DE102018125403A1 - Analytensensor-package mit abgabechemie und mikrofluidkappe - Google Patents

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Joy T. Jones
Ronald B. Koo
Paul G. Schroeder
Albert Song
Sudarsan Uppili
Xiaoming Yan
Qi Luo
Sean Cahill
Henry Grage
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Abstract

Ein Sensorsystem beinhaltet eine Assay-Kammer, die dazu ausgebildet ist, eine Fluidprobe zu empfangen. Eine Abgabechemie ist innerhalb der Assay-Kammer angeordnet. Eine erste Elektrodenstruktur beinhaltet wenigstens ein leitfähiges Element und eine zweite Elektrodenstruktur nahe der ersten Elektrodenstruktur ist dazu ausgebildet, ein elektrisches Signal durch die Fluidprobe zu übertragen. Die erste Elektrodenstruktur ist dazu ausgebildet, das elektrische Signal zu empfangen, das durch die Fluidprobe übertragen wird, und als Reaktion ein Erfassungssignal zu erzeugen. Das Erfassungssignal ist indikativ für eine Interaktion der Fluidprobe mit der Abgabechemie. Eine Steuerung ist elektrisch mit der ersten Elektrodenstruktur gekoppelt und ist dazu ausgebildet, wenigstens einen Analyten in der Fluidprobe basierend auf wenigstens dem Erfassungssignal zu identifizieren, das durch die erste Elektrodenstruktur erzeugt wird. Die erste Elektrodenstruktur ist innerhalb eines Basissubstrats eingebettet und die zweite Elektrodenstruktur ist innerhalb einer Mikrofluidkappe eingebettet, die mit dem Basissubstrat gekoppelt ist.

Description

  • Die vorliegende Anwendung beansprucht den Nutzen unter 35 U.S.C. § 119(e) der vorläufigen US-Anmeldung mit der Seriennummer 62/571,953 , mit dem Titel „Analyte sensor package with microfluidic cap and method for analyzing fluid samples“, eingereicht am 13. Oktober 2017, und der vorläufigen US-Anmeldung mit der Seriennummer 62/571,970 , mit dem Titel „Analyte sensor package with microfluidic cap and dispense chemistry and method for analyzing fluid samples“, eingereicht am 13. Oktober 2017. Die oben referenzierten vorläufigen Anmeldungen sind hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
  • HINTERGRUND
  • Die Analyse von Komponenten in biologischen Fluiden (z. B. Blut, Urin, Speichel usw.) und anderen Fluiden (z. B. Flüssigkeits- oder Gasproben usw.) gewinnt zunehmend an Bedeutung. Tests biologischer Fluide können in einer Gesundheitswesenumgebung verwendet werden, um physiologische und/oder biochemische Zustände, wie etwa Erkrankung, Mineralanteil, pharmazeutische Medikamentenwirksamkeit und/oder Organfunktion, zu bestimmen. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, eine Analytenkonzentration innerhalb des Bluts eines Individuums zu bestimmen, um einen Gesundheitszustand, wie etwa Diabetes, zu verwalten. Folglich kann das Individuum zu einem Diagnoselabor oder einer medizinischen Einrichtung gehen, um Blut abnehmen zu lassen, und dann (oft für eine ausgedehnte Periode) auf Analyseergebnisse warten. Das Individuum kann typischerweise einen Folgebesuch mit einem Gesundheitsdienstleister planen, um die Analyseergebnisse zu besprechen, was auch Kosten hinzufügen kann.
  • Figurenliste
  • Die ausführliche Beschreibung ist unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben. Die Verwendung der gleichen Bezugsziffern in unterschiedlichen Fällen in der Beschreibung und den Figuren kann ähnliche oder identische Gegenstände anzeigen. Verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele („Beispiele“) der vorliegenden Offenbarung sind in der folgenden ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen offenbart. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Allgemein können Operationen offenbarter Prozesse in willkürlicher Reihenfolge durchgeführt werden, sofern nicht anderweitig in den Ansprüchen angegeben.
    • 1 ist eine Querschnittsseitenansicht einer schematischen Repräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems;
    • 2 ist eine Seitenaufrissschnittansicht einer schematischen Repräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems einschließlich einer Mikrofluidkappe;
    • 3 ist eine Blockdiagrammrepräsentation eines Beispiels für eine erste Elektrodenstruktur, die auf einem Basissubstrat einer Ausführungsform eines Sensorsystems angeordnet ist;
    • 4 ist eine Blockdiagrammrepräsentation eines Beispiels für eine erste Elektrodenstruktur mit einer Abgabechemie, die über den leitfähigen Elementen angeordnet ist, in einer Ausführungsform eines Sensorsystems;
    • 5 ist eine Blockdiagrammrepräsentation eines Beispiels für eine erste Elektrodenstruktur mit einer Abgabechemie, die über der Oberfläche der ersten Elektrodenstruktur angeordnet ist, in einer Ausführungsform eines Sensorsystems;
    • 6 ist eine Blockdiagrammrepräsentation eines Beispiels für eine Abgabechemie, die innerhalb einer Assay-Kammer einer Ausführungsform eines Sensorsystems angeordnet ist;
    • 7 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems einschließlich einer Mikrofluidkappe mit einer gestuften Konfiguration;
    • 8 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems einschließlich einer Mikrofluidkappe mit einer gestuften Konfiguration;
    • 9 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems einschließlich einer Mikrofluidkappe mit einer gestuften Konfiguration;
    • 10 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems einschließlich einer Mikrofluidkappe mit einer gestuften Konfiguration;
    • 11 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems einschließlich einer Mikrofluidkappe mit einer gestuften Konfiguration und wenigstens einer Öffnung, die sich durch die Mikrofluidkappe erstreckt;
    • 12 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems einschließlich einer Mikrofluidkappe mit einer gestuften Konfiguration und wenigstens einer Öffnung, die sich durch die Mikrofluidkappe erstreckt;
    • 13 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems einschließlich einer Mikrofluidkappe;
    • 14 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems einschließlich einer Mikrofluidkappe;
    • 15A ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems einschließlich eines Beispiels für eine Mikrofluidkappe mit einer gestuften Konfiguration;
    • 15B ist eine Blockdiagrammrepräsentation der Ausführungsform eines Sensorsystems aus 15A einschließlich eines Beispiels für eine Mikrofluidkappe mit einer gestuften Konfiguration mit unterschiedlichen Analyten innerhalb der Assay-Kammer angeordnet;
    • 16A bis 16H sind schematische Repräsentationen der unterschiedlichen Stufen einer Ausführungsform des Sensorsystems während eines beispielhaften Fertigungsprozesses; und
    • 17 ist eine Flussdiagrammrepräsentation eines Beispiels für ein Verfahren des Verwendens einer Ausführungsform des Sensorsystems.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Übersicht
  • Vor-Ort-Sensorsysteme können verwendet werden, um frisch gesammelte Fluidproben zu analysieren, anstatt zu einer medizinischen Einrichtung reisen oder die Fluidproben für den Transport zu einem entfernt befindlichen Labor zur Analyse aufbewahren zu müssen. Vor-Ort-Sensorsysteme können auch verwendet werden, um Ergebnisse für analysierte Fluidproben schneller zu erhalten, um eine Analyse von Fluidproben in abgelegenen Bereichen durchzuführen, wo Transportation und/oder Zugang zu Testausrüstung beschränkt ist, um Selbsttests für Patienten durchzuführen, die eine Analyse einer oder mehrerer ihrer biologischen Proben (z. B. Blut, Speichel, Urin usw.) häufig benötigen (anstatt jedes Mal, wenn ein Test benötigt wird, zu einer Gesundheitseinrichtung gehen zu müssen) und so weiter. Dementsprechend gibt es eine zunehmende Nachfrage nach Vorrichtungen, die Vor-Ort(z. B. Bedarfspunkt)-Testen ermöglichen.
  • Entsprechend sind Sensorsysteme zur Analyse von Fluiden beschrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung beinhaltet ein Sensorsystem eine Assay-Kammer, die zum Empfangen einer Fluidprobe ausgebildet ist. Eine Abgabechemie ist innerhalb der Assay-Kammer angeordnet. Das Sensorsystem beinhaltet eine erste Elektrodenstruktur einschließlich wenigstens eines leitfähigen Elements. Das Sensorsystem beinhaltet eine zweite Elektrodenstruktur nahe der ersten Elektrodenstruktur. Die zweite Elektrodenstruktur ist dazu ausgebildet, ein elektrisches Signal durch die Fluidprobe zu übertragen, und die erste Elektrodenstruktur ist dazu ausgebildet, das elektrische Signal zu empfangen, das durch die Fluidprobe übertragen wird, und als Reaktion darauf ein Erfassungssignal zu erzeugen. Das Erfassungssignal ist repräsentativ für eine Reaktion zwischen der Fluidprobe und der Abgabechemie. Das Sensorsystem beinhaltet eine Steuerung, die elektrisch mit der ersten Elektrodenstruktur gekoppelt ist. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, wenigstens einen Analyten in der Fluidprobe basierend wenigstens auf dem Erfassungssignal zu identifizieren, das durch die erste Elektrodenstruktur erzeugt wird. Das Sensorsystem beinhaltet ein Basissubstrat. Die erste Elektrodenstruktur oder die zweite Elektrodenstruktur ist innerhalb des Basissubstrats eingebettet. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die erste Elektrode oder die zweite Elektrode mit dem Basissubstrat gekoppelt.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung beinhaltet ein Sensorsystem ein Basissubstrat und eine Assay-Kammer, die zum Empfangen einer Fluidprobe ausgebildet ist. Eine Abgabechemie ist innerhalb der Assay-Kammer angeordnet, wobei die Abgabechemie eine getrocknete wässrige Lösung mit mehreren beschichteten Mikrokügelchen beinhaltet. Das Sensorsystem beinhaltet eine erste Elektrodenstruktur, die innerhalb des Basissubstrats eingebettet ist. Die erste Elektrodenstruktur beinhaltet ein Array aus leitfähigen Elementen, die in einer M-mal-N-Matrix angeordnet sind, wobei M eine Anzahl an Zeilen aus leitfähigen Elementen ist und N eine Anzahl an Spalten aus leitfähigen Elementen ist. Das Sensorsystem beinhaltet eine Mikrofluidkappe, die mit der Basisstruktur gekoppelt ist. Die Mikrofluidkappe umfasst eine zweite Elektrodenstruktur. Die zweite Elektrodenstruktur ist nahe der ersten Elektrodenstruktur und ist dazu ausgebildet, ein elektrisches Signal durch die Fluidprobe zu übertragen, und die erste Elektrodenstruktur ist dazu ausgebildet, das elektrische Signal zu empfangen, das durch die Fluidprobe übertragen wird, und als Reaktion darauf ein Erfassungssignal zu erzeugen. Das Erfassungssignal ist indikativ für eine Reaktion zwischen der Fluidprobe und der Abgabechemie. Das Sensorsystem beinhaltet eine Steuerung, die elektrisch mit der ersten Elektrodenstruktur gekoppelt ist. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, wenigstens einen Analyten in der Fluidprobe basierend wenigstens auf dem Erfassungssignal zu identifizieren, das durch die erste Elektrodenstruktur erzeugt wird. Die erste Elektrodenstruktur und die zweite Elektrodenstruktur definieren einen ersten und zweiten Teil der Assay-Kammer. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die erste Elektrode oder die zweite Elektrode mit dem Basissubstrat gekoppelt.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung beinhaltet ein Sensorsystem ein Basissubstrat, eine Assay-Kammer, die dazu ausgebildet ist, eine Fluidprobe zu empfangen, und eine Abgabechemie, die innerhalb der Assay-Kammer angeordnet ist. Ein Sensor ist innerhalb des Basissubstrats eingebettet. Der Sensor beinhaltet eine erste Elektrodenstruktur. Eine Mikrofluidkappe ist mit dem Basissubstrat gekoppelt. Die Mikrofluidkappe beinhaltet eine zweite Elektrodenstruktur, die dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal durch die Fluidprobe zu übertragen. Die erste Elektrodenstruktur ist dazu ausgebildet, das elektrische Signal zu empfangen, das durch die Fluidprobe übertragen wird, und als Reaktion ein Erfassungssignal zu erzeugen. Das Erfassungssignal ist indikativ für eine Interaktion zwischen der Fluidprobe und der Abgabechemie. Eine Steuerung ist elektrisch mit der ersten Elektrodenstruktur gekoppelt und dazu ausgebildet, wenigstens einen Analyten in der Fluidprobe basierend auf wenigstens dem Erfassungssignal zu identifizieren, das durch die erste Elektrodenstruktur erzeugt wird.
  • Implementierungsbeispiele
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Repräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems 100 gezeigt, das dazu ausgebildet ist, eine Fluidprobe 122 zu analysieren. Das Sensorsystem 100 detektiert die Anwesenheit und/oder Abwesenheit eines oder mehrerer Analyten innerhalb der Fluidprobe 122. Bei einer Ausführungsform bestimmt das Sensorsystem 100 wenigstens eine Charakteristik (z. B. eine Menge, räumliche Verteilung, Abmessung, Konzentration usw.) eines oder mehrerer Teilchen (z. B. Zellen, biologischer Strukturen, Kügelchen, Mikroteilchen usw.) in der Fluidprobe 122. Durch die Offenbarung hindurch können die Wörter Sensorsystem und Sensor-Package austauschbar verwendet werden.
  • Bei einer Ausführungsform wird das Sensorsystem 100 als ein Teststreifen genutzt. Bei einer Ausführungsform ist das Sensorsystem 100 mit einer externen Vorrichtung gekoppelt. Beispiele für externe Vorrichtungen beinhalten unter anderem eine Mobilvorrichtung, ein Smartphone, eine anziehbare Vorrichtung, ein Tablet, eine digitale Kamera, einen Notebook-Computer, einen Medienabspieler, eine portable Spielevorrichtung, einen Computer und ein Analyseinstrument. Bei einer Ausführungsform ist das Sensorsystem 100 eine Komponente einer Vorrichtung. Beispielhafte Vorrichtungen mit einem eingebetteten Sensorsystem 100 beinhalten unter anderem eine Mobilvorrichtung, ein Smartphone, eine anziehbare Vorrichtung, ein Tablet, eine digitale Kamera, einen Notebook-Computer, einen Medienabspieler, eine portable Spielevorrichtung, einen Computer und ein Analyseinstrument.
  • Das Sensorsystem 100 beinhaltet ein Basissubstrat 102, eine erste Elektrodenstruktur 108, eine zweite Elektrodenstruktur 116, eine Assay-Kammer 120 und eine Abgabechemie 110. Die Assay-Kammer 120 ist dazu ausgebildet, eine Fluidprobe 122 zu empfangen. Die Abgabechemie 110 ist innerhalb der Assay-Kammer 120 angeordnet. Die Anwesenheit eines oder mehrerer Analyten in der Fluidprobe 122 führt zu einer spezifischen Reaktion mit der Abgabechemie 110. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 dazu ausgebildet, ein oder mehrere elektrische Signale 134 durch wenigstens einen Teil der Fluidprobe 122 zu übertragen, die innerhalb der Assay-Kammer 120 abgeschieden ist. Die erste Elektrodenstruktur 108 ist dazu ausgebildet, ein oder mehrere elektrische Signale 134 zu empfangen, die durch die Fluidprobe 122 hindurchgegangen sind, und als Reaktion ein Erfassungssignal zu erzeugen. Das Erfassungssignal ist indikativ für die Anwesenheit und/oder Abwesenheit eines oder mehrerer Analyten in der Fluidprobe 122. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die erste Elektrodenstruktur 108 mehrere leitfähige Elemente 106. Das Erfassungssignal basiert auf der Impedanz und/oder Kapazität zwischen der zweiten Elektrodenstruktur 116 und einem oder mehreren leitfähigen Elementen 106, die aus der Anwesenheit eines oder mehrerer Teilchen (z. B. eines Analyten) in der Fluidprobe 122 resultiert.
  • Bei einer Ausführungsform ist die erste Elektrodenstruktur 108 dazu ausgebildet, ein oder mehrere elektrische Signale 134 durch wenigstens einen Teil der Fluidprobe 122 zu übertragen, die innerhalb der Assay-Kammer 120 platziert ist. Die zweite Elektrodenstruktur 118 ist dazu ausgebildet, ein oder mehrere elektrische Signale 134 zu empfangen, die durch die Fluidprobe 122 hindurchgegangen sind, und als Reaktion ein Erfassungssignal zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die zweite Elektrodenstruktur 118 mehrere leitfähige Elemente 106.
  • Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 nahe der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Assay-Kammer 120 zwischen der ersten Elektrodenstruktur 108 und der zweiten Elektrodenstruktur 116 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Assay-Kammer 120 zwischen der ersten Elektrodenstruktur 108 und der zweiten Elektrodenstruktur 116 definiert. Bei einer Ausführungsform definiert die erste Elektrodenstruktur 116 eine erste Oberfläche der Assay-Kammer 120 und definiert die zweite Elektrodenstruktur 116 eine zweite Oberfläche der Assay-Kammer 120. Bei einer Ausführungsform definieren die erste Elektrodenstruktur 108 und die zweite Elektrodenstruktur 116 wenigstens einen Teil gegenüberliegender Oberflächen der Assay-Kammer 120. Bei einer Ausführungsform sind die erste Elektrodenstruktur 108 und die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang eines Perimeters der Assay-Kammer 120 angeordnet.
  • Die Abgabechemie 110 ist innerhalb der Assay-Kammer 120 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf wenigstens einem Teil der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf wenigstens einem Teil der zweiten Elektrodenstruktur 116 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf wenigstens einem Teil von sowohl der ersten Elektrodenstruktur 108 als auch der zweiten Elektrodenstruktur 116 angeordnet.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Abgabechemie 110 ein Wasserbasierte-Polymerlösung/Teilchen-Gemisch, das auf der ersten Elektrodenstruktur 108 und/oder der zweiten Elektrodenstruktur 116 platziert und/oder getrocknet (z. B. eine getrocknete wässrige Lösung) ist. Das Wasserbasierte-Polymerlösung/Teilchen-Gemisch wirkt als eine hydrophile Oberfläche der ersten Elektrodenstruktur 108 und/oder der zweiten Elektrodenstruktur 116. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Abgabechemie 110 und/oder das Wasserbasierte-Polymerlösung/Teilchen-Gemisch Wasser und/oder ein Detergens und/oder einen Alkohol und/oder eine Stärke und/oder wenigstens ein Mikrokügelchenarray. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Abgabechemie 110 Maltodextrin und/oder Stabilisatoren und/oder Katalysatoren und/oder Puffer. Die Abgabechemie 110 kann andere Komponenten und/oder Bestandteile beinhalten.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Abgabechemie 110 einen gesamten Feststoffanteil von näherungsweise 5 Vol.-% mit einem Teilchenanteil von näherungsweise 0,5 % und einer Teilchengröße von näherungsweise 0,4-3 µm. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Abgabechemie 110 näherungsweise 70-95 % Wasser, 3-12 % Alkohol (z. B. Ethanol), 1-5 % Saccharose, 1-2 % Detergens (z. B. bovines Serumalbumin (BSA)), 0,5-5 % Detergens (z. B. M600) und/oder mehrere beschichtete Mikrokügelchen. Bei einer Ausführungsform liegt die Abgabechemie 110 in der Form eines Films vor, der über der ersten Elektrodenstruktur 108 und/oder der zweiten Elektrodenstruktur 118 angeordnet ist, wobei die Dicke des Films der Abgabechemie 110 näherungsweise 1 µm beträgt. Die Abgabechemie 110 kann andere Konfigurationen, wie etwa zum Beispiel Feststoffanteil, Teilchenanteil, Dicke, Teilchengröße und Konfigurationen für andere Assays beinhalten.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Abgabechemie 110 ein oder mehrere unterschiedliche Biomaterialien zum Durchführen eines oder mehrerer unterschiedlicher Assays. Bei einer Ausführungsform ist ein Assay ein Test, der durch Hinzufügen und/oder Kontaktieren eines oder mehrerer Reagenzien (z. B. der Abgabechemie 110) zu/mit einer Fluidprobe 122 und Detektieren von Analyten in der Fluidprobe 122 basierend auf einer Reaktion der Fluidprobe 122 mit der Abgabechemie 110 durchgeführt wird. Zum Beispiel kann die Abgabechemie 110 einschließlich beschichteter Mikrokügelchen (z. B. Kügelchen einschließlich oder beschichtet mit einer oder mehreren Beschichtungen und/oder Reagenzien) agglutinieren oder agglomerieren, wenn ein gewisser Analyt in der Fluidprobe 122 anwesend ist. Manche Beispiele für Assays beinhalten Agglutinations- oder Agglomerations-Assays, einschließlich unter anderem Immun-Assays, kinetischer Agglutinations-Assays, Agglomeration-von-Kügelchen-Assays, kinetischer Agglomeration-von-Kügelchen-Assays, Koagulations-Assays, kinetischer Koagulations-Assays, Oberflächenantigen-Assays, Rezeptor-Assays von Biopsieprozeduren, Zirkulierende-Blutzellen-Assays oder Zirkulierende-Nucleinsäure-Assays.
  • Wie oben erwähnt, beinhaltet das Sensorsystem 100 ein Basissubstrat 102. Bei einer Ausführungsform ist die erste Elektrodenstruktur 108 mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform ist die erste Elektrodenstruktur 108 innerhalb des Basissubstrats 102 gebildet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 innerhalb des Basissubstrats 102 gebildet. Bei einer Ausführungsform ist die erste Elektrodenstruktur innerhalb des Basissubstrats 102 eingebettet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 innerhalb des Basissubstrats 102 eingebettet. Bei einer Ausführungsform ist die erste Elektrodenstruktur 108 ein Teil des Basissubstrats 102. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 ein Teil des Basissubstrats 102.
  • Das Basissubstrat 102 kann eine Vielzahl an Materialien und/oder Konfigurationen beinhalten, wie etwa ein Halbleitermaterial (z. B. Silicium), ein Flache-Grabenisolation-Oxid (und/oder ein Feldoxid (FOX)) und/oder einen aktiven Teil (z. B. wenigstens eine Elektrode), der so verarbeitet wurde, dass er eine aktive Schaltungsanordnung beinhaltet. Bei einer Ausführungsform umfasst das Basissubstrat 102 einen n-Typ-Siliciumwafer oder einen p-Typ-Siliciumwafer. Bei einer Ausführungsform umfasst das Basissubstrat 102 Gruppe-V-Elemente (z. B. Phosphor, Arsen, Antimon usw.), die dazu ausgebildet sind, n-Typ-Ladungsträgerelemente zu liefern. Bei einer Ausführungsform umfasst das Basissubstrat 102 Gruppe-IIIA-Elemente (z. B. Bor usw.), die dazu ausgebildet sind, p-Typ-Ladungsträgerelemente zu liefern. Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Basissubstrat 102 integrierte Schaltkreise, die in einer Vielzahl von Arten ausgebildet sein können. Zum Beispiel können die integrierten Schaltkreise digitale integrierte Schaltkreise, analoge integrierte Schaltkreise, Mischsignalschaltkreise und so weiter beinhalten. Bei einer oder mehreren Implementierungen können die integrierten Schaltkreise digitale Logikvorrichtungen, analoge Vorrichtungen (z. B. Verstärker usw.) und Kombinationen davon usw. beinhalten. Wie oben beschrieben, können die integrierten Schaltkreise unter Nutzung verschiedener Fertigungstechniken gefertigt werden. Zum Beispiel können die integrierten Schaltkreise mittels CMOS-Techniken (CMOS: Complimentary Metal-Oxide-Semiconductor - komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter), Bipolarhalbleitertechniken und so weiter gefertigt werden. Bei einer Ausführungsform umfasst das Sensorsystem 100 einen einzigen Chip.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Sensorsystem 100 eine Steuerung (nicht gezeigt). Bei einer Ausführungsform ist die Steuerung elektrisch mit der ersten Elektrodenstruktur 108 gekoppelt und dazu ausgebildet, das Erfassungssignal zu empfangen, das durch die erste Elektrodenstruktur 108 erzeugt wird. Die Steuerung identifiziert die Anwesenheit oder die Abwesenheit wenigstens eines Analyten in der Fluidprobe 122 basierend wenigstens teilweise auf dem empfangenen Erfassungssignal. Bei einer Ausführungsform ist die Steuerung mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform ist die Steuerung eine Integrierter-Schaltkreis-Komponente des Basissubstrats 102. Bei einer Ausführungsform ist die Steuerung innerhalb des Basissschaltkreises 102 eingebettet. Bei einer Ausführungsform erzeugt die zweite Elektrodenstruktur das Erfassungssignal. Die Steuerung ist elektrisch mit der zweiten Elektrodenstruktur 116 gekoppelt und empfängt das Erfassungssignal von der zweiten Elektrodenstruktur 116. Bei einer Ausführungsform ist die Steuerung dazu ausgebildet, wenigstens einen Analyten in der Fluidprobe 122 basierend wenigstens teilweise auf dem Erfassungssignal zu identifizieren, das von der zweiten Elektrodenstruktur empfangen wird.
  • Bei einer Ausführungsform ist eine Anzeige kommunikativ mit der Steuerung gekoppelt. Bei einer Ausführungsform ist die Anzeige eine Komponente des Sensorsystems 100. Die Anzeige ist dazu ausgebildet, Daten anzuzeigen, die mit der Identifikation einer Anwesenheit eines Analyten in der Fluidprobe 122 durch die Steuerung assoziiert sind. Andere Mechanismen, wie etwa zum Beispiel eine Audioausgabe, können verwendet werden, um Daten, die mit der Identifikation einer Anwesenheit eines Analyten in der Fluidprobe 122 durch die Steuerung assoziiert sind, an einen Benutzer zu liefern.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist eine schematische Repräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems 100 einschließlich einer Mikrofluidkappe 114 gezeigt. Bei einer Ausführungsform ist die Mikrofluidkappe 114 mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt und allgemein über der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Die Mikrofluidkappe 114 besteht aus elektrisch nichtleitfähigem dielektrischen Material. Beispiele für elektrisch nichtleitfähige dielektrische Materialien beinhalten unter anderem Glas (z. B. eine Glasplatte), ein Polymer (z. B. Polystyrol), Keramik und eine Aufrahmung.
  • Die zweite Elektrodenstruktur 116 ist entlang einer Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet oder gebildet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang der gesamten Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet oder gebildet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang eines im Wesentlichen ebenflächigen Teils der Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet. Die zweite Elektrodenstruktur 116 ist in einer beabstandeten Beziehung mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 allgemein parallel zu der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 nahe der Assay-Kammer 120 angeordnet. Bei einer Ausführungsform definieren die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 und eine obere Oberfläche des Basissubstrats 102 die Assay-Kammer 120, wobei sich die erste Elektrodenstruktur 108 und die zweite Elektrodenstruktur 116 auf gegenüberliegenden Seiten der Assay-Kammer 120 befinden. Bei einer Ausführungsform definieren die erste Elektrodenstruktur 108 und die zweite Elektrodenstruktur 116 gegenüberliegende Seiten der Assay-Kammer 120.
  • Wie zuvor erwähnt, beinhaltet die erste Elektrodenstruktur 108 mehrere leitfähige Elemente 106. Bei einer Ausführungsform befinden sich die mehreren leitfähigen Elemente 106 bei näherungsweise einem Zentrum 124 des Basissubstrats 102.
  • Die Abgabechemie 110 ist innerhalb der Assay-Kammer 120 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf wenigstens einem Teil der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf wenigstens einem Teil der zweiten Elektrodenstruktur 116 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf wenigstens einem Teil von sowohl der ersten Elektrodenstruktur 108 als auch der zweiten Elektrodenstruktur 116 angeordnet.
  • Das Sensorsystem 100 beinhaltet eine Öffnung 118. Die Fluidprobe 122 wird über die Öffnung 118 in die Assay-Kammer 120 des Sensorsystems 100 abgeschieden. Bei einer Ausführungsform wird die Fluidprobe 122 durch die Öffnung 118 unter Verwendung von Kapillarwirkung in die Assay-Kammer 120 gezogen. Bei einer Ausführungsform ist die Öffnung 118 zwischen der Mikrofluidkappe 114 und dem Basissubstrat 102 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Öffnung 118 durch einen Teil der Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 und einen Teil einer oberen Oberfläche des Basissubstrats 102 definiert. Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Sensorsystem 100 mehrere Öffnungen 118. Bei einer Ausführungsform mit mehreren Öffnungen 118 tritt die Fluidprobe 122 über eine der mehreren Öffnungen 118 in die Assay-Kammer 120 ein und verlässt die Assay-Kammer 120 über eine andere der mehreren Öffnungen 118.
  • Bei einer Ausführungsform sind ein oder mehrere Kontaktpads 112 auf einer oberen Oberfläche des Basissubstrats 102 angeordnet. Eines oder mehrere der Kontaktpads 112 sind elektrisch mit der aktiven Schaltungsanordnung gekoppelt, die in dem Basissubstrat 102 eingebettet oder gebildet ist. Beispiele für eine solche aktive Schaltungsanordnung beinhalten unter anderem die erste Elektrodenstruktur 108, eines oder mehrere der leitfähigen Elemente 106 in der ersten Elektrodenstruktur 108 und die Steuerung. Die Kontaktpads 112 sind unter Verwendung von leitfähigem Material gebildet. Beispiele für leitfähige Materialien, die zum Bilden eines Kontaktpads 112 verwendet werden können, beinhalten unter anderem Kupfer, Aluminium und Wolfram.
  • Bei einer Ausführungsform wird ein elektrisch leitfähiges Material 126 verwendet, um eines oder mehrere der aktiven Schaltkreiselemente, die in der Basisstruktur 102 eingebettet oder gebildet sind, über die Kontaktpads 112 elektrisch mit einer oder mehreren der elektrischen Komponenten der Mikrofluidkappe 114 zu koppeln. Bei einer Ausführungsform wird das elektrisch leitfähige Material 126 verwendet, um die Mikrofluidkappe 114 über eines oder mehrere der Kontaktpads 112, die auf dem Basissubstrat 102 angeordnet sind, mechanisch mit dem Basissubstrat 102 zu koppeln. Bei einer Ausführungsform wird das elektrisch leitfähige Material 126 verwendet, um sowohl eine oder mehrere elektrische Komponenten auf der Mikrofluidkappe 114 elektrisch mit einem oder mehreren aktiven Schaltkreiselementen, die in dem Basissubstrat 102 eingebettet oder gebildet sind, zu koppeln als auch um die Mikrofluidkappe 114 mechanisch mit dem Basissubstrat 102 zu koppeln. Beispiele für elektrisch leitfähige Materialien beinhalten unter anderem Lot, eine wiederaufgeschmolzene Lotkugel und Lotpaste.
  • Bei einer Ausführungsform wird ein elektrisch leitfähiger Klebstoff verwendet, um eines oder mehrere der aktiven Schaltkreiselemente, die in der Basisstruktur 102 eingebettet oder gebildet sind, über die Kontaktpads 112 elektrisch mit einer oder mehreren der elektrischen Komponenten auf der Mikrofluidkappe 114 zu koppeln. Bei einer Ausführungsform wird der elektrisch leitfähige Klebstoff verwendet, um die Mikrofluidkappe 114 über eines oder mehrere der Kontaktpads 112, die auf dem Basissubstrat 102 angeordnet sind, mechanisch mit dem Basissubstrat 102 zu koppeln. Bei einer Ausführungsform wird der elektrisch leitfähige Klebstoff verwendet, um sowohl eine oder mehrere elektrische Komponenten auf der Mikrofluidkappe 114 elektrisch mit einem oder mehreren aktiven Schaltkreiselementen, die in dem Basissubstrat 102 eingebettet oder gebildet sind, zu koppeln als auch um die Mikrofluidkappe 114 mechanisch mit dem Basissubstrat 102 zu koppeln. Beispiele für elektrisch leitfähige Klebstoffe beinhalten unter anderem ein Epoxid und ein leitfähiges Epoxid.
  • Bei einer Ausführungsform wird eine Kombination aus elektrisch leitfähigem Material 126 und elektrisch leitfähigem Klebstoff verwendet, um eine oder mehrere der unterschiedlichen Komponenten elektrisch und/oder mechanisch zu koppeln, wie oben beschrieben ist. Bei einer Ausführungsform wird der elektrisch leitfähige Klebstoff in Kombination mit einer oder mehreren Glasfasern und wenigstens einem Abstandshalter verwendet, um wenigstens eine Öffnung 118 zwischen dem Basissubstrat 102 und der Mikrofluidkappe 114 zu erzeugen.
  • Bei einer Ausführungsform ist das Sensorsystem 100 dazu ausgebildet, mit einer Schaltplatte 128 elektrisch gekoppelt und mechanisch gekoppelt zu werden. Beispiele für die Schaltplatte 128 beinhalten unter anderem eine Leiterplatte, eine flexible Substratplatine und eine flexible Kunststoffleiterplatte. Bei einer Ausführungsform ist die Schaltplatte 128 eine Komponente einer Vorrichtung. Beispiele für die Vorrichtungen beinhalten unter anderem eine Mobilvorrichtung, ein Smartphone, eine anziehbare Vorrichtung, ein Tablet, eine digitale Kamera, einen Notebook-Computer, einen Medienabspieler, eine portable Spielevorrichtung, einen Computer und ein Analyseinstrument.
  • Bei einer Ausführungsform das Basissubstrat 102 ein oder mehrere Kontaktpads 132, die auf einer unteren Oberfläche des Basissubstrats 102 angeordnet sind. Bei einer Ausführungsform wird ein elektrisch leitfähiges Material 130 verwendet, um das Sensorsystem 100 über das eine oder die mehreren Kontaktpads 132 elektrisch und/oder mechanisch mit der Schaltplatte 128 zu koppeln. Beispiele für elektrisch leitfähige Materialien beinhalten unter anderem Lot, eine wiederaufgeschmolzene Lotkugel und Lotpaste. Bei einer Ausführungsform wird ein elektrisch leitfähiger Klebstoff verwendet, um das Sensorsystem 100 über das eine oder die mehreren Kontaktpads 132 elektrisch und/oder mechanisch mit der Schaltplatte 128 zu koppeln. Beispiele für elektrisch leitfähige Klebstoffe beinhalten unter anderem ein Epoxid, einen leitfähiges Epoxid und einen Die-Anbringungsklebstoff. Bei einer Ausführungsform wird eine Kombination aus elektrisch leitfähigem Material 130 und elektrisch leitfähigem Klebstoff verwendet, um das Sensorsystem 100 über das eine oder die mehreren Kontaktpads 132 elektrisch und/oder mechanisch mit der Schaltplatte 128 zu koppeln.
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist eine Blockdiagrammrepräsentation eines Beispiels für eine erste Elektrodenstruktur 108 auf einem Basissubstrat 102 einer Ausführungsform eines Sensorsystems 100 gezeigt. Wie zuvor erwähnt, beinhaltet die erste Elektrodenstruktur 108 mehrere leitfähige Elemente 106. Bei einer Ausführungsform sind die mehreren leitfähigen Elemente 106 in der Form eines Arrays aus leitfähigen Elementen 106 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist das Array aus leitfähigen Elementen 106 in einer M-mal-N-Matrix angeordnet, wobei M die Anzahl an Zeilen aus leitfähigen Elementen 106 in der M-mal-N-Matrix ist und N die Anzahl an Spalten aus leitfähigen Elementen 106 in der M-mal-N-Matrix ist. Bei einer Ausführungsform befindet sich die M-mal-N-Matrix aus leitfähigen Elementen 106 bei näherungsweise dem Zentrum des Basissubstrats 102. Obwohl eine M-mal-N-Matrix-Anordnung der leitfähigen Elemente 106 beschrieben wurde, können die mehreren leitfähigen Elemente 106 in anderen Konfigurationen angeordnet werden. Beispiele für andere Konfigurationen beinhalten unter anderem eine quadratische Konfiguration, eine rechteckige Konfiguration, eine kreisförmige Konfiguration, eine unregelmäßige Konfiguration und eine lineare Konfiguration.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet wenigstens ein leitfähiges Element 106 in der M-mal-N-Matrix aus leitfähigen Elementen 106 ein Dummy-Element. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die M-mal-N-Matrix aus leitfähigen Elementen 106 wenigstens eine Spalte und/oder wenigstens eine Zeile aus Dummy-Elementen. Das eine oder die mehreren Dummy-Elemente sind mit einer Wechselstrom(AC: Alternating Current)-Masse und/oder einem anderen elektrischen Potential verbunden, so dass das eine oder die mehreren Dummy-Elemente nicht als ein Erfassungselement fungieren, das die Detektion oder Abwesenheit eines Analyten in einer Fluidprobe 122 ermöglicht.
  • Unter Bezugnahme auf 4 ist eine Blockdiagrammrepräsentation eines Beispiels für eine erste Elektrodenstruktur 108 mit einer Abgabechemie 110, die über den leitfähigen Elementen 106 angeordnet ist, in einer Ausführungsform eines Sensorsystems 100 gezeigt. Die erste Elektrodenstruktur 108 beinhaltet mehrere leitfähige Elemente 106, die in einem M-mal-N-Array angeordnet sind. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 über jedem einzelnen leitfähigen Element 106 in dem M-mal-N-Array aus leitfähigen Elementen 106 angeordnet.
  • Bei einer Ausführungsform bildet die Abgabechemie 110 einzelne Abgabechemieinseln, die mit jedem leitfähigen Element 106 assoziiert sind. Bei einer Ausführungsform bedeckt die Abgabechemie 110 eine obere Oberfläche und Seiten jedes einzelnen leitfähigen Elements 106. Jede Insel der Abgabechemie 110 beinhaltet die Abgabechemie 110, die die obere Oberfläche und die Seiten von jedem einzelnen leitfähigen Element 108 bedeckt. Bei einer Ausführungsform bildet jede Insel der Abgabechemie 110 eine im Wesentlichen ebenflächige Oberfläche mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108. Bei einer Ausführungsform sind die Inseln der Abgabechemie 110 über einem oder mehreren der leitfähigen Elemente 106 in dem M-mal-N-Array gebildet. Bei einer Ausführungsform sind die Inseln der Abgabechemie 110 über einer Teilmenge des M-mal-N-Arrays aus leitfähigen Elementen 106 gebildet.
  • Unter Bezugnahme auf 5 ist eine Blockdiagrammrepräsentation eines Beispiels für eine erste Elektrodenstruktur 108 mit einer Abgabechemie 110, die über der Oberfläche der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet ist, in einer Ausführungsform eines Sensorsystems 100 gezeigt. Die erste Elektrodenstruktur 108 beinhaltet mehrere leitfähige Elemente 106, die in einem M-mal-N-Array angeordnet sind.
  • Bei einer Ausführungsform bedeckt die Abgabechemie 110 im Wesentlichen eine gesamte Oberfläche der ersten Elektrodenstruktur 108. Die Abgabechemie 110 bedeckt die obere Oberfläche und Seiten jedes einzelnen leitfähigen Elements 106, die Bereiche der Oberfläche der ersten Elektrodenstruktur 108 zwischen angrenzenden leitfähigen Elementen 106 und die Bereiche der ersten Elektrodenstruktur 108, die sich jenseits eines Perimeters erstrecken, der durch das Äußere der leitfähigen Elemente 106 in dem M-mal-N-Array definiert ist. Bei einer Ausführungsform bildet die Abgabechemie 110 eine im Wesentlichen ebenflächige Oberfläche mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 über einem oder mehreren der leitfähigen Elemente 106 in dem M-mal-N-Array angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 über einer Teilmenge des M-mal-N-Arrays aus leitfähigen Elementen 106 angeordnet.
  • Unter Bezugnahme auf 6 ist eine Ausschnittblockdiagrammrepräsentation eines Beispiels für eine Assay-Kammer 120 mit einer Abgabechemie 110, die in der Assay-Kammer 120 angeordnet ist, in einer Ausführungsform eines Sensorsystems 110 gezeigt. Bei einer Ausführungsform des Sensorsystems 100 ist die Assay-Kammer 120 zwischen der Mikrofluidkappe 114 und dem Basissubstrat 102 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Assay-Kammer 120 zwischen der ersten Elektrodenstruktur 108 und der zweiten Elektrodenstruktur 116 angeordnet. Bei einer Ausführungsform sind gegenüberliegende Seiten der Assay-Kammer 120 durch die erste Elektrodenstruktur 108 und die zweite Elektrodenstruktur 116 definiert. Die erste Elektrodenstruktur 108 beinhaltet mehrere leitfähige Elemente 106. Die Fluidprobe 122 wird in die Assay-Kammer 120 abgeschieden.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Abgabechemie 110 ein oder mehrere Mikrokügelchen 136. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 eine getrocknete wässrige Lösung einschließlich einer oder mehrerer beschichteter Mikrokügelchen 136. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 eine getrocknete wässrige Lösung einschließlich eines Arrays aus Mikrokügelchen 136. Bei einer Ausführungsform sind die eine oder die mehreren Mikrokügelchen 136 unter Verwendung eines Polymers und/oder von Glas und/oder Metall gebildet. Bei einer Ausführungsform sind eines oder mehrere der beschichteten Mikrokügelchen 136 hohl. Bei einer Ausführungsform weisen eines oder mehrere der beschichteten Mikrokügelchen 136 einen Kern einschließlich eines Materials auf, das von dem Material verschieden ist, das zum Bilden einer Außenoberfläche des einen oder der mehreren Mikrokügelchen 136 verwendet wird.
  • Bei einer Ausführungsform weist jedes individuelle beschichtete Mikrokügelchen 136 eine Beschichtung auf, die für einen gewünschten Assay oder eine Kombination von Assays spezifisch ist. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 dazu ausgebildet, einen Immun-Assay bereitzustellen, und beinhaltet ein oder mehrere beschichtete Mikrokügelchen 136 mit einem Antikörper, um ein spezielles Antigen zu detektieren. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 dazu ausgebildet, einen Immun-Assay bereitzustellen, und beinhaltet ein oder mehrere beschichtete Mikrokügelchen 136 mit einer antigenspezifischen Beschichtung. Ein Beispiel für ein Antigen ist das humane Choriongonadotropin(hCG)-Hormon.
  • Bei einer Ausführungsform ist eine Abgabechemie 110 als ein Koagulations-Assay ausgebildet. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Abgabechemie 110 ein oder mehrere beschichtete Mikrokügelchen 136 mit einer Beschichtung aus Thromboplastin. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 als ein elektrochemisches Assay ausgebildet. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Abgabechemie 110 ein oder mehrere beschichtete Mikrokügelchen 136 mit einer Beschichtung, die Natrium beinhaltet. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Abgabechemie 110 ein oder mehrere beschichtete Mikrokügelchen 136 mit einer Beschichtung, die Glucose beinhaltet.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Abgabechemie 110 ein oder mehrere beschichtete Mikrokügelchen 136 mit einer Beschichtung für einen molekularen Assay. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Abgabechemie 110 ein oder mehrere beschichtete Mikrokügelchen 136 mit einer Beschichtung für einen biochemischen Assay. Bei einer Ausführungsform sind das eine oder die mehreren Mikrokügelchen 136 dazu ausgebildet, einen einzigen Analyten zu detektieren. Bei einer Ausführungsform sind das eine oder die mehreren Mikrokügelchen 136 dazu ausgebildet, mehrere Analyten zu detektieren. Bei einer Ausführungsform sind das eine oder die mehreren Mikrokügelchen 136 dazu ausgebildet, eine spezielle Kombination aus Analyten zu detektieren. Beispiele für Analyten beinhalten unter anderem Blutzellen, Pharmazeutika, Medikamente, Chemikalien, Ionen, Elemente, Alkohol, Glucose, Fructose, Apfelsäure, Metalle und Nährstoffe.
  • Wie oben erwähnt, beinhaltet der Assay einen Test, der durch Einführen der Fluidprobe 122 in die Assay-Kammer 120, die die Abgabechemie 110 beinhaltet, durchgeführt wird. Die Fluidprobe 122 interagiert mit der Abgabechemie 110. Die zweite Elektrodenstruktur 116 erzeugt ein oder mehrere elektrische Signale 134, die durch wenigstens einen Teil der Fluidprobe 122 hindurchgehen. Die erste Elektrodenstruktur 108 detektiert wenigstens einen Teil des einen oder der mehreren elektrischen Signale, das/die durch die Fluidprobe 122 hindurchgeht/hindurchgehen, und erzeugt als Reaktion ein Erfassungssignal. Das Erfassungssignal ist indikativ für die Anwesenheit und/oder Abwesenheit spezieller Analyten in der Fluidprobe 122. Zum Beispiel können beschichtete Mikrokügelchen 136 agglutinieren oder agglomerieren, wenn ein gewisser Analyt in der Fluidprobe 122 vorhanden ist. Das elektrische Signal 134, das durch die Fluidprobe 122 hindurchgeht, wird durch die Agglutination oder Agglomeration beeinflusst, die mit der Anwesenheit des Analyten assoziiert ist. Das Erfassungssignal ist indikativ für den Einfluss der Agglutination oder Agglomeration, die mit der Anwesenheit des Analyten assoziiert ist. Die Steuerung ist elektrisch mit der ersten Elektrodenstruktur 108 gekoppelt und ist dazu ausgebildet, die Anwesenheit des Analyten in der Fluidprobe 122 basierend wenigstens teilweise auf dem Erfassungssignal zu detektieren, das von der ersten Elektrodenstruktur 108 empfangen wird.
  • Unter Bezugnahme auf 7 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems 100 einschließlich eines Beispiels für eine Mikrofluidkappe 114 mit einer gestuften Konfiguration gezeigt. Die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 weist eine gestufte Konfiguration auf. Die Mikrofluidkappe 114 ist mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt und allgemein über der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang der gestuften Konfiguration der Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet oder gebildet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elekrodenstruktur 116 entlang eines im Wesentlichen ebenflächigen Teils der gestuften Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet, welcher allgemein parallel zu der oberen Oberfläche des Basissubstrats 102 ist.
  • Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 nahe der Assay-Kammer 120 angeordnet. Bei einer Ausführungsform definieren die gestufte Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 und eine obere Oberfläche des Basissubstrats 102 die Assay-Kammer 120. Bei einer Ausführungsform definieren die erste Elektrodenstruktur 108 und die zweite Elektrodenstruktur 116 gegenüberliegende Seiten der Assay-Kammer 120.
  • Wie zuvor erwähnt, beinhaltet die erste Elektrodenstruktur 108 mehrere leitfähige Elemente 106. Bei einer Ausführungsform befinden sich die mehreren leitfähigen Elemente 106 bei näherungsweise einem Zentrum 124 des Basissubstrats 102. Die Abgabechemie 110 ist innerhalb der Assay-Kammer 120 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf wenigstens einem Teil der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf wenigstens einem Teil der zweiten Elektrodenstruktur 116 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf wenigstens einem Teil von sowohl der ersten Elektrodenstruktur 108 als auch der zweiten Elektrodenstruktur 116 angeordnet. Das Sensorsystem 100 beinhaltet wenigstens eine Öffnung 118.
  • Bei alternativen Ausführungsformen kann die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 verschiedene Konfigurationen aufweisen. Bei einer Ausführungsform sind unterschiedliche Teile der Mikrofluidkappe 114 in unterschiedlichen Abständen von der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist ein erster Teil der Mikrofluidkappe 114 allgemein parallel zu dem Basissubstrat 102 und in einem ersten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet und ist ein zweiter Teil der Mikrofluidkappe 114 allgemein parallel zu dem Basissubstrat 102 und in einem zweiten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet, wobei der erste Abstand von dem zweiten Abstand verschieden ist.
  • Unterschiedliche Teile der Mikrofluidkappe 114 mit unterschiedlichen Abständen von der ersten Elektrodenstruktur 108 können die Analyse mehrerer Analyten ermöglichen, wobei wenigstens ein Analyt im Vergleich zu einem zweiten Analyten in einer Fluidprobe 122 eine unterschiedliche Größe aufweist.
  • Bei einer Ausführungsform umschließt eine Plattform 104 das Basissubstrat 102 teilweise. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich die Plattform 104 entlang einer unteren Oberfläche des Basissubstrats 102, entlang den Seiten des Basissubstrats 102 und entlang Teilen der oberen Oberfläche des Basissubstrats 102 auf beiden Seiten des Mikrofluiddeckels 114. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich wenigstens ein Durchgangs-Via 140 von einer unteren Oberfläche der Plattform 104 zu dem Basissubstrat 102. Eine oder mehrere Komponenten auf dem und/oder eingebettet in dem Basissubstrat 102 sind unter Verwendung des Durchgangs-Vias 140 elektrisch mit der Schaltplatte 128 verbunden. Zum Beispiel ist ein erstes Ende des Durchgangs-Vias 140 elektrisch mit einem Kontaktpad auf dem Basissubstrat 102 verbunden und ist ein zweites Ende des Durchgangs-Vias 140 unter Verwendung des elektrisch leitfähigen Materials 130 elektrisch und mechanisch mit der Schaltplatte 128 gekoppelt.
  • Unter Bezugnahme auf 8 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems 100 einschließlich eines Beispiels für eine Mikrofluidkappe 114 mit einer gestuften Konfiguration gezeigt. Die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 weist eine gestufte Konfiguration auf. Die Mikrofluidkappe 114 ist mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt und allgemein über der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang der gestuften Konfiguration der Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet oder gebildet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang eines im Wesentlichen ebenflächigen Teils der gestuften Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet, welcher allgemein parallel zu der oberen Oberfläche des Basissubstrats 102 ist.
  • Bei alternativen Ausführungsformen kann die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 verschiedene Konfigurationen aufweisen. Bei einer Ausführungsform sind unterschiedliche Teile der Mikrofluidkappe 114 in unterschiedlichen Abständen von der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist ein erster Teil der Mikrofluidkappe 114 allgemein parallel zu dem Basissubstrat 102 und in einem ersten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet und ist ein zweiter Teil der Mikrofluidkappe 114 allgemein parallel zu dem Basissubstrat 102 und in einem zweiten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet, wobei der erste Abstand von dem zweiten Abstand verschieden ist.
  • Bei einer Ausführungsform erstreckt sich die Plattform 104 entlang einer unteren Oberfläche des Basissubstrats 102. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich wenigstens ein Durchgangs-Via 140 von einer unteren Oberfläche der Plattform 104 durch die Breite der Plattform 104 zu einer oberen Oberfläche der Plattform 104. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich wenigstens ein gefüllter Durchgangs-Via 142 von einer unteren Oberfläche des Basissubstrats 102 durch die Breite des Basissubstrats 102 zu einer oberen Oberfläche des Basissubstrats 102. Eine oder mehrere Komponenten auf dem und/oder eingebettet in dem Basissubstrat 102 sind unter Verwendung des gefüllten Durchgangs-Vias 142 und des Durchgangs-Vias 140 elektrisch mit der Schaltplatte 128 verbunden.
  • Unter Bezugnahme auf 9 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems 100 einschließlich eines Beispiels für eine Mikrofluidkappe 114 mit einer gestuften Konfiguration gezeigt. Die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 weist eine gestufte Konfiguration auf. Die Mikrofluidkappe 114 ist mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt und allgemein über der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang der gestuften Konfiguration der Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet oder gebildet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elekrodenstruktur 116 entlang eines im Wesentlichen ebenflächigen Teils der gestuften Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet, welcher allgemein parallel zu der oberen Oberfläche des Basissubstrats 102 ist.
  • Bei alternativen Ausführungsformen kann die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 verschiedene Konfigurationen aufweisen. Bei einer Ausführungsform sind unterschiedliche Teile der Mikrofluidkappe 114 in unterschiedlichen Abständen von der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist ein erster Teil der Mikrofluidkappe 114 allgemein parallel zu dem Basissubstrat 102 und in einem ersten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet und ist ein zweiter Teil der Mikrofluidkappe 114 allgemein parallel zu dem Basissubstrat 102 und in einem zweiten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet, wobei der erste Abstand von dem zweiten Abstand verschieden ist.
  • Bei einer Ausführungsform wird elektrisch leitfähiges Material 126 verwendet, um die Mikrofluidkappe 114 über eines oder mehrere der Kontaktpads 112, die auf dem Basissubstrat 102 angeordnet sind, mechanisch mit dem Basissubstrat 102 zu koppeln. Bei einer Ausführungsform wird das elektrisch leitfähige Material 126 verwendet, um sowohl eine oder mehrere elektrische Komponenten auf der Mikrofluidkappe 114 elektrisch mit einem oder mehreren aktiven Schaltkreiselementen, die in dem Basissubstrat 102 eingebettet oder gebildet sind, zu koppeln als auch um die Mikrofluidkappe 114 mechanisch mit dem Basissubstrat 102 zu koppeln. Beispiele für elektrisch leitfähige Materialien beinhalten unter anderem Lot, eine wiederaufgeschmolzene Lotkugel und Lotpaste. Bei einer Ausführungsform wird eine Säule und/oder ein Pfosten verwendet, um die Mikrofluidkappe 114 mechanisch mit dem Basissubstrat 102 zu koppeln.
  • Unter Bezugnahme auf 10 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems 100 einschließlich eines Beispiels für eine Mikrofluidkappe 114 mit einer gestuften Konfiguration gezeigt. Die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 weist eine gestufte Konfiguration auf. Die Mikrofluidkappe 114 ist mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt und allgemein über der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang der gestuften Konfiguration der Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet oder gebildet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang eines im Wesentlichen ebenflächigen Teils der gestuften Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet, welcher allgemein parallel zu der oberen Oberfläche des Basissubstrats 102 ist.
  • Bei alternativen Ausführungsformen kann die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 verschiedene Konfigurationen aufweisen. Bei einer Ausführungsform sind unterschiedliche Teile der Mikrofluidkappe 114 in unterschiedlichen Abständen von der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist ein erster Teil der Mikrofluidkappe 114 allgemein parallel zu dem Basissubstrat 102 und in einem ersten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet und ist ein zweiter Teil der Mikrofluidkappe 114 allgemein parallel zu dem Basissubstrat 102 und in einem zweiten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet, wobei der erste Abstand von dem zweiten Abstand verschieden ist.
  • Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 in der Mikrofluidkappe 114 elektrisch und/oder mechanisch mit einer oder mehreren Komponenten des Basissubstrats 102 unter Verwendung eines Klebstoffs 132 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform ist der Klebstoff ein leitfähiger Klebstoff. Bei einer Ausführungsform ist der Klebstoff 132 ein leitfähiges Epoxid. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 elektrisch und/oder mechanisch mit einer oder mehreren Komponenten des Basissubstrats 102 unter Verwendung einer Kombination eines Klebstoffs 132 und eines elektrisch leitfähigen Materials 126 gekoppelt. Beispiele für die zweite Elektrodenstruktur 116 können unter anderem eine Arbeitselektrode, eine Referenzelektrode, eine Hilfselektrode und eine Zählerelektrode beinhalten. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur eine elektrochemische Zelle.
  • Unter Bezugnahme auf 11 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems 100 einschließlich einer Mikrofluidkappe 114 mit einer gestuften Konfiguration und wenigstens einer Öffnung 118, die sich durch die Mikrofluidkappe 114 erstreckt, gezeigt. Die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 weist eine gestufte Konfiguration auf. Die Mikrofluidkappe 114 ist mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt und allgemein über der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang der gestuften Konfiguration der Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet oder gebildet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang eines im Wesentlichen ebenflächigen Teils der gestuften Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet, welcher allgemein parallel zu der oberen Oberfläche des Basissubstrats 102 ist.
  • Bei alternativen Ausführungsformen kann die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 verschiedene Konfigurationen aufweisen. Bei einer Ausführungsform sind unterschiedliche Teile der Mikrofluidkappe 114 in unterschiedlichen Abständen von der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist ein erster Teil der Mikrofluidkappe 114 allgemein parallel zu dem Basissubstrat 102 und in einem ersten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet und ist ein zweiter Teil der Mikrofluidkappe 114 allgemein parallel zu dem Basissubstrat 102 und in einem zweiten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet, wobei der erste Abstand von dem zweiten Abstand verschieden ist.
  • Bei einer Ausführungsform erstreckt sich wenigstens eine Öffnung durch die Mikrofluidkappe 114 in die Assay-Kammer 120. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich eine erste Öffnung durch einen ersten Teil der Mikrofluidkappe 114, wobei der Abschnitt der zweiten Elektrodenstruktur 116 angrenzend an die erste Öffnung 118 in einem ersten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet ist, und erstreckt sich eine zweite Öffnung durch einen zweiten Teil der Mikrofluidkappe 114, wobei der Abschnitt der zweiten Elektrodenstruktur 116 angrenzend an die zweite Öffnung 118 in einem zweiten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet ist. Der erste Abstand ist von dem zweiten Abstand verschieden.
  • Unter Bezugnahme auf 12 ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems 100 einschließlich einer Mikrofluidkappe 114 mit einer gestuften Konfiguration und wenigstens einer Öffnung 118, die sich durch die Mikrofluidkappe 114 erstreckt, gezeigt. Die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 weist eine gestufte Konfiguration auf. Die Mikrofluidkappe 114 ist mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt und allgemein über der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang der gestuften Konfiguration der Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet oder gebildet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elekrodenstruktur 116 entlang eines im Wesentlichen ebenflächigen Teils der gestuften Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet, welcher allgemein parallel zu der oberen Oberfläche des Basissubstrats 102 ist.
  • Bei alternativen Ausführungsformen kann die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 verschiedene Konfigurationen aufweisen. Bei einer Ausführungsform sind unterschiedliche Teile der Mikrofluidkappe 114 in unterschiedlichen Abständen von der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist ein erster Teil der Mikrofluidkappe 114 allgemein parallel zu dem Basissubstrat 102 und in einem ersten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet und ist ein zweiter Teil der Mikrofluidkappe 114 allgemein parallel zu dem Basissubstrat 102 und in einem zweiten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet, wobei der erste Abstand von dem zweiten Abstand verschieden ist.
  • Bei einer Ausführungsform erstreckt sich wenigstens eine Öffnung durch die Mikrofluidkappe 114 in die Assay-Kammer 120. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich eine erste Öffnung durch einen ersten Teil der Mikrofluidkappe 114, wobei der Abschnitt der zweiten Elektrodenstruktur 116 angrenzend an die erste Öffnung 118 in einem ersten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet ist, und erstreckt sich eine zweite Öffnung durch einen zweiten Teil der Mikrofluidkappe 114, wobei der Abschnitt der zweiten Elektrodenstruktur 116 angrenzend an die zweite Öffnung 118 in einem zweiten Abstand mit Bezug auf die erste Elektrodenstruktur 108 angeordnet ist. Der erste Abstand ist von dem zweiten Abstand verschieden. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang der Innenoberfläche der einen oder der mehreren Öffnungen 118.
  • Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 in der Mikrofluidkappe 114 elektrisch und/oder mechanisch mit einer oder mehreren Komponenten des Basissubstrats 102 unter Verwendung eines Klebstoffs 132 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform ist der Klebstoff ein leitfähiger Klebstoff. Bei einer Ausführungsform ist der Klebstoff 132 ein leitfähiges Epoxid. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 elektrisch und/oder mechanisch mit einer oder mehreren Komponenten des Basissubstrats 102 unter Verwendung einer Kombination eines Klebstoffs 132 und eines elektrisch leitfähigen Materials 126 gekoppelt.
  • Unter Bezugnahme auf 13 ist eine Blockdiagrammrepräsentation eines Sensorsystems 100 einschließlich einer Mikrofluidkappe 114 gezeigt. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Mikrofluidkappe 114 einen Hohlraum 151. Bei einer Ausführungsform wird der Hohlraum 151 unter Verwendung eines Ätzprozesses erzeugt. Die Mikrofluidkappe 114 ist mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt und der Hohlraum 151 ist allgemein über der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist ein Perimeter der Assay-Kammer 120 durch den Hohlraum 151 und das Basissubstrat 102 definiert. Die zweite Elektrodenstruktur 116 ist innerhalb des Hohlraums 151 entlang der Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet.
  • Bei einer Ausführungsform erstreckt sich wenigstens eine Öffnung 118 von einer oberen Oberfläche der Mikrofluidkappe 114 in die Assay-Kammer 120. Bei einer Ausführungsform erstrecken sich zwei Öffnungen von der oberen Oberfläche der Mikrofluidkappe 114 in die Assay-Kammer 120. Bei einer Ausführungsform tritt die Fluidprobe 122 mittels einer der zwei Öffnungen 118 in die Assay-Kammer 120 ein und verlässt die Assay-Kammer 120 mittels der anderen der zwei Öffnungen 118. Bei einer Ausführungsform wird die Fluidprobe 122 unter Verwendung von Kapillarwirkung in die Assay-Kammer 120 gezogen. Obwohl zwei Öffnungen 118 gezeigt sind, können sich weniger oder eine größere Anzahl an Öffnungen 118 von einer oberen Oberfläche der Mikrofluidkappe 114 in die Assay-Kammer 120 erstrecken.
  • Unter Bezugnahme auf 14 ist eine Blockdiagrammrepräsentation eines Sensorsystems 100 einschließlich einer Mikrofluidkappe 114 gezeigt. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Mikrofluidkappe 114 einen Hohlraum 151. Bei einer Ausführungsform wird der Hohlraum 151 unter Verwendung eines Ätzprozesses erzeugt. Die Mikrofluidkappe 114 ist mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt und der Hohlraum 151 ist allgemein über der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist ein Perimeter der Assay-Kammer 120 durch den Hohlraum 151 und das Basissubstrat 102 definiert. Die zweite Elektrodenstruktur 116 ist innerhalb des Hohlraums 151 entlang der Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet.
  • Bei einer Ausführungsform erstreckt sich wenigstens eine Öffnung 118 von einer Seitenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 in die Assay-Kammer 120. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich eine erste Öffnung von einer ersten Seitenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 in die Assay-Kammer 120 und erstreckt sich eine zweite Öffnung von einer zweiten Seitenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 in die Assay-Kammer. Bei einer Ausführungsform sind die erste und zweite Seitenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 gegenüberliegende Seitenoberflächen. Bei einer Ausführungsform tritt die Fluidprobe 122 mittels einer der ersten und zweiten Öffnung 118 in die Assay-Kammer 120 ein und verlässt die Assay-Kammer 120 mittels der anderen der ersten und zweiten Öffnung 118. Bei einer Ausführungsform wird die Fluidprobe 122 unter Verwendung von Kapillarwirkung in die Assay-Kammer 120 gezogen. Obwohl zwei Öffnungen 118 gezeigt sind, können sich weniger oder eine größere Anzahl an Öffnungen 118 von einer oder mehreren der Seitenoberflächen der Mikrofluidkappe 114 in die Assay-Kammer 120 erstrecken.
  • Unter Bezugnahme auf 15A ist eine Blockdiagrammrepräsentation einer Ausführungsform eines Sensorsystems 100 einschließlich eines Beispiels für eine Mikrofluidkappe 114 mit einer gestuften Konfiguration gezeigt. Die Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 weist eine gestufte Konfiguration auf. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 entlang der gestuften Konfiguration der Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet oder gebildet. Die erste Elektrodenstruktur 108 einschließlich der mehreren leitfähigen Elemente 106 ist auf einer oberen Oberfläche des Basissubstrats 102 angeordnet.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet die gestufte Konfiguration eine erste, zweite und dritte Stufe. Die erste Stufenoberfläche ist in einem ersten Abstand von wenigstens einem ersten Satz von leitfähigen Elementen 106 angeordnet, wodurch ein erster Teil der Assay-Kammer 120 mit einer ersten Breite 152 definiert wird. Die zweite Stufenoberfläche ist in einem zweiten Abstand von einem zweiten Satz von leitfähigen Elementen 106 angeordnet, wodurch ein zweiter Teil der Assay-Kammer 120 mit einer zweiten Breite 154 definiert wird. Die dritte Stufenoberfläche ist in einem dritten Abstand von einem dritten Satz von leitfähigen Elementen 106 angeordnet, wodurch ein dritter Teil der Assay-Kammer 120 mit einer dritten Breite 156 definiert wird. Die zweite Breite 154 ist größer als die erste Breite 152. Die dritte Breite 156 ist größer als die zweite Breite 154. Obwohl eine gestufte Konfiguration einschließlich drei Stufen beschrieben wurde, können alternative Ausführungsformen weniger oder eine größere Anzahl an Stufen beinhalten. Sowohl der erste, zweite als auch dritte Satz von leitfähigen Elementen 106 beinhaltet wenigstens ein leitfähiges Element 106.
  • Bei einer Ausführungsform definieren die gestufte Innenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 und die obere Oberfläche des Basissubstrats 102 die Assay-Kammer 120. Die erste Elektrodenstruktur 108 und die zweite Elektrodenstruktur 116 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Assay-Kammer 120 angeordnet.
  • Die Abgabechemie 110 ist innerhalb der Assay-Kammer 120 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 über im Wesentlichen der gesamten Oberfläche der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf wenigstens einem Teil der ersten Elektrodenstruktur 108 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf wenigstens einem Teil der zweiten Elektrodenstruktur 116 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf wenigstens einem Teil von sowohl der ersten Elektrodenstruktur 108 als auch der zweiten Elektrodenstruktur 116 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Abgabechemie 110 auf einer Teilmenge der mehreren leitfähigen Elemente 106 angeordnet.
  • Das Sensorsystem 100 beinhaltet wenigstens eine Öffnung 118. Bei einer Ausführungsform ist eine Öffnung 118 auf einer Seitenoberfläche der Mikrofluidkappe 114 angeordnet. Bei einer Ausführungsform sind mehrere Öffnungen 118 auf einer oder mehreren unterschiedlichen Seitenoberflächen der Mikrofluidkappe 114 angeordnet.
  • Bei einer Ausführungsform kann wenigstens eine Struktur auf und/oder innerhalb der Mikrofluidkappe 114 gebildet werden, wie etwa eine Klippe und/oder eine Mesa. Die mehreren Oberflächen in der gestuften Konfiguration der Mikrofluidkappe 114 können unterschiedliche Empfindlichkeiten ermöglichen und/oder können zum Filtern einer Fluidprobe 122 in der Assay-Kammer 120 verwendet werden, so dass jeder Teil der Assay-Kammer 120 in der mehrstufigen zweiten Elektrodenstruktur 116 hinsichtlich eines unterschiedlichen Bereichs von Teilchengrößen empfindlich sein kann.
  • Unter Bezugnahme auf 15B ist eine Blockdiagrammrepräsentation der Ausführungsform eines Sensorsystems 100 aus 15A einschließlich eines Beispiels für eine Mikrofluidkappe 114 mit einer gestuften Konfiguration mit mehreren unterschiedlichen Analyten innerhalb der Assay-Kammer 120 angeordnet gezeigt. Die gestufte Konfiguration der Mikrofluidkappe 114 ermöglicht die Analyse mehrerer Analyten, wobei jeder der mehreren Analyten eine unterschiedliche Größe aufweist.
  • Zum Beispiel ermöglicht der erste Teil der Assay-Kammer 120 mit der ersten Breite 152, dass ein erster Analyt 144 mit Abmessungen, die die erste Breite 152 nicht überschreiten, in den ersten Teil der Assay-Kammer 120 eintritt. Jedoch weisen der zweite Analyt 146 und der dritte Analyt 148 Abmessungen auf, die die erste Breite 152 überschreiten, und sind nicht dazu in der Lage, in den ersten Teil der Assay-Kammer 120 einzutreten.
  • Der zweite Teil der Assay-Kammer 120 mit der zweiten Breite 154 ermöglicht, dass der erste Analyt 144 und ein zweiter Analyt 146 in den zweiten Teil der Assay-Kammer 120 eintreten, wobei der erste Analyt 144 und der zweite Analyt 146 Abmessungen aufweisen, die die zweite Breite 154 der Assay-Kammer 120 nicht überschreiten. Jedoch weist der dritte Analyt 148 Abmessungen auf, die die zweite Breite 154 überschreiten, und ist nicht dazu in der Lage, in den zweiten Teil der Assay-Kammer 120 einzutreten.
  • Der dritte Teil der Assay-Kammer 120 mit der dritten Breite 156 ermöglicht, dass der erste Analyt 144, der zweite Analyt 146 und ein dritter Analyt 148 in den dritten Teil der Assay-Kammer 120 eintreten, wobei der erste Analyt 144, der zweite Analyt 146 und der dritte Analyt Abmessungen aufweisen, die die dritte Breite 156 der Assay-Kammer 120 nicht überschreiten.
  • Eine Ausführungsform des Sensorsystems 100 kann dazu ausgebildet sein, eine Blutfluidprobe 122 zu analysieren, wobei der erste Analyt 144 Blutplättchen ist, der zweite Analyt 146 rote Blutkörperchen ist und der dritte Analyt 148 weiße Blutkörperchen ist. Der dritte Teil der Assay-Kammer 120 ist so bemessen, dass er die Breite 156 aufweist, die ermöglicht, dass die Blutplättchen, die roten Blutkörperchen und die weißen Blutkörperchen in den dritten Teil der Assay-Kammer 120 eintreten.
  • Der zweite Teil der Assay-Kammer 120 ist so bemessen, dass er die Breite 154 aufweist, die ermöglicht, dass die Blutplättchen und die roten Blutkörperchen in den zweiten Teil der Assay-Kammer 120 eintreten. Die Breite 154 ist so bemessen, dass sie zu schmal ist, um zu ermöglichen, dass die weißen Blutkörperchen mit relativ größerer Größe in den zweiten Teil der Assay-Kammer 120 eintreten.
  • Der erste Teil der Assay-Kammer 120 ist so bemessen, dass er die Breite 152 aufweist, die ermöglicht, dass der kleinste Analyt, die Blutplättchen, in den ersten Teil der Assay-Kammer 120 eintreten. Die Breite 152 ist so bemessen, dass sie zu schmal ist, um zu ermöglichen, dass die Analyten mit relativ größerer Größe, die roten Blutkörperchen und die weißen Blutkörperchen, in den ersten Teil der Assay-Kammer 120 eintreten.
  • Beispielprozesse
  • 16A bis 16H sind schematische Repräsentationen der unterschiedlichen Stufen einer Ausführungsform des Sensorsystems während eines beispielhaften Fertigungsprozesses.
  • Unter Bezugnahme auf 16A wird die erste Elektrodenstruktur 108 einschließlich der mehreren leitfähigen Elemente 106 auf dem Basissubstrat 102 gebildet oder angeordnet. Ein oder mehrere Kontaktpads 112 werden auf dem Basissubstrat 102 angeordnet.
  • Unter Bezugnahme auf 16B wird bei einer Ausführungsform die Abgabechemie 110 auf die erste Elektrodenstruktur 108 aufgebracht, so dass eines oder mehrere der leitfähigen Elemente 306 mit der Abgabechemie 110 überdeckt werden. Bei einer Ausführungsform wird die Abgabechemie 110 auf eines oder mehrere der leitfähigen Elemente 306 der ersten Elektrodenstruktur 108 aufgesprüht. Bei einer Ausführungsform wird die Abgabechemie 110 auf ein oder mehrere leitfähige Elemente 306 der ersten Elektrodenstruktur 108 getropft.
  • Unter Bezugnahme auf 16C wird bei einer Ausführungsform eine flüssige Form der Abgabechemie 110 auf eines oder mehrere der leitfähigen Elemente 106 in der ersten Elektrodenstruktur 108 unter Verwendung einer entfernbaren Schablone 338 aufgesprüht. Die entfernbare Schablone 338 ist dazu ausgebildet, Teile der ersten Elektrodenstruktur 108 auf eine Weise zu bedecken, die das Aufbringen der flüssigen Form der Abgabechemie 110 auf ausgewählte leitfähige Elemente 106 in der ersten Elektrodenstruktur 108 ermöglicht. Die entfernbare Schablone 338 ist dazu ausgebildet, Teile der ersten Elektrodenstruktur 108 auf eine Weise zu bedecken, die das Aufbringen der flüssigen Form der Abgabechemie 110 auf alle der leitfähigen Elemente 106 in der ersten Elektrodenstruktur 108 ermöglicht.
  • Bei einer Ausführungsform kann das Aufbringen der Abgabechemie 110 auf eines oder mehrere der leitfähigen Elemente 106 der Elektrodenstruktur 108 Vorbilden (z. B. Sprühen und/oder Trocknen) der Abgabechemie 110 und anschließendes Platzieren der Abgabechemie 110 auf dem einen oder den mehreren leitfähigen Elementen 306 unter Verwendung eines Prozesses und einer Ausrüstung vom Pick-and-Place(Bestückung)-Typ beinhalten.
  • Bei alternativen Ausführungsformen kann das Aufbringen der Abgabechemie 110 auf ein oder mehrere leitfähige Elemente 106 der ersten Elektrodenstruktur 108 das Verwenden von anderen Aufbringungstechniken einschließen, wie etwa z. B. unter anderem Jetting (z. B. unter Verwendung eines Strahls zum Aufsprühen der Abgabechemie 110), Aufdrucken der Abgabechemie 110 und/oder Verwenden eines Pico-Dispense-Verfahrens.
  • Unter Bezugnahme auf 16D schließt bei einer Ausführungsform das Aufbringen der Abgabechemie 110 das Platzieren und/oder Bilden der Abgabechemie 110 auf den leitfähigen Elementen 106 der ersten Elektrodenstruktur 108 und dann Trocknen der Abgabechemie 110 ein. Beispiele für Trocknungstechniken beinhalten unter anderem das Verwenden von Luftkonvektion und Wärme. Bei einer Ausführungsform wird die Abgabechemie 110 wenigstens teilweise unter Verwendung eines Trocknungsverstärkers getrocknet, der zu einer flüssigen Abgabechemie 110 hinzugefügt werden kann. Beispiele für Trocknungsverstärker beinhalten unter anderem Maltodextrin, ein Detergens und Alkohol.
  • Obwohl die Abgabechemie 110 in den obigen Figuren als nichtebenflächig veranschaulicht ist, kann die Abgabechemie 110 so platziert werden, dass die Abgabechemie 110, sobald sie getrocknet ist, ebenflächig oder im Wesentlichen ebenflächig mit der Oberfläche der ersten Elektrodenstruktur 108 ist.
  • Unter Bezugnahme auf 16E wird bei einer Ausführungsform ein elektrisch leitfähiges Material 126, wie etwa zum Beispiel Lot, auf dem einen oder den mehreren Kontaktpads 112 unter Verwendung eines Ball-Drop-Prozesses und/oder durch Aufbringen und Wiederaufschmelzen von Lotpaste platziert. Bei einer Ausführungsform wird ein leitfähiger Klebstoff (z. B. leitfähiges Epoxid) auf einem oder mehreren Kontaktpads 112 platziert. Beispiele für Techniken, die zum Platzieren des leitfähigen Klebstoffs verwendet werden, beinhalten unter anderem Aufsprühe, Tropfen und/oder einen Pinselauftragprozess.
  • Unter Bezugnahme auf 16F ist die Mikrofluidkappe 114 auf dem Basissubstrat 102 positioniert. Bei einer Ausführungsform ist die Mikrofluidkappe 114 unter Verwendung einer Pick-and-Place-Operation auf dem Basissubstrat 102 positioniert. Die Mikrofluidkappe 114 ist so auf dem Basissubstrat 102 positioniert, dass die Mikrofluidkappe 114 angemessen mit dem einem oder den mehreren Kontaktpads 112 und der ersten Elektrodenstruktur 108 ausgerichtet ist. Die Mikrofluidkappe 114 ist im Wesentlichen ebenflächig mit, über und/oder parallel zu dem Basissubstrat und der ersten Elektrode 108 platziert, um eine oder mehrere Öffnungen 118 und/oder die Assay-Kammer 120 angemessen zu definieren.
  • Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrode 116 auf der Mikrofluidkappe 114 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrode 116 auf der Mikrofluidkappe 114 gebildet. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrode 116 als eine unterteilte Elektrode gebildet (z. B. ist die zweite Elektrode 116 auf einem Teil der Mikrofluidkappe 114 gebildet). Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Bilden der zweiten Elektrode 116 Bilden von zwei oder mehr Abschnitten der zweiten Elektrode 116, wobei ein erster Abschnitt der zweiten Elektrode 116 nahe einem ersten Teil (z. B. einem ersten speziellen leitfähigen Element 106) der ersten Elektrode 108 angeordnet ist, und ein zweiter Abschnitt der zweiten Elektrode 116 nahe einem zweiten Teil (z. B. einem zweiten speziellen leitfähigen Element 106, das von dem ersten speziellen leitfähigen Element 106 verschieden ist) der ersten Elektrode 108 angeordnet ist.
  • Bei einer Ausführungsform wird ein Pick-and-Place-Prozess verwendet, um das Elektrodenmaterial, das zum Bilden der zweiten Elektrode 116 verwendet wird, in der Mikrofluidkappe 114 zu platzieren. Beispiele für Elektrodenmaterialien beinhalten unter anderem leitfähiges Material und ein Metall. Bei einer Ausführungsform wird die zweite Elektrode 116 durch Abscheiden von Elektrodenmaterial auf die Mikrofluidkappe 114 unter Verwendung einer Plattierungstechnik und/oder einer Sprühtechnik (z. B. Aufsprühen von leitfähiger Tinte) gebildet. Bei einer Ausführungsform wird die zweite Elektrodenstruktur 116 auf der Mikrofluidkappe 114 unter Verwendung eines fotolithografischen Prozesses, wie etwa Abscheidung (z. B. physikalische Dampfphasenabscheidung, chemische Gasphasenabscheidung, Sputtern und so weiter), Maskierung, Lift-Off nach der Maskierung und/oder Ätzen, gebildet.
  • Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrode 316 auf und/oder eingebettet in der Mikrofluidkappe 114 mit dem elektrisch leitfähigen Material 126 gekoppelt, das auf dem Kontaktpad 112 angeordnet ist. Die Kombination aus dem elektrisch leitfähigen Material 126 und dem Kontaktpad 112 stellt eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Elektrodenstruktur 116, der ersten Elektrodenstruktur 108 und anderen Komponenten, die innerhalb des Basissubstrats 102 eingebettet sind, bereit. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Elektrodenstruktur 116 unter Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs elektrisch mit dem Basissubstrat 102 gekoppelt.
  • Unter Bezugnahme auf 16G wird ein leitfähiger Klebstoff 122 auf einer Seite der Mikrofluidkappe 114 von einer Öffnung 118 weg angeordnet und koppelt das Kontaktpad 112, das elektrisch leitfähige Material 126 und die zweite Elektrodenstruktur 116 elektrisch. Zusätzliche Prozesse können Wideraufschmelzen elektrischer Verbindungen 126, Verkapseln wenigstens eines Teils des Sensor-Packages 100 und/oder Koppeln des Sensor-Packages 100 mit einer Plattform 104 und/oder einer Schaltplatte 128 beinhalten.
  • Unter Bezugnahme auf 16H wird bei einer Ausführungsform die Abgabechemie 110 auf sowohl die erste Elektrodenstruktur 108 als auch die zweite Elektrodenstruktur 116 aufgebracht.
  • Unter Bezugnahme auf 17 ist eine Flussdiagrammrepräsentation eines Beispiels für ein Verfahren 1700 des Verwendens einer Ausführungsform des Sensorsystems 100 gezeigt. Allgemein können Operationen des offenbarten Verfahrens 1700 in willkürlicher Reihenfolge durchgeführt werden, sofern nicht anderweitig in den Ansprüchen angegeben. Eine Fluidprobe 122 wird bei der Assay-Kammer 120 über wenigstens eine Öffnung 118 innerhalb einer Assay-Kammer bei 1702 empfangen. Die Fluidprobe 122 interagiert mit der Abgabechemie 110 in der Assay-Kammer 120 bei 1704. Wenigstens ein elektrisches Signal 134 wird von der zweiten Elektrodenstruktur 116 bei 1706 übertragen. Das wenigstens eine elektrische Signal 134 geht durch die Fluidprobe 122 bei 1708 hindurch. Die leitfähigen Elemente 106 der ersten Elektrodenstruktur 108 empfangen das wenigstens eine elektrische Signal 134, das durch die zweite Elektrodenstruktur 116 übertragen wird, anschließend an den Durchgang des wenigstens einen elektrischen Signals 134 durch die Fluidprobe 122 bei 1710. Die erste Elektrodenstruktur 108 erzeugt ein Erfassungssignal basierend auf dem empfangenen wenigstens einen elektrischen Signal 134 bei 1712. Das Erfassungssignal ist indikativ für eine Interaktion zwischen der Fluidprobe 122 und der Abgabechemie 110. Die Steuerung empfängt das Erfassungssignal von der ersten Elektrodenstruktur 108 bei 1714. Die Steuerung identifiziert die Anwesenheit oder Abwesenheit wenigstens eines Analyten in der Fluidprobe 122 basierend wenigstens teilweise auf dem empfangenen Erfassungssignal bei 1716.
  • Obwohl der Gegenstand in einer Sprache spezifisch für strukturelle Merkmale und/oder Prozessoperationen beschrieben wurde, versteht es sich, dass der in den angehängten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht notwendigerweise auf die oben beschriebenen speziellen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Vielmehr sind die oben beschriebenen speziellen Merkmale und Handlungen als Beispielformen für Implementierungen der Ansprüche offenbart.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62/571953 [0001]
    • US 62/571970 [0001]

Claims (20)

  1. Sensorsystem, das Folgendes umfasst: eine Assay-Kammer, die dazu ausgebildet ist, eine Fluidprobe zu empfangen; eine Abgabechemie, die innerhalb der Assay-Kammer angeordnet ist; eine erste Elektrodenstruktur, die wenigstens ein leitfähiges Element umfasst; eine zweite Elektrodenstruktur nahe der ersten Elektrodenstruktur und dazu ausgebildet, wenigstens ein elektrisches Signal durch die Fluidprobe zu übertragen, wobei die erste Elektrodenstruktur dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des wenigstens einen elektrischen Signals zu empfangen, das durch die Fluidprobe übertragen wird, und als Reaktion ein Erfassungssignal zu erzeugen, wobei das Erfassungssignal indikativ für eine Interaktion der Fluidprobe mit der Abgabechemie ist; eine Steuerung, die elektrisch mit der ersten Elektrodenstruktur gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Analyten in der Fluidprobe basierend auf wenigstens dem Erfassungssignal zu identifizieren, das durch die erste Elektrodenstruktur erzeugt wird; und ein Basissubstrat, wobei die erste Elektrodenstruktur oder die zweite Elektrodenstruktur innerhalb des Basissubstrats eingebettet ist.
  2. Sensorsystem nach Anspruch 1, das ferner eine Mikrofluidkappe umfasst, die mit dem Basissubstrat gekoppelt ist, wobei die andere der ersten Elektrodenstruktur und der zweiten Elektrodenstruktur in der Mikrofluidkappe eingebettet ist.
  3. Sensorsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und zweite Elektrodenstruktur entlang eines Perimeters der Assay-Kammer angeordnet sind.
  4. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Abgabechemie eine getrocknete wässrige Lösung umfasst, die mehrere beschichtete Mikrokügelchen umfasst.
  5. Sensorsystem nach Anspruch 4, wobei die mehreren beschichteten Mikrokügelchen wenigstens eines von Folgendem umfassen: Polymermikrokügelchen, Glasmikrokügelchen und Metallmikrokügelchen.
  6. Sensorsystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei die mehreren beschichteten Mikrokügelchen mit wenigstens einem von Folgendem beschichtet sind: einem Antikörper, einem Antigen, Natrium und Glucose.
  7. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Abgabechemie auf wenigstens einem von Folgendem angeordnet ist: der ersten Elektrodenstruktur und der zweiten Elektrodenstruktur.
  8. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Abgabechemie auf der ersten Elektrodenstruktur angeordnet ist und eine Abgabechemieinsel um das wenigstens eine leitfähige Element herum bildet und wobei keine Abgabechemie zwischen angrenzenden Abgabechemieinseln angeordnet ist.
  9. Sensorsystem nach Anspruch 8, wobei die Abgabechemie so ausgebildet ist, dass sie im Wesentlichen ebenflächig mit der Oberfläche der ersten Elektrodenstruktur ist.
  10. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das Sensorsystem einen einzigen Chip umfasst.
  11. Sensorsystem, das Folgendes umfasst: ein Basissubstrat; eine Assay-Kammer, die dazu ausgebildet ist, eine Fluidprobe zu empfangen; eine Abgabechemie, die innerhalb der Assay-Kammer angeordnet ist, wobei die Abgabechemie eine getrocknete wässrige Lösung mit mehreren beschichteten Mikrokügelchen umfasst; eine erste Elektrodenstruktur, die in dem Basissubstrat innerhalb der Assay-Kammer angeordnet ist und die ein Array aus leitfähigen Elementen umfasst, die in einer M-mal-N-Matrix angeordnet sind, wobei M eine Anzahl an Zeilen aus leitfähigen Elementen ist und N eine Anzahl an Spalten aus leitfähigen Elementen ist; eine Mikrofluidkappe, die mit dem Basissubstrat gekoppelt ist und eine zweite Elektrodenstruktur umfasst, die innerhalb der Assay-Kammer angeordnet ist, wobei die zweite Elektrodenstruktur nahe der ersten Elektrodenstruktur ist und dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal durch die Fluidprobe zu übertragen, und die erste Elektrodenstruktur dazu ausgebildet ist, das elektrische Signal zu empfangen, das durch die Fluidprobe übertragen wird, und als Reaktion ein Erfassungssignal zu erzeugen, wobei das Erfassungssignal indikativ für eine Interaktion der Fluidprobe mit der Abgabechemie ist; und eine Steuerung, die elektrisch mit der ersten Elektrodenstruktur gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Analyten in der Fluidprobe basierend wenigstens auf dem Erfassungssignal zu identifizieren, das durch die erste Elektrodenstruktur erzeugt wird.
  12. Sensorsystem nach Anspruch 11, wobei die Abgabechemie auf dem Array aus leitfähigen Elementen und in dem Bereich zwischen angrenzenden leitfähigen Elementen in dem Array aus leitfähigen Elementen angeordnet ist.
  13. Sensorsystem nach Anspruch 11, wobei die Abgabechemie auf dem Array aus leitfähigen Elementen angeordnet ist, wobei eine Abgabechemieinsel um jedes leitfähige Element herum gebildet wird und wobei keine Abgabechemie zwischen angrenzenden Abgabechemieinseln angeordnet ist.
  14. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 11-13, wobei die Abgabechemie auf dem Array aus leitfähigen Elementen angeordnet ist, so dass eine Schicht eines Films gebildet wird, wobei die Dicke der Schicht des Films näherungsweise 1 µm beträgt.
  15. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 11-14, wobei die Abgabechemie eine hydrophile Oberfläche auf wenigstens einem von Folgendem bildet: der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode.
  16. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 11-15, wobei die getrocknete wässrige Lösung wenigstens eines von Folgendem umfasst: ein Detergens, einen Alkohol und eine Stärke.
  17. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 11-16, wobei die mehreren beschichteten Mikrokügelchen wenigstens eines von Folgendem umfassen: Polymermikrokügelchen, Glasmikrokügelchen und Metallmikrokügelchen.
  18. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 11-17, wobei die mehreren beschichteten Mikrokügelchen mit wenigstens einem von Folgendem beschichtet sind: einem Antikörper, einem Antigen, Natrium und Glucose.
  19. Sensorsystem, das Folgendes umfasst: ein Basissubstrat; eine Assay-Kammer, die dazu ausgebildet ist, eine Fluidprobe zu empfangen; eine Abgabechemie, die innerhalb der Assay-Kammer angeordnet ist; einen Sensor, der innerhalb des Basissubstrats eingebettet ist, wobei der Sensor eine erste Elektrodenstruktur umfasst; eine Mikrofluidkappe, die mit dem Basissubstrat gekoppelt ist und eine zweite Elektrodenstruktur umfasst, die dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal durch die Fluidprobe zu übertragen, wobei die erste Elektrodenstruktur dazu ausgebildet ist, das elektrische Signal zu empfangen, das durch die Fluidprobe übertragen wird, und als Reaktion ein Erfassungssignal zu erzeugen, wobei das Erfassungssignal indikativ für eine Interaktion zwischen der Fluidprobe und der Abgabechemie ist; und eine Steuerung, die elektrisch mit der ersten Elektrodenstruktur gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Analyten in der Fluidprobe basierend auf wenigstens dem Erfassungssignal zu identifizieren, das durch die erste Elektrodenstruktur erzeugt wird.
  20. Sensorsystem nach Anspruch 19, wobei die Abgabechemie eine getrocknete wässrige Lösung umfasst, die mehrere beschichtete Mikrokügelchen aufweist.
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