CN102449467B - 电化学摄影机类型的设备及其制造方法和使用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测液体1内化学或生化物质的设备，它有包括一个具有多个电化学传感器10的传感器阵列3的第一载体2，以及有第二载体。第二载体包括一个多孔层4，它有至少一个功能区5，在功能区5内固定专门用于结合的捕捉分子8。所述至少一个功能区5设置为与至少一个非功能区6直接相邻。为所述至少一个功能区5和所述至少一个非功能区6分别配设传感器阵列3的多个传感器10，由此实现电化学摄影机的类型。本发明提供设备2的一种制造方法和使用。

Description

电化学摄影机类型的设备及其制造方法和使用

本发明涉及一种用于检测液体内化学或生化物质的按电化学摄影机类型的设备，以及涉及该设备的制造方法和它的使用。

检测液体内的物质不仅在化学而且在生物化学中具有越来越重要的意义。在这里使用多个电化学传感器，它们出于空间的原因以阵列的形式排列在载体上。载体可能用的材料是半导体材料，例如硅Si、锗Ge或砷化镓GaAs。在使用这些材料时，半导体技术可以集成传感器阵列处于其上的同一个载体上的那些用于电化学传感器信号处理和信号评估的电路。

因为载体材料Si、Ge或GaAs昂贵和制造复杂，所以试图将例如传感器的结构设计为尽可能小。在这种情况下应当注意的是，仍应保证提供一种可靠的工作方式。通常传感器由指状的叉指形电极组成，它最小的结构宽度在微米范围内。作为电极材料可考虑尤其采用金、铂、银/氯化银或其他金属。传感器通常布置在载体表面，彼此的间距在几百纳米至若干毫米的范围内。

为了能检测液体内的化学或生化物质，电极用与所述物质相互作用的分子涂层。这种相互作用直接或间接地电化学检测。不同的传感器用不同的分子涂层，从而可以检测液体内不同的化学或生化物质。

传感器或各电极的涂层往往通过将分子精确定点设置(spotten)在传感器上进行。但由于传感器和电极变得很小的结构尺寸，使之越来越复杂。在电极尺寸处于纳米范围内的情况下，涂层不再能通过精确定点设置进行。为了在电极上涂覆专用的分子，使用昂贵而复杂的方法，例如照相平版印刷术。涂层时必须准确调整装备，从而使传感器阵列的这种制造方法容易造成缺陷和昂贵。

本发明的目的是提供一种设备，它与现有技术相比能比较简单和便宜地制造。本发明的目的尤其是提供一种设备，这种设备取消在将用于检测化学或生化物质的分子置于与传感器连接时的复杂的调整。此外本发明的目的是，提供一种该设备的制造方法和设备的使用，其中无需复杂的调整，借助专门与待检测的物质结合的分子，例如可通过液体使传感器置于与分子直接或间接的连接，以及在检测时传感器可以专门电化学检测这些物质。

提出的有关设备方面的目的通过权利要求1的特征达到，有关设备制造方法方面的目的通过权利要求15的特征达到，以及有关设备使用方面的目的通过权利要求17的特征达到。

按本发明的设备、按本发明的方法和按本发明的使用的有利的设计，由各自相关的从属权利要求得出。在这种情况下，并列的独立权利要求的特征可以分别与一项从属权利要求的特征组合，或优选也可以与多项从属权利要求的特征组合。

按本发明用于检测液体内化学或生化物质的设备，有第一和第二载体。第一载体表面包括一个有多个电化学传感器的传感器阵列。第二载体有一个多孔层和至少一个功能区，在功能区内固定专门用于结合的捕捉分子。所述至少一个功能区设置为与至少一个非功能区直接相邻。第一载体的表面和第二载体的多孔层，直接或通过液态和/或气态介质间接地互相接触。为所述至少一个功能区和所述至少一个非功能区分别配设传感器阵列的多个传感器。

通过传感器按阵列的形式排列在第一载体上，以及通过为第二载体的至少一个功能区和至少一个非功能区分别配设多个传感器，在电化学测量时可以空间分辨地在不同区域之间加以区别。在置于接触状态时可以取消第一载体相对于第二载体的准确调整。

在将含有待检测物质的液体加入第二载体以及借助传感器阵列电化学测量时，处于与功能区接触状态的那些传感器发出更强的测量信号。这是通过待检测的物质与捕捉分子相互作用造成的。处于与非功能区接触状态的那些传感器，则不产生信号或只发出小的对于背景反应而言典型的信号。

为各区配设的传感器越多，则区域的空间分辨以及与这些区域的化学或生化反应与区域的配属关系可以越准确。所述分辨率类似于光学摄影机的分辨率。具有更高光学活性像素数的光学摄影机，摄取的光学照片可以达到更高的分辨率。不需要摄影机对于要摄影的对象作准确的调整。从总体上观察，摄取的照片像素的亮度或色值，可得出对象的略图，用它可以明确识别在照片内部的对象。在对象识别后，亦即在与背景区分后，便可以准确评估其特性。

按本发明设备的工作类似于光学摄影机，可将它称为电化学摄影机。为每个区配设多个传感器。在各自区域内的化学或生化反应通过多个传感器测量和成像。与非功能区相比在功能区内完全不同的反应，导致配属于功能区的传感器提供的信号，不同于在配属于非功能区的传感器上测得的信号。通过按阵列的形式排列传感器以及它们在第一载体上的空间位置与之相关联的知识，通过传感器与这些区域的配属关系，可以在不同区域的位置之间加以区别。通过传感器在第一载体上的这种空间布局，可以确定这些区域在第二载体多孔层内的空间位置。

特别优选的是，按本发明设备的第二载体多孔层有至少两个空间上彼此隔开的不同的功能区。在这里至少一个区域与至少另一个区域在其捕捉分子方面可以不同。由此可以检测不同的化学或生化物质。

若传感器阵列的每个传感器有一个活性面，传感器活性面布置在第一平面内，以及至少两个功能区的表面构成一个处于与第一平面对置位置的第二平面，则可以得到一种结构特别简单的设备和传感器对于区域的良好配属关系。在这里，第二平面内的一个功能区表面，总是可以大于在第一平面内为该功能区配设的那些传感器的活性面之和。通过本设备的这种结构，即使没有准确地调整，在第一与第二载体置于接触状态时，也能为每一个区域自动配设多个传感器。

捕捉分子空间三维分布地固定在多孔材料内。由此在多孔材料最狭窄的空间内配置非常多的捕捉分子，以及多个捕捉分子可以与多个待检测的物质结合。由此使电化学测量时的信噪比大，以及人们得到在功能区与非功能区信号之间大的差别。

相应于化学摄影机的设计思想，按像素阵列形式的传感器，规则地排列在第一载体表面上。由此可以更加方便地评估测量信号的空间归属。

若各传感器有矩形，特别优选地正方形的周缘，则在表面规定的面积上可以布置特别多的传感器活性面。由于传感器这种比较大的活性面，可以得到良好的信噪比和比较强的测量信号。

若间隔的功能区以阵列的形式排列在多孔层内和/或上，包括m个彼此空间距离基本相等的不同功能区，则得到传感器相对于这些区的一种简单的空间配属关系。优选地，传感器阵列有n个配属于功能区的传感器，以及配属于功能区的传感器数量n，等于功能区数量m的x倍，其中x大于或等于2。通过规则地配置功能区以及配设传感器阵列的传感器，可以简化对测量结果的评估和对根据测量结果所得图像的解释。由此，根据传感器信号和对它们位置的了解以及功能区彼此间距的了解，可以用低的费用获得在第二载体内化学或生化反应的空间分辨的图像，以及反应与测量信号和/或区域的配属关系。

若功能区数量m等于8和传感器数量n为32，以及为每个功能区配设4个传感器，或若功能区数量m等于24和传感器数量n为384，以及为每个功能区配设16个传感器，或若功能区数量m在8与24之间和传感器数量n在32与384之间，则得到可易于制造的设备有利的实施形式。

传感器可以由叉指形电极构成。作为电极材料优选地使用无涂层的金。在这种结构中可以通过由电流或电压组成的强信号，电化学测量多个化学和生化反应产物。在这种情况下，金作为电极材料也可以长时间保持稳定。

多孔层优选地有薄片的形状(平的形状)，尤其纸条的形状。这种多孔层可例如设计为100微米厚以及有几平方毫米的面积。功能区可以设计为带状或条状，尤其平行六面体形状的条，它们以两个沿多孔层横截面轴线通过此多孔层的基本上彼此平行间隔的剖面为界。在这里功能区的带或条优选地垂直于多孔层尤其纸条的纵轴线设置。由此得到与例如在葡萄糖或妊娠测试中使用的那种试条类似的第二载体的结构。

多孔层优选地由膜构成或包括一层膜，尤其由纤维素、硝基纤维素、侧流纸(Lateral-Flow-Papier)或一种织物组成。这些材料有能力与捕捉分子结合以及通过毛细力吸入液体并通过材料输送。由此对于按本发明设备的工作方式不需要液体输送装置，例如泵。

当然可以规定附加使用上述装置，以达到更迅速或更均匀的液体输送。

捕捉分子可尤其使用抗体或抗原、适体、DNA片段、RNA片段，或肽或这些分子的组合。捕捉分子的选择取决于用本设备所待检测的化学或生化物质。

在制造所述有包括一个由多个电化学传感器构成的传感器阵列的第一载体的设备的按本发明的方法中，安放第二载体。第二载体在多孔层内或上包括至少一个功能区，在功能区内固定专门用于结合的捕捉分子。所述至少一个功能区与至少一个非功能区直接相邻地设置在多孔层内或上。通过上述安放，为所述至少一个功能区和所述至少一个非功能区分别配设传感器阵列的多个传感器。

在这种情况下有利的是，第一载体和传感器阵列可以重复使用。第二载体可用作一次性使用的物品以及在设备每次使用后更换掉。可以用同一个第一载体通过功能化不同的第二载体实施不同的测试。也可以用同一个第一载体对例如不同病人的试样进行测试。在这里总是在检验一个病人的试样后便更换掉第二载体。如果需要，第一载体可以在两次检查之间清洗和消毒，因为尤其第一载体和传感器阵列的金和氧化硅表面，对于清洁剂和消毒剂以及对于DNA、RNA和蛋白质降解剂很不敏感。与有机涂层相反，它们不会被这些东西破坏。在现有技术中作为涂层直接施加在传感器上的有机捕捉分子，在按本发明的方法中包含在多孔的第二载体内，在清洗第一载体时它们不受影响。

特别有利的是，按本发明的方法，在方法实施时分成按时间先后的步骤。在第一步，通过分发、印刷和/或精确定点设置，在多孔层中加入所述至少一个功能区。在时间上随这之后的第二步，将多孔层置于与第一载体的传感器阵列直接或间接地连接。这尤其可以通过将第二载体安放在第一载体上实现。在多孔层内加入液体的情况下，使所述至少一个功能区和至少一个非功能区通过液体分别与多个配属的传感器互相连接。在这种情况下，连接意味着分子，例如表明要检验的物质结合在捕捉分子上的化学或生化反应的反应产物，可以(例如通过扩散或在分子带电荷的情况下则通过电场)抵达电化学传感器。此时在电化学传感器上电化学地检测例如反应产物的分子。由此，在要检验液体内的化学或生化物质已与捕捉分子结合的情况下，实现直接或在反应产物的情况下间接地检测这些在要检验液体内的化学或生化物质。

在设备的按本发明的使用中，一种含有待检测物质的液体施加在第二载体上，它包括一个具有至少一个功能区的多孔层，为了与待检测的物质结合，在功能区内固定专门用于结合的捕捉分子。在多孔层内所述至少一个功能区设置为与至少一个非功能区直接相邻。液体尤其借助毛细力至少部分穿过多孔层输送，其中，待检测的物质专门与捕捉分子结合。借助在第二载体上为所述至少一个功能区配设的传感器阵列的传感器，直接或间接电化学检测已结合的物质。在这种情况下，在第二载体上为所述至少一个非功能区配设的传感器阵列的传感器，电化学检测在非功能区内没有结合待检测的物质。

对于按本发明的设备制造方法和设备的使用，得到上面已提及的与按本发明的设备相关联的优点。

下面借助附图详细说明本发明优选的实施形式和按从属权利要求特征有利的进一步发展，但不应受此限制。

其中：

图1用斜视图示意表示按本发明包括第一和第二载体的设备分解图；

图2示意表示包括圆形功能区的第二载体俯视图，其中处于其下方包括传感器阵列的第一载体描绘为通过第二载体的透视图；

图3示意表示第二载体类似于图2的俯视图，但包括带状或条状的功能区；

图4示意表示通过图3所示设备的剖视图；

图5示意表示设备在第二载体即将被置于与第一载体连接前的剖视图；以及

图6表示设备剖视图，包括放大描绘一个有叉指形电极的传感器，以及示意表示在功能区内的检测反应。

图1表示按本发明的设备1。设备1有第一载体2，在它的表面构成一个包括一些电化学传感器10的传感器阵列3。电化学传感器10设计为圆形，它们按彼此相同的间距规则地排列在第一载体2的表面上。

在第一载体2上或内构成与电接头7连接的电连接线(为了简化没有表示)。电接头7可以使第一载体2与未表示的电源以及控制/读出部件和/或数据处理部件电连接。电化学传感器10可以通过接头7和电连接线逐个或平行控制和读出。传感器10的测量信号，例如电流-电压值的处理，可以在外部的读出和数据处理部件中完成。与之不同，也可以在第一载体上或内设计集成电路，它们处理电化学信号，并将结果作为电信号通过触头7向未表示的外部显示器输出。

按图1，第二载体的一个多孔层4处于具有传感器阵列3的第一载体2表面的上方。在多孔层4内按阵列形式以彼此相同的间距构成功能区5，捕捉分子8固定在这些区域内(参见图6)。功能区5通过非功能区6相互隔离。在图1中表示的功能区5设计为圆形，它们处于扁平的薄片层4内。在本文中，薄片状的意思是类似于纸片的形状。多孔层4的材料在平面内的尺寸远大于垂直于平面的尺寸。因此在图1中表示的圆形功能区5是圆柱形区域，但是圆柱区有一个与其底面相比几乎可以忽略不计的外表面。

设置为与传感器10的平面对置的功能区5底面处于一个平面内。下文称为功能区平面的这一平面，平行于传感器阵列的传感器10的平面。在功能区平面内的功能区5表面(或底面)，大于传感器10的活性面。在这种情况下，传感器10的活性面，成为电化学测量时与液体接触，并因而活性地参与测量的那个表面，此时在此表面上可发生化学反应或电荷可穿过它。

在设备1使用时，第二载体的多孔层4直接处于第一载体2上并因而在传感器阵列3上。触头7离多孔层4有一定距离，使之在设备使用时不与液体接触和不会引起电短路。也可以将它们设在第一载体2的背侧。图1中的虚线表示，当第二载体4安放在第一载体2上时，第二载体多孔层4相对于第一载体2的空间关系。

图2示意表示图1所示按本发明的设备1的俯视图。在这里为了简化没有表示触头7。所描绘的是这样一种状况，亦即此时第二载体的多孔层4已处于与第一载体2直接接触状态。具有圆形功能区5的第二载体4表示为透明的，为的是作为透过第二载体4的透视图，能表示处于其下方包括传感器阵列3的第一载体2。第二载体4一般设计为不透光的。

表示在图2中的传感器10是正方形的和以彼此小的间距排列，在这里它们构成像素阵列，类似用于摄取光学照片的光学摄影机芯片。传感器阵列3与第二载体多孔层4接触，其中，在基本状态多孔层的孔隙充填空气。当设备充填要检验的液体时，液体例如借助毛细力吸入相互连通的孔隙中。在完全充填后，传感器阵列3的传感器10直接或通过液体间接地与第二载体的多孔层4接触。

图2中的功能区5在俯视图中设计为圆形，以及彼此按相同的行距在多孔层4内排列成阵列的形式。捕捉分子固定在功能区5内，亦即均匀分布地结合在多孔材料上。可能的结合可例如通过库仑相互作用共价结合，或通过限制大分子在小孔隙内的运动能力实现。沿功能区平面在多孔层4内观察，功能区5被设计为相联的非功能区6完全包围。垂直于功能区的平面，功能区5设计为完全贯穿多孔层4。

在将第二载体4安放在第一载体2上时，为功能区5配设传感器10。在图2的俯视图中，配设指的是，这些传感器10处于圆形功能区5的内部。类似地，在将第二载体4安放在第一载体2上时，也为非功能区6配设传感器10。它们处于图2中非功能区6的内部，以及处于圆形功能区5的外部。

若图2中的设备充填含有待检测物质9的液体，则所述物质9与专门在功能区内的捕捉分子8(参见图6)结合，专门用于结合这些物质9的捕捉分子8固定在功能区5内。在电化学测量时，为此功能区配设的传感器10便发出信号，这些信号显示待检测的物质9的专门结合。为非功能区6配设的传感器10只测量背景反应，例如双层的构成和电荷交换(Umladung)。其中没有结合待检测物质9的那些功能区5，同样只测量背景反应。在检测专门结合的物质9时，例如由于反应产物在电场内扩散和运动引起的误差，在本观测中可以忽略不计。

若为功能区5配设的传感器10，直接或通过待检测的物质9与固定在功能区5内专门的捕捉分子8结合而间接地测得强的信号，例如在安培计测量时测得大的电流，则在非功能区6内的传感器10会测得弱的信号，例如小的电流。处于圆形功能区5圆周上的传感器10，测量处于功能区5传感器10的信号或电流与非功能区6传感器10的信号或电流之间的信号或电流。在这种情况下信号或电流大小，可以是对于传感器10与功能区5之间共同面积的一种度量。

在将第二载体4安放在第一载体2上或置于与第一载体2接触时的精确调整可以免除。基于传感器10按阵列形式的布局以及基于分别为一个功能区5和一个非功能区6配设一个以上的传感器10，在电化学测量时借助信号可以区别功能区与非功能区相对于传感器的位置。附加地在功能区5内加入的物质可以进一步改善辨别，这些物质是电化学活性的，但并不妨碍或阻止液体内待检测物质的结合。从而也可以区别因为在液体内并未含有待检测的物质(阴性测试)所以其中没有结合液体内物质的功能区5与非功能区6。

传感器10按彼此规则间距的阵列形式排列，其中，间距应设计为尽可能小，但应有一个使电化学测量中成为问题的串扰最小化的值。以小的间距排列在表面上的传感器10越多，电化学的空间分辨率(类似于摄影机中的光学分辨率)越高和功能区5的差异越大。传感器间距的典型值在微米范围内，尤其100至1000微米。对于更高的分辨率，也可以设计在纳米范围内的间距。当无需高空间分辨率的检验时，间距也可以在毫米至厘米的范围内。

通过以小间距阵列形式布置传感器10以及配置比一个传感器10的活性面大得多的功能区5及非功能区6，当将第二载体4安放在第一载体2上时，保证为每个功能区5及每个非功能区6配设多个传感器10，也就是说，在图2的俯视图中总是多个传感器10位于各区5、6的下方。因此，与第一载体2相对于第二载体4准确的位置无关，保证在对每个区5、6电化学测量时，传感器10提供一个测量信号。在评估装置中得出测量信号的大小，该评估装置的传感器10配属于该区5、6。由全部传感器10，在其空间布局已知的情况下得出第二载体4的电化学图像，类似于借助于光学CCD摄影机在对象成像时的光学照片。

借助得到的传感器10的轮廓或位置，测得它们之间有很大差别的信号，因此区域5、6可以彼此区别，或互相区分和在空间配置，以及借助信号的大小可以辨别区域5、6。信号的大小类似于光学黑/白照片中的灰度。通过描绘轮廓的相邻值的大的差别，对象可以与其背景区别开来，以及借助在轮廓内部这些值的结构或分布(例如在一张照片内得出面容或房屋...)以及轮廓的形状，对象可以被识别。这些类似地也适用于传感器阵列3传感器10的电化学测量值，它们给出第二载体4的电化学图像。

图3表示包括第一载体2和第二载体多孔层4的设备，它与图2所示设备的差别在于，功能区呈带状或条状，而不是圆形或圆柱形。在图3中的载体4有从图3左侧到右侧的纵轴线。载体4有在图纸平面内垂直于纵轴线的横轴线。载体4或载体多孔层4的横轴线，与功能区5带状或条状的纵轴线一致。图3中表示的功能区5，不仅沿其纵轴线而且沿其高度设计为完全连续地通过多孔层。与之不同，功能区5也可以仅部分沿其纵轴线和/或沿其高度在多孔材料内或上构成。在这里用功能区5的高度表征沿一条垂直于载体4纵轴线和横轴线构成的轴线的尺寸。

图4表示沿图3所示设备纵轴线的横截面。设计在第二载体多孔层4中的功能区5和非功能区6，与设计在第一载体2前侧的传感器阵列3直接接触。设计为贯穿多孔层4的功能区5，将非功能区6分隔成多个在空间彼此完全独立和互有间距的非功能区6。功能区5和非功能区6在多孔层4内沿其纵轴线交替排列。带状功能区5具有平行六面体的形状，捕捉分子8(参见图6)均匀分布地固定在其容积内。在不同的功能区5内可以布置不同的捕捉分子8，因此不同的功能区5用于检测含有待检测物质的液体中的不同的物质9。

图5表示图4的设备处于第一载体2与第二载体4接触前或接触后的状态。第一载体2可以重复使用，与此同时第二载体4作为一次性使用的载体被更换掉。因此，例如在检验不同病人的病人试样时可以节省费用。在第一载体2两次使用之间可以给它清洗或消毒。

图6示意表示图4所示设备工作时的情况。一个含有待检测物质9的待检测液体的液滴，被滴落在多孔层4上。基于毛细力，待检验的液体被多孔层4吸入，因此多孔层4基本上或完全充填或浸渍待检验的液体。待检测的物质9在功能区5内专门与固定其内的捕捉分子8结合。

在这之后，多孔层4用例如高纯度的水或缓冲溶液冲洗。未结合的物质和被检验的液体因而离开多孔层4。已结合的待检测的物质9可以直接被电化学检测，如图6中示意表示的那样。另外，也可选择将溶解在液体中的标志分子供入多孔层4内，使它们与专门被结合的待检测的物质专门结合，亦即只与待检测的物质结合。然后标志分子直接或例如通过氧化还原循环间接地被电化学检测。

标志分子可加上标记，例如加上与标志分子结合的酶标记。在电化学检测时，基质分子例如在酶标记上转换，尤其从原始材料转换为产物。转换后的基质分子(产物)在活性传感器表面或电极上氧化或还原，此时可以测量通过电极的电荷传输，或可以测量电极附近电荷的变化(尤其电流或电压变化)。若传感器由至少两个极性相反(正+/负-)的电极构成，则产物在一个电极(+)上可以氧化成氧化物(Ox)，以及在另一个电极(-)上氧化物可以重新还原成(Red)。

可以测量在电极上转换的电荷量随时间的变化，这是在酶标记上从原始材料向产物转换的一种度量，并因而是待检测物质9专门结合在捕捉分子8上的一种度量。只有在要分析的液体内存在捕捉分子专门待检测的物质分子9时，才在配属的传感器上进行与时间有关的电荷转换并对此进行测量。

如图6中放大表示的那样，检测结合的待检测物质9的传感器10存在或包括电化学电极，它们例如可设计为叉指形电极。叉指形电极可设计为梳状，两个电极相邻梳齿之间有例如一微米的距离，以及梳齿的宽度分别有例如一微米。一个传感器10可由两个互相插入的梳状叉指形电极组成，其中传感器10有直径例如150微米。

指状金电极在液体内化学上特别惰性，以及作为工作电极非常适用于电化学电流和/或电压测量。作为测量方法可尤其使用安培计法、伏安测量法、库仑分析法或阻抗质谱测定法。作为基准和对应电极可同样使用金电极或用材料例如铂、银或银/氯化银制的电极。

传感器10的电极照相平版印刷地很容易用半导体技术的标准过程制造。硅非常适合用作第一载体2的材料，但还有另一些适用的材料，例如锗、砷化镓以及其他半导体以及绝缘子材料，如塑料、环氧树脂或印刷电路板。第一载体2可如图2所示设计为芯片，其中，在电极下面或在芯片的一个单独的区域内，可以集成处理测得的电流电压信号用的电子电路。在制造包括传感器10、绝缘层(例如二氧化硅或光刻胶)、集成电路和触头的第一载体2时，半导体技术中常用的方法允许用低的成本制造第一载体2。

市场上可买到的试条可用作第二载体4，如那些例如大量用于妊娠测试、葡萄糖测试和尿及血液测试的试条。第二载体4的多孔层可尤其用硝化纤维素、纸或织物制造或含有这些材料。

所述设备可以在流动室中使用或组合在外壳内。特别便宜的外壳用塑料制造。可以设置冷却和/加热设备，以便借助温度控制反应。

Claims (16)

1.一种用于检测液体内化学或生化物质的设备(1)，它有第一和第二载体(2、4)，其中，第一载体(2)表面包括带有多个电化学传感器的传感器阵列(3)，以及，第二载体有多孔层(4)和至少一个功能区(5)，在该功能区(5)内固定有专门用于结合的捕捉分子(8)，其中，所述至少一个功能区(5)设置为与至少一个非功能区(6)直接相邻，以及其中，第一载体(2)的表面和第二载体(4)的多孔层，直接或通过液态和/或气态介质间接地互相接触，其特征为：为所述至少一个功能区(5)和所述至少一个非功能区域(6)分别配设所述传感器阵列(3)的多个传感器(10)。

2.按照权利要求1所述的设备(1)，其特征为，所述多孔层(4)有至少两个不同的彼此在空间上间隔开的功能区(5)，其中，尤其至少一个区域与至少另一个区域有不同的捕捉分子(8)。

3.按照权利要求2所述的设备(1)，其特征为，所述传感器阵列(3)的每个传感器(10)有活性面，所述传感器活性面布置在第一平面内，以及所述至少两个功能区(5)的表面构成处于与第一平面对置位置的第二平面，其中，在此第二平面内的一个功能区(5)表面，总是大于配属于该功能区(5)的那些传感器(10)存在于第一平面内的活性面之和。

4.按照上述任一项权利要求所述的设备(1)，其特征为，所述捕捉分子(8)空间三维分布地固定在多孔材料内。

5.按照权利要求1至3之一所述的设备(1)，其特征为，所述传感器(10)有矩形周缘，和/或按像素阵列的形式规则地排列在第一载体(2)表面上。

6.按照权利要求1至3之一所述的设备(1)，其特征为，相互间隔的功能区(5)以阵列的形式排列在多孔层(4)内和/或上，包括m个彼此空间距离基本相等的不同功能区(5)。

7.按照权利要求6所述的设备(1)，其特征为，所述传感器阵列(3)有n个配属于功能区(5)的传感器(10)，以及配属于功能区(5)的传感器(10)数量n，等于功能区(5)数量m的x倍，其中x大于或等于2。

8.按照权利要求7所述的设备(1)，其特征为，所述功能区(5)数量m等于8和传感器(10)数量n为32，以及为每个功能区(5)配设4个传感器(10)，或功能区(5)数量m等于24和传感器(10)数量n为384，以及为每个功能区(5)配设16个传感器(10)，或功能区(5)数量m在8与24之间和传感器(10)数量n在32与384之间。

9.按照权利要求1至3之一所述的设备(1)，其特征为，所述功能区(5)设计为带状或条状，它们以两个沿多孔层(4)横截面轴线剖切该多孔层(4)而基本上彼此平行间隔的剖面为界。

10.按照权利要求1至3之一所述的设备(1)，其特征为，所述传感器(10)由叉指形电极构成，和/或由无涂层的金电极构成。

11.按照权利要求1至3之一所述的设备(1)，其特征为，所述第二载体的多孔层(4)包括一层膜，该膜尤其由纤维素、硝基纤维素、侧流纸或织物组成。

12.按照权利要求11所述的设备(1)，其特征为，所述多孔层(4)有薄片的形状。

13.按照权利要求1至3之一所述的设备(1)，其特征为，所述捕捉分子(8)包括抗体或抗原，或适体，或DNA片段，或RNA片段，或肽。

14.一种制造按照上述任一项权利要求所述设备(1)的方法，其特征为：在具有由多个电化学传感器(10)构成的传感器阵列(3)的第一载体(2)上安放第二载体，其中，第二载体在多孔层(4)内或上包括至少一个功能区(5)，在该功能区(5)内固定专门用于结合的捕捉分子(8)，以及其中，所述至少一个功能区(5)与至少一个非功能区(6)直接相邻地设置在多孔层(4)内或上，以及其中，通过上述安放，为所述至少一个功能区(5)和所述至少一个非功能区(6)分别配设传感器阵列(3)的多个传感器(10)。

15.按照权利要求14所述的方法，其特征为，在第一步，通过分发、印刷和/或精确定点设置，在多孔层(4)中置入所述至少一个功能区(5)，以及在时间上随后的第二步，尤其通过将第二载体安放在第一载体(2)上，使多孔层(4)与第一载体(2)的传感器阵列(3)直接或间接地连接，以及在多孔层(4)内加入液体的情况下，使所述至少一个功能区(5)和至少一个非功能区(6)通过液体分别与多个配属的传感器(10)互相连接。

16.一种按照权利要求1至13之一所述设备(1)的使用方法，其特征为：将含有待检测物质(9)的液体施加在第二载体(2)上，该第二载体包括具有至少一个功能区(5)的多孔层(4)，为了与待检测的物质(9)结合，在功能区(5)内固定有专门用于结合的捕捉分子(8)，其中，在多孔层(4)内所述至少一个功能区(5)设置为与至少一个非功能区(6)直接相邻，以及所述液体尤其借助毛细力至少部分穿过多孔层(4)输送，其中，待检测的物质专门与捕捉分子(8)结合，以及借助安放在第二载体上的为所述至少一个功能区(5)配设的传感器阵列(3)的传感器(10)，直接或间接电化学检测所结合的物质(9)，以及其中，安放在第二载体上的为所述至少一个非功能区(6)配设的传感器阵列(3)的传感器(10)，电化学检测在所述非功能区(6)内没有结合待检测的物质(9)。

Images