ES2864666T3 - Sensor piezoeléctrico - Google Patents

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ES2864666T3 ES14801619T ES14801619T ES2864666T3 ES 2864666 T3 ES2864666 T3 ES 2864666T3 ES 14801619 T ES14801619 T ES 14801619T ES 14801619 T ES14801619 T ES 14801619T ES 2864666 T3 ES2864666 T3 ES 2864666T3
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James Webster
Peter Schiller
Deusen Richard Van
Ian Harmon
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Abstract

Un sensor que comprende: al menos un primer (102, 402) y un segundo (112, 412) resonador, cada uno del primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador teniendo una primera superficie (105, 115) y una segunda superficie opuesta (107, 117) y cada uno de los resonadores (102, 112, 402, 412) comprendiendo: un electrodo inferior (104, 114); una capa piezoeléctrica (106, 116); y un electrodo superior (108, 118), donde la capa piezoeléctrica (106, 116) está situada entre el electrodo inferior (104, 114) y el electrodo superior (108, 118); un apilamiento de reflectores de Bragg (415) bajo las primeras superficies (105, 115) de ambos el primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador; y una capa de componente de reconocimiento molecular (122, 420) situada adyacente a las segundas superficies (107, 117) de ambos el primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador donde el al menos primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador están eléctricamente conectados en serie.

Description

DESCRIPCIÓN
Sensor piezoeléctrico
ANTECEDENTES
[0001] Existen numerosos instrumentos y técnicas de medición para pruebas de diagnóstico de materiales relativas a productos médicos, veterinarios, medio ambientales, de peligros biológicos, bioterrorismo, productos agrícolas y seguridad alimentaria. Las pruebas de diagnóstico tradicionalmente requieren largos plazos de respuesta para obtener datos significativos, implican equipos de laboratorio complejos o remotos y caros, exigen grandes tamaños de muestra, utilizan varios reactivos, exigen usuarios altamente formados y pueden implicar costes significativos directos e indirectos. Por ejemplo, en los mercados de diagnóstico humano y veterinario, la mayoría de las pruebas requieren que se recoja una muestra de un paciente y se envíe después al laboratorio, donde los resultados no están disponibles hasta varias horas o días más tarde. Como resultado, el profesional de la salud debe esperar para tratar al paciente.
[0002] Las soluciones de punto de utilización (o punto de cuidado cuando se trata de medicina humana o veterinaria) para análisis y pruebas de diagnóstico, aunque son capaces de soluciones la mayoría de los inconvenientes indicados, continúan siendo algo limitadas. Incluso algunas de las soluciones de punto de utilización que están disponibles son limitadas en sensibilidad y reproducibilidad en comparación con las pruebas de laboratorio. A menudo también hay costes directos significativos para un usuario ya que puede haber sistemas independientes para cada prueba de punto de utilización disponible.
[0003] Anthony J Dickherber: "Development of Highly Sensitive Bulk Acoustic Wave Device Biosensor Arrays for Screening and Early Detection of Prostate Cancer" da a conocer el diseño y desarrollo de un conjunto de resonador acústico que puede emplearse para la biodetección en fase líquida.
[0004] US 2010/127600 A1 da a conocer una disposición de sensor que comprende un resonador acústico que tiene una región sensible y está configurada de manera que una frecuencia de resonancia de la disposición de sensor varía según las propiedades del fluido de medición. El resonador acústico está formado por un resonador de capa fina piezoeléctrica y la región sensible es producida por medio de epitaxia, de modo que pueden inducirse modos de vibración polarizados transversalmente.
[0005] P. S. Waggoner et al.: "Atomic layer deposited silicon dioxide films on nanomechanical silicon nitride resonators", Journal of Applied Physics 107, 114505 revela la deposición de finas películas de dióxido de silicio en resonadores nanomecánicos utilizando la deposición por capas atómicas (ALD, por sus siglas en inglés) y estudia su efecto en las propiedades resonantes de los dispositivos de nitruro de silicio en función del grosor. US 2012/164753 A1 describe un aparato que comprende un resonador acústico de volumen de película delgada incluyendo un espejo acústico, una región piezoeléctrica acoplada acústicamente al espejo acústico y primeros y segundos conductores acoplados eléctricamente a la región piezoeléctrica. En un ejemplo, un sustrato de circuito integrado puede incluir un circuito de interfaz conectado al primer y segundo conductor del resonador, el sustrato de circuito integrado configurado para soportar mecánicamente el resonador. Un ejemplo puede incluir un conjunto de tales resonadores cointegrados con el circuito de interfaz y configurados para detectar un cambio de masa asociado a uno o más de una unión de proteína específica, un acoplamiento antígeno-anticuerpo específico, una hibridación específica de un oligómero de ADN, o una adsorción de moléculas de gas específicas.
SUMARIO
[0006] La invención se define por un sensor según lo reivindicado en la reivindicación 1.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0007]
Las FIG. 1A y 1B son representaciones esquemáticas de una sección transversal (FIG. 1A) y una vista desde arriba (FIG. 1B) de un sensor revelado ilustrativo.
Las FIG. 2A y 2B son representaciones esquemáticas de una sección transversal (FIG. 2A) y una vista desde arriba (FIG. 2B) de un ensamblaje revelado ilustrativo que incluye los sensores revelados.
La FIG. 3 representa una sección transversal de un sensor revelado ilustrativo.
La FIG. 4 representa una sección transversal de un sensor revelado ilustrativo.
Las FIG. 5A y 5B representan una sección transversal de un sensor revelado ilustrativo (FIG. 5A) y una vista desde arriba (FIG. 5B).
Las FIG. de la 6A a 6D son cartas de Smith para diversos resonadores.
[0008] Los dibujos esquemáticos no están necesariamente a escala. Los números iguales utilizados en las figuras se refieren a los mismos componentes, etapas y demás. Sin embargo, se entenderá que el uso de un número para referirse a un componente en una figura dada no pretende limitar el componente en otra figura marcado con el mismo número. Además, el uso de números diferentes para referirse a componentes no pretende indicar que los componentes con números distintos no puedan ser el mismo componente o uno similar.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
[0009] Los sensores revelados pueden incluir al menos un resonador (en algunos modos de realización, al menos dos resonadores) y diversas otras estructuras que pueden formarse en asociación con los resonadores. El al menos un resonador en modos de realización puede incluir un electrodo inferior, una capa piezoeléctrica y un electrodo superior.
[0010] En algunos modos de realización, los sensores revelados pueden incluir al menos un primer y segundo resonador, una capa que contiene oxígeno sobre una superficie del mismo, una capa de acoplamiento sobre la capa que contiene oxígeno y una capa de reconocimiento molecular sobre la capa de acoplamiento. La FIG. 3 representa un modo de realización ilustrativo de un sensor 300 que incluye un primer resonador 302, una capa que contiene oxígeno 340, una capa de acoplamiento 330, y una capa de reconocimiento molecular 320. En algunos modos de realización, la capa que contiene oxígeno puede tener un grosor tan pequeño como 10Á, y en algunos modos de realización no superior a 500 Á. En algunos modos de realización, los sensores pueden incluir al menos un primer resonador, el al menos primer resonador teniendo una primera superficie y una segunda superficie opuesta y el primer resonador incluyendo un electrodo inferior; una capa piezoeléctrica; y un electrodo superior, donde la capa piezoeléctrica está situada entre el electrodo inferior y el electrodo superior; una capa de óxido metálico situada sobre al menos la segunda superficie del primer resonador, la capa de óxido metálico teniendo un grosor de aproximadamente 10 Á a aproximadamente 500Á y la capa de óxido metálico incluyendo átomos de oxígeno; una capa de silano, la capa de silano incluyendo átomos de silicio, los átomos de silicio de la capa de silano unidos a átomos de oxígeno en la capa de óxido metálico; y una capa de componente de reconocimiento molecular, la capa de reconocimiento molecular incluyendo componentes de reconocimiento molecular y los componentes de reconocimiento molecular unidos a la capa de silano. En algunos modos de realización, dichos sensores pueden incluir al menos un segundo resonador también, el segundo resonador incluyendo un electrodo inferior; una capa piezoeléctrica; y un electrodo superior, donde la capa piezoeléctrica está situada entre el electrodo inferior y el electrodo superior.
[0011] También se revelan aquí métodos de formación de dichos sensores, no según la invención. Un método ilustrativo de formación de un sensor puede incluir formar al menos un primer y un segundo resonador, el primer y segundo resonador teniendo cada uno una primera superficie y una segunda superficie opuesta, cada uno del primer y segundo resonador comprende un electrodo inferior; una capa piezoeléctrica sobre al menos una parte del electrodo inferior; y un electrodo superior sobre al menos una parte de la capa piezoeléctrica; y depositar una capa de óxido metálico sobre la segunda superficie de ambos el primer y segundo resonador, el óxido metálico depositado utilizando deposición por capas atómicas (ALD, por sus siglas en inglés). En algunos modos de realización, la capa que contiene oxígeno puede formarse utilizando deposición por capas atómicas (ALD), por ejemplo.
[0012] Se revelan aquí sensores resonantes que pueden funcionar como sensores resonadores acústicos de volumen de película delgada (TFBAR, por sus siglas en inglés). Los sensores TFBAR incluyen una capa de material piezoeléctrico unido en lados opuestos por electrodos. Las dos superficies del sensor pueden experimentar movimiento vibratorio cuando se acciona el sensor mediante una señal dentro de la banda de resonancia del resonador. Una superficie del resonador puede adaptarse para proporcionar sitios de unión para un analito de interés en muestras a analizar. La unión del material de interés sobre la superficie del resonador altera las características resonantes del sensor. Esta alteración puede detectarse y analizarse para proporcionar información cuantitativa sobre el analito de interés. Generalmente los sensores resonantes proporcionan mejores resultados cuando el material de unión de interés está físicamente unido lo más cerca posible del propio sensor (material piezoeléctrico unido en lados opuestos por electrodos). Por esta razón, los sensores se fabrican generalmente utilizando el mínimo material y/o capas posibles necesarios para permitir la unión del analito de interés.
[0013] Los sensores previamente utilizados unían el material que podía unirse a un componente de una muestra de interés directamente al electrodo superior. Por el contrario, algunos modos de realización de los sensores revelados pueden incluir al menos una capa adicional encima del electrodo superior antes del material que puede unirse al componente de una muestra de interés. En algunos modos de realización, una de las capas adicionales puede incluir átomos de oxígeno que pueden unirse entonces a una capa de acoplamiento a la que puede unirse el material capaz de unirse al material de interés. Sorprendentemente, la adición de una capa adicional entre el electrodo superior y el material capaz de unirse al material de interés, que aleja el material de interés (p.ej., la masa de ese material de interés) del sensor no disminuye la señal proporcionada por el sensor, y en algunos modos de realización puede de hecho proporcionar una mejor señal del sensor. Se cree, pero no se cuenta con ello, que la capa que contiene oxígeno dispuesta sobre el electrodo superior puede proporcionar rigidez al sensor. Aportar más rigidez al sensor podría disminuir el amortiguamiento de la resonancia, manteniendo así o incluso aumentando la señal del sensor.
[0014] Según la invención, los sensores revelados incluyen al menos un primer y un segundo resonador que están conectados eléctricamente en serie y que tienen cada uno una primera superficie y una segunda superficie opuesta, un apilamiento de reflectores de Bragg bajo la primera superficie de ambos el primer y el segundo resonador y una capa de componente de reconocimiento molecular situada adyacente a las segundas superficies de ambos del primer y segundo resonador. La capa de componente de reconocimiento molecular puede estar situada encima del primer y segundo resonador. La FIG. 4 representa un modo de realización ilustrativo de un sensor 400 que incluye un primer resonador 402, un segundo resonador 412, un apilamiento de reflectores de Bragg 415 y una capa de reconocimiento molecular 420. En algunos modos de realización, el sensor puede incluir al menos un primer y segundo resonador, cada uno del primer y segundo resonador teniendo una primera superficie y una segunda superficie opuesta y cada uno de los resonadores teniendo un electrodo inferior; una capa piezoeléctrica; y un electrodo superior, donde la capa piezoeléctrica está situada entre el electrodo inferior y el electrodo superior; un apilamiento de reflectores de Bragg bajo la primera superficie de ambos el primer y segundo resonador; y una capa de componente de reconocimiento molecular situada adyacente a la segunda superficie de ambos el primer y segundo resonador donde el al menos primer y segundo resonador están conectados en serie.
[0015] El primer y segundo resonador que tienen una configuración adyacente como aquellos representados en la FIG. 4 por ejemplo, pueden llegar a acoplarse a través del sustrato sobre el que están formados. Dicho acoplamiento puede considerarse no deseable. La utilización de un apilamiento de reflectores de Bragg acústicos puede funcionar para aliviar dicho acoplamiento. Aunque la reducción de dicho acoplamiento por el apilamiento de reflectores de Bragg puede ser beneficiosa, los apilamientos de reflectores de Bragg pueden crear resonancias parásitas. Conectar el primer y segundo resonador en serie puede disminuir o evitar las posibles resonancias parásitas. El efecto de carga de masa y eléctrica del primer y segundo resonador contactados en serie puede ser tan bueno como (en algunos modos de realización, mejor que) un solo resonador menos las resonancias parásitas inducidas por el apilamiento de reflectores de Bragg.
[0016] En algunos modos de realización, los sensores revelados pueden incluir al menos un primer resonador, una capa de acoplamiento sobre el mismo y una capa de componente de reconocimiento molecular acoplada a la capa de acoplamiento. Las FIG. 5A y 5B representan una sección transversal y una vista desde arriba de un modo de realización ilustrativo de un sensor 500 que incluye un primer resonador 502, una capa de acoplamiento 530, y una capa de reconocimiento molecular sustancialmente circular 520. La forma sustancialmente circular de la capa de reconocimiento molecular 520 puede observarse especialmente en la FIG. 5B. Cabe señalar que el al menos primer resonador en dichos modos de realización puede tener cualquier configuración, la capa de componente de reconocimiento molecular 520 puede estar superpuesta a más de solo al menos un primer resonador, por ejemplo, al menos un segundo resonador, o cualquier combinación de los mismos. En algunos modos de realización, los sensores revelados pueden incluir al menos un primer resonador, el al menos un primer resonador teniendo una primera superficie y una segunda superficie opuesta y el resonador teniendo un electrodo inferior; una capa piezoeléctrica; y un electrodo superior, donde la capa piezoeléctrica está situada entre el electrodo inferior y el electrodo superior; una capa de acoplamiento, la capa de acoplamiento situada adyacente a la segunda superficie del al menos primer resonador; y una capa de componente de reconocimiento molecular, la capa de componente de reconocimiento molecular teniendo una forma sustancialmente circular y la capa de componente de reconocimiento molecular incluyendo componentes de reconocimiento molecular que están unidos a la capa de acoplamiento.
[0017] También se revelan aquí métodos de formación de dichos sensores, no según la invención. Los métodos ilustrativos pueden incluir formar al menos un primer resonador, el primer resonador teniendo una primera superficie y una segunda superficie opuesta, el primer resonador teniendo un electrodo inferior; una capa piezoeléctrica sobre al menos una parte del electrodo inferior; y un electrodo superior sobre al menos una parte de la capa piezoeléctrica; y formar una capa de acoplamiento sobre una segunda superficie de al menos el primer resonador; y depositar una composición de componente de reconocimiento molecular sobre la capa de acoplamiento, la composición de componente de reconocimiento molecular depositada de manera que se forme una capa de componente de reconocimiento molecular que tenga una forma sustancialmente circular que cubra al menos el primer resonador.
[0018] La forma sustancialmente circular general de dichos sensores puede formarse al menos en parte por la forma en la que puede formarse la capa de componente de reconocimiento molecular (el material al que el analito de interés se une). Una forma sustancialmente circular puede permitir el uso de una cantidad mínima de una composición que contiene el componente de reconocimiento molecular, puesto que a medida que una composición que contiene un componente de reconocimiento molecular es depositada sobre un sensor que se está formando por goteo, las interacciones de líquido/superficie inherentes como el ángulo de contacto así como la tensión superficial pueden proporcionar de manera natural una forma sustancialmente circular a medida se evapora un solvente en la composición.
[0019] Cualquiera de los datos aquí revelados (bien anteriores o posteriores) en relación con cualquiera de las partes concretas o partes opcionales de los sensores relevados puede utilizarse como aplicable a cualquiera de los tipos de sensores anteriormente descritos. Además, los ensamblajes u otros dispositivos revelados pueden utilizar cualquiera de los tipos de sensores anteriormente descritos (opcionalmente incluyendo cualquier característica aquí analizada).
[0020] Los sensores revelados pueden describirse por su forma general. Los sensores revelados pueden tener diversas formas. En algunos modos de realización, los sensores revelados pueden ser cuadrados, rectangulares, hexagonales, circulares o prácticamente de cualquier otra forma. En algunos modos de realización los sensores revelados pueden tener una forma sustancialmente circular. Un solo sensor revelado puede incluir al menos dos resonadores. En algunos modos de realización, los al menos dos resonadores que son parte de un solo sensor pueden tener sustancialmente la misma forma. En algunos modos de realización, los al menos dos resonadores pueden tener diferentes formas.
[0021] En algunos modos de realización, un solo sensor puede incluir al menos dos resonadores configurados de tal modo que una forma general de una región que contiene los al menos dos resonadores puede utilizarse para describir el sensor y puede denominarse como la configuración del resonador o resonadores. En algunos modos de realización, la forma general de un sensor y la configuración de los resonadores puede ser la misma y en algunos modos de realización la forma general de un sensor y la configuración de los resonadores puede ser diferente. En algunos modos de realización, los al menos dos resonadores que son parte de un solo sensor pueden tener la misma forma sustancialmente semicircular, proporcionando una configuración de resonador general sustancialmente circular, con los dos resonadores, por ejemplo, de forma sustancialmente semicircular configurados con los lados planos de los semicírculos orientados uno frente al otro. En algunos modos de realización, pueden utilizarse cuatro (4) resonadores en un sensor, por ejemplo, cada uno de los cuatro resonadores teniendo la forma de un cuarto (1/4) de un círculo. La configuración de resonador general en dicho modo de realización podría describirse como sustancialmente circular. En algunos modos de realización, los al menos dos resonadores pueden tener al menos dos formas diferentes que cuando se configuran en un sensor revelado forman una forma sustancialmente circular. Por ejemplo, un resonador puede ser un cuarto (1/4) de un círculo y el otro resonador puede ser los otros tres cuartos (3/4) del círculo. La configuración de resonador general en dicho modo de realización podría describirse como sustancialmente circular. En algunos modos de realización, cuatro (4) resonadores, por ejemplo, que tienen formas sustancialmente cuadradas (o rectangulares) podrían formarse y configurarse en una forma sustancialmente cuadrada (o rectangular) mayor. La configuración de resonador general en dicho modo de realización podría describirse como cuadrada o rectangular. Los modos de realización que presentan configuraciones de resonador cuadradas (o rectangulares), por ejemplo, podrían tener una forma de sensor sustancialmente circular. En modos de realización donde la forma del sensor y la configuración de resonador son diferentes, la forma del sensor puede ser dictada o controlada por la forma de la capa de componente de reconocimiento molecular (descrita a continuación) formada sobre el mismo.
[0022] La forma sustancialmente circular general de algunos sensores revelados puede formarse al menos en parte por la forma en la que es formada la capa de componente de reconocimiento molecular (el material al que el analito de interés se une). Una forma de capa de componente de reconocimiento molecular sustancialmente circular puede permitir el uso de una cantidad mínima de una composición que contiene el componente de reconocimiento molecular, puesto que a medida que una composición que contiene un componente de reconocimiento molecular es depositada sobre un sensor que se está formando por goteo, las interacciones de líquido/superficie inherentes como el ángulo de contacto así como la tensión superficial pueden proporcionar de manera natural una forma sustancialmente circular.
[0023] En algunos modos de realización una combinación de un sensor que tiene una forma de sensor sustancialmente circular (incluyendo por ejemplo dos resonadores de forma sustancialmente semicircular) con una capa de óxido y capa de componente de reconocimiento molecular formada sobre el mismo puede proporcionar sensores TFBAR que pueden ser útiles en sistemas mayores para detectar y cuantificar un analito de interés en una muestra.
[0024] Las FIG. 1A y 1B representan un sensor revelado ilustrativo. Los sensores revelados pueden incluir generalmente al menos un primer y un segundo resonador. Algunos sensores revelados pueden incluir también una capa que contiene oxígeno, una capa de acoplamiento y una capa de componente de reconocimiento molecular. La FIG. 1A muestra un sensor ilustrativo 100. El sensor ilustrativo 100 incluye un primer resonador 102 y un segundo resonador 112. En algunos modos de realización el primer resonador 102 y el segundo resonador 112 pueden ser sustancialmente iguales y en algunos modos de realización pueden ser diferentes en uno o más de un aspecto. Cada uno del primer resonador 102 y el segundo resonador 112 tiene una primera superficie 105 y 115 respectivamente y una segunda superficie opuesta 107 y 117 respectivamente. El primer resonador 102 y el segundo resonador 112 pueden estar situados a una distancia. Esta distancia se representa como d en la FIG. 1B. En algunos modos de realización el primer resonador 102 y el segundo resonador 112 pueden estar distanciados al menos 1 micrómetro (|jm) (d), y en algunos modos de realización pueden estar distanciados al menos 45 |jm (d). En algunos modos de realización el primer resonador 102 y el segundo resonador 112 pueden estar distanciados no más de 100 jm (d), y en algunos modos de realización pueden estar distanciados no más de 75 jm (d). En algunos modos de realización, el espacio entre dos resonadores no necesita ser regular; el espacio entre dos resonadores no necesita ser el mismo que el espacio entre otros dos resonadores, o cualquier combinación de los mismos.
[0025] Cada uno de los resonadores, por ejemplo, al menos el primer resonador 102 y el segundo resonador 112, pueden incluir un electrodo inferior 104 y 114, una capa piezoeléctrica 106 y 116 y un electrodo superior 108 y 118. La capa piezoeléctrica 106 y 116 está situada entre el electrodo inferior 104 y 114 y el electrodo superior 108 y 118. Pueden también intercalarse capas adicionales no representadas en la FIG. 1A entre, sobre, bajo, o en cualquier combinación de las mismas, las capas indicadas.
[0026] Cabe señalar que el electrodo inferior 104 y 114 del primer resonador 102 y 112 puede ser parte de una sola capa. Lo mismo puede afirmarse para la capa piezoeléctrica 106 y 116 y el electrodo superior 108 y 118. Esto implica que los electrodos inferiores (o uno o dos de los electrodos inferiores, los electrodos superiores y las capas piezoeléctricas) de los al menos dos resonadores pueden tener un electrodo inferior (u otra combinación) que es compartido o los electrodos inferiores (u otra combinación) pueden ser distintos pero formados de una sola capa de material. En modos de realización donde el primer resonador 102 y el segundo resonador 112 incluyen al menos dos estructuras (electrodo inferior, capa piezoeléctrica o electrodo superior) que están formadas a partir de una sola capa de material, las capas de material que forman las distintas estructuras no necesitan existir a lo largo del dispositivo total mayor que alberga el sensor (si dicha construcción mayor existe). Por ejemplo, un sensor podría incluir electrodos inferiores 104 y 114 que están formados a partir de una sola capa de material; y capas piezoeléctricas 106 y 116 que están formadas a partir de una sola capa de material. Las capas que forman los electrodos inferiores y las capas piezoeléctricas respectivamente no necesitan ser totalmente congruentes. Por ejemplo, pueden eliminarse partes del material piezoeléctrico en diversas ubicaciones a través del sensor. Cabe señalar también que los resonadores revelados como el primer y segundo resonador 102 y 112 están formados solo en ubicaciones donde el material de electrodo inferior y el material de electrodo superior se superponen con material piezoeléctrico entre ellos. En algunos modos de realización el electrodo inferior 104 y 114, la capa piezoeléctrica 106 y 116 y el electrodo superior 108 y 118 pueden formarse todos a partir de una sola capa depositada de material de electrodo inferior, material piezoeléctrico y material de electrodo superior respectivamente. Debe señalarse también que, en algunos modos de realización, una pluralidad de electrodos inferiores, electrodos superiores, capaz piezoeléctricas y cualquier combinación de los mismos para una pluralidad de resonadores pueden ser totalmente independientes formando resonadores independientes, pero podrían haberse formado a partir de una sola capa de material. Cabe indicar también que cada uno de o cualquiera del electrodo inferior, la capa piezoeléctrica y el electrodo superior podrían tener formas que son diferentes de la de los otros.
[0027] El al menos primer y segundo resonador 102 y 112 pueden ser fabricados de diversos materiales. En algunos modos de realización, el electrodo inferior 104 y 114 puede fabricarse del mismo material. Los materiales ilustrativos para el electrodo inferior 104 y 114 pueden incluir, por ejemplo, aluminio (Al), oro (Au), tungsteno (W), cobre (Cu), molibdeno (Mo) y tántalo (Ta). En algunos modos de realización, el electrodo inferior 104 y 114 puede incluir en ambos casos aluminio. En algunos modos de realización, el electrodo superior 108 y 118 puede fabricarse del mismo material. Los materiales ilustrativos para el electrodo superior 108 y 118 pueden incluir, por ejemplo, Au, Al, W, Cu, Mo y Ta. En algunos modos de realización, el electrodo superior 108 y 118 puede incluir en ambos casos oro. En algunos modos de realización, la capa piezoeléctrica 106 y 116 puede fabricarse del mismo material. Los materiales ilustrativos para la capa piezoeléctrica 106 y 116 pueden incluir, por ejemplo, nitruro de aluminio (A1N), óxido de zinc (Zn), y titanato zirconato de plomo (PZT). En algunos modos de realización, la capa piezoeléctrica 106 y 116 puede incluir en ambos casos nitruro de aluminio.
[0028] En algunos modos de realización, los al menos primer y segundo resonador 102 y 112 pueden describirse teniendo sustancialmente la misma forma. En algunos modos de realización, el primer y segundo resonador pueden describirse cada uno teniendo una forma semicircular. La FIG. 1B representa una vista desde arriba de un sensor ilustrativo que incluye un primer resonador 102 y un segundo resonador 112 teniendo ambos una forma sustancialmente semicircular. El sensor 100 puede describirse como teniendo una configuración de resonador sustancialmente circular, con los dos resonadores de forma semicircular 102 y 112 configurados para formar la configuración de resonador sustancialmente circular. El sensor 100 también puede describirse como teniendo una forma de sensor sustancialmente circular porque la capa de componente de reconocimiento molecular 122 (analizada a continuación) tiene una forma sustancialmente circular.
[0029] En modos de realización particularmente ilustrativos, puede formarse una forma sustancialmente semicircular del primer y segundo resonador 102 y 112 mediante las capas de electrodo superior 108 y 118 que comparten una capa de material de forma sustancialmente circular y las capas de electrodo inferior 108 y 118 que son ambos sustancialmente semicirculares independientemente y distintos (p.ej., un círculo de material de electrodo inferior con un hueco que abarca el diámetro del círculo, teniendo el hueco una anchura d). Las capas de materiales de electrodo superior, piezoeléctricas, de electrodo inferior o cualquier combinación de las mismas pueden ser diseñadas para proporcionar cualquier forma deseada, incluyendo, por ejemplo, formas semicirculares, formas circulares, formas cuadradas, formas rectangulares, u otras utilizando métodos conocidos que incluyen métodos litográficos, por ejemplo.
[0030] Según la invención, el al menos primer resonador 102 y el segundo resonador 112 (y los resonadores adicionales si existen) están conectados eléctricamente unos a otros en serie. Cabe señalar que las conexiones eléctricas de los dos o más resonadores no están representadas en las figuras que acompañan. Un experto en la técnica que lea la especificación entenderá y sabrá cómo conectar al menos el primer resonador 102 y el segundo resonador 112 en serie. La conexión en serie del al menos primer resonador 102 y el segundo resonador 112 generalmente hace que una señal recibida de los mismos sea como si se hubiera recibido de un solo resonador.
[0031] Una comprensión cuantitativa y cualitativa del Q de un resonador puede ser obtenida mediante la representación en una Carta de Smith, de la ratio de la energía reflejada a energía aplicada (es decir, el coeficiente de reflexión) a medida que la frecuencia es variada para el caso en el que un electrodo está conectado a tierra y otro a señal, para un resonador espectral multibanda (SMR, por sus siglas en inglés) con una impedancia igual a (o normalizada a) la impedancia del sistema en la frecuencia resonante. A medida que aumenta la frecuencia de la energía aplicada (p.ej., señal de RF), la magnitud/fase del resonador SMR barre un círculo en el sentido de las agujas del reloj en la Carta de Smith. Esto es denominado el círculo Q. Donde el círculo Q cruza en primer lugar los ejes reales (ejes horizontales), corresponde a la frecuencia de resonancia serie fs. La impedancia real (medida en ohmios) es Rs . A medida que el círculo Q continúa alrededor del perímetro de la carta de Smith, cruza de nuevo los ejes reales. El segundo punto en el que el círculo Q cruza el eje real es denominado fp, la frecuencia antirresonante o en paralelo del SMR. La impedancia real en fp es Rp.
[0032] A menudo resulta deseable minimizar Rs al tiempo que se maximiza Rp. Cualitativamente, cuanto más cerca "abrace" el círculo Q el anillo exterior de la carta de Smith, más alto será el factor Q del dispositivo. El círculo Q de un resonador sin pérdida ideal tendría un radio de uno y estaría en el borde de la carta de Smith.
[0033] Entre otros efectos adversos, los modos laterales impactan de manera perjudicial en el factor de calidad (Q) de un dispositivo resonador BAW. En concreto, la energía de modos Rayleigh-Lamb se pierde en la región inactiva y en las interfaces del dispositivo resonador BAW. Como se apreciará, esta pérdida de energía para modos espurios es una pérdida en la energía de modos longitudinales deseados, y en último lugar un deterioro del factor Q. Las Cartas de Smith pueden utilizarse para comparar modos espurios de resonadores.
[0034] Las FIG. de la 6A a la 6D muestran cartas de Smith para diversos resonadores. Los resonadores que generaron las cartas de Smith vistas en las FIG. de la 6A a la 6D son iguales excepto por las características aquí destacadas. Todos los resonadores tenían una capa piezoeléctrica de AlN. La FIG. 6A muestra la carta de Smith de un resonador de 900 MHz circular tiene un diámetro de 350 pm. La resonancia espuria es aparente como puede verse en los numerosos bucles en la carta. La FIG. 6B muestra la carta de Smith de dos resonadores circulares de 2250 MHz conectados en serie. Cada resonador tenía un diámetro de 213pm y había 42 pm entre los dos. La resonancia espuria se redujo de manera significativa en comparación con el resonador de la FIG. 6A con solo un resonador circular. La FIG. 6C muestra la carta de Smith de dos resonadores semicirculares de 2250 MHz conectados en serie. Los resonadores se colocaron con los lados planos enfrentados con un espacio de 48 pm y la configuración de resonador circular general era circular con un diámetro de 350 pm. La resonancia espuria se redujo en comparación con ambos el resonador de la FIG. 6A y 6B. La FIG. 6D muestra la carta de Smith de cuatro resonadores cuadrados de 2250 MHz conectados en serie. Cada resonador tiene una longitud y anchura de 125 pm. Los cuatro resonadores estaban configurados en una forma cuadrada con un espacio de 42 pm entre cada resonador. La resonancia espuria se redujo en comparación con todos los resonadores de la FIG. 6A, 6B, 6C y 6D.
[0035] En algunos modos de realización, los sensores revelados pueden incluir también una capa que contiene oxígeno. El sensor 100 mostrado en la FIG. 1A incluye una capa que contiene oxígeno 140 situada en la segunda superficie 107 y 117 del primer y segundo resonador 102 y 112. En algunos modos de realización, la capa que contiene oxígeno 140 puede existir a lo largo de sustancialmente el sensor completo. En algunos modos de realización, la capa que contiene oxígeno puede tener un grosor que es al menos 10 A, al menos 50 A, al menos 75 A, o al menos 95 A. En algunos modos de realización, una capa de óxido metálico puede tener un grosor que no es mayor de 500 A, no es mayor de 200 A, no es mayor de 125 A, o no es mayor de 105 A.
[0036] Una capa que contiene oxígeno puede incluir átomos de oxígeno, compuestos que incluyen átomos de oxígeno o ambos. En algunos modos de realización una capa que contiene oxígeno puede ser una capa de óxido, o más específicamente una capa de óxido metálico y puede incluir cualquier óxido metálico. En algunos modos de realización, la capa de óxido metálico puede incluir TÍO2, SÍO2, AI2O3, o ZnO. En algunos modos de realización, la capa de óxido metálico puede incluir TO2. Se puede describir una capa de óxido metálico que incluye átomos de oxígeno. Los átomos de oxígeno pueden actuar para enlazar o unir químicamente el material de una capa depositada sobre ellos.
[0037] Una capa que contiene oxígeno puede depositarse utilizando diversos métodos. En algunos modos de realización, la capa que contiene oxígeno puede depositarse utilizando deposición por capas atómicas (ALD, por sus siglas en inglés). ALD puede proporcionar capas de óxido que son relativamente finas, relativamente uniformes, relativamente densas o alguna combinación de estos. ALD puede describirse como un proceso autolimitante que construye películas de material en capas y por tanto puede producir de manera repetida películas muy finas y uniformes.
[0038] Un sensor puede incluir también una capa de acoplamiento. El sensor 100 mostrado en la FIG. 1A incluye una capa de acoplamiento 130. La capa de acoplamiento 130 puede describirse generalmente como situado sobre la capa que contiene oxígeno 140. En algunos modos de realización, la capa de acoplamiento puede existir a lo largo de sustancialmente el sensor completo 100. En algunos modos de realización, la capa de acoplamiento puede describirse como una monocapa del compuesto que conforma la capa de acoplamiento. En algunos modos de realización, la capa de acoplamiento 130 puede tener un grosor que es al menos 10 A o al menos 20 A. En algunos modos de realización la capa de acoplamiento 130 puede tener un grosor que es no superior a 100 A o no superior a 50 A.
[0039] En algunos modos de realización la capa de acoplamiento 130 puede describirse de manera más específica como una capa de silano o que incluye un componente que contiene silano. La capa de silano puede describirse de manera más específica como compuesta de agentes de acoplamiento de silano. Los agentes de acoplamiento de silano son productos químicos basados en silicio que contienen ambos reactividad inorgánica y reactividad orgánica en la misma molécula. Una estructura general puede describirse como (RO)3SiCH2CH2CH2-X, donde RO representa el grupo reactivo inorgánico o un grupo hidrolizable (por ejemplo, metoxi, etoxi, acetoxi, tiol o aldehído) y X representa un grupo que contiene un grupo reactivo orgánico (por ejemplo, amino, metacriloxi o epoxi) y X puede incluir también carbonos adicionales (-(CH2)n) y puede o no incluir grupos funcionales. En el sensor 100, una capa de silano 130 puede funcionar para acoplar la capa de óxido metálico 140 a la capa de componente de reconocimiento molecular 122.
[0040] Los materiales ilustrativos que pueden utilizarse para formar una capa de silano 130 pueden incluir, por ejemplo, (3-aminopropil)trietoxisilano, (3 -aminopropil)trimetoxisilano, (3-glicidiloxipropil)trimetoxisilano, (3 -glicidiloxipropil)trietoxisilano, (3 - mercaptopropil)trimetoxisilano, (3-mercaptopropil)trietoxisilano, trimetoxi[2-(7-oxabiciclo[4. 1.0]hept-3-il)etil]silano, trietoxi[2-(7-oxabiciclo[4.1.0]hept-3-il)etil]silano, trimetoxisilil alquilo, y aldehído trietoxisilil alquil aldehído. En algunos modos de realización una capa de silano 130 puede formarse con (3-glicidiloxipropil)trietoxisilano, por ejemplo.
[0041] Un sensor puede incluir también una capa de componente de reconocimiento molecular. El sensor 100 revelado en la FIG. 1A incluye una capa de componente de reconocimiento molecular 122. La capa de componente de reconocimiento molecular 122 puede describirse generalmente como situada adyacente al al menos primer y segundo resonador, y más específicamente puede describirse como situados sobre la capa de acoplamiento 130. En algunos modos de realización, la capa de componente de reconocimiento molecular 122 puede existir a lo largo de sustancialmente el sensor completo 100. En algunos modos de realización, la capa de componente de reconocimiento molecular 122 puede tener un grosor que es al menos 5 A o al menos 50 A. En algunos modos de realización la capa de componente de reconocimiento molecular 122 puede tener un grosor que es no superior a 2000 A o no superior a 250 A.
[0042] La capa de componente de reconocimiento molecular 122 puede incluir cualquier material capaz de interactuar con un analito de interés de tal modo que permitiría el análisis del analito de interés. El componente de reconocimiento molecular puede incluir cualquier componente que se una de forma selectiva al analito de interés. A modo de ejemplo, el componente de reconocimiento molecular puede seleccionarse del grupo consistente en ácidos nucleicos, nucleótido, nucleósido, análogos de ácidos nucleicos tales como moléculas de PNA y LNA, proteínas, péptidos, anticuerpos entre los que se incluyen IgA, IgG, IgM, IgE, lectinas, enzimas, cofactores de enzimas, sustratos de enzimas, inhibidores de enzimas, receptores, ligandos, kinasas, proteína A, Poly U, Poly A, polilisina, colorante de triazina, ácido borónico, tiol, heparina, polisacáridos, azul de Coomassie, azur A, péptidos de unión a metales, azúcar, carbohidrato, agentes quelantes, células procariotas y células eucariotas. En algunos modos de realización, los anticuerpos pueden utilizarse como el componente de reconocimiento molecular, y en tales modos de realización, el grosor de la capa de componente de reconocimiento molecular 122 puede describirse como no inferior a 100 A, o en algunos modos de realización no inferior a 150 A.
[0043] La capa de componente de reconocimiento molecular 122 puede formarse sobre (o más específicamente ligarse a) la capa de acoplamiento 130 utilizando técnicas conocidas. Uno o más de elementos individuales o componentes grupos químicos (que contienen dos o más elementos) en la capa de componente de reconocimiento molecular pueden estar unidos químicamente a, por ejemplo, un silano o más de un silano en la capa de acoplamiento 130. Las condiciones y fases del proceso para afectar a esta unión serán conocidos para el experto en la técnica que lea la especificación. Cabe señalar también que los componentes de reconocimiento molecular podrían unirse a la capa de acoplamiento a través de compuestos o agentes de acoplamiento adicionales distintos de la propia capa de acoplamiento. En algunos modos de realización, puede utilizarse un anticuerpo como componente de reconocimiento molecular y puede estar unido a una capa de acoplamiento que contiene epoxi silano.
[0044] En algunos modos de realización, una capa de componente de reconocimiento molecular 122 puede tener una forma sustancialmente circular. La capa de componente de reconocimiento molecular 122 puede describirse generalmente como cubriendo ambos el al menos primer y segundo resonador 102 y 112. La forma de la capa de componente de reconocimiento molecular 122 puede definir en parte la forma del sensor 100 (en combinación con o a la luz de la configuración del resonador según se ha analizado anteriormente). En algunos modos de realización, una capa de reconocimiento molecular puede ser de una forma que es diseñada para al menos cubrir la superficie completa suprayacente a las regiones del al menos primer y segundo resonador. En algunos modos de realización, una capa de componente de reconocimiento molecular puede ser de una forma que cubre más de la superficie completa suprayacente a las regiones del al menos primer y segundo resonador. En algunos modos de realización, la forma sustancialmente circular de una capa de componente de reconocimiento molecular puede deberse al menos en parte al proceso que forma las capas. Los detalles de tal proceso se describen a continuación.
[0045] Como se ha mencionado anteriormente, el primer y segundo resonador 102 y 112 puede incluir opcionalmente capas no representadas en la FIG. 1A. Por ejemplo, capas diseñadas para fomentar la adhesión entre dos capas, capas diseñadas para proteger estructuras, capas o materiales, capas diseñadas para proporcionar otras funciones, o cualquier combinación de las mismas pueden incluirse de manera opcional en el primero y segundo resonador.
[0046] Un ejemplo específico de una capa adicional opcional puede incluir una capa de adhesión, por ejemplo, Por ejemplo, una capa de adhesión puede formarse sobre la superficie de las capas piezoeléctricas 106 y 116. En algunos modos de realización, una capa de adhesión, si se incluye, puede funcionar para mejorar la adhesión entre el material de electrodo superior y las capas piezoeléctricas. En algunos modos de realización, una capa de adhesión, si se incluye, puede incluir materiales que son compatibles con el material de la capa de electrodo superior, el material de la capa piezoeléctrica, o ambos. Los materiales específicos ilustrativos que pueden utilizarse para la capa de adhesión pueden incluir, por ejemplo, titanio (Ti) o cromo (Cr). En algunos modos de realización, donde el electrodo superior es oro, una capa de adhesión opcional puede incluir Ti o Cr, por ejemplo. En algunos modos de realización, una capa de adhesión, si se incluye, puede tener un grosor de al menos 100 A, al menos 200 A o al menos 250 A. En algunos modos de realización una capa de adhesión, si se incluye, puede tener un grosor que es no superior a 500 A, no superior a 400 A o no superior a 350 A. En algunos modos de realización, una capa de adhesión, si se incluye, puede tener un grosor de al menos aproximadamente 300 A.
[0047] Los sensores ilustrativos pueden incluir también componentes opcionales no analizados anteriormente. Por ejemplo, en algunos modos de realización un sensor puede incluir un apilamiento de reflectores de Bragg. En algunos modos de realización, un apilamiento de reflectores de Bragg, si se incluye, puede estar dispuesto bajo los electrodos inferiores 104 y 114 de al menos ambos del primer y segundo resonador. El primer y segundo resonador que tiene una configuración adyacente como la utilizada en los sensores revelados puede llegar a acoplarse a través del sustrato en el que son formados. Dicho acoplamiento puede considerarse no deseable. La utilización de un apilamiento de reflectores de Bragg ópticos puede funcionar para aliviar dicho acoplamiento. Aunque la reducción de dicho acoplamiento por el apilamiento de reflectores de Bragg puede ser beneficiosa, los apilamientos de reflectores de Bragg pueden crear resonancias parásitas. Conectar el primer y segundo resonador en serie puede disminuir o evitar las posibles resonancias parásitas. El efecto de carga de masa y eléctrica del primer y segundo resonador contactados en serie puede ser tan bueno como (en algunos modos de realización, mejor que) un solo resonador menos las resonancias parásitas inducidas por el apilamiento de reflectores de Bragg.
[0048] También se revelan aquí ensamblajes o dispositivos. Los ensamblajes revelados pueden incluir generalmente al menos un sensor activo y al menos un sensor de referencia. En algunos modos de realización, un ensamblaje puede incluir al menos un sensor de referencia y dos o más sensores activos. Dichos modos de realización pueden ser beneficiosos porque los dos o más sensores activos serían capaces de utilizar todos el sensor de referencia. En algunos modos de realización, un ensamblaje podría incluir un sensor de referencia y al menos tres (por ejemplo) sensores activos. La FIG. 2 representa un ensamblaje 200, este ensamblaje ilustrativo 200 incluye un sensor activo 250 y un sensor de referencia 260. El sensor activo 250 incluye un primer resonador 102a y un segundo resonador 112a. El sensor de referencia 260 incluye también un primer resonador 102b y un segundo resonador 112b. El primer resonador 102a, el segundo resonador 112a, el primer resonador 102b y el segundo resonador 112b, todos incluyen electrodos inferiores (104a, 114a, 104b, 114b), capas piezoeléctricas (106a, 116a, 106b y 116b) y electrodos superiores (108a, 118b, 108b y 118b). Las características de los resonadores, como los electrodos inferiores, las capas piezoeléctricas y los electrodos superiores pueden incluir aquellas descritas arriba.
[0049] En algunos modos de realización, el al menos un sensor activo 250 y el al menos un sensor de referencia 260 puede tener sustancialmente la misma forma, aunque no es necesario que sea así. En algunos modos de realización, el sensor activo 250 y el sensor de referencia 260 pueden ambos tener forma de sensor sustancialmente circular. El al menos un sensor activo 250 y el al menos un sensor de referencia 260 pueden estar separados. La FIG. 2B representa el sensor activo 250 y el sensor de referencia 260 separados por una distancia D. En algunos modos de realización, el sensor activo 250 y el sensor de referencia 260 pueden estar separados una distancia (D) de al menos 20 pm. En algunos modos de realización, el sensor activo 250 y el sensor de referencia 260 pueden estar separados una distancia (D) de al menos 50 pm. En algunos modos de realización, el sensor activo 250 y el sensor de referencia 260 pueden estar separados una distancia (D) no superior a 2000 pm. En algunos modos de realización, el sensor activo 250 y el sensor de referencia 260 pueden estar separados una distancia (D) no superior a 500 pm. En algunos modos de realización que incluyen un sensor activo y un sensor de referencia, los dos pueden estar separados una distancia (D) de 150 pm a 250 pm, por ejemplo, aproximadamente 200 pm.
[0050] Un ensamblaje 200 puede incluir también una capa que contiene oxígeno 240 y una capa de acoplamiento 230. Estas capas pueden ser sustancialmente como se ha descrito antes. En algunos modos de realización, la capa que contiene oxígeno 240 y la capa de acoplamiento 230 pueden cubrir más que justo el al menos un sensor activo 250 y el al menos un sensor de referencia 260. En algunos modos de realización, la capa que contiene oxígeno 240 y la capa de acoplamiento 230 pueden cubrir sustancialmente la superficie completa de al menos una parte de un sustrato sobre el que se sitúan el al menos un sensor activo 250 y el al menos un sensor de referencia 260. Las características de la capa que contiene oxígeno 240 y la capa de acoplamiento 230 pueden incluir aquellas descritas anteriormente.
[0051] Un ensamblaje 200 puede incluir también una capa de componente de reconocimiento molecular 209. En algunos modos de realización, la capa de componente de reconocimiento molecular 209 puede cubrir solo un área situada sobre el al menos un sensor activo 250. En algunos modos de realización, una capa de componente de reconocimiento molecular 209 puede cubrir más del área suprayacente al al menos un sensor activo 260 pero no se encuentra sobre el área suprayacente a cualquiera de los al menos un sensor de referencia 260. En algunos modos de realización, la capa de componente de reconocimiento molecular 209 puede definir al menos en parte la forma del sensor activo 250, por ejemplo, una forma sustancialmente circular. Las características de la capa de componente de reconocimiento molecular pueden incluir aquellas descritas anteriormente.
[0052] Un ensamblaje 200 puede incluir también una capa de material de unión de referencia 219. En algunos modos de realización, la capa de material de unión de referencia 219 puede cubrir solo un área situada sobre el sensor de referencia 260. En algunos modos de realización, una capa de material de unión de referencia 219 puede cubrir más del área suprayacente al al menos un sensor de referencia 250 pero no se encuentra sobre el área suprayacente a cualquiera de los al menos un sensor activo 250. En algunos modos de realización, la capa de material de unión de referencia 219 puede definir al menos en parte la forma del sensor de referencia 260. El material que forma la capa de material de unión de referencia 219 puede escogerse de manera que los materiales en una muestra a analizar no se unan de manera apreciable al material de la capa de material de unión de referencia. En algunos modos de realización, el material que forma la capa de material de unión de referencia 219 puede tener un peso molecular que es sustancialmente similar al del material que forma la capa de componente de reconocimiento molecular 209. En algunos modos de realización, un material que forma la capa de material de unión de referencia es un material que no se une de manera apreciable a ningún material en una muestra a analizar y tiene un peso molecular que es sustancialmente similar al del material que forma la capa de componente de reconocimiento molecular. Dichos modos de realización deberían proporcionar señales del sensor activo 250 y el sensor de referencia 260 que difieran solo debido al analito de interés en la muestra.
[0053] El tipo de material de unión de referencia concreto que es utilizado para fabricar una capa de material de unión de referencia puede depender al menos en parte del tipo de componente de reconocimiento molecular concreto que es utilizado para la capa de componente de reconocimiento molecular. Un experto en la técnica que lea esta especificación será capaz de discernir posibles tipo de materiales de unión de referencia para los componentes de reconocimiento molecular concretos que se están utilizando. En algunos modos de realización en los que se está utilizando un anticuerpo como componente de reconocimiento molecular, un material de unión de referencia podría incluir, por ejemplo, una especie/subtipo de anticuerpo comparable que no presente especificidad conocida o con especificidad hacia un material sobre el cual se conoce su ausencia en la muestra.
[0054] También se revelan aquí métodos para formar sensores, no según la invención. Los métodos ilustrativos pueden incluir formar al menos un primer y segundo resonador, depositar una capa que contiene oxígeno sobre una superficie de al menos el primer y segundo resonador, formar una capa de agente de acoplamiento sobre la capa que contiene oxígeno, y depositar un componente de reconocimiento molecular sobre la capa de agente de acoplamiento.
[0055] También se revelan aquí métodos para formar sensores, no según la invención. Los métodos ilustrativos pueden incluir formar al menos un primer resonador, el primer resonador teniendo una primera superficie y una segunda superficie opuesta; y formar una capa de acoplamiento sobre una segunda superficie de al menos el primer resonador; y depositar una composición de componente de reconocimiento molecular sobre la capa de acoplamiento, la composición de componente de reconocimiento molecular depositada de manera que se forme una capa de componente de reconocimiento molecular que tenga una forma sustancialmente circular que cubra al menos el primer resonador. Una composición que contiene el componente de reconocimiento molecular puede incluir también un solvente u otro componente diseñado para modular el pH de la solución, estabilizar la proteína bien en su estado líquido o seco, o alguna combinación de los mismos, por ejemplo. Una composición que contiene el componente de reconocimiento molecular puede incluir además otros materiales opcionales, incluyendo, por ejemplo, tampones, sales, azúcares, otros componentes para ayudar a estabilizar el componente de reconocimiento molecular, o cualquier combinación de los mismos. El solvente, una vez que la composición que contiene el componente de reconocimiento molecular es depositada, puede simplemente dejarse evaporar basándose en su presión de vapor o pueden controlarse las condiciones para controlar (control de temperatura, control de humedad, etc.) la tasa de evaporación del solvente.
[0056] En algunos modos de realización, el al menos primer y segundo resonador puede formarse sobre un sustrato, o más específicamente en algunos modos de realización una oblea de silicio. Puede utilizarse cualquier método utilizado para depositar materiales, como aquellos aquí analizados para el electrodo inferior, la capa piezoeléctrica y el electrodo superior para formar el electrodo inferior, la capa piezoeléctrica y el electrodo superior. Los tipos de métodos ilustrativos pueden incluir métodos de deposición en fase vapor (por ejemplo, métodos de deposición química en fase vapor [como métodos de deposición química en fase de vapor asistida por plasma (PECVD), por ejemplo], deposición física en fase vapor), métodos de pulverización (p.ej., métodos de pulverización reactiva), métodos de deposición por capas atómicas (ALD), y métodos de recubrimiento (p.ej., electroquímico o no electrolítico), por ejemplo. Además, cualquier método utilizado para diseñar o dar forma a las capas puede utilizarse también aquí. Los tipos de métodos ilustrativos pueden incluir métodos litográficos (p.ej., fotolitografía), métodos de grabado, (p.ej., fresado, grabado iónico reactivo, grabado químico) y técnicas de lift-off, por ejemplo. El primer y segundo resonador formado aquí puede incluir características como las analizadas anteriormente. Como se ha analizado anteriormente, cada uno del primer y segundo resonador incluye una primera superficie y una segunda superficie opuesta.
[0057] Una siguiente fase puede incluir depositar una capa que contiene oxígeno, por ejemplo, una capa de óxido sobre al menos el primer y segundo resonador. Mas específicamente, por ejemplo, una capa de óxido puede depositarse sobre la segunda superficie de ambos el primer y segundo resonador. En algunos modos de realización, puede formarse una sola capa sobre la segunda superficie de ambos el primer y segundo resonador. En algunos modos de realización, puede formarse más de una capa para cubrir la segunda superficie de ambos el primer y segundo resonador. En algunos modos de realización, una sola fase de deposición puede formar una capa de óxido revelada, y en algunos modos de realización puede utilizarse más de una fase de deposición para formar la capa de óxido revelada.
[0058] En algunos modos de realización, la fase de depositar una capa de óxido puede lograrse utilizando deposición por capas atómicas (ALD, por sus siglas en inglés). La ALD se considera generalmente una técnica de deposición de película fina que emplea procesos químicos en fase gaseosa secuenciales. Los procesos de ALD utilizan generalmente precursores, y mediante la exposición de la superficie a ser recubierta secuencialmente a los precursores, se produce la capa sobre la superficie. Puesto que la superficie es expuesta a los precursores de manera secuencial, el proceso de deposición es autolimitante y, por tanto, es relativamente sencillo controlar la profundidad de deposición. En algunos modos de realización en los que se deposita TiO2, pueden utilizarse precursores como tetraisopropóxido de titanio (TTIP) o tetrakis-dimetil-amino-titanio (TDMAT), por ejemplo.
[0059] Una fase siguiente puede incluir formar una capa de acoplamiento sobre la capa de óxido. La formación de una capa de acoplamiento sobre la capa de óxido puede incluir generalmente depositar una composición que incluye un agente de acoplamiento sobre la capa de óxido. Las condiciones que pueden o no ser requeridas para que el agente de acoplamiento reaccione con la capa de óxido pueden depender al menos en parte del agente de acoplamiento concreto utilizado. En algunos modos de realización, los materiales de silano pueden utilizarse como un agente de acoplamiento. Los métodos revelados pueden incluir también opcionalmente eliminar el agente de acoplamiento no enlazado y otros componentes de la composición. Dicha fase opcional puede llevarse a cabo después de que se le haya dado al agente de acoplamiento tiempo suficiente, condiciones adecuadas, o alguna combinación de los mismos, para reaccionar con la capa de óxido. Una fase opcional de eliminar el agente de acoplamiento no enlazado y otros componentes de la composición puede lograrse por ejemplo mediante el lavado de la superficie con un líquido que no disuelva el agente de acoplamiento.
[0060] Una fase siguiente puede incluir formar una capa de componente de reconocimiento molecular sobre la capa de acoplamiento. La formación de una capa de componente de reconocimiento molecular sobre la capa de acoplamiento puede incluir generalmente depositar una composición que incluye un componente de reconocimiento molecular sobre la capa de acoplamiento. Las condiciones que pueden o no ser requeridas para que el componente de reconocimiento molecular reaccione con la capa de acoplamiento pueden depender al menos en parte del agente de acoplamiento concreto y el componente de reconocimiento molecular concreto utilizado. Los métodos revelados pueden incluir también opcionalmente eliminar el componente de reconocimiento molecular no unido y otros componentes de la composición. Dicha fase opcional puede llevarse a cabo después de que se le haya dado al componente de reconocimiento molecular tiempo suficiente, condiciones adecuadas, o alguna combinación de los mismos, para reaccionar con el agente de acoplamiento sobre la superficie de la capa de óxido. Una fase opcional de eliminar el componente de reconocimiento molecular no unido y otros componentes de la composición puede lograrse por ejemplo mediante el lavado de la superficie con un líquido que no disuelva el componente de reconocimiento molecular, el agente de acoplamiento, o ambos.
[0061] En algunos modos de realización, los métodos aquí revelados pueden incluir también otros pasos opcionales. Por ejemplo, los métodos revelados pueden incluir también una fase de conectar eléctricamente el primer y segundo resonador en serie. Un experto en la técnica que lea la especificación entenderá cómo conectar eléctricamente el primer y el segundo resonador en serie. En algunos modos de realización, puede producirse una fase opcional de conectar eléctricamente el primer y segundo resonador en serie antes de la deposición de la capa de óxido, para la formación de una capa de agente de acoplamiento, o antes de depositar una capa de componente de reconocimiento molecular. En algunos modos de realización, puede producirse una fase opcional de conectar eléctricamente el primer y segundo resonador en serie antes de la deposición de una capa de óxido.
[0062] Otro ejemplo de una fase opcional que puede emplearse en los métodos revelados puede incluir una fase de colocar una oblea. Como se ha analizado anteriormente, los sensores formados aquí pueden formarse sobre un sustrato, por ejemplo, una oblea o más específicamente en algunos modos de realización, una oblea de silicio. Los procesos de deposición utilizados para formar los sensores revelados pueden ser llevados a cabo a menudo de manera más económica formando una pluralidad de sensores en una sola oblea de silicio. En cualquier punto en un método después de que se haya formado una pluralidad de primeros y segundos resonadores, el sustrato sobre el que se forma la pluralidad de primeros y segundos resonadores puede ser cortado en dados. En algunos modos de realización, pueden formarse partes individuales del sustrato que contienen solo un primer y un segundo resonador mediante corte en dados. En algunos modos de realización, las partes individuales del sustrato que contienen dos primeros y segundos resonadores, por ejemplo, un sensor activo y un sensor de referencia, como se ha analizado arriba, pueden formarse mediante corte en dados. En algunos modos de realización, puede producirse una fase opcional de colocación antes de la deposición de una capa de óxido, antes de la deposición de una capa de agente de acoplamiento, o antes de la deposición de una capa de componente de reconocimiento molecular. En algunos modos de realización, puede producirse una fase opcional de corte en dados antes de la deposición de una capa de óxido.
[0063] Otro ejemplo de una fase opcional que puede emplearse en los métodos revelados puede incluir una fase de montar el sensor sobre una placa de conexión eléctrica. Como se ha analizado anteriormente, los sensores formados aquí pueden formarse sobre un sustrato, por ejemplo, una oblea o más específicamente en algunos modos de realización, una oblea de silicio. Una oblea que contiene uno o más sensores puede unirse a una placa de conexión eléctrica. Una placa de conexión eléctrica también puede denominarse como una placa de circuito impreso (PCB, por sus siglas en inglés). La unión de oblea que contiene uno o más sensores puede referirse a una unión física (p.ej., utilizar un adhesivo, por ejemplo), y unión eléctrica (p.ej., conectar eléctricamente contactos eléctricos conectados al primer y segundo resonador a contactos eléctricos en la placa de conexión eléctrica a través de un material conductor), o una combinación de los mismos.
[0064] Un ejemplo de métodos ilustrativos específicos puede incluir depositar una capa de óxido metálico, o más específicamente, TiO2, sobre una oblea de silicio que contiene una pluralidad de sensores resonantes utilizando ALD a través de precursores de tetraisopropóxido de titanio (TTIP) o tetrakis-dimetil-amino-titanio (TDMAT) a entre de 120° a 180° C. A continuación, la oblea de silicio es cortada en dados en partes que contienen ambos un sensor activo y un sensor de referencia adyacente. Tras el corte en dados, el sustrato que contiene los dos sensores puede ensamblarse y conectarse eléctricamente a una placa de circuito impreso (PCB). El sensor montado sobre PCB es limpiado entonces a través de un proceso de limpieza con plasma de oxígeno. A continuación, al sensor montado sobre PCB limpio se le deposita epoxi silano sobre el mismo utilizando una deposición en fase de vapor (una explicación más específica de un método de llevar a cabo esta fase puede incluir vaciar una cámara, opcionalmente elevar la temperatura de la cámara, permitir que el epoxi silano se evapore y sature el ambiente de la cámara y después permitir que el epoxi silano se deposite sobre el sensor montado sobre PCB). Un anticuerpo que contiene una composición tampón que contiene sacarosa puede depositarse entonces sobre el sensor montado sobre PCB revestido por epoxi silano. El sensor montado sobre p Cb sobre el que se ha depositado es entonces situado en un ambiente de temperatura controlada y mantenido a aproximadamente 37° C durante aproximadamente 30 minutos.
[0065] Todos los términos científicos y técnicos utilizados en el presente documento presentan significados comúnmente utilizados en la técnica a menos que se especifique lo contrario. Las definiciones proporcionadas en el presente documento tienen el fin de facilitar la comprensión de determinados términos utilizados frecuentemente en el presente documento y no pretenden limitar el alcance de la presente exposición.
[0066] Como se utiliza en la presente especificación y en las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular «un», «una», «el» y «la» abarcan modos de realización que tienen referentes en plural, a menos que el contenido indique claramente lo contrario.
[0067] Como se utiliza en la presente especificación y en las reivindicaciones adjuntas, el término «o» se emplea en general en su sentido que incluye «y/o» a menos que el contento indique claramente lo contrario. El término «y/o» significa uno o todos los elementos enumerados o una combinación de dos elementos cualesquiera o más de los enumerados.
[0068] Como se utiliza en el presente documento, «presenta», «que presenta», «incluye», «que incluye», «comprende», «que comprende» o similares se utilizan en su sentido abierto, y en general significan «incluyendo, pero sin carácter limitativo». Se entenderá que «que consiste esencialmente en», «que consiste en» y similares se incluyen en «que comprende» y similares. Como se utiliza en el presente documento, «que consiste esencialmente en», cuando hace referencia a una composición, producto, método o similar, significa que los componentes de la composición, producto, método o similar están limitados a los componentes enumerados y cualquier otro componente que no afecte materialmente a la(s) característica(s) básica(s) y novedosa(s) de la composición, producto, método o similar.
[0069] Las palabras «preferido/a» y «preferiblemente» se refieren a modos de realización de la invención que pueden ofrecer determinados beneficios, en determinadas circunstancias. Sin embargo, también se pueden preferir otros modos de realización, en las mimas o distintas condiciones. Además, la enumeración de uno o más modos de realización preferidos no implica que otros modos de realización no sean útiles, y no pretende excluir otros modos de realización del alcance de la exposición, incluyendo las reivindicaciones.
[0070] Asimismo, en el presente documento, las enumeraciones de intervalos numéricos mediante puntos finales incluyen todos los números comprendidos dentro de ese intervalo (p. ej., 1 a 5 incluye 1; 1,5; 2; 2,75; 3; 3,80; 4; 5; etc. o 10 o menos incluye 10; 9,4; 7,6; 5; 4,3; 2,9; 1,62; 0,3; etc.). Cuando un intervalo de valores es «hasta» un valor particular, ese valor está incluido dentro del intervalo.
[0071] Cualquier dirección a la que se haga referencia en el presente documento, tal como «arriba», «abajo», «izquierda», «derecha», «superior», «inferior» y otras direcciones y orientaciones se describen en el presente documento en aras de claridad en referencia a las figuras y no deben ser limitativas de un dispositivo o sistema o uso real del dispositivo o sistema. Los dispositivos o sistemas según se describen en el presente documento se pueden utilizar en un número de direcciones y orientaciones.
[0072] Las implementaciones describas anteriormente y otras implementaciones se encuentran dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones. Un experto en la técnica apreciará que la presente revelación puede ponerse en práctica con modos de realización distintos de los revelados. Los modos de realización dados a conocer se presentan con fines ilustrativos y no limitativos.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un sensor que comprende:
al menos un primer (102, 402) y un segundo (112, 412) resonador, cada uno del primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador teniendo una primera superficie (105, 115) y una segunda superficie opuesta (107, 117) y cada uno de los resonadores (102, 112, 402, 412) comprendiendo:
un electrodo inferior (104, 114);
una capa piezoeléctrica (106, 116); y
un electrodo superior (108, 118),
donde la capa piezoeléctrica (106, 116) está situada entre el electrodo inferior (104, 114) y el electrodo superior (108, 118);
un apilamiento de reflectores de Bragg (415) bajo las primeras superficies (105, 115) de ambos el primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador; y
una capa de componente de reconocimiento molecular (122, 420) situada adyacente a las segundas superficies (107, 117) de ambos el primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador
donde el al menos primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador están eléctricamente conectados en serie.
2. El sensor según la reivindicación 1, donde el al menos primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador tienen formas sustancialmente diferentes, o sustancialmente la misma forma, o sustancialmente forma semicircular o sustancialmente forma rectangular.
3. El sensor según la reivindicación 1, que comprende además una capa de óxido metálico (140) situada sobre al menos la segunda superficie (107) de al menos el primer resonador (102, 402).
4. El sensor según la reivindicación 3, donde la capa de óxido metálico (140) es seleccionada entre TiO2, SO2, AhO3, o ZnO.
5. El sensor según cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, donde la capa de óxido metálico (140) tiene un grosor de 50 A a 200 A, o de 75 A a 125 A, o de 95 A a 105 A.
6. El sensor según cualquiera de las reivindicaciones de la 3 a la 5, donde la capa de óxido metálico (140) es depositada sobre la totalidad del sensor.
7. El sensor según la reivindicación 1, que comprende además una capa de acoplamiento (130).
8. El sensor según la reivindicación 7, donde el sensor comprende una capa de óxido metálico (140) situada sobre al menos la segunda superficie (107) de al menos el primer resonador (102, 402) y donde:
la capa de acoplamiento (130) comprende átomos de silicio y los átomos de silicio de la capa de acoplamiento (130) están unidos a los átomos de oxígeno en la capa de óxido metálico (140); o la capa de acoplamiento (130) comprende un epoxi silano.
9. El sensor según cualquier de las reivindicaciones de la 1 a la 8, donde la capa de componente de reconocimiento molecular (122) comprende un anticuerpo.
10. El sensor según cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 9, donde la capa de componente de reconocimiento molecular (122) tiene una forma sustancialmente circular y/o el sensor tiene una forma sustancialmente circular.
11. Un ensamblaje que comprende:
un sensor según la reivindicación 1; y
al menos un sensor de referencia (260), donde el sensor de referencia (260) comprende:
al menos un primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador, el primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador teniendo una primera superficie (105, 115) y una segunda superficie opuesta (107, 117) y los resonadores (402, 412) comprendiendo:
un electrodo inferior (104, 114);
una capa piezoeléctrica (106, 116); y
un electrodo superior (108, 118),
donde la capa piezoeléctrica (106, 116) está situada entre el electrodo inferior (104, 114) y el electrodo superior (108, 118) del primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador y donde el al menos primer resonador (102, 402) y el al menos segundo resonador (112, 412) del sensor y el sensor de referencia están conectados eléctricamente de manera independiente en serie; y
un apilamiento de reflectores de Bragg (415) bajo las primeras superficies (105, 115) de ambos el primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador; y
una capa de material de unión de referencia (219) situada adyacente a las segundas superficies (107, 117) de ambos el primer (102, 402) y segundo (112, 412) resonador del sensor de referencia (260) y que comprende un material de unión de referencia, donde el material de unión de referencia es diferente del componente de reconocimiento molecular del sensor de la reivindicación 1.
12. El ensamblaje según la reivindicación 11, donde el ensamblaje comprende al menos un sensor de referencia (260) y al menos dos o tres sensores activos (250).
13. El ensamblaje según cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12, donde ambos el al menos un sensor activo (250) y el al menos un sensor de referencia (260) tienen sustancialmente la misma forma y/o donde ambos del al menos un sensor activo (250) y el al menos un sensor de referencia (260) tienen una forma sustancialmente circular.
14. Un ensamblaje que comprende el sensor según cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 10 y al menos otro sensor.
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