，每列中的传感器元件串联连接，从而构成关联的列访问电路。这意味着传感器元件是列访问电路的一部分，其中每个传感器元件包括第一和第二终端，后者连接到后继传感器元件的第一终端。由于“串联连接”的原因，传感器元件的检测信号沿着列从一个传感器元件传递到相邻的一个传感器元件，直到它到达所述矩阵阵列的边界处的某个接口终端(通常为列访问触点)。典型地，每列的传感器元件的检测信号在该行进过程期间将叠加(相加)，从而导致例如具有各传感器元件的不可区分的贡献的单个电力输出电压。如果电流通过列访问电路发送，那么该电流将流经相应列的每个传感器元件。
当组合前面提到的两种布局时，实现了一种检测单元阵列，其以公共可寻址激活元件行以及公共可读传感器元件列而组织。这种组织具有以下优点：可以针对每个检测单元通过(i)激活所述检测单元所属的激活元件行并且(ii)读出所述检测单元所属的相应传感器元件列而单独地发生检测过程。尽管在这种情况下被寻址行中的检测单元上方的所有靶粒子将转移到激活状态，但是只有同时在被读出列上方的靶粒子将被检测到，因而有效地将检测过程限制到感兴趣检测单元的敏感性容积。该设计的另一优点在于，只有行和列必须寻址，而不是每个检测元件单独地寻址。在具有n行和m列的矩阵阵列中，只有相对较小数量的(n+m)行和列因而必须可访问，以便能够单独地寻址n×m个检测单元中的每一个。在一种微电子传感器设计中，外部终端或者接触焊盘的数量因而可以保持在合理的范围内。
在所述微电子传感器设备的一个优选的实施例中，列的传感器元件由电导体连接。因此，连接得以实现，其可以在微电子设备中容易地实现并且可以通过和累加电气检测信号(例如电压或电压降)。电导体的另一优点在于，它们可以被其他电线(例如连接激活元件的线)越过而没有高风险的不希望的串扰。
依照所述微电子传感器设备的第二基本布局，每列中的激活元件连接到公共的“列输出线”，并且每行中的传感器元件连接到公共的“行输出线”。
在激活元件具有两个终端的通常情况下，这些终端中的第一个可以连接到关联的行访问电路的公共线，而第二个终端连接到关联的列输出线。施加在行访问电路的所述公共线与所述列输出线之间的电压将因而直接存在于关联的行和列中的激活元件的两个终端处。
类似地，如果传感器元件像通常那样具有两个终端，那么这些终端中的第一个可以连接到关联的列访问电路的公共线，而第二个终端连接到关联的行输出线。施加在列访问电路的所述公共线与所述行输出线之间的电压将因而直接存在于关联的行和列中的传感器元件的两个终端处。
结果，可以经由关联的访问触点和输出线实现对激活元件或传感器元件的终端的直接访问。
应当指出的是，取决于检测单元矩阵阵列中的线的确切布线，前面提到的电压也可以传播到其他的激活/传感器元件。然而，直接施加电压通常仅针对正确行和列中的激活/传感器元件的终端而实现。
还应当指出的是，在行/列输出线的情况下，术语“输出”主要被选作唯一引用名称，并不暗示任何有关这些线的功能性设计的限制性假设。
依照前面提到的实施例的进一步发展，控制部件适于选择性地访问所提到的列输出线。通过寻址特定的行访问电路和特定的列输出线，控制部件于是可以选择性地访问关联的行和列中的单独的激活元件。
在上面的实施例的另一进一步的发展中，读出部件适于选择性地访问所提到的行输出线。通过寻址特定的列访问电路和特定的行输出线，读出部件于是可以选择性地访问关联的行和列中的单独的传感器元件。
发生检测所在的接触表面优选地至少部分地覆盖有用于靶粒子的结合位点(binding site)。“结合位点”可以是实现靶粒子的希望的结合的任何设备，例如可以通过磁力或电力吸引靶粒子的导体线。优选地，结合位点包括可以特定地结合到某些靶粒子的捕获分子。这样的捕获分子经常用在生物测定中以便利用抗体-抗原组合从复杂的生物化学混合物(例如血液或唾液)中特定地选择某些感兴趣的分子。因此，可以实现将靶粒子固定在接触表面处以及对于某些分子的特异性。
结合位点可以均匀或非均匀地覆盖接触表面。在后一种情况下，至少一种类型的结合位点可以例如存在于具有变化的密度的接触表面上(例如存在于某些检测单元上方并且在别处不存在)。使用各种不同类型的结合位点，可以使得接触表面的不同部分对于不同类型的靶粒子敏感。
所述传感器设备可选地还可以包括用于主动地移动靶粒子的操控设备。该操控设备特别地可以包括磁场发生器，例如电磁体，其用于对磁性靶粒子施加磁力(经由场梯度)。所述操控可以例如用来以加速的方式将靶粒子移到接触表面。
依照本发明的另一实施例，所述传感器设备包括用于评估传感器元件的检测信号的评估部件。该评估部件可以通过专用的(模拟)电子硬件、具有关联的软件的数字数据处理硬件或者两者的混合来实现。评估过程的特定实现取决于由传感器元件提供的检测信号的类型以及感兴趣的信息。因此，检测信号可以例如代表由磁化靶粒子产生的磁场的幅度，其相对于考虑的检测单元的接触表面处的靶粒子浓度来评估。优选地，检测信号(尤其)相对于靶粒子空间分布的非均匀性来评估，所述非均匀性有时可能不经意地出现(例如通过标签与样本的不充分混合或者非均匀地附接到结合位点的表面)并且可能导致错误的结果。通过检测这样的非均匀性并且通过将其考虑在内，可以实现更精确的检测结果。
取决于应当检测的靶粒子的类型，激活元件和传感器元件可以采取许多不同的形式。因此，激活元件可以例如为超声发射器或者照射靶粒子以便激发荧光、吸收、散射、受抑全内反射等等效应的光源。在一个优选的实施例中，所述传感器设备的至少一个激活元件包括磁场发生器，例如导体线或者多个导体线，其可以在可磁化靶粒子中感应磁偶极矩以便产生可以检测的杂散场。像所提到的导体线的磁场发生器典型地将通过使电流流经它们来激活。这样的激活元件因而可以容易地通过简单地将它们电气串联连接来耦合。
传感器元件可以为或者包括适用于感测待检测靶粒子的感兴趣参数的任何敏感部件。优选地，所述传感器设备包括光学的、磁性的、机械的、声学的、热力的和/或电气的传感器元件。磁性传感器元件特别地可以包括线圈、霍尔传感器、平面霍尔传感器、磁通门传感器、SQUID(超导量子干涉设备)、磁共振传感器、磁致伸缩(magneto-restrictive)传感器或者WO2005/010543A1或WO2005/010542A2中所描述类型的磁阻传感器，特别是GMR(巨磁电阻)、TMR(隧道磁电阻)或者AMR(各向异性磁电阻)。光学传感器元件可以特别地适于检测输出光束中的变化，所述变化由于感测表面处的靶粒子的原因而由受抑全内反射产生。WO93/22678中描述了其他光学的、机械的、声学的以及热力的传感器概念，该文献通过引用合并到当前文本中。
在本发明的一个优选的实施例中，所述微电子传感器设备包括至少一个传感器元件，所述传感器元件具有一个磁阻带或者多个平行的磁阻带。优选地，这些带中的若干与上面所描述类型的关联磁场发生器的导体线以交替的序列设置。因此，可以在所考虑的检测单元的区域内实现均匀的磁激活和磁感测。
在前面提到的实施例的进一步发展中，激活元件包括导体线或者多个平行的导体线，所述导线与磁阻带平行地和/或处于相同平面地延伸。优选地，至少两个导体线相对于磁阻带对称地设置。在这种设计中，由流经导体线的电流产生的磁场对磁阻带的作用可以最小化，从而保留所述带对于感兴趣磁场的敏感性。
本发明还涉及上面所述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、食品分析和/或法医分析中的用途。分子诊断可以例如借助于直接或间接附接到靶粒子的磁珠或荧光粒子来实现。
本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。这些实施例将通过实例的方式借助于附图来描述，在附图中：
图1示出了依照本发明的具有磁激发导线和GMR传感器的矩阵阵列的微电子传感器设备的顶视图；
图2示出了图1的传感器设备的两个检测单元的放大视图；
图3示出了单个检测单元的寻址；
图4示出了检测单元子矩阵的寻址；
图5示出了提供对于靶粒子具有不同特异性的区域；
图6示出了跨传感器表面测量的靶粒子的非均匀分布；
图7示出了依照本发明另一实施例的微电子传感器设备的四个检测单元，其中磁激发导线和GMR传感器耦合以便访问跨行和列延伸的线和输出线。
在附图中，相同的附图标记或者相差100的整数倍的附图标记表示相同或相似的部件。
在下文中，将针对磁阻生物芯片来解释本发明，但是本发明并不限于这种实现。磁阻生物芯片在敏感性、特异性、集成度、易于使用和成本方面具有用于生物分子诊断的有希望的属性。包括(例如25个)传感器元件阵列、基于超顺磁性珠的检测的生物传感器可以用来同时测量溶液(例如血液)中大量不同(生物)分子(例如蛋白质、DNA、滥用药物)的浓度。存在利用这种技术并且基于每筒(cartridge)/芯片不同测试的数量的许多可能的不同应用，每种应用需要唯一的芯片布局。为了保持成本尽可能低，这里提出可以用于所有不同应用的芯片布局。
图1示意性地示出了所提出的微电子传感器设备100的示例性实施例的顶视图，其包括n＝5行R1、R2、...R5和m＝6列C1、C2、...C6“检测单元”110的矩阵阵列。如图2的放大视图所示，每个检测单元110包括
-包括一定数量的(例如五个)GMR(巨磁电阻)元件120平行带的传感器元件，所述GMR元件在其末端连接到金属导体121，所述金属导体分别将相同列的相邻传感器元件彼此电气连接以及电气连接到外部接触焊盘。
-由一组(例如六个)平行导体线130实现的“激活元件”，所述导体线设置成彼此平行并且与GMR元件120以交替序列设置。导体线130在其末端连接到金属导体131，所述金属导体分别将相同行的相邻导体线130组彼此电气连接以及电气连接到外部接触焊盘。
应当指出的是，具有其电气连接121的GMR元件120以及具有其电气连接131的导体线130彼此电气隔离。相同行Rx的所有导体线130与关联的公共“行访问触点”(例如RAC4的管脚4)串联连接成“行访问电路”(例如图1中的RAC4)。行访问电路经由关联的行访问触点(管脚1-5)连接到控制部件140并且还连接到公共地电极G；因此，可以向它们提供相同的激发电流。
类似地，相同列Cx的所有GMR元件120与关联的公共“列访问触点”(例如CAC3的管脚8)串联连接成“列访问电路”(例如图1中的CAC3)。列访问电路经由关联的列访问触点(管脚6-11)连接到读出部件150并且还连接到公共地电极G；因此，可以向它们提供相同的感测电流。控制部件140和读出部件150反过来连接到评估部件160，例如数字数据处理器，其中发生更高级别的控制和数据评估。控制部件和/或读出部件典型地将集成到与检测单元110阵列相同的芯片中。
在操作期间，电激发电流由控制部件140通过导体线130发送，所述导体线在接触表面处以及在传感器区域上方(即在图1和图2绘图平面上方的z方向上)的邻近样本流体中产生磁激发场。样本中的可磁化靶粒子，例如利用超顺磁性珠加标签的生物分子，因而将被该激发场磁化。磁化靶粒子的得到的磁性杂散场将在GMR元件120中引起电阻变化，其可以在读出部件150通过GMR元件发送感测电流的情况下被感测为关联的电压降。关于该磁传感器原理的更多细节，请参阅WO2005/010542和WO2005/010543。
所提出的传感器设计的一个必要特征是GMR线120和导体线130的矩阵，其在每个矩阵元素处形成可单独寻址磁性检测单元110(生物传感器)。通过将该矩阵的仅仅一侧连接到单独的管脚并且将另一侧连接到共享的接地管脚，可以以低数量的管脚创建高数量的可单独寻址传感器。当矩阵包括n·m个检测单元110时，所需管脚的数量仅仅为(n+m+1)。这意味着对于具有32个管脚的芯片而言，可单独寻址传感器的最大数量为240。图1作为实例示出了使用12个管脚的芯片布局；编号1-5的管脚为用于激发电流线130的“行访问触点”，编号6-11的管脚为用于GMR线120的“列访问触点”。编号12的管脚为接地管脚G，其连接到所有矩阵线。
该设计的一个主要优点是每芯片高数量的检测单元。这使得产生一种可以用于许多不同测定/应用的均匀芯片布局是可能的。
图2的两个检测单元110的特写清楚地示出激发电流导体线130局部地平行于GMR线120并且优选地也与它们设置在公共的平面内。为了防止在其中电流导线和GMR线相交的位置处出现高串扰信号，GMR线被中断并且与行之间的金属导体121连接。
如图3中针对行R4和列C2中的检测单元110所示，该矩阵连接方案可以用来读出单独的检测单元(矩阵元素)。为了从该检测单元110读取信号，电流源由控制部件140连接到管脚4(＝R4)和管脚12(＝地G)，并且该信号在管脚7(＝C2)和12之间由读出部件150读出(行或列的这种寻址在附图中由星号表示)。
图4示出了行R4、R5和列C1、C2、C3中的六个传感器的类似读出，这些传感器可以充当一个更大的传感器，例如用于改进信号的计数统计。
而且，图5示出了涂敷有用于不同靶粒子的不同结合位点的传感器区域An的组合。取决于敏感性和结合能力，可以使用小或大的传感器区域。特别地，可以使用整个表面，其充当用于非常困难和敏感的测定的一个大的传感器。
可以利用所提出的传感器设计解决的另一方面涉及传感器表面上磁珠(靶粒子)的非均匀分布，其可能对测量结果具有大的影响。这种非均匀靶粒子分布可能由若干原因造成，例如
-吸引线圈(未示出)相对于传感器表面未对准；
-例如由存储的磁珠的重新散布过程造成磁珠的非均匀初始分布；
-结合位点非均匀附接到所述表面。
在吸引阶段期间跟踪表面处的靶粒子浓度是一种发现非均匀性并且之后针对其校正测量的方式。可以通过将对未结合小珠敏感的传感器添加到传感器矩阵中来测量局部浓度。这要求传感器表面覆盖有如这里所公开的小且可单独寻址的传感器。图6示出了所述传感器阵列上的可能的传感器信号(小珠)分布的实例，其清楚地表示非均匀小珠分布。在该实例中，吸引线圈的对准不是最优的，并且相对于该图更多地位于传感器表面的左上角。该表面浓度跟踪给出了针对其校正端点信号的可能性。
图7在可替换的微电子传感器设备200中示出了检测单元行R1、R2、...和列C1、C2、...的矩阵阵列的四个示例性检测单元210。每个检测单元包括用作磁场发生器并且平行延伸的两个导体线230、230′，以及在它们之间的相同平面内用作磁传感器单元的GMR带220。下列布线原理被应用：
-在每列中，每个GMR带220的第一终端连接到具有关联的单个“列访问触点”(管脚8、11)的公共“列访问电路”(参见CAC1)。
-在每行中，每个GMR带220的第二终端连接到公共“行输出线”(参见RL2′；关联的管脚：2，5)。
-在每行中，每个第一导体线230的第一终端连接到具有关联的单个“行访问触点”(管脚1、4)的公共“行访问电路”(参见RAC2)。
-在每列中，每个第一导体线230的第二终端连接到公共“列输出线”(参见CL1′；关联的管脚：7，10)。
第二导体线230′类似地连接到它们自身的行访问电路和列输出线。可替换地，它们可能与第一导体线230并联连接到与这些导线相同的行访问电路和列输出线。
通过利用控制部件240提供电压给特定的行访问电路(例如RAC2、管脚4)和列输出线(例如CL1′、管脚7)，该电压可以直接施加到关联的行和列中的导体线230。
类似地，通过利用读出部件250提供电压给特定的列访问电路(例如CAC1、管脚8)和行输出线(例如RL2′、管脚5)，该电压可以直接施加到关联的行和列中的GMR带220。
应当指出的是，除了被寻址的行和列中的导体线和GMR带之外，所提到的电压在所述矩阵阵列中也将到达其他的导体线和GMR带；然而，在这些情况下，若干导线/带将处于串联中，从而导致得到的信号的显著减少。
微电子传感器设备200的一个主要优点是它是非常功率有效的。然而，除了希望的检测单元之外，信号也由其他的检测单元贡献(在低得多的幅度下)，这一事实带来了问题。这个问题可以通过在评估过程中组合所有的数据点(通过寻址每个检测单元210而获得)来解决。对于n行和m列的矩阵而言，因而具有n×m个方程来求解n×m个未知数。因此，仍然可以唯一地重构每个检测单元的信号量。
总的说来，公开了总体的生物传感器布局，其可以用于许多不同的应用。包括可单独寻址检测单元矩阵的灵活芯片布局可以显著降低特定和低容积测试的成本。所公开的矩阵拓扑结构的主要优点是：
-校正非均匀小珠分布的可能性，从而导致鲁棒的传感器。
-具有低数量连接的高数量可单独寻址传感器。
-利用同一个传感器，分析物的数量可以从1变化到n·m，同时总是使用整个传感器表面；此外，每分析物的检测单元数量可以根据测定的要求而变化。
尽管上面已经参照特定的实施例描述了本发明，但是各种不同的修改和扩展是可能的，例如：
-传感器元件可以是基于粒子的任何属性检测传感器表面之上或附近的靶粒子的存在性的任何适当的传感器，例如，它可以通过磁法、光学方法(例如成像、荧光、化学发光、吸收、散射、表面等离子体共振、拉曼(Raman)等等)、声波检测(例如表面声波、体声波、悬臂(cantilever)、石英晶体等等)、电检测(例如传导、阻抗、安培计、氧化还原循环)等等进行检测。
-在使用了磁传感器的情况下，这可以是基于传感器表面之上或附近的粒子的磁属性的检测的任何适当的传感器，例如线圈、磁阻传感器、磁致伸缩传感器、霍尔传感器、平面霍尔传感器、磁通门传感器、SQUID、磁共振传感器等等。
-除了分子测定之外，也可以利用依照本发明的传感器设备检测更大的基团，例如细胞、病毒，或者细胞或病毒的部分、组织提取物等等。
-所述检测可以在或不在相对于传感器表面扫描传感器元件的情况下发生。
-测量数据可以作为端点测量而导出以及通过动态地或间歇地记录信号而导出。
-用作标签的粒子可以直接通过感测方法来检测。同样地，可以在检测之前进一步处理粒子。进一步处理的实例是添加材料或者修改标签的(生物)化学或物理属性以便有助于检测。
-所述设备和方法可以与若干生物化学测定类型一起使用，所述测定类型例如结合/去结合测定、夹心测定、竞争测定、置换测定、酶测定等等。其特别适用于DNA检测，因为大规模复用容易成为可能，并且不同的寡核苷酸(oligos)可以通过在光学衬底上进行喷墨打印来发现。
-所述设备和方法适用于传感器复用(即不同传感器和传感器表面的并行使用)、标签复用(即不同类型标签的并行使用)以及室复用(即不同反应室的并行使用)。
-所述设备和方法可以用作用于小的样本容积的快速、鲁棒且易于使用的医护点生物传感器。反应室可以是与紧凑读取器一起使用的一次性项目，其包含所述一个或多个场发生装置和一个或多个检测装置。此外，本发明的设备、方法和系统可以用在自动化高吞吐量测试中。在这种情况下，反应室是例如适合自动化仪器的孔板或小容器。
最后，应当指出的是，在本申请中，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件或步骤，“一”或“一个”并没有排除复数，并且单个处理器或其他部件可以实现若干装置的功能。本发明存在于每一个新颖特性特征以及特性特征的每一种组合之中。而且，权利要求中的附图标记不应当视为对它们的范围的限制。
Claims (15)
1.一种微电子传感器设备(100，200)，具有检测单元(110，210)行(R1-R5)和列(C1-C6)的矩阵阵列，用于检测接触表面处的靶粒子，其中每个检测单元(110，210)包括
-至少一个传感器元件(120，220)，其用于提供与呈现某种激活状态的靶粒子的检测相应的检测信号，以及
-至少一个激活元件(130，230)，其用于将靶粒子转移到所述激活状态，
其中每行(R1-R5)中的激活元件(130，230)在关联的行访问电路(RAC4，RAC2)中与公共的行访问触点连接，
并且其中每列(C1-C6)中的传感器元件(120，220)在关联的列访问电路(CAC3，CAC1)中与公共的列访问触点连接，该微电子传感器设备(100，200)还包括
-控制部件(140，240)，其用于经由关联的行访问触点选择性地访问行访问电路(RAC4，RAC2)，
-以及读出部件(150，250)，其用于经由关联的列访问触点选择性地访问列访问电路(CAC3，CAC1)。
2.依照权利要求1的微电子传感器设备(100)，其特征在于，每行(R1-R5)中的激活元件(130)串联连接，从而构成关联的行访问电路(RAC4)。
3.依照权利要求1的微电子传感器设备(100)，其特征在于，每列(C1-C6)中的传感器元件(120)串联连接，从而构成关联的列访问电路(CAC3)。
4.依照权利要求1的微电子传感器设备(100)，其特征在于，列(C1-C6)的传感器元件(120)由电导体(121)连接。
5.依照权利要求1的微电子传感器设备(200)，其特征在于，每列(C1，C2)中的激活元件(230)连接到公共的列输出线(CL1′)，
并且每行(R1，R2)中的传感器元件(220)连接到公共的行输出线(RL2′)。
6.依照权利要求5的微电子传感器设备(200)，其特征在于，控制部件(240)适于选择性地访问列输出线(CL1′)。
7.依照权利要求5的微电子传感器设备(200)，其特征在于，读出部件(250)适于选择性地访问行输出线(RL2′)。
8.依照权利要求1的微电子传感器设备(100，200)，其特征在于，所述接触表面均匀或非均匀地覆盖有用于靶粒子的结合位点。
9.依照权利要求1的微电子传感器设备(100，200)，其特征在于，其包括用于主动地移动靶粒子的操控设备，特别是磁场发生器。
10.依照权利要求1的微电子传感器设备(100，200)，其特征在于，其包括用于特别地相对于靶粒子空间分布的非均匀性来评估传感器元件(120，220)的检测信号的评估部件(160，260)。
11.依照权利要求1的微电子传感器设备(100，200)，其特征在于，至少一个激活元件包括磁场发生器，特别是导体线或者多个平行导体线(130，230，230′)。
12.依照权利要求1的微电子传感器设备(100，200)，其特征在于，其包括光学的、磁性的、机械的、声学的、热力的或电气的传感器元件。
13.依照权利要求1的微电子传感器设备(100，200)，其特征在于，所述传感器元件包括至少一个磁阻带(120，220)。
14.依照权利要求13的微电子传感器设备(100，200)，其特征在于，至少一个激活元件包括导体线或者多个平行的导体线(130，230，230′)，所述导体线与磁阻带(120，220)平行地和/或处于相同平面地延伸。
15.依照权利要求1-14中任何一项的微电子传感器设备(100，200)在分子诊断、生物样本分析或者化学样本分析中的用途。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110119 |