CN103946698A - 叉指阵列和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化进给制品。所述自动化进给制品提供有具有多个卡区的柔性衬底，其中所述卡区限定了传感区域，其中在所述传感区域内形成有传感器单元。传感器单元具有带有第一指状物的第一电极以及带有第二指状物的第二电极，并且其中第一指状物与第二指状物交错，并且其中第一指状物与第二指状物间隔开。传感器单元还包括在第一电极与第二电极之间的柔性幅材上的生物分子受体，使得在生物分子受体中的一个或多个结合到生物分子时影响第一电极相对于第二电极的物理属性。自动化进给制品能够被形成为连续的幅材，或通过使用拾取并处理离散片材的片材进给器而形成的离散片材。

Description

叉指阵列和制造方法

相关申请的交叉引用

本申请在35 U.S.C.（美国法典）119（e）下要求2011年11月22日提交的美国序列号61/562,645和2011年12月20日提交的美国序列号61/577,933的权益。以上参考的申请的全部内容通过引用被明确地并入到本文中。

关于联邦赞助的研究和开发的声明

不可适用。

背景技术

传感器（也称为检测器）是测量物理量并将其转换成能够由观察者或由仪器读取的信号的设备。例如，玻璃水银温度计将测量的温度转换成能够在经校准的玻璃管上读取的液体的膨胀和收缩。热电偶将温度转换成能够由伏特计读取的输出电压。为了准确，大多数传感器对着已知标准进行校准。

在生物医学和生物工程中，将检测具有诸如细胞、蛋白质或核酸之类的生物组分的分析物的传感器称为生物传感器。生物传感器能够被用于体外和体内应用两者。

通常，生物传感器被暴露于生物试样，诸如血液或尿液，并用来检测生物试样内的预定分析物。生物传感器然后可以被暴露于换能器或检测器元件，所述换能器或检测器元件可以通过使用诸如光、电、压电、电化学等传感介质以生理化学方式工作。在任何情况下，换能器或检测器元件将来自生物传感器的信号变换成能够更容易测量和量化的另一信号。由换能器或检测器元件所产生的信号可以被提供给读取器设备，所述读取器设备具有相关联的电子器件、信号处理器和/或显示器以用于以用户可读格式来提供结果。例如，能够在图形显示器上提供所述结果。

在任何情况下，在过去已被使用的一种类型的生物传感器是基于包括实现传感器信号放大的叉指（interigitated）传感器阵列的技术。叉指传感器阵列提供有至少两个微电极，其两者都具有被间隔开并以叉指方式交错的指状物。微电极中的每一个提供有被连接到多个相对细的轨迹（trace）的相对大的轨迹。在各种论文中已描述了示例性叉指传感器阵列，诸如Adam E. Cohen以及Roderick R. Kunz（2000）的23-29页的Large-area interdigitated array microelectrodes for electrochemical sensing，Sensors and Actuators；Allen J. Bard等人在Anal. Chem. 1986, 58, 2321-2331中的Digital Simulation of the Measured Electrochemical Response of Reversible Redox Couples at Microelectrode Arrays：Consequences Arising from Closely Spaced Ultramicroelectrodes；以及于2008年2月27日提交的美国专利申请号2009/0084686；以及于2005年12月25日提交的美国专利申请号2007/0145356。

使用标准丝网印刷、电沉积和激光烧蚀途径来制造叉指传感器阵列遭遇在轨迹尺寸（叉指指状物的宽度）和空间尺寸（叉指指状物的边到边距离）中的限制。由于这些原因，在过去，已使用半导体类型制造技术来制造叉指传感器阵列，所述半导体类型制造技术包括使用适合于在半导体制造中使用的衬底的光刻法（photolithography）。示例性现有技术衬底包括二氧化硅、玻璃、陶瓷、半导体材料或柔性材料。参见例如美国专利申请号2007/0145356的段落[0023]。

然而，就申请人所知，尚不存在一种用于制造具有叉指传感器阵列的生物传感器的成本有效方法，其使得此类生物传感器可用于批量生产并广泛地用作用于测试诸如血液和尿液之类的生物试样的一次性（disposable）传感器。本公开的目的是在于用于成本有效地生产生物传感器的此类方法和装置。

附图说明

被并入在本说明书中并构成其一部分的附图图示了本文所述的一个或多个实施方式，并连同描述一起解释这些实施方式。在附图中：

图1是根据本公开的具有限定传感区域的多个卡区的幅材产品的部分俯视图，其中传感器单元形成在所述传感区域内。

图2是根据本公开所构造的示例性传感器卡的俯视图。

图3是根据本公开所构造的示例性传感器单元的俯视图。

图4a、4b和4c协作以图示根据本公开的用于制造传感器单元的示例性方法。

图5a、5b和5c协作以图示根据本公开的用于制造传感器单元的另一示例性方法。

图6是图示了根据本公开的用于制造幅材产品的示例性方法的流程图。

图7是根据本公开所制造的生物传感器成套元件（kit）的框图。

具体实施方式

以下详细描述参考附图。不同图中的相同参考数字可以标识相同或类似的元件。

如本文所使用的，术语“包含”、“包含着”、“包括”、“包括着”、“具有”、“具有着”或其任何其它变型意图覆盖非排他性的包括。例如，包括一列元素的过程、方法、物品或装置不一定仅仅局限于那些元素，而是可以包括未明确列出或此类过程、方法、物品或装置所固有的其它元素。此外，除非明确相反地声明，“或”指的是可兼的或而非不可兼的或。例如，条件A或B由以下各项中的任何一个满足：A为真（或存在）且B为假（或不存在），A为假（或不存在）且B为真（或存在），以及A和B两者都为真（或存在）。

另外，“一”或“一个”的使用被用来描述本文中的实施例的元件和部件。这样做仅仅是为了方便以及给出发明概念的一般意义。该描述应当被理解成包括一个或多个，并且单数也包括复数，除非其另有所指是显而易见的。

此外，术语“多个”的使用意谓着传达“多于一个”，除非明确相反地声明。

最后，如本文所使用的，对“一个实施例”或“实施例”的任何引用意指连合实施例所述的特定元件、特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在本说明书中不同位置中的出现不一定都引用相同实施例。

如本文所使用的，电路可以是模拟和/或数字部件、或者一个或多个适当编程的微处理器以及相关联的硬件和软件或硬布线逻辑。同样，“部件”可以执行一个或多个功能。术语“部件”可以包括硬件，诸如处理器、专用集成电路（ASIC）或现场可编程门阵列（FPGA），或者硬件与软件的组合。软件包括当由一个或多个部件执行时使得部件执行指定功能的一个或多个计算机可执行的指令。应当理解的是，本文所述的算法被存储在一个或多个非暂时性存储器上。示例性非暂时性存储器包括随机存取存储器、只读存储器、闪速存储器等。此类非暂时性存储器可以是基于电或基于光的。

现在参考各图且特别是图1，其中示出的是根据本公开所构造的示例性自动化进给（automated feed）制品10。自动化进给制品10能够形成为连续幅材（web）或离散片材（sheet），其使用如下所述的拾取并处理离散片材的一个或多个片材进给器（feeder）所形成。作为示例，自动化进给制品10将被描述为由至少一个柔性幅材12形成的幅材产品。一般地，所述至少一个柔性幅材12是在行进方向16上移动的透明、半透明或不透明材料的连续片材，行进方向16一般沿着柔性幅材12的纵轴。柔性幅材12由包括辊、传感器和幅材引导控制器的适合的幅材引导设备所引导。幅材引导设备在本领域中是已知的，并且在本文中并不认为如何制造和使用所述幅材引导设备的详细描述对于教导本领域技术人员如何制造和使用自动化进给制品10是必需的。例如，在美国专利号6,635,895、6,289,729或6,175419中描述了适合的幅材引导设备，其全部内容通过引用并入在此。

柔性幅材12具有在图1中用参考数字20a、20b和20c所指明的多个卡区20。卡区20a、20b和20c限定传感区域22a、22b和22c。当柔性幅材12通过各种设备时，传感器单元24a、24b和24c被形成在传感区域22a、22b和22c内。例如，如图6中所示，柔性幅材12能够通过第一印刷站30、第一固化（curing）站32、第二印刷站34、第二固化站36以及处理和封装设备38。处理和封装设备38向传感器单元24a、24b和24c施加生物分子受体（未示出）以用于感测各种类型的分析物，并且还可以包括用于从柔性幅材12形成传感器卡44的切割设备。生物分子受体可以是传感器固定或非传感器固定的。

在图2中示出了示例性传感器卡44。传感器卡44包括可能已是柔性幅材12的一部分的衬底46。衬底46具有在其上形成传感器单元24a、24b和24c中的一个或多个的第一表面48。衬底46可以由能够被引导、同样还能够被暴露于诸如脸颊拭子、血液、等离子体、尿液等生物试样而没有收缩的材料所构成。例如，衬底46能够从包括以下各项的组中选择：纸和塑料（包括聚酰亚胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯）及其组合。

现在参考图3，所述一个或多个传感器单元24具有第一电极50，所述第一电极50具有第一指状物52a-n和第一导电元件54；以及第二电极56，所述第二电极56具有第二指状物58a-n和第二导电元件60。第一指状物52a-n与第二指状物58a-n交错，并且第一指状物52a-n与第二指状物58a-n间隔开。第一指状物52a-n、第一导电元件54、第二指状物58a-n以及第二导电元件60由一个或多个导电材料、诸如一层或多层的固化导电墨（conductive ink）构成。

一般地，导电墨包括载体（例如，在沉积之后蒸发的液体溶剂）以及一个或多个导电材料或保持在衬底46上的其它功能材料的颗粒（particle）。能够利用任何类型的导电材料，只要导电材料的颗粒尺寸适合于被用来向柔性幅材12施加导电材料的印刷技术。例如，导电材料能够从包括以下各项的组中选择：纳米颗粒铝、纳米颗粒金、纳米颗粒银、纳米颗粒铜、碳纳米管、纳米颗粒石墨烯以及纳米颗粒铂。能够在第一和第二固化站32和36处、使用任何适合的固化过程（诸如热、脉冲光固化和/或激光烧结）来使导电墨固化。

所述一个或多个传感器单元24还包括在第一指状物52a-n与第二指状物58a-n之间的衬底46上的生物分子受体64a-n，使得在在生物分子受体64a-n中的一个或多个结合（bind）到生物分子时影响（effect）第一指状物52a-n相对于第二指状物58a-n的物理属性。第一指状物52a-n相对于第二指状物58a-n的物理属性指的是电导率、电阻和/或电容。因而，一个或多个生物分子结合到生物分子受体64a-n影响跨第一电极50和第二电极56所测量的电导率、电阻和/或电容。

第一指状物52a-n与第二指状物58a-n间隔开一定距离以容许生物分子结合到生物分子受体64a-n以建立在第一指状物52a-n与第二指状物58a-n之间的电连接。第一指状物52a-n与第二指状物58a-n之间的边到边间隔（spacing）在本文中称为间隔，并且可以在10纳米与1毫米之间。例如，适合的间隔可以在20微米与0.2微米之间。出于叉指阵列（IDA）的目的，所述间隔是信号放大中的重要特征。纵横比（也已知为z高度）也是信号放大中的显著影响。轨迹或线宽在信号放大中起较少作用。另外，在示例性实施例中，第一指状物52a-n和第二指状物58a-n具有在0.01微米与100微米之间的厚度。如下文将更详细讨论的，在一个实施例中，通过使用气雾剂喷射（aerosol jetting）装置来形成第一指状物52a-n和第二指状物58a-n能够实现小于10微米的边到边间隔。在本申请中可以使用的示例性气雾剂喷射装置由Optomec公司制造。例如，在美国专利公开号2006/0175431中描述了示例性气雾剂喷射装置。

气雾剂喷射装置优选地在不直接接触衬底46的情况下运行，并且可以在室温下操作。

现在参考图4a、4b和4c，其中示出的是根据本公开的用于制造传感器单元24的示例性方法。一般地，本文公开的用于制造传感器单元24的方法利用混合式制造途径，其使用两种不同类型的印刷技术。如下文将更详细讨论的，第一和第二电极50和56的各部分具有包括宽度和节距（pitch）的不同几何结构。

如图4a中所示，能够使用通过使用一个或多个第一印刷技术而施加于柔性幅材12的导电墨来形成具有相对较大的宽度和/或节距的第一和第二电极50和56的各部分（其在本文中可以称为“相对较大部分”）。第一印刷技术可以是使用非气雾剂喷射装置的非气雾剂喷射技术，所述非气雾剂喷射装置从包括以下各项的组中选择：丝网印刷装置、模版印刷（stenciling）装置、电沉积装置、溅射装置、激光烧蚀装置及其组合。能够使用一个或多个第一印刷技术来形成的第一和第二电极50和56的示例性部分包括第一导电元件54和第二导电元件60。图3中所示的传感器单元24是双电极设计，其中第一导电元件54是对电极，并且第二导电元件60是工作电极。图2中所示的传感器单元24a具有四电极设计（例如，工作电极是叉指的，因而包括两个电极，对电极和参考电极）。对于叉指设计而言，可以省略参考电极，如果该配置与传感器使用兼容的话。另外，传感器单元还可以被构造为具有对电极、工作电极和参考电极的三电极设计。

如图4b中所示，能够使用具有小于或等于5微米的颗粒尺寸并通过使用诸如气雾剂喷射之类的第二印刷技术而施加于柔性幅材12的导电墨来形成具有较细宽度或节距的第一和第二电极50和56的各部分（其在本文中可以称为“相对较细部分”）。能够使用第二印刷技术形成的第一和第二电极50和56的示例性部分包括第一和第二指状物52a-n和58a-n。然而，应当理解的是，能够利用第二印刷技术来形成第一和第二电极50和56的其它部分，诸如第一导电元件54和第二导电元件60。

如图4c中所示，传感器单元24可以是由包括上文所讨论的第一和第二印刷技术的叠加性制造过程的组合所形成的复合物。换言之，为了制造传感器单元24，第一导电墨以第一图案被施加于柔性幅材12和/或衬底46以形成第一导电元件54和第二导电元件60。第一和第二导电元件54和60具有如图3中所示的第一和第二宽度70和72。

第二导电墨利用气雾剂喷射装置以第二图案而被施加于柔性幅材12和/或衬底46以形成与第二指状物58a-n交错的第一指状物52a-n。第一和第二指状物52a-n和58a-n具有小于第一和第二导电元件54和60的第一和第二宽度70和72的第三和第四宽度74和76。

宽度70和72能够变化。当前，在当前气雾剂喷射能力的情况下，宽度70和72以及在第一指状物52a-n和第二指状物58a-n之间的节距可以在1微米与20微米之间的范围内。然而，随着气雾剂喷射技术改进，亚微米间隔将会提供改进。另外，第一指状物52a-n和第二指状物58a-n具有也提供放大的厚度，并且能够通过变更导电墨中的%导电金属或通过多遍喷射而使用气雾剂喷射技术来实现。第一指状物52a-n和第二指状物58a-n的厚度可以在从20纳米至750纳米范围内，并且更优选地在200纳米与500纳米之间的范围内。

第一和第二图案重叠，使得第一导电元件54和第一指状物52a-n被电连接以形成传感器单元24的第一电极50，并且第二导电元件60被电连接到第二指状物58a-n以形成传感器单元24的第二电极56。

第一和第二导电墨可以是相同或不同的。例如，第一导电墨可以具有大于5微米的颗粒尺寸，而第二导电墨可以具有小于或等于5微米的颗粒尺寸。此外，第一和第二导电墨中的导电材料的类型可以是相同或不同的。可替换地，第一和第二导电墨可以两者都具有小于或等于5微米的颗粒尺寸。

在任何情况下，一旦施加了第一导电墨，则能够使柔性幅材12和/或衬底46通过第一固化站32，并且在施加第二导电墨之后，能够使柔性幅材12和/或衬底46通过第二固化站36。

能够用单层或者利用相同或不同类型的导电墨的多层来形成第一和第二电极50和52。例如，第二导电墨能够被施加于柔性幅材12和/或衬底46以形成具有与第二电极56的第二指状物58a-n交错的第一电极50的第一指状物52a-n的预定图案的第一层，后面是施加第三导电墨，形成覆盖预定图案的第一层的预定图案的第二层。

一旦形成第一和第二电极50和56，那么然后能够施加生物分子受体64a-n，并且能够切割柔性幅材12以形成传感器卡44。

图5a、5b和5c中所示的是根据本公开的用于制造传感器单元24的另一示例性方法。特别地，如图5a中所示，气雾剂喷射装置能够用来形成第一和第二导电元件54和60；以及第一和第二电极50和56的第一和第二指状物52a-n和58a-n。例如，第一和第二导电元件54和60；以及第一和第二指状物52a-n和58a-n能够使用纳米颗粒银来形成并且具有.0004英寸的宽度。如图5b中所示，气雾剂喷射装置然后被用来将第二层导电墨施加于第一和第二导电元件54和60；以及第一和第二指状物52a-n和58a-n，其使用诸如石墨之类的不同材料以及.0012英寸的不同宽度。然后能够利用第一印刷技术来形成传感器单元24的（一个或多个）任何其余部分，如图5c中所示。

图7中所示的是根据本公开所构造的示例性生物传感器成套元件（kit）100。一般地，生物传感器成套元件100包括传感器卡44中的一个或多个以及读取器设备102。读取器设备102提供有可操作用以读取传感器卡44的衬底46上的一个或多个传感器单元24的换能器104以及以用户可感知的格式来提供所述一个或多个传感器单元24的读数的结果的电路106。读取器设备102还可以提供有用以容许用户和/或机器向读取器设备102中进行输入的一个或多个输入设备108以及一个或多个输出设备110。示例性输入设备108包括网络端口、键盘、触摸屏等。示例性输出设备110包括显示器、打印机、网络端口等。

前述描述提供图示和描述，但并不意图是穷举的或将发明概念限制于所公开的精确形式。修改和变型鉴于以上教导是可能的，或者可以从本公开中阐述的方法的实施中获取。例如，利用非气雾剂喷射技术来施加传感器单元24的相对较大部分的顺序可以在利用气雾剂喷射技术来施加传感器单元24的相对较细部分之前，或者反之亦然。此外，虽然传感器卡44在本文中被描述为由柔性幅材12形成，但应当理解的是，传感器卡44可以用其它方式来形成，诸如使用具有离散片材和片材进给器的连续过程而不是塑料或纸的衬底材料的连续作用。

同样，实施方式的某些部分可能已被描述为执行一个或多个功能的“部件”或电路106。术语“部件”或“电路”可以包括硬件，诸如处理器、专用集成电路（ASIC）或现场可编程门阵列（FPGA）或者硬件与软件的组合。

即使特征的特定组合被叙述在权利要求中和/或被公开在说明书中，这些组合并不意图限制本公开。事实上，可以用并未具体地在权利要求中叙述和/或在说明书中公开的方式将这些特征中的许多组合。虽然下文列出的每个从属权利要求可以直接地取决于仅一个其它权利要求，但本公开包括与权利要求组中的每个其它权利要求相组合的每个从属权利要求。

本申请中使用的元件、动作或指令不应当被解释为对于本发明而言是关键或必不可少的，除非在优选实施例之外明确地描述为这样。此外，短语“基于”意图意指“至少部分地基于”，除非另外明确声明。

Claims (23)

1.一种自动化进给制品，包括：

柔性衬底，其具有多个卡区，其中所述卡区限定传感区域，其中在所述传感区域内形成有传感器单元，所述传感器单元具有带有第一指状物的第一电极和带有第二指状物的第二电极，并且其中第一指状物与第二指状物交错且其中第一指状物与第二指状物间隔开，所述传感器单元还包括在第一电极与第二电极之间的幅材上的生物分子受体，使得在生物分子受体中的一个或多个结合到生物分子时影响第一电极相对于第二电极的物理属性。

2.根据权利要求1所述的自动化进给制品，其中，所述第一电极和第二电极由用导电墨沉积的颗粒形成。

3.根据权利要求2所述的自动化进给制品，其中，所述导电墨由载体和导电材料组成，并且其中，所述导电材料从包括以下各项的组中选择：纳米颗粒铝、纳米颗粒金、纳米颗粒银、纳米颗粒铜、碳纳米管、纳米颗粒石墨烯以及纳米颗粒铂。

4.根据权利要求1所述的自动化进给制品，其中，所述第一指状物与第二指状物间隔1微米与20微米之间的距离。

5.根据权利要求4所述的自动化进给制品，其中，所述第一指状物和第二指状物具有在20和750纳米之间的厚度。

6.根据权利要求1所述的自动化进给制品，其中，所述柔性幅材由从包括纸或塑料及其组合的组中所选的材料构成，所述塑料包括聚酰亚胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯。

7.根据权利要求1所述的自动化进给制品，其中，所述柔性衬底是柔性幅材。

8.一种制造传感器卡的方法，包括步骤：

以第一图案向衬底施加第一导电墨以形成第一导电元件和第二导电元件，所述第一和第二导电元件具有第一和第二宽度；

利用气雾剂喷射装置以第二图案向衬底施加第二导电墨以形成与第二指状物交错的第一指状物，所述第一和第二指状物具有小于第一和第二导电元件的第一和第二宽度的第三和第四宽度，所述第一指状物与第二指状物间隔10纳米与1毫米之间的距离，

其中，第一导电元件和第一指状物被电连接以形成传感器单元的第一电极，并且第二导电元件被电连接到第二指状物以形成传感器单元的第二电极。

9.根据权利要求8所述的方法，此外包括在向衬底施加第一导电墨之后使衬底通过第一固化站的步骤。

10.根据权利要求8所述的方法，此外包括在向衬底施加第二导电墨之后使衬底通过第二固化站的步骤。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述衬底是通过幅材引导系统所引导的柔性幅材。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述柔性幅材由从包括以下各项的组中所选的材料构成：纸、聚酰胺、塑料及其组合。

13.根据权利要求8所述的方法，其中，向衬底施加第一导电墨的步骤被进一步定义为通过利用非气雾剂喷射装置来向衬底施加第一导电墨，所述非气雾剂喷射装置从包括以下各项的组中选择：丝网印刷装置、模版印刷装置、电沉积装置、溅射装置、喷射装置、激光烧蚀装置及其组合。

14.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一导电墨与所述第二导电墨相同。

15.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一导电墨不同于所述第二导电墨。

16.根据权利要求8所述的方法，其中，向衬底施加第二导电墨的步骤进一步被定义为向衬底施加第二导电墨以形成具有与第二电极的第二指状物交错的第一电极的第一指状物的预定图案的第一层，并且其中，所述方法此外包括向衬底施加第三导电墨从而形成预定图案的第二层的步骤，所述预定图案的第二层覆盖具有与第二电极的第二指状物交错的第一电极的第一指状物的预定图案的第一层。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二导电墨不同于所述第三导电墨。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二导电墨与所述第三导电墨相同。

19.根据权利要求8所述的方法，此外包括在第一电极与第二电极之间的衬底上施加传感器固定的生物分子受体以使得在生物分子受体中的一个或多个结合到生物分子时第一电极电连接到第二电极的步骤。

20.一种传感器卡，包括：

衬底，其具有第一表面；

在所述第一表面上形成的一个或多个传感器单元，所述一个或多个传感器单元具有带有第一指状物的第一电极和带有第二指状物的第二电极，其中第一指状物与第二指状物交错，并且其中第一指状物与第二指状物间隔开，所述一个或多个传感器单元还包括在第一电极与第二电极之间的衬底上的生物分子受体，使得在生物分子受体中的一个或多个结合到生物分子时影响第一电极相对于第二电极的物理属性，并且其中，第一指状物和第二指状物由至少一个固化的导电墨形成。

21.根据权利要求20所述的传感器卡，其中，所述第一指状物与第二指状物间隔10纳米与1毫米之间的距离。

22.根据权利要求20所述的传感器卡，其中，所述衬底由从包括纸和塑料及其组合的组中所选的材料构成，所述塑料包括聚酰亚胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯。

23.一种生物传感器成套元件，

一种传感器卡，包括：

衬底，其具有第一表面；

在所述第一表面上形成的一个或多个传感器单元，所述一个或多个传感器单元具有带有第一指状物的第一电极和带有第二指状物的第二电极，其中第一指状物与第二指状物交错，并且其中第一指状物与第二指状物间隔开，所述一个或多个传感器单元还包括在第一电极与第二电极之间的衬底上的生物分子受体，使得在生物分子受体中的一个或多个结合到生物分子时影响第一电极相对于第二电极的物理属性，并且其中，第一指状物和第二指状物由至少一个固化的导电墨形成；以及

读取器设备，其具有可操作用以读取衬底上的所述一个或多个传感器单元的换能器和以用户可感知的格式提供所述一个或多个传感器单元的读数的结果的电路。