JP6898344B2 - 増加した動的測定範囲を有するbawセンサー流体装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2016年3月11日に出願された仮特許出願第62/306,799号の利益を主張するものであり、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
技術分野
本開示は、ベース構造と、壁構造と、ベース構造によって形成された少なくとも1つのバルク音波(BAW)共振器構造の機能化された活性領域を含む流体通路を画定する(bounding)カバー構造とを含む流体装置に関し、ここで、壁構造、カバー構造、または機能化された活性領域と一致しないベース構造の一部の1つ以上は、追加の機能化材料を含み、少なくとも1つの分析物に結合するよう構成された少なくとも1つの吸収体(absorber)(「吸収体領域」とも呼ばれる)を形成する。少なくとも1つの吸収体は、所定の分析物濃度で、少なくとも1つのBAW共振器構造の機能化された活性領域の機能化材料の飽和の可能性を低減することによって、流体装置の動的測定範囲を増加させるように構成される。複数の機能化された活性領域が存在する場合、BAW共振器構造の動的測定範囲は、機能化された活性領域と直列に吸収体を散在させることによって増加させることができる。
図面の簡単な説明
以下に示す実施形態は、当業者がこれらの実施形態を実施するのに必要な情報を表し、これらの実施形態の最善の形態を示している。添付の図面を参照して以下の説明を読めば、当業者は本開示の概念を理解し、本明細書で特に取り上げていない用途にも気付くであろう。当然のことだが、これらの概念および用途は本開示および添付図面の範囲内にある。
Claims (20)
- 流体装置であって、以下:
ベース構造であって、
(i)基板と、
(ii)前記基板によって支持された少なくとも一つのバルク音波共振構造であって、前記少なくとも一つのバルク音波共振構造が、圧電材料と、前記圧電材料の一部の上に配置された上側電極と、前記圧電材料の少なくとも一部の下に配置された下側電極とを含み、ここで前記圧電材料の少なくとも一部が、前記上側電極と前記下側電極との間に配置されて、活性領域を形成する、バルク音波共振構造と、
(iii)前記少なくとも1つのバルク音波共振器構造の前記活性領域の少なくとも一部の上に配置され、少なくとも1つの機能化された活性領域を形成する機能化材料と、を含むベース構造;
前記ベース構造の少なくとも一部の上に配置され、前記活性領域を含む流体通路の側方境界を画定し、複数の構成要素を含む流体を受け取るように構成された壁構造;および、
前記壁構造の上に配置され、前記流体通路の上部境界を画定するカバー構造、
を備え、
ここで前記ベース構造は、前記流体通路の下方境界を画定し;
ここで前記壁構造、前記カバー構造、または前記活性領域と一致しない前記ベース構造の一部の1つまたは複数が、追加の機能化材料を含み、少なくとも1つの分析物を結合するよう構成された少なくとも1つの吸収体を形成するものであり、
ここで前記少なくとも1つの吸収体は、所定の分析物濃度で、前記少なくとも1つのバルク音波共振器構造の前記機能化された活性領域の機能化材料の飽和の可能性を低減することによって、前記流体装置の動的測定範囲を増加させるように構成される、流体装置。 - 前記少なくとも1つの機能化された活性領域は、前記流体通路に露出された第1の凝集表面領域を含み、前記少なくとも1つの吸収体は、前記流体通路に露出された前記第1の凝集表面領域よりも大きい前記流体通路に露出された第2の凝集表面領域を含む、請求項1に記載の流体装置。
- 前記流体通路に露出された前記第2の凝集表面領域は、前記流体通路に露出された前記第1の凝集表面領域の少なくとも約10倍大きい、請求項2に記載の流体装置。
- 前記少なくとも1つの吸収体の前記追加の機能化材料は、前記少なくとも1つの機能化された活性領域の前記機能化材料と同じ化学的または生物学的組成を含む、請求項1に記載の流体装置。
- 前記壁構造、前記カバー構造、または前記機能化材料もしくは前記追加の機能化と一致しない位置における前記ベース構造のうちの1つまたは複数の少なくとも一部の上に配置されたブロッキング材料をさらに含む、請求項1に記載の流体装置。
- 前記壁構造および前記カバー構造は、モノリシックボディ構造で具体化されている、請求項1に記載の流体装置。
- 前記壁構造および前記ベース構造は、モノリシックボディ構造で具体化されている、請求項1に記載の流体装置。
- 前記カバー構造がカバー層を含み、前記壁構造が少なくとも1つの壁層を含み、前記少なくとも1つの壁層が前記ベース構造と前記カバー層の間に配置されている、請求項1に記載の流体装置。
- 前記ベース構造が、前記基板と前記少なくとも1つのバルク音波共振器構造との間に配置された少なくとも1つの音響反射素子をさらに含む、請求項1に記載の流体装置。
- 前記基板は、前記活性領域の下に配置された凹部を画定する、請求項1に記載の流体装置。
- 前記圧電材料は、前記基板の面の法線に対して主に非平行である配向分布を有するc軸を含む、請求項1に記載の流体装置。
- 前記少なくとも1つの機能化された活性領域の前記機能化材料と前記上側電極との間に配置された自己組織化単層をさらに含む、請求項1に記載の流体装置。
- 前記自己組織化単層と前記上側電極との間に配置された界面層をさらに備える、請求項12に記載の流体装置。
- 前記界面層と前記上側電極との間に配置された気密層をさらに備える、請求項13に記載の流体装置。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載の流体装置であって、ここで:
前記少なくとも1つのバルク音波共振器構造は、複数のバルク音波共振器構造を含み;
前記少なくとも1つの機能化された活性領域は、複数の機能化された活性領域を含み;
前記少なくとも1つの吸収体は、複数の吸収体を含み;そして
前記複数の吸収体の少なくともいくつかの吸収体は、前記流体通路を通る複数の構成要素を含む前記流体の流れの方向に対し、前記複数の機能化された活性領域の1つ以上の機能化された活性領域の上流に配置されている、流体装置。 - 生物学的または化学的センシングのための方法であって、前記方法が、以下:
分析物を含む流体を、請求項1〜14のいずれか一項に記載の前記流体装置の前記流体通路へ供給する工程であって、ここで前記供給する工程が、前記分析物の第1の部分を、前記少なくとも1つの吸収体の前記少なくとも1つの追加の機能化材料に結合させ、かつ、前記分析物の第2の部分を前記少なくとも1つの機能化された活性領域の前記機能化材料に結合させるよう構成されている、工程;
前記少なくとも1つのバルク音波共振器構造の活性領域にバルク音波を誘導する工程;および、
前記少なくとも1つのバルク音波共振器構造の振幅−規模特性(amplitude-magnitude property)、周波数特性、または位相特性のうちの少なくとも1つの変化をセンシングして、前記少なくとも1つのバルク音波共振器構造の前記機能化材料に結合した分析物の存在または量の少なくとも1つを示す、工程
を含む、方法。 - 流体装置を製造する方法であって、前記方法は、以下:
基板によって支持された少なくとも1つのバルク音波共振器構造を含むベース構造を形成する工程であって、ここで前記少なくとも1つのバルク音波共振構造は圧電材料と、前記圧電材料の少なくとも一部の上に配置された上側電極と、前記圧電材料の少なくとも一部の下に配置された下側電極と、前記上側電極と前記下側電極との間に配置された圧電材料の一部によって形成された活性領域とを含む、工程;
前記ベース構造の少なくとも一部の上に壁構造とカバー構造とを形成する工程であって、ここで前記壁構造は、前記活性領域を含む流体通路の側方境界を画定し、複数の構成要素を含む流体を受け入れるように構成されており、前記カバー構造は、前記壁構造の上に配置され、前記流体通路の上部境界を画定するものであり、そして、前記流体通路の下部境界は、前記ベース構造によって画定されている、工程;
前記少なくとも1つのバルク音波共振器構造の前記活性領域の上に機能化材料を堆積させて、少なくとも1つの機能化された活性領域を形成する工程;および、
前記壁構造の少なくとも一部、前記カバー構造の少なくとも一部、または前記活性領域と一致しない前記ベース構造の部分のうちの1つ以上の上に、追加の機能化材料を堆積させ、少なくとも1つの吸収体を形成する工程
を含み、
ここで前記少なくとも1つの吸収体は、所定の分析物濃度で、前記少なくとも1つのバルク音波共振器構造の前記機能化された活性領域の機能化材料の飽和の可能性を低減することによって、前記流体装置の動的測定範囲を増加させるように構成される、方法。 - (i)前記少なくとも1つのバルク音波共振器構造の前記活性領域の上に前記機能化材料を堆積させる工程、または(ii)前記壁構造の少なくとも一部、前記カバー構造の少なくとも一部、または前記活性領域と一致しない前記ベース構造の一部の1つ以上の上に、前記追加の機能化材料を堆積させる工程、が、前記ベース構造の少なくとも一部の上に、前記壁構造または前記カバー構造の少なくとも1つを形成した後に実施される、請求項17に記載の方法。
- 前記壁構造の少なくとも一部、前記カバー構造の少なくとも一部、または前記活性領域と一致しない前記ベース構造の一部のうちの1つ以上の上に自己組織化単層を堆積させる工程をさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記壁構造、前記カバー構造、または前記機能化材料と一致しない位置および前記追加的な機能化材料と一致しない位置における前記ベース構造のうちの少なくとも1つ以上の少なくとも一部の上に、ブロッキング材料を堆積させる工程をさらに含む、請求項17に記載の方法。
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