KR20010041147A - Advanced active devices and methods for molecular biological analysis and diagnostics - Google Patents

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KR20010041147A
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도날드 이. 액크레이
폴 디. 스완손
스코트 오. 그래햄
엘리자베스 엘. 마더
티모시 엘. 레클래어
윌리엄 에프. 버트러
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해리 제이. 레온 하르트
나노겐 인코포레이티드
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Abstract

미소위치 어레이에 하전 생체 재료를 유리하게 수집하여 제공할 수 있는 다양한 구조를 사용하는 능동 생체 조작용 장치 및 그 제조 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 장치는 수집 전극에서 어레이로의 지향 및 이송을 돕는 집속 전극을 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 중간 이송 전극이 사용되며, 더 바람직하게는 수집 전극과 어레이 사이에서 크기가 단조롭게 감소하는 이송 전극이 사용되어, 전류 밀도 불일치를 감소시키는 것이다. 다른 특징에 있어서, 분석될 재료를 함유하는 용액의 수용을 제공하는 플로우 셀이 장치에 사용된다. 또다른 실시예에서, 동심 링 설계가 제공된다. 각종 플립플롭 실시예가 개시된다.Disclosed are an apparatus for manufacturing an active biological manipulation using a variety of structures capable of advantageously collecting and providing a charged biomaterial to a microposition array. In one embodiment, the device includes a focusing electrode that assists in directing and transporting the collection electrode to the array. Preferably, at least one intermediate transfer electrode is used, more preferably a transfer electrode of monotonically decreasing size between the collection electrode and the array is used to reduce current density mismatch. In another feature, a flow cell is used in the device that provides for the receipt of a solution containing the material to be analyzed. In another embodiment, a concentric ring design is provided. Various flip-flop embodiments are disclosed.

Description

분자 생물학적 분석 및 진단을 위한 진보된 능동 장치 및 방법{ADVANCED ACTIVE DEVICES AND METHODS FOR MOLECULAR BIOLOGICAL ANALYSIS AND DIAGNOSTICS}ADVANCED ACTIVE DEVICES AND METHODS FOR MOLECULAR BIOLOGICAL ANALYSIS AND DIAGNOSTICS

분자 생물학은 핵산 및 단백질의 분석을 위한 광범위한 기술을 포함한다. 이러한 많은 기술 및 절차는 임상 진단 분석 및 검사의 기초를 형성한다. 이러한 기술들은 핵산 하이브리드화 분석, 제한 효소 분석, 유전자열 분석, 및 핵산 및 단백질의 분리 및 세척을 포함한다(예컨대, E. F. Fritsch, and T. Maniatis, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2 Ed., Cold spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1989 참조).Molecular biology includes a wide range of techniques for the analysis of nucleic acids and proteins. Many of these techniques and procedures form the basis of clinical diagnostic analysis and testing. Such techniques include nucleic acid hybridization assays, restriction enzyme assays, gene sequence analysis, and isolation and washing of nucleic acids and proteins (eg, EF Fritsch, and T. Maniatis, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2 Ed., Cold spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1989).

이러한 기술들 중 대부분은 다량의 샘플에 대한 다양한 조작(예컨대, 피펫팅, 원심 분리, 전기 이동 등)을 실시한다. 이들은 종종 복잡하고 시간 소모적이며, 높은 정밀도를 요한다. 많은 기술이 감도, 특이성 또는 재현성의 부족으로 그 응용이 제한된다. 예컨대, 이러한 문제들은 핵산 하이브리드화 분석의 다양한 진단 응용을 제한한다.Most of these techniques perform various manipulations (eg, pipetting, centrifugation, electrophoresis, etc.) on large amounts of samples. These are often complex, time consuming, and require high precision. Many techniques limit their application to lack of sensitivity, specificity or reproducibility. For example, these problems limit various diagnostic applications of nucleic acid hybridization assays.

유전병 또는 전염병을 위한 DNA 하이브리드화 분석을 실시하기 위한 완전한 공정은 매우 포괄적이다. 대체로 말하면, 완전한 공정은 많은 단계와 하위 단계로 나눌 수 있다. 유전병 진단의 경우, 제1 단계는 샘플(혈액 또는 조직)을 채취하는 것이다. 샘플의 종류에 따라 다양한 사전 처리가 수행된다. 제2 단계는 세포를 파괴하거나 분해한 다음, 다른 세포 성분과 함께 미가공 DNA 물질을 분리해내는 것이다. 일반적으로, 세포 잔해를 제거하고 미가공 DNA를 더 깨끗이 하기 위해서는 몇몇 하위 단계가 필요하다. 이때, 또 다른 처리와 분석을 위한 몇몇 옵션이 있다. 하나의 옵션은 세척된 샘플 DNA를 변성시키고 많은 포맷(도트 블롯, 마이크로비드, 마이크로플레이트 등) 중 하나에서 직접적인 하이브리드화 분석을 실시하는 것이다. 서던 블롯 하이브리드화라 일컫는 제2 옵션은 제한 효소로 DNA를 쪼개고 전기 이동 겔 상에 DNA 조각을 분리시키고 막 필터에 블롯팅한 후 특정 DNA 프로브 열로 블롯을 하이브리드화하는 것이다. 이러한 절차는 게놈 DNA 샘플의 복잡성을 효과적으로 감소시키며, 이에 따라 하이브리드화 특이성 및 감도를 향상시키는 데 도움을 준다. 불행하게도, 이러한 절차는 길고 어렵다. 제3 옵션은 폴리머라제 체인 반응(PCR) 또는 다른 증폭 절차를 실시하는 것이다. PCR 절차는 비목표열에 비해 목표 DNA 열의 수를 증가시킨다. 목표 DNA의 증폭은 게놈 DNA 분석의 복잡성 및 감도에 관련된 문제를 극복하는 데 도움이 된다. 이러한 모든 절차는 시간 소모적이고, 상대적으로 복잡하며, 진단 검사 비용을 크게 증가시킨다. 이러한 샘플 준비 및 DNA 처리 단계 후, 실제 하이브리드화 반응이 일어나다. 최종적으로, 검출 및 데이타 분석이 하이브리드화 이벤트를 분석 결과로 바꾼다.The complete process for conducting DNA hybridization assays for genetic or infectious diseases is very comprehensive. In general, a complete process can be divided into many steps and substeps. In the case of genetic disease diagnosis, the first step is to take a sample (blood or tissue). Various preprocessing is performed depending on the type of sample. The second step is to destroy or break down the cells and then to separate the raw DNA material along with other cellular components. In general, several substeps are required to remove cell debris and purify the raw DNA. At this point, there are several options for further processing and analysis. One option is to denature washed sample DNA and perform direct hybridization assays in one of many formats (dot blots, microbeads, microplates, etc.). A second option, called Southern blot hybridization, is to split the DNA with restriction enzymes, separate the DNA fragments on an electrophoretic gel, blot the membrane filters and then hybridize the blots to specific DNA probe rows. This procedure effectively reduces the complexity of genomic DNA samples, thus helping to improve hybridization specificity and sensitivity. Unfortunately, this procedure is long and difficult. A third option is to carry out a polymerase chain reaction (PCR) or other amplification procedure. PCR procedures increase the number of target DNA sequences compared to nontarget sequences. Amplification of the target DNA helps to overcome problems related to the complexity and sensitivity of genomic DNA analysis. All these procedures are time consuming, relatively complex, and greatly increase the cost of diagnostic tests. After this sample preparation and DNA processing step, the actual hybridization reaction takes place. Finally, detection and data analysis turn hybridization events into analysis results.

샘플 준비 및 처리 단계는 대개 하이브리드화 및 검출 및 분석의 다른 주요 단계와는 별개로 분리되어 수행된다. 실제로, 샘플 준비 및 DNA 처리를 포함하는 각종 하위 단계는 종종 다른 하위 단계와 별개로 분리된 이산 조작으로서 수행된다. 이러한 하위 단계를 더 상세히 고려하면, 샘플들은 완전한 혈액, 조직 또는 다른 생체 유체 샘플을 얻는 것과 같은 임의 수의 수단을 통해 얻어진다. 혈액의 경우, 샘플은 적혈구가 제거되고 원하는 응집(백) 세포를 보유한다. 이러한 공정은 대개 밀도 기울기 원심 분리에 의해 수행된다. 그 다음, 응집 세포에 대해 세포 파괴 또는 분해가 실시되어, 바람직하게는 초음파 분해, 냉동/해동 기술에 의해, 또는 분해제의 첨가에 의해 DNA를 분리해낸다. 그 다음, 미가공 DNA가 원심 분리 단계에서 세포 잔해로부터 분리된다. 하이브리드화 이전에 이중 나선 DNA가 단일 나선 형태로 변성된다. 이중 나선 DNA의 변성은 일반적으로 가열(>Tm), 염농도 변화, 염기(NaOH)의 추가 또는 반응제(요소, 포르마이드 등) 변성을 포함하는 기술들에 의해 실시된다.Sample preparation and processing steps are usually performed separately from other major steps of hybridization and detection and analysis. Indeed, various substeps, including sample preparation and DNA processing, are often performed as discrete operations separated from other substeps. Considering this substep in more detail, samples are obtained via any number of means, such as to obtain a complete blood, tissue, or other biological fluid sample. In the case of blood, the sample is removed of red blood cells and retains the desired aggregate (white) cells. This process is usually carried out by density gradient centrifugation. Cell disruption or digestion is then performed on the aggregated cells, preferably to separate the DNA by sonication, freezing / thawing techniques, or by addition of the digesting agent. The raw DNA is then separated from the cell debris in the centrifugation step. Prior to hybridization, double helix DNA is denatured into a single helix. Denaturation of double helix DNA is generally carried out by techniques involving heating (> Tm), salt concentration change, addition of base (NaOH) or reactive (urea, formamide, etc.) denaturation.

핵산 하이브리드화 분석은 일반적으로, 비교적 많은 양의 복잡한 비목표 핵산 중에서 프로브 DNA가 과다한 매우 적은 수의 특정 목표 핵산(DNA 또는 RNA)의 검출을 포함한다. 샘플 준비에 있어서의 DNA 복잡성 제거의 하위 단계는 핵산 목표의 낮은 복제 수(즉, 10,000 내지 100,000)를 검출하는 데 도움이 된다. DNA 복잡성은 폴리머라제 체인 반응(PCR)을 이용한 목표 핵산열의 증폭에 의해 어느 정도 극복된다(M. A. Innis et al. PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic Press, 1990 참조). 연속적인 직접 프로브 하이브리드화 단계를 개선하는 엄청난 수의 목표 핵산열이 증폭에 의해 생성되지만, 증폭은 대개 다른 하위 단계에 비해 단독으로 수행되어야 하는 길고 귀찮은 절차를 수반한다. 증폭 단계를 수행하기 위해서는 실질적으로 복잡하고 비교적 큰 장비가 필요하다.Nucleic acid hybridization assays generally involve the detection of a very small number of specific target nucleic acids (DNA or RNA) with an excess of probe DNA in a relatively large amount of complex non-target nucleic acid. Sub-steps of removing DNA complexity in sample preparation help to detect low copy numbers of nucleic acid targets (ie 10,000 to 100,000). DNA complexity is somewhat overcome by amplification of target nucleic acid sequences using polymerase chain reaction (PCR) (see M. A. Innis et al. PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic Press, 1990). Although a huge number of target nucleic acid sequences are produced by amplification, which improves the successive direct probe hybridization step, amplification usually involves a long and cumbersome procedure that must be performed alone compared to other substeps. Performing the amplification step requires a substantially complex and relatively large piece of equipment.

실제의 하이브리드화 반응은 전체 공정에서 가장 중요하고 중심적인 단계 중 하나를 나타낸다. 하이브리드화 단계는 준비된 샘플을 목표 DNA 열에 발생하는 하이브리드화를 위한 일련의 최적 조건에서 특정 리포터 프로브와 접촉시키는 단계를 포함한다. 하이브리드화는 다수의 포맷 중 어느 하나에서 수행될 수 있다. 예컨대, 다수의 샘플 핵산 하이브리드화 분석은 다양한 필터 및 고체 지지 포맷 상에서 수행된다(G. A. Beltz et al., in Methods in Enzymology, Vol. 100, Part B, R. Wu, L. Grossman, K. Moldave, Eds., Academic Press, New York, Chapter 19, pp. 266-308, 1985 참조). 소위 도트 블롯 하이브리드화라는 한 포맷은 목표 DNA의 필터에 대한 비공유 부착을 포함하는데, 부착된 DNA는 방사성 동위원소 라벨 프로브에 의해 하이브리드화된다. 도트 블롯 하이브리드화는 널리 이용되었으며, 많은 버젼이 개발되었다(M. L. M. Anderson and B.D. Young, in Nucleic Acid Hybridization - A Practical Approach, B.D. Hames and S.J. Higgins, Eds. IRL Press, Washington, D.C. Chapter 4, pp. 73-111, 1985 참조). 이것은 게놈 돌연변이의 다중 분석(D. Nanibhushan and D. Rabin, in EPA 0228075, July 8, 1987) 및 클론들의 중첩 및 게놈 지도의 작성을 위해 개발되었다(G.A. Evans, in US Patent No. 5,219,726, June 15, 1993).The actual hybridization reaction represents one of the most important and central steps in the overall process. The hybridization step includes contacting the prepared sample with a particular reporter probe in a series of optimal conditions for hybridization occurring in the target DNA sequence. Hybridization can be performed in any of a number of formats. For example, many sample nucleic acid hybridization assays are performed on various filters and solid support formats (GA Beltz et al., In Methods in Enzymology, Vol. 100, Part B, R. Wu, L. Grossman, K. Moldave, Eds., Academic Press, New York, Chapter 19, pp. 266-308, 1985). One format called so called dot blot hybridization involves non-covalent attachment to a filter of target DNA, where the attached DNA is hybridized by a radioisotope label probe. Dot blot hybridization has been widely used and many versions have been developed (MLM Anderson and BD Young, in Nucleic Acid Hybridization-A Practical Approach, BD Hames and SJ Higgins, Eds. IRL Press, Washington, DC Chapter 4, pp. 73 -111, 1985). It was developed for multiplex analysis of genomic mutations (D. Nanibhushan and D. Rabin, in EPA 0228075, July 8, 1987) and for overlapping clones and for mapping genomics (GA Evans, in US Patent No. 5,219,726, June 15). , 1993).

마이크로 포맷 멀티플렉스 또는 매트릭스 장치(예컨대 DNA 칩)에서 다중 샘플 핵산 하이브리드화 분석을 행하기 위한 새로운 기술이 개발되고 있다(M. Barinaga, 253 Science, pp. 1489, 1991; W. Bains, 10 Bio/Technology, pp. 757-758, 1992 참조). 이러한 방법들은 대개 DNA 칩의 마이크로 웰과 같은 고체 지지대의 매우 작은 특정 영역에 특정 DNA 열을 부착시킨다. 이러한 하이브리드화 포맷은 종래의 도트 블롯 및 샌드위치 하이브리드화 시스템의 마이크로 스케일 버젼이다.New techniques have been developed for conducting multiple sample nucleic acid hybridization assays in microformat multiplex or matrix devices (eg DNA chips) (M. Barinaga, 253 Science, pp. 1489, 1991; W. Bains, 10 Bio / Technology, pp. 757-758, 1992). These methods usually attach specific DNA rows to very small specific regions of solid supports, such as microwells of DNA chips. This hybridization format is a micro scale version of conventional dot blot and sandwich hybridization systems.

마이크로 포맷 하이브리드화는 하이브리드화에 의한 시퀀싱(SBH)을 행하는 데 사용될 수 있다(M. Barinaga, 253 Science, pp. 1489, 1991; W. Bains, 10 Bio/Technology, pp. 757-758, 1992 참조). SBH는 모든 가능한 n-뉴클레오티드 올리고머(n-mer)를 이용하여 미지의 DNA 샘플에서 n-머를 식별하며, 이어서 n-머는 알고리즘 분석에 의해 정렬되어 DNA 열이 생성된다(R. Drmanac and R. Crkvenjakov, Yugoslav Patent Application #570/87, 1987; R. Drmanac et al., 4 Genomics, 114, 1989; Strezoska et al., 88 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 10089, 1992; and R. Drmanac and R. B. Crkvenjakov, U.S. Patent #5,202,231, April 13, 1993 참조).Microformat hybridization can be used to perform sequencing by hybridization (SBH) (M. Barinaga, 253 Science, pp. 1489, 1991; W. Bains, 10 Bio / Technology, pp. 757-758, 1992). ). SBH uses all possible n-nucleotide oligomers (n-mers) to identify n-mers in unknown DNA samples, which are then aligned by algorithmic analysis to generate DNA sequences (R. Drmanac and R. Crkvenjakov, Yugoslav Patent Application # 570/87, 1987; R. Drmanac et al., 4 Genomics, 114, 1989; Strezoska et al., 88 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 10089, 1992; and R. Drmanac and RB Crkvenjakov, US Patent # 5,202,231, April 13, 1993).

SBH를 행하기 위한 2가지 포맷이 있다. 제1 포맷은 지지대 상에 모든 가능한 n-머의 어레이를 생성한 다음 목표 열로 하이브리드화하는 것이다. 제2 포맷은 목표 열을 지지대에 부착한 다음 모든 가능한 n-머를 프로브하는 것이다. 이들 양 포맷은 직접 프로브 하이브리드화의 기본 문제와 멀티플렉스 하이브리드화와 관련된 추가적인 어려움이 있다.There are two formats for doing SBH. The first format is to create an array of all possible n-mers on the support and then hybridize to the target rows. The second format is to attach the target row to the support and then probe all possible n-mers. Both formats present a fundamental problem of direct probe hybridization and additional difficulties associated with multiplex hybridization.

Southern, United Kingdom Patent Application GB8810400, 1988; E.M. Southern et al., 13 Genomics 1008, 1992에는 제1 포맷을 이용하여 DNA를 분석하거나 시퀀싱하는 방법이 제안되어 있다. 서던은 PCR 증폭 게놈 DNA를 이용하여 공지된 단일점 돌연변이를 식별하였다. 또한, 서던은 SBH용 고체 지지대 상에 올리고뉴클레오티드 어레이를 합성하기 위한 방법을 설명하고 있다. 그러나, 서던은 어레이 상의 각 올리고뉴클레오티드에 대한 최적 설득 조건을 달성하는 법에 대해서는 다루지 않았다.Southern, United Kingdom Patent Application GB8810400, 1988; E.M. Southern et al., 13 Genomics 1008, 1992 propose a method for analyzing or sequencing DNA using a first format. Southern used PCR amplified genomic DNA to identify known single point mutations. Southern also describes a method for synthesizing oligonucleotide arrays on solid supports for SBH. However, Southern did not address how to achieve optimal persuasive conditions for each oligonucleotide on the array.

동시에, Drmanac et al., 260 Science 1649-1652, 1993은 제2 포맷을 이용하여 수 개의 짧은(116 bp) DNA 열을 시퀀싱하였다. 목표 DNA는 막 지지대에 부착되었다(도트 블롯 포맷). 각 필터는 272 라벨 10-머 및 11-머 올리고뉴클레오티드로 순차적으로 하이브리드화되었다. 광범위한 설득 조건이 사용되어각 n-머 프로브에 대한 특정 하이브리드화가 달성되었는데, 세척 시간은 5분 내지 밤새도록이며, 온도는 0도에서 16도이었다. 대부분의 프로브는 16도에서 3 시간의 세척을 필요로 하였다. 필터는 하이브리드화 신호를 검출하기 위하여 2 내지 18 시간 동안 노출되어야 했다. 잘못된 총 음성 하이브리드화 비율은 간단한 목표열, 감소된 올리고머 프로브 세트 및 가능한 가장 설득력있는 조건에도 불구하고 5%이었다.At the same time, Drmanac et al., 260 Science 1649-1652, 1993 sequenced several short (116 bp) DNA sequences using a second format. Target DNA was attached to the membrane support (dot blot format). Each filter was hybridized sequentially with 272 labeled 10-mer and 11-mer oligonucleotides. A wide range of persuasion conditions were used to achieve specific hybridizations for each n-mer probe, with wash times ranging from 5 minutes to overnight, with temperatures ranging from 0 degrees to 16 degrees. Most probes required a 3 hour wash at 16 degrees. The filter had to be exposed for 2-18 hours to detect the hybridization signal. The false total negative hybridization rate was 5% despite the simple target sequence, reduced oligomeric probe set and the most convincing conditions possible.

하이브리드화 이벤트의 검출 및 분석을 위한 다양한 방법이 있다. DNA 프로브를 라벨링하는 데 사용되는 리포터 그룹(플루오로포어, 효소, 방사성 동위원소 등)에 따라, 검출 및 분석은 형광계 방식으로, 색도계 방식으로, 또는 자동 라디오그래피 방식으로 수행된다. 형광 방사선 또는 미립자 방사선과 같은 방출 방사선을 관측하고 측정함으로써 하이브리드화 이벤트에 대한 정보를 얻을 수 있다. 매우 높은 고유 감도를 가진 검출 방법인 경우에도 비특정 경계 물질의 백그라운드 존재로 인하여 하이브리드화 이벤트의 검출이 어렵게 된다. 또한, 많은 다른 요인에 의해 DNA 하이브리드화 분석의 감도 및 선택도가 감소한다.There are various methods for the detection and analysis of hybridization events. Depending on the reporter group (fluoropores, enzymes, radioisotopes, etc.) used to label the DNA probes, detection and analysis is performed in a fluorometer manner, in a colorimeter manner, or in an automated radiograph. Observing and measuring emission radiation, such as fluorescent or particulate radiation, can provide information about hybridization events. Even in a detection method with very high inherent sensitivity, detection of hybridization events is difficult due to the background presence of non-specific boundary materials. In addition, many other factors reduce the sensitivity and selectivity of DNA hybridization assays.

특정 처리 단계 또는 하위 단계들을 함께 결합하려는 시도가 있어왔다. 예컨대, 지지 물질 상에 DNA 프로브의 어레이를 준비하기 위한 많은 마이크로로보틱 시스템이 제안되었다. 예컨대, Beattie et al., in The 1992 San Diego Conference: Genetic Recognition, November, 1992는 마이크로로보틱 시스템을 사용하여 유리 기판 상의 개별 마이크로 제조 샘플 웰에 특정 DNA 열을 포함하는 마이크로 방울을 넣었다.Attempts have been made to combine certain processing steps or substeps together. For example, many microrobotic systems have been proposed for preparing arrays of DNA probes on support materials. For example, Beattie et al., In The 1992 San Diego Conference: Genetic Recognition, November, 1992, used microrobotic systems to insert microdrops containing specific DNA rows into individual microfabricated sample wells on glass substrates.

일반적으로, 종래의 공정은 극도로 노동 및 시간 집약적이었다. 예컨대, PCR 증폭 공정은 시간 소모적이며, 진단 분석이 비용이 추가된다. 공정 동안 또는 공정간에 인간의 개입을 필요로 하는 많은 단계는 오염 및 조작자 에러의 가능성이 존재하므로 최적이 아니다. 또한, 개별 공정을 행하기 위하여 다수의 기계나 복잡한 로보틱 시스템을 사용하는 것은 종종 가장 큰 실험실인 경우 외에는 비용 및 물리적인 공간 요건의 관점에서 금지되고 있다.In general, the conventional process was extremely labor and time intensive. For example, PCR amplification processes are time consuming and diagnostic analysis adds cost. Many steps that require human intervention during or between processes are not optimal because of the potential for contamination and operator error. In addition, the use of multiple machines or complex robotic systems to perform individual processes is often forbidden in terms of cost and physical space requirements except in the largest laboratory.

전반적인 샘플 도입을 샘플 준비 분석 공정으로 강화하기 위한 시도가 있어왔다. 종종 가능한 비교적 작은 양의 샘플 재료가 주어질 경우, 효율적인 샘플 준비, 샘플 수송 및 효과적인 샘플 분석을 위해서는 개선된 공정이 요구된다. 다양한 제안이 있어왔지만, 특정 시스템은 특정 환경에서 상대적인 이점을 누린다.Attempts have been made to enhance the overall sample introduction into the sample preparation analysis process. Often given the relatively small amount of sample material possible, an improved process is required for efficient sample preparation, sample transport and effective sample analysis. Various proposals have been made, but certain systems enjoy relative advantages in certain environments.

또 하나의 관심 영역은 비교적 큰 어레이에 대한 전기적 어드레싱이다. 어레이가 비교적 크게 성장할 경우, 시스템의 효율적인 조작은 더 중요하게 된다. 전기 접속 오프칩을 가진 어레이계 시스템의 효율적인 인터페이싱은 핀 또는 콘택 제한 문제를 일으킨다. 또한, 효과적인 칩 또는 어레이 크기에 관한 제한이 칩 또는 기판 상에 포함시킬 성분의 선택, 및 이들의 크기에 관한 문제를 발생시킨다. 종종 전체적인 설계에서 효과적인 이점의 최적화를 제공하기 위한 다양한 선택이 이루어져야 한다.Another area of interest is electrical addressing for relatively large arrays. If the array grows relatively large, efficient operation of the system becomes more important. Efficient interfacing of array based systems with electrical connection off-chip causes pin or contact limiting problems. In addition, limitations on effective chip or array size create problems with the choice of components to include on the chip or substrate, and their size. Often, various choices must be made to provide optimization of effective benefits in the overall design.

전극 또는 검사 위치당 하나 이하의 개별 전용 접속을 이용하는 전극 어레이의 제어를 위한 하나의 제안된 해결책이 본 명세서에 반영된 Kovacs United States Patent Application Serial No. 08/677,305, entitled "Multiplexed Active Biological Array", filed July 9, 1996에 개시되어 있다. 어레이는 다수의 전극 위치, 전극을 포함하는 대표적인 전극 위치, 전극에 전기적 자극을 인가하기 위해 전극에 결합된 구동 소자 및 전극에 인가될 전기적 자극의 크기를 나타내는 신호를 수신하고 저장하기 위해 구동 소자에 결합된 로컬 메모리로 구성된다. 로컬 메모리 내의 저장용 행 라인과 열 라인의 상호 작용을 통해 값 신호를 선택적으로 결합시키기 위한 다양한 실시예가 개시되어 있다. 이러한 방식으로, 어레이내의 다양한 전극에서의 값이 서로 다를 수 있다.One proposed solution for the control of an electrode array using up to one individual dedicated connection per electrode or test location is reflected in the Kovacs United States Patent Application Serial No. 08 / 677,305, entitled "Multiplexed Active Biological Array", filed July 9, 1996. The array includes a plurality of electrode positions, representative electrode positions including the electrodes, a drive element coupled to the electrode for applying electrical stimulation to the electrode, and a signal indicative of the magnitude of the electrical stimulus to be applied to the electrode. It consists of combined local memory. Various embodiments are disclosed for selectively coupling value signals through interaction of storage row lines and column lines in local memory. In this way, the values at the various electrodes in the array can be different.

Fiaccabrino, G.C. et al., "Array of Individual Addressable Microelectrodes", Sensors and Actuators B, 18-19, (1994) 675-677에는, n2개의 전극의 어레이가 신호 출력 및 벌크 바이어스를 위해 2개의 n 핀 및 2개의 추가 핀에 접속되어 있다. 행렬 신호는 직렬 접속된 트랜지스터들을 구동시켜 작업 전극에 신호 값을 공급한다. 이러한 시스템은 2개 이상의 전극을 동시에 다른 전위로 스위칭할 수 없다.Fiaccabrino, GC et al., " Array of Individual Addressable Microelectrodes", Sensors and Actuators B, 18-19, (1994) 675-677 is, n 2 n the pin array of the two electrodes for signal output and the bulk bias And two additional pins. The matrix signal drives the transistors connected in series to supply a signal value to the working electrode. Such a system cannot switch two or more electrodes simultaneously to different potentials.

Kakerow, R. et al., "A Monolithic Sensor Array of Individually Addressable Microelectrodes", Sensors and Actuators A, 43 (1994) 296-301에는 화화적 및 생화학적 파라미터를 측정하기 위한 모놀리식 단일칩 센서 어레이가 개시되어 있다. 센서 셀은 센서 제어 유닛에 의해 직렬로 어드레스된다. 1 수평 및 1 수직 시프트 레지스터가 센서 셀의 선택을 제어한다. 한 번에 하나의 센서 셀만이 선택된다. 결과적으로, 다수의 위치가 동시에 구동될 수 없다.Kakerow, R. et al., "A Monolithic Sensor Array of Individually Addressable Microelectrodes", Sensors and Actuators A, 43 (1994) 296-301, provide monolithic single-chip sensor arrays for measuring chemical and biochemical parameters. Is disclosed. The sensor cells are addressed in series by the sensor control unit. One horizontal and one vertical shift register controls the selection of the sensor cell. Only one sensor cell is selected at a time. As a result, multiple positions cannot be driven simultaneously.

또 하나의 관심사는 전자 장치 상에 도전성 용액을 제공하기 전에 전자 장치를 검사할 수 있는 능력이다. 장치 또는 칩이 더 복잡해짐에 따라 제조 또는 공정 에러의 가능성은 일반적으로 증가한다. 회로의 육안 검사가 실시될 수 있지만, 다른 검사에 의해 조작 장치가 최종 사용자에게 제공되는 것을 보장할 수 있다.Another concern is the ability to inspect an electronic device before providing a conductive solution on the electronic device. As devices or chips become more complex, the likelihood of manufacturing or process errors generally increases. Although visual inspection of the circuit can be carried out, it is possible to ensure that the operating device is provided to the end user by another inspection.

전술한 설명에서 명백하듯이, 다단계 멀티플렉스 분자 생체 반응을 행하기 위한 효과적인 기술을 제공하려는 다양한 시도가 있어왔다. 그러나, 전술한 이유 때문에, 상기 기술들은 느리고 제한적이며, 효과적으로 최적화된 해결책을 갖고 못한다. 이러한 다양한 접근은 쉽게 결합되어 완전한 DNA 진단 분석을 행할 수 있는 시스템을 구성하지 못한다. 이러한 시스템에 대한 오래 인식된 필요에도 불구하고 만족할만한 해결책이 종래에는 제공되지 못했다.As is evident from the foregoing description, various attempts have been made to provide effective techniques for conducting multistage multiplex molecular bioreactions. However, for the reasons mentioned above, these techniques are slow, limited and have no effective optimized solution. These various approaches do not form a system that can be easily combined to perform a complete DNA diagnostic analysis. Despite the long recognized need for such a system, no satisfactory solution has conventionally been provided.

<발명의 요약><Summary of invention>

생물학적 진단에 사용되는 능동 전자 장치에 이롭게 사용되기에 적합한 장치 및 그 제조 방법이 개시된다. 구체적으로, 성분의 선택을 포함하는 다양한 레이아웃 또는 실시예가 유용한 장치를 제공하도록 이로운 결합에 이용된다. 전극들의 다양한 구조, 형상 및 조합과 다양한 인가 신호(전압, 전류)와의 공동 작용으로 생물학적 또는 다른 하전 재료의 유용한 준비, 수송, 진단 및 분석이 이루어진다. 다양한 이로운 프로토콜이 설명된다.Disclosed are a device suitable for use in an active electronic device used for biological diagnosis and a method of manufacturing the same. In particular, various layouts or embodiments involving the selection of components are used in the beneficial combinations to provide a useful device. Various structures, shapes and combinations of the electrodes and the co-operation with various applied signals (voltage, current) result in the useful preparation, transport, diagnosis and analysis of biological or other charged materials. Various beneficial protocols are described.

바람직한 제1 실시예에서, 능동 생물학적 조작용 전자 장치는 지지 기판; 상기 기판 상의 제1 영역에 배치된 미소위치 어레이; 상기 기판 상에 배치된 제1 수집 전극; 및 상기 기판 상에 배치된 제1 및 제2 집속 전극 -상기 제1 및 제2 전극은 적어도 일부가 상기 미소위치 어레이에 인접 배치되고, 상기 어레이에 인접한 상기 제1 및 제2 전극 사이의 간격은 어레이로부터 떨어진 다른 영역의 상기 제1 및 제2 전극들 사이의 간격보다 작음-; 및 상기 기판 상에 배치된 대향 전극을 포함한다. 한 구현례에서는 V 또는 Y 구조가 사용되어 하전 생체 재료를 원하는 영역에 모으는 데 이용된다. 바람직하게는, 집속 전극은 미소위치 어레이에 인접 배치된 근단부와 어레이로부터 이격 배치된 원단부를 구비한다. 제1 및 제2 전극의 근단부들 간의 거리는 제1 및 제2 전극의 원단부들 간의 거리보다 짧다.In a first preferred embodiment, an active biological manipulation electronic device comprises a support substrate; A microposition array disposed in a first region on the substrate; A first collection electrode disposed on the substrate; And first and second focusing electrodes disposed on the substrate, wherein the first and second electrodes are at least partially disposed adjacent to the microposition array, and the spacing between the first and second electrodes adjacent to the array is Less than a distance between said first and second electrodes in another region away from an array; And an opposite electrode disposed on the substrate. In one embodiment, a V or Y structure is used to collect the charged biomaterial in the desired area. Preferably, the focusing electrode has a proximal end disposed adjacent to the microposition array and a distal end disposed away from the array. The distance between the near ends of the first and second electrodes is shorter than the distance between the distal ends of the first and second electrodes.

본 실시예의 동작에 있어서, 응답 지령 신호를 받을 DNA 또는 다른 생체 재료를 함유하는 용액이 장치의 기판 상에 제공된다. 통상적인 초기 단계로서 집속 전극 및 복귀 전극이 구동되어 하전 생체 재료가 수집 영역 위에 또는 근처로 이동하여 수집된다. 바람직한 실시예에서, 집속 전극 및 복귀 전극 또는 전극들은 비교적 많은 양의 샘플에 응답 지령을 보낸다. 통상적으로, 수집 전극 및 대향 전극은 기판 상에 배치되어 힘의 전기 이동선이 플로우 셀 체적의 거의 전부에 걸쳐 미치도록 한다. 예컨대, 집속 및 복귀 전극은 플로우 셀의 자취의 주변 근처에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서 이들은 플로우 셀의 대향 단부에 배치될 수 있다. 또 다른 실시예에서 복귀 전극은 중심 배치된 수집 전극과 함께 플로우 셀의 자취를 둘러싼다. 플로우 셀 내의 샘플에 대한 효과적인 응답 지령 발신은 하나의 원하는 결과이다. 샘플이 수정되면, 집속 전극은 미소위치 어레이를 향해 재료를 더 집속시키도록 조작될 수 있다. 재료가 집속 전극으로부터 어레이를 향해 이동할 때, 제1 및 제2 집속 전극들 간의 공간 감소는 분석제 및 다른 하전 재료를 더 작은 공간으로 집속시킨다. 이러한 방식으로, 비교적 큰 집속 전극 영역에서 비교적 작은 미소위치 어레이 영역으로의 더 효과적인 재료 수송이 달성될 수 있다.In operation of this embodiment, a solution containing DNA or other biomaterial to receive the response command signal is provided on the substrate of the device. As a typical initial step, the focusing electrode and the return electrode are driven to collect charged biomaterial by moving over or near the collection area. In a preferred embodiment, the focusing electrode and the returning electrode or electrodes send response commands to a relatively large amount of sample. Typically, the collecting electrode and the counter electrode are disposed on the substrate such that the line of electric movement of force extends over almost all of the flow cell volume. For example, the focusing and return electrodes can be placed near the periphery of the trace of the flow cell. In other embodiments they may be disposed at opposite ends of the flow cell. In another embodiment, the return electrode surrounds the trace of the flow cell with the centered collection electrode. Effective response command origination for a sample in a flow cell is one desired result. Once the sample is modified, the focusing electrode can be manipulated to further focus the material towards the micropositional array. As the material moves from the focusing electrode towards the array, the space reduction between the first and second focusing electrodes focuses the analyte and other charged material into a smaller space. In this way, more efficient material transport from a relatively large focusing electrode region to a relatively small microposition array region can be achieved.

본 발명의 본 실시예의 또 다른 특징에 있어서, 하나 이상의 이송 전극이 제공되며, 이송 전극들은 기판 상에 배치되고, 제1 수집 전극과 어레이 사이에 배치된다. 바람직한 실시예에서는 적어도 2개의 이송 전극이 있으며, 또한 이송 전극들은 크기가 다르고, 바람직하게는 큰 것과 작은 것의 비가 적어도 2 : 1이다. 이러한 방식으로, 수집 전극에 면하는 비교적 큰 영역이 장치의 분석 영역 근처의 더 작은 위치로 점차 이동될 수 있다. 이러한 구조는 수집 전극의 비교적 큰 영역으로부터의 전이에 도움이 되지만, 본 실시예의 단계 특성은 전류 밀도 불일치를 감소시킨다. 단계진, 바람직하게는 단조롭게 단계진 크기 감소를 이용함으로써 더욱 효과적인 수송 및 단선 감소가 달성된다.In another feature of this embodiment of the present invention, one or more transfer electrodes are provided, the transfer electrodes being disposed on a substrate and disposed between the first collection electrode and the array. In a preferred embodiment there are at least two transfer electrodes, and also the transfer electrodes differ in size, preferably the ratio between the large and the small is at least 2: 1. In this way, a relatively large area facing the collection electrode can be gradually moved to a smaller location near the analysis area of the device. This structure aids in the transition from a relatively large area of the collection electrode, but the step characteristic of this embodiment reduces current density mismatch. More effective transport and disconnection reduction is achieved by using stepped, preferably monotonically, stepped size reductions.

장치의 또 다른 실시예에서, 생체 조작용 전자 장치는 지지 기판, 기판 상의 제1 측과 대향 측을 포함하는 한 영역에 배치된 미소위치 어레이, 기판 상에 어레이 근처에 배치된 제1 수집 전극, 및 기판 상에 어레이 근처에 배치된 제2 수집 전극을 포함하며, 제1 및 제2 수집 전극은 적어도 일부가 상기 영역의 대향측에 배치된다. 바람직한 실시예에서, 수집 전극은 어레이의 영역의 면적의 적어도 80%의 면적을 갖는다. 이러한 방식으로, 샘플은 미소위치를 포함하는 영역 근처의 비교적 큰 영역에 수집될 수 있으며, 이 영역으로부터 상기 영역으로 DNA 또는 다른 하전 생체 재료가 제공될 수 있다.In another embodiment of the device, a biomanipulating electronic device includes a support substrate, a microposition array disposed in an area including a first side and an opposite side on the substrate, a first collection electrode disposed near the array on the substrate, And a second collection electrode disposed near the array on the substrate, wherein the first and second collection electrodes are at least partially disposed on opposite sides of the region. In a preferred embodiment, the collecting electrode has an area of at least 80% of the area of the area of the array. In this way, the sample can be collected in a relatively large area near the region containing the microlocation, from which DNA or other charged biomaterial can be provided.

상기 장치의 사용 방법에서, 수집 전극은 먼저 재료를 모은 다음, 수집된 재료에 대해 반발하도록 배치될 수 있어, 재료를 어레이를 포함하는 영역을 향해 스위핑할 수 있다. 재료는 어레이 위로 파동 방식으로 이송되어 수동 어레이 또는 능동 어레이와의 상호작용이 허용된다. 대안으로, 재료는 어레이의 영역 위로 이동될 수 있으며, AC 전계의 인가에 의해 그 위치에 효과적으로 유지될 수 있다. 본 실시예는 반복 하이브리드화를 실시할 수 있다는 것을 입증하였는데, 여기서 재료는 어레이로 이동하여 상호작용하며, 이후 가능하면 다른 제2의 상호작용을 위해 어레이로 이동한다.In the method of using the device, the collecting electrode can be arranged to first collect the material and then repel the collected material, so that the material can be swept towards the area comprising the array. The material is conveyed wavewise over the array to allow interaction with the passive or active array. Alternatively, the material can be moved over an area of the array and effectively held in place by the application of an AC field. This embodiment has demonstrated that iterative hybridization can be performed, where the material moves to and interacts with the array, which then moves to the array for possibly another second interaction.

장치 설계의 또 다른 실시예에 있어서, 동심 링 설계가 사용된다. 능동 생체 조작용 전자 장치는 지지 기판, 기판 상에 고리 영역에 배치된 미소위치 어레이, 기판 상에 어레이를 둘러싸도록 배치된 제1 대향 전극, 및 기판 상에 어레이의 내부에 배치된 수집 전극을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 제1 대향 또는 복귀 전극은 세그먼트화되고, 어레이에 대한 전기 접속을 위한 통로로서 작용하는 세그먼트화를 유발하는 통로를 선택적으로 구비한다. 본 실시예의 다른 변형에 있어서, 어레이의 주위에 다수의 링이 제공된다.In another embodiment of the device design, a concentric ring design is used. An active bioelectronic device includes a support substrate, a microposition array disposed in a ring region on the substrate, a first counter electrode disposed to enclose the array on the substrate, and a collection electrode disposed inside the array on the substrate. do. In a preferred embodiment, the first opposing or return electrode is segmented and optionally has a passageway that causes segmentation to act as a passageway for electrical connection to the array. In another variation of this embodiment, multiple rings are provided around the array.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 성분 수가 감소된, 바람직하게는 5 성분 시스템이 능동 생체 진단을 제공하도록 플립칩 구조로 구현된다. 장치는 적어도 하나가 전기 트레이스를 지지하는 제1 및 제2 표면과, 제1 및 제2 표면 사이에 배치되어 기판을 통한 유체 흐름을 허용하는 비아, 통로 또는 홀을 구비한 지지 기판, 제1 기판의 제1 및 제2 표면 중 적어도 하나에 면하게 배치되기에 적합하며 비아 근처, 예컨대 아래에 배치된 적어도 제1 표면 및 상기 비아, 통로 또는 홀을 통해 유체를수신하기에 적합한 미소위치 어레이에 접속된 도전성 트레이스를 포함하는 제2 기판, 지지 기판의 제2 표면 상의 전기 트레이스와 제2 기판의 제1 표면 상의 전기 트레이스를 상호 접속시키는 도전성 배선, 예컨대 범프, 지지 기판의 제1 표면과 제2 기판의 제1 표면 사이에 배치되어 제1 기판과 제2 기판 주위 및 이들 사이의 밀봉을 제공하는 밀봉제, 및 선택적으로 제1 기판의 제1 표면 상에 배치된 플로우 셀을 포함한다. 바람직하게는 상기 구조는 지지 기판 아래에 동작 방향으로 플립칩이 배치된 플립칩 구조를 이용한다. 이러한 설계는 장치의 부품 수를 줄이고 제조 신뢰성을 향상시키는 데 특히 이롭다.In another embodiment of the present invention, a reduced component number, preferably a five component system, is implemented in a flip chip structure to provide active biopsy. The apparatus includes a first substrate and a first substrate having at least one of the first and second surfaces supporting the electrical trace, and vias, passages or holes disposed between the first and second surfaces to allow fluid flow through the substrate, the first substrate Connected to at least one of the first and second surfaces of the substrate and connected to a microlocation array suitable for receiving fluid through the vias, passages or holes and at least a first surface disposed near, for example, a via. A second substrate comprising conductive traces, conductive wiring interconnecting the electrical traces on the second surface of the support substrate and the electrical traces on the first surface of the second substrate, such as bumps, of the first and second substrates of the support substrate. A sealant disposed between the first surface to provide a seal around and between the first substrate and the second substrate, and optionally a flow cell disposed on the first surface of the first substrate. It should. Preferably, the structure uses a flip chip structure in which flip chips are disposed in an operation direction under the support substrate. This design is particularly beneficial for reducing the number of parts in the device and improving manufacturing reliability.

또 다른 실시예에서, 능동 생물학적 조작용 전자장치는 제1 및 제1 표면, 및 유체 흐름을 허용하는 상기 제1 및 제2 표면 사이의 비아를 구비한 지지 기판, 상기 제1 기판의 제2 표면에 면하도록 배치되기에 적합한 적어도 제1 표면, 및 상기 유체를 받기에 적합한 미소위치 어레이를 포함하는 제2 기판, 상기 지지 기판의 제2 표면과 상기 제2 기판의 제1 표면 사이에 배치된 밀봉제, 광원, 및 상기 광원으로부터 광을 수신하기에 적합한 입력과 상기 광을 상기 어레이로 향하게 하는 출력을 구비한 도파관을 포함하며, 상기 도파관은 상기 지지 기판에 실질적으로 평행하고, 상기 도파관으로부터의 광은 상기 어레이를 조명한다. 바람직한 실시예에서, 광원은 레이저 바와 같은 레이저이다. 이러한 장치는 플렉스 회로 또는 회로 기판인 지지 기판을 사용할 수 있다.In another embodiment, an active biological manipulation electronic device includes a support substrate having a first and a first surface and vias between the first and second surfaces to allow fluid flow, the second surface of the first substrate. A second substrate comprising at least a first surface suitable for facing, and a microposition array suitable for receiving the fluid, a seal disposed between the second surface of the support substrate and the first surface of the second substrate And a waveguide having a light source and an input suitable for receiving light from the light source and an output for directing the light to the array, the waveguide being substantially parallel to the support substrate, the light from the waveguide Illuminates the array. In a preferred embodiment, the light source is a laser such as a laser bar. Such devices may use support substrates that are flex circuits or circuit boards.

새롭고 이로운 제조 방법은 실시예의 일부 또는 모두에 이용될 수 있다. 이 방법은 특히 플립칩 설계의 제조에 이롭다. 이 구조에서, 칩이 기판에 인접 배치되고, 기판은 비아를 포함하며, 또한 이 구조는 기판 상에 놓일 유체를 받아 비아를 통해 칩으로 흐르도록 하기에 적합한데, 칩의 적어도 일부는 밀봉제 오버코트가 없는 영역을 포함한다. 밀봉제 점도 및 물질의 선택은 효과적인 커버리지, 기판과 칩간의 양호한 열 접촉, 및 유체 밀봉을 효과적으로 이룰 수 있다. 가장 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 도포 중 광에 의해 경화되는 광경화성 밀봉제를 사용할 수 있다. 구체적으로, 광이 장치에 기판 위에 비아를 통해 칩을 향해 아래로 노출된다. 그 다음, 광경화성의 삽입 가능한 밀봉제가 기판과 칩 사이의 계면에 도포된다. 광은 노광의 결과 밀봉제를 적어도 부분적으로 경화시키며, 이에 따라 밀봉제는 밀봉제가 없는 상기 영역으로의 흐름이 배제된다. 최종적으로, 원한다면, 열처리에 의해 밀봉제의 경화가 완료될 수 있다.New and advantageous manufacturing methods may be used for some or all of the embodiments. This method is particularly beneficial for the manufacture of flip chip designs. In this structure, the chip is disposed adjacent to the substrate, the substrate comprises a via, and the structure is also adapted to receive fluid to be placed on the substrate and to flow through the via to the chip, wherein at least a portion of the chip is a sealant overcoat. Includes no area. The choice of sealant viscosity and material can effectively achieve effective coverage, good thermal contact between the substrate and the chip, and fluid sealing. In the most preferred embodiment, the method may use a photocurable sealant that is cured by light during application. Specifically, light is exposed downwardly through the vias over the substrate to the chip in the device. A photocurable insertable sealant is then applied to the interface between the substrate and the chip. The light at least partially cures the sealant as a result of exposure, whereby the sealant excludes flow to the area without the sealant. Finally, if desired, curing of the sealant may be completed by heat treatment.

또 다른 실시예에서, 시스템 또는 칩은 전기적으로 반복적인 단위 셀 위치를 가진 다중 위치 어레이를 포함한다. 어레이는 일반적으로 행과 열로, 더 일반적으로는 동일 수의 행과 열로 구성된다. 단위 셀 어레이의 개별 단위 셀은 하나 이사의 행 선택기 및 하나 이상의 열 선택기와 같은 선택기에 의해 선택된다. 선택기는 시프트 레지스터 메모리와 같은 메모리, 또는 디코더 또는 이들의 조합일 수 있다. 어드레스 정보용 입력은 온칩 어드레스 생성기를 사용할 수도 있지만, 대개 오프칩으로부터 어드레스를 수신한다. 바람직한 실시예에서, 행 선택기는 1×1 구조, 또는 1×4 구조와 같은 더 넓은 구조의 시프트 레지스터를 포함한다. 동작에 있어서, 선택 레지스터는 단위 셀의 선택 또는 비선택을 지시하는 값 및 선택적으로 당해 셀에 대한 출력 값(또는 값의 지시자)으로 연속 적재된다. 선택적으로, 메모리는 이러한 값들을 보유하여 단위 셀로부터의 출력을 계속할 수 있도록 제공될 수 있다.In yet another embodiment, the system or chip comprises a multi-position array having electrically repeating unit cell positions. Arrays are generally organized in rows and columns, more typically in equal numbers of rows and columns. Individual unit cells of a unit cell array are selected by selectors such as one or more row selectors and one or more column selectors. The selector may be a memory, such as a shift register memory, or a decoder or a combination thereof. Input for address information may use an on-chip address generator, but usually receives an address from off-chip. In a preferred embodiment, the row selector comprises a shift register of a wider structure, such as a 1x1 structure, or a 1x4 structure. In operation, the select register is successively loaded with a value indicating selection or non-selection of a unit cell and optionally an output value (or an indicator of a value) for that cell. Optionally, memory may be provided to hold these values and continue output from the unit cell.

시스템 또는 칩은 하전 생체 재료를 포함하는 도전성 용액을 수용하기에 적합한 능동 생체 매트릭스 장치에서 전류 및 전압을 선택적으로 제공한다. 한 특징에서, 한 단위 셀 어레이가 제공된다 각 단위 셀은 대개 행 콘택과 열 콘택을 포함한다. 행 라인은 어레이 내에 배치되고, 단위 셀의 행 콘택에 접속된다. 행 선택기는 행 라인에 행 선택 신호를 선택적으로 제공한다. 단위 셀은 전원 전압과 전극에 결합되고, 행선택 신호 및 열 선택 신호는 단위 셀의 전극으로부터 출력된 가변 전류를 선택하는 역할을 한다. 복귀 전극은 전위에 결합되고, 도전성 용액에 접촉하기에 적합하다. 동작에 있어서, 하나 이상의 단위 셀의 선택 구동은 도전성 용액 내의 전류의 공급을 유발한다.The system or chip optionally provides current and voltage in an active biomatrix device suitable for containing a conductive solution comprising a charged biomaterial. In one aspect, one unit cell array is provided. Each unit cell typically includes a row contact and a column contact. The row lines are disposed in the array and connected to the row contacts of the unit cell. The row selector selectively provides a row select signal to the row line. The unit cell is coupled to the power supply voltage and the electrode, and the row select signal and the column select signal serve to select the variable current output from the electrode of the unit cell. The return electrode is coupled to the potential and is suitable for contacting the conductive solution. In operation, selective driving of one or more unit cells results in the supply of current in the conductive solution.

단위 셀의 바람직한 실시예에서, 대칭 구조가 사용된다. 제1 열 선택 유닛, 바람직하게는 트랜지스터 및 제1 행 선택 유닛, 바람직하게는 트랜지스터는 제1 소스, 예컨대 전압 및/또는 전류원과 노드, 대개는 전류 출력 노드 사이에 직렬로 배치된다. 바람직한 실시예에서, 열 선택 트랜지스터는 열 시프트 레지스터 메모리로부터 게이트 전압의 인가하에 정확하게 제어될 수 있다. 바람직하게는, 선택 유닛들은 제어 트랜지스터의 채널 길이가 변하는 것과 같이 제어성 면에서 서로 다를 수 있다. 채널 길이는 행 및 열 트랜지스터들 간에 이득 또는 다른 원하는 특성이 일치하도록 선택된다. 또한, 긴 채널 길이는 적당한 제어 신호로 작은 전류를 제어할 수 있는 능력을 제공한다. 따라서, 행 선택기 및 열 선택기로부터의 전위 인가에 의한 제어 게이트로의 전위 인가로 인해 단위 셀에서 전류가 출력된다.In a preferred embodiment of the unit cell, a symmetrical structure is used. The first column selection unit, preferably the transistor and the first row selection unit, preferably the transistor, are arranged in series between a first source, such as a voltage and / or current source and a node, usually a current output node. In a preferred embodiment, the column select transistor can be precisely controlled under the application of a gate voltage from the column shift register memory. Preferably, the selection units may differ from each other in terms of controllability such that the channel length of the control transistor changes. The channel length is chosen such that the gain or other desired characteristic matches between the row and column transistors. In addition, the long channel length provides the ability to control small currents with appropriate control signals. Thus, current is output from the unit cell due to the potential application to the control gate by the potential application from the row selector and the column selector.

단위 셀 회로는 바람직하게 제2 열 선택 유닛, 바람직하게 트랜지스터 및 제2 행 선택 유닛, 또한 바람직하게 제2 소스, 예컨대 전압 및/또는 전류원과 노드, 대개는 전술한 전류 출력 노드 사이에 직렬 접속된 트랜지스터를 더 포함한다. 바람직한 실시예에서, 제1 소스는 전원 전위 Vcc이고 제2 소스는 접지와 같은 기준 전위이다. 바람직하게는 노드들은 동일하며, 제1 열 선택 유닛과 제2 행 선택 유닛, 노드, 및 제2 행 선택 유닛 및 제2 열 선택 유닛의 Vcc와 접지간에 직렬 접속이 존재한다. 선택적으로, 복귀 전극은 제2 소스와 제2 소스의 전위 사이의 전위, 예컨대 Vcc/2로 바이어스된다.The unit cell circuit is preferably connected in series between a second column selection unit, preferably a transistor and a second row selection unit, and also preferably a second source, such as a voltage and / or current source and a node, usually the aforementioned current output node. It further includes a transistor. In a preferred embodiment, the first source is the power supply potential Vcc and the second source is a reference potential such as ground. Preferably the nodes are identical and there is a serial connection between Vcc and ground of the first column selection unit and the second row selection unit, the node, and the second row selection unit and the second column selection unit. Optionally, the return electrode is biased at a potential between the potential of the second source and the second source, such as Vcc / 2.

본 실시예의 또다른 특징에 있어서, 검사 회로가 포함된다. 검사 회로는 유체의 인가 전에 검사를 허용함으로써 회로 연속성을 보장하는 데 사용될 수 있다. 제1 검사 트랜지스터는 제1 열 선택과 제1 행 선택 트랜지스터 사이에 제공된다. 또한, 제2 검사 트랜지스터는 제2 열 선택 및 제2 행 선택 트랜지스터 사이에 제공된다. 선택 구동은 회로의 연속성을 보장한다. 대안으로, 검사 회로 기능은 행 및 열 트랜지스터의 특수 프로그래밍, 예컨대 제1 및 제2 행 선택 및 제1 및 제2 열 선택 트랜지스터의 턴온에 의해 수행될 수 있다.In another feature of this embodiment, a test circuit is included. The inspection circuit can be used to ensure circuit continuity by allowing inspection before application of the fluid. The first check transistor is provided between the first column select and the first row select transistor. In addition, a second check transistor is provided between the second column select transistor and the second row select transistor. Select drive ensures circuit continuity. Alternatively, the test circuit function may be performed by special programming of the row and column transistors, such as first and second row selection and turn on of the first and second column selection transistors.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 검사 위치에 대한 공급 전류는 가변적이다. 시간에 따른 전류 변화의 예는 정적 직류(즉, 시간에 따라 변하지 않는 직류), 사각파, 사인파, 톱니파, 또는 시간에 따라 변하는 임의의 파형을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 전류는 시간에 따라 변하든 변하지 않든 열 선택 회로에 공급되며, 선택된 전극과의 결합을 위해 열 라인에 디지탈 방식으로 선택적으로 제공된다. 합성된 아날로그 및 디지탈 기술은 개별 전극에 공급되는 전류의 값 및 파형의 중요한 제어를 허용한다. 파형, 예컨대 전류 파형은 온칩 또는 오프칩 방식으로 생성될 수 있다. 또한, 전체 회로의 제어 또는 조작, 및/또는 전류 파형과 같은 신호의 발생은 디지탈/아날로그 컨버터(DAC), 중앙 처리 장치(CPU)의 사용, 값의 저장을 위한 로컬 메모리의 사용을 통해, 각종 파형의 타이밍 및 제어를 위한 클럭 생성기의 사용을 통해, 그리고 디지탈 신호 처리기(DSP)의 사용을 통해 발생될 수 있다.In another feature of the invention, the supply current for the test position is variable. Examples of current change over time may include static direct current (ie, direct current that does not change over time), square wave, sine wave, sawtooth wave, or any waveform that changes over time. In one embodiment, the current is supplied to the column selection circuit, whether or not changing over time, and optionally provided in a digital manner in the column line for coupling with the selected electrode. Synthetic analog and digital technologies allow significant control of the waveform and the value of current supplied to the individual electrodes. Waveforms, such as current waveforms, can be generated in an on chip or off chip manner. In addition, the control or manipulation of the entire circuit, and / or the generation of signals such as current waveforms, may be achieved through the use of digital / analog converters (DACs), central processing units (CPUs), and the use of local memory for storage of values. It can be generated through the use of a clock generator for timing and control of waveforms, and through the use of a digital signal processor (DSP).

본 발명의 한 특징에 있어서, 제1 전류의 전류 제어에 기초한 시스템이 제2 전류의 제어를 실시하기 위해 사용된다. 바람직하게는, 전류 미러 구조가 사용된다. 전류 공급은 전압 발생 회로에 사용되는 가변 전류값을 제공한다. 바람직한 실시예에서, 다수의 전류원이 사용되며, 선택적인 포함을 위한 메모리의 선택적 제어하에 이들의 출력이 합산된다. 바람직하게는 가변 전류 출력을 수신하는 분압 회로를 사용하여 가변 전압이 노드에서 발생한다. 노드의 가변 전압은 단위 셀의 제어 소자에 결합되고, 제어 소자는 바람직하게는 제1 전압과 출력 노드간에 가변 저항을 제공한다. 이에 따라 가변 제어 소자는 가변 전류 출력을 제공한다. 이러한 방식으로, 비교적 높은 값의 제1 전류가 비교적 작은 값의 제2 전류를 제어하는 데 사용될 수 있으며, 제2 전류는 분자 생물학적 분석 및 진단을 위한 능동 전자 장치에 인가되는 도전성 용액에 공급된다. 한 실시예에서, 32 계수에 의한 전류 감소가 쉽게 발생하고 제어되는 장치로의 전류의 제공을 허용하며, 능동 생체 장치의 효과적인 조작을 위해 요구되는 크기의 전류를 발생시킨다.In one aspect of the invention, a system based on current control of the first current is used to effect control of the second current. Preferably, a current mirror structure is used. The current supply provides a variable current value used in the voltage generator circuit. In a preferred embodiment, multiple current sources are used and their outputs are summed up under selective control of the memory for selective inclusion. Preferably, a variable voltage is generated at the node using a voltage divider circuit that receives a variable current output. The variable voltage of the node is coupled to the control element of the unit cell, and the control element preferably provides a variable resistor between the first voltage and the output node. The variable control element thus provides a variable current output. In this way, a relatively high value of the first current can be used to control a relatively small value of the second current, which is supplied to the conductive solution applied to the active electronic device for molecular biological analysis and diagnosis. In one embodiment, current reduction by a factor of 32 allows for easy generation and provision of current to the controlled device, and generates a current of the magnitude required for effective operation of the active biological device.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 각종 장치는 각종 캡쳐 시퀀스에 의해 포장되거나 커버될 수 있다. 이러한 캡쳐 시퀀스는 수집 전극이 복잡성 감소 전극인 경우와 같이 비교적 짧을 수 있다. 또한, 추가적인 특이성 또는 선택성이 요구되는 경우에는 비교적 긴 캡쳐 시퀀스가 사용될 수 있다. 이러한 캡쳐 시퀀스는 바람직하게는 수집 전극 상에 또는 이송 전극들 사이에 포함될 수 있다.In another aspect of the invention, various devices may be packaged or covered by various capture sequences. This capture sequence can be relatively short, such as when the collecting electrode is a complexity reducing electrode. In addition, relatively long capture sequences can be used where additional specificity or selectivity is required. Such a capture sequence can preferably be included on the collection electrode or between the transfer electrodes.

따라서, 본 발명의 목적은 제조 비용을 감소시킬 수 있고 작은 크기의 미소위치의 달성이 가능한 능동 생체 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an active biological device capable of reducing manufacturing costs and achieving small size micro-locations.

본 발명의 다른 목적은 기능성이 향상된 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a device with improved functionality.

본 발명의 또 다른 목적은 종래에 공지된 기술에 비해 부품 수가 적으면서도 높은 기능성과 조작성을 달성할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus capable of achieving high functionality and operability while having fewer parts than conventionally known techniques.

본 발명의 또 다른 목적은 종래 기술에 비해 제조가 용이한 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus which is easy to manufacture compared to the prior art.

본 발명의 또 다른 목적은 핀 제한 또는 핀아웃 제한을 없애거나 감소시킬 수 있는 회로 및 시스템을 제공하는 데 있다.It is yet another object of the present invention to provide a circuit and system that can eliminate or reduce the pin limit or pin out limit.

본 발명의 또 다른 목적은 분자 생물학적 분석 및 진단에 적합하고 제어 시스템에 의해 발생하는 더 큰 전류와 인터페이스할 수 있는 능동 전자 장치에서의 정확한 전류 제어를 제공하는 시스템을 제공하는 데 있다.It is a further object of the present invention to provide a system that provides accurate current control in active electronic devices that is suitable for molecular biological analysis and diagnostics and can interface with larger currents generated by the control system.

본 발명은 능동 생물학적 조작을 행하는 데 유용한 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핵산의 전기 이동에 특히 적합한 능동 전극을 구비한 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device useful for performing active biological manipulation and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a device having an active electrode particularly suitable for the electrophoretic movement of nucleic acids, and a method of manufacturing the same.

도 1a 및 1b는 능동, 프로그래머블 전자 매트릭스 장치(APEX)의 단면도(도 1a) 및 사시도(도 1b).1A and 1B are cross-sectional views (FIG. 1A) and a perspective view (FIG. 1B) of an active, programmable electronic matrix device (APEX).

도 2는 버그 칩으로도 언급되는, 가변 크기의 전극 영역 및 집속 전극을 사용하는 본 발명의 한 실시예의 평면도.2 is a plan view of one embodiment of the present invention using variable size electrode regions and focusing electrodes, also referred to as bug chips.

도 3은 미소위치를 가로지르는 파동 또는 스위핑 운동 방식으로 하전 생체 재료를 효과적으로 이송시키는 방법에 특히 유용한, 집속 전극 및 쌍 복귀 전극을 사용하는 본 발명의 한 실시예의 평면도.3 is a plan view of one embodiment of the present invention using a focused electrode and a pair return electrode, which is particularly useful in a method of effectively transferring charged biomaterials in a wave or sweeping manner across a microposition.

도 4는 실질적으로 중심 배치된 집속 전극을 구비한 실질적으로 원형인 구조를 사용하는 본 발명의 한 실시예의 평면도.4 is a plan view of one embodiment of the present invention using a substantially circular structure with a substantially centered focusing electrode.

도 5a, 5b 및 5c는 플립칩 시스템의 사시도이고, 도 5d는 단면도인데, 도 5a는 시스템의 하측을 나타내고, 도 5b는 샘플 챔버를 포함하는 플립칩 구조의 상부의 사시도를 나타내고, 도 5c는 비아의 상부 사시도이고, 도 5d는 플로우셀의 단면도.5A, 5B and 5C are perspective views of a flip chip system, and FIG. 5D is a cross sectional view, FIG. 5A shows a lower side of the system, FIG. 5B shows a perspective view of a top of a flip chip structure including a sample chamber, and FIG. 5C shows Top perspective view of the via, and FIG. 5D is a cross sectional view of the flow cell.

도 6a 및 6b는 한 실시예에서 플립칩 시스템의 사시도 및 단면도.6A and 6B are perspective and cross-sectional views of the flip chip system in one embodiment.

도 7a 및 7b는 본 발명의 한 실시예에서 에지 조명 시스템의 측면도 및 평면도.7A and 7B are side and top views of an edge lighting system in one embodiment of the present invention.

도 8은 플렉스 회로로 마스크된 1300 J/s 섬유 다발 소스(플렉스 폴리이미드 제거됨)를 사용하는 Norland 83H 댐을 위한 장벽의 미세 사진.8 is a micrograph of the barrier for a Norland 83H dam using a 1300 J / s fiber bundle source (flex polyimide removed) masked with a flex circuit.

도 9는 다수의 단위 셀 어레이 시스템의 블록도.9 is a block diagram of a plurality of unit cell array systems.

도 10a는 도 9의 시스템과 함께 사용할 수 있는 기능화된 단위 셀의 회로도.10A is a circuit diagram of a functionalized unit cell for use with the system of FIG. 9.

도 10b는 도 9 및 10a의 회로의 전압/타이밍도.10B is a voltage / timing diagram of the circuit of FIGS. 9 and 10A;

도 10c는 도 9 및 10a의 회로의 시간에 따른 전류도.10C is a current diagram over time of the circuits of FIGS. 9 and 10A;

도 11은 도 9의 시스템과 함께 사용할 수 있는 단위 셀의 부품 레벨 회로도.FIG. 11 is a component level circuit diagram of a unit cell for use with the system of FIG.

도 12는 도 9의 시스템과 함께 사용할 수 있는 추가 검사 회로를 포함하는 단위 셀의 부품 레벨 회로도.FIG. 12 is a component level circuit diagram of a unit cell including additional test circuitry for use with the system of FIG.

도 13은 능동 전자 장치에서 전류 제어를 제공하는 회로의 개략도.13 is a schematic diagram of a circuit providing current control in an active electronic device.

도 14는 전류 미러의 부품 레벨 회로도.14 is a component level circuit diagram of a current mirror.

도 15는 열 선택 회로의 부품 레벨 회로도.15 is a component level circuit diagram of a column select circuit.

도 16은 행 선택 회로의 부품 레벨 개략도.16 is a component level schematic of a row selection circuit;

도 17은 단위 셀의 물리적 레이아웃의 평면도.17 is a plan view of a physical layout of a unit cell.

도 18은 20×20 검사 위치 유닛의 일부의 레이아웃의 평면도.18 is a plan view of a layout of a part of the 20 × 20 inspection position unit;

도 19는 본 발명의 한 특징에서 전체 제어 및 검사 시스템의 블록도.19 is a block diagram of an overall control and inspection system in one aspect of the present invention.

도 20은 능동 생체 매트릭스 시스템과의 접속을 위한 입력 시스템과 프로브 카드 간의 배선의 개략 블록도.20 is a schematic block diagram of wiring between an input system and a probe card for connection with an active biometric matrix system.

도 21은 필드 셰이핑의 사용 및 비사용의 특정 및 비특정 하이브리드화의 함수로서의 하이브리드화의 그래프.21 is a graph of hybridization as a function of specific and non-specific hybridization with and without field shaping.

도 22는 세척후 특정/비특정 결합을 나타내는, 50mM 히스티딘에서의 각종 집속 RCA5 BTR 리포터에서 도 2의 실시예의 각종 집속에서 평균 MFI/s의 그래프.FIG. 22 is a graph of average MFI / s at various focusing of the Example of FIG. 2 in various focused RCA5 BTR reporters at 50 mM histidine, showing specific / non-specific binding after washing. FIG.

도 23은 마이크로암페어의 전류 n의 함수로서의 나노암페어의 전극 전류 출력을 나타내는 전류 선형도 그래프.FIG. 23 is a current linearity graph showing the electrode current output of nanoampere as a function of current n of microamperes. FIG.

도 1a 및 1b는 본 발명에 사용되는 능동 프로그래머블 전자 매트릭스(APEX) 하이브리드화 시스템의 간단한 버젼을 나타낸다. 도 1b는 사시도이고, 도 1a는 도1b의 A-A' 절단면에서 취한 단면도이다. 일반적으로, 기판은 전기적으로 어드레스 가능한 미소위치(12)의 매트릭스 또는 어레이를 지지한다. 설명의 편의를 위해, 각종 미소위치는 12A, 12B, 12C 및 12D로 표시하였다. 투과층(14)이 개별 전극(12) 위에 배치된다. 투과층은 비교적 작은 하전체의 이송을 허용하지만, DNA와 같은 큰 하전체의 유동성을 감소시키거나 제한하여 큰 하전체가 검사 중에 전극(12)에 직접 쉽게 접촉되는 것을 방지한다. 투과층(14)은 부분적으로는 전기 분해 반응에 의해 발생하는 극단적인 pH에 기인한 전극(12)과의 직접 접촉에 의해 DNA에서 발생하는 전기화학적 저하를 감소시킨다. 또한 전극에 대한 강한 비특정 DNA의 흡착을 최소화한다. 부착 영역(16)은 투과층(14) 위에 배치되어 목표 재료에 대한 특정 결합 위치를 제공한다. 부착 영역(16)은 전극(12A-D)의 표시에 각각 대응하는 16A, 16B, 16C 및 16D로 표시된다. 부착 영역(16)은 투과 재료안에 부착 재료를 직접 포함시킴으로써 투과층(예컨대 12A)과 효과적으로 통합되거나 집적될 수 있다.1A and 1B show a simple version of an active programmable electronic matrix (APEX) hybridization system used in the present invention. FIG. 1B is a perspective view, and FIG. 1A is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1B. In general, the substrate supports a matrix or array of electrically addressable micropositions 12. For the convenience of explanation, various micro locations are indicated by 12A, 12B, 12C and 12D. A transmissive layer 14 is disposed over the individual electrodes 12. The permeable layer allows for the transfer of relatively small charges, but reduces or restricts the flowability of large charges, such as DNA, to prevent large charges from directly contacting the electrode 12 during testing. The permeable layer 14 reduces the electrochemical degradation occurring in the DNA by direct contact with the electrode 12, in part due to the extreme pH generated by the electrolysis reaction. It also minimizes strong, nonspecific DNA adsorption to the electrode. Attachment region 16 is disposed over permeable layer 14 to provide a specific bonding location for the target material. Attachment area 16 is indicated by 16A, 16B, 16C and 16D, respectively, corresponding to the display of electrodes 12A-D. Attachment region 16 may be effectively integrated or integrated with a transmissive layer (eg, 12A) by directly including the adherent material in the transmissive material.

동작에 있어서, 저장소(18)는 검출, 분석 또는 사용을 위해 원하지 않는 재료는 물론 원하는 재료를 함유하는 부착 영역(16) 위의 공간을 포함한다. 하전 DNA와 같은 하전체(20)는 저장소(18) 안에 위치한다. 본 발명의 한 특징에서, 능동 프로그래머블 매트릭스 시스템은 하전 재료(20)를 임의의 특정 미소위치(12)로 이송시키기 위한 방법을 포함한다. 구동시, 미소위치(12)는 전극(12)을 향한 임의의 하전 기능 특정 결합체(20)의 무전계 전기 이동 이송을 발생시킨다. 예컨대, 전극(12A)이 양이고 전극(12D)이 음인 경우, 힘의 전기 이동선(22)은 전극(12A)과 전극(12D) 사이에 이어진다. 전기 이동력 선(22)은 양의 전극(12A)을 향하여 순수 음 전하를 가진 하전 결합체(20)의 이송을 유발한다. 순수 양 전하를 가진 하전 재료(20)는 음 하전 전극(12D)을 향한 전기 이동력에 의해 이동한다. 기능화된 순수 음 하전 결합체(20)가 전기 이동력에 의한 이동 결과 부착층(16A)에 접촉할 때, 기능화된 특정 결합체(20)는 부착층(16A)에 공유적으로 부착된다. 선택적으로, 전극(24)은 어레이의 외부에 배치될 수 있다. 전극(24)은 선택적으로 복귀 전극, 대?? 전극, 배치(덤프) 전극 또는 다른 전극으로 작용할 수 있다. 선택적으로, 플로우셀이 유체 수용을 위해 장치에 인접 제공될 수 있다.In operation, the reservoir 18 includes a space above the attachment area 16 containing the desired material as well as the unwanted material for detection, analysis or use. Charged 20, such as charged DNA, is located in reservoir 18. In one aspect of the invention, an active programmable matrix system includes a method for transferring charged material 20 to any particular microlocation 12. In operation, the microposition 12 generates electroless electrophoretic transfer of any charged function specific assembly 20 towards the electrode 12. For example, if the electrode 12A is positive and the electrode 12D is negative, a force electric movement line 22 runs between the electrode 12A and the electrode 12D. Electrophoretic force line 22 causes the transfer of charged conjugate 20 with pure negative charge towards positive electrode 12A. The charged material 20 with pure positive charge moves by the electrophoretic force toward the negatively charged electrode 12D. When the functionalized pure negatively charged binder 20 contacts the adhesion layer 16A as a result of the movement by the electrophoretic force, the specific functionalized binder 20 is covalently attached to the adhesion layer 16A. Optionally, electrode 24 may be disposed outside of the array. Electrode 24 may optionally be a return electrode, versus It can act as an electrode, a batch (dump) electrode, or another electrode. Optionally, a flow cell can be provided adjacent to the device for receiving fluid.

도 2는 집속 전극(42,44)과 선택적으로 이송 전극(50,52,54)을 사용하는 본 발명의 한 실시예의 평면도이다. 장치(20)는 충분히 단단한 비전도성 재료로 구성되고 자신에 형성된 부품을 지지할 수 있는 기판(32)을 포함한다. 기판(32)은 플렉스 회로(예컨대 듀폰 캡톤과 같은 폴리이미드, 폴리에스터, ABS 또는 다른 재료), 인쇄 회로 기판 또는 바람직하게는 절연 오버코팅을 구비한 반도체 재료일 수 있다. 커넥터(34)는 트레이스(36)에 결합되고, 트레이스는 시스템의 다른 전기 부품에 결합된다. 이러한 부품은 구리 또는 금과 같은 임의의 도체, 또는 공지된 다른 도체일 수 있다. 에지 커넥터 시스템과 결합하기에 적합한 시스템에서와 같이 모든 커넥터(34)가 사용될 수 있는 것은 아니라는 것을 당업자는 알 것이다. 또한, 트레이스(36)는 트레이스에 대한 요구, 특히 전류 요구에 때라 폭을 달리할 수 있다. 따라서, 일부 트레이스(36)는 어레이(38) 내의 미소위치에 결합되는 트레이스(36)에 비해 집속 전극(42, 44)에 결합된 것과 같이 더 넓을 수 있다. 어레이(38)는 도 1a 및 1b와 관련하여 설명된 형태가 바람직하다.2 is a plan view of one embodiment of the present invention using focusing electrodes 42,44 and optionally transfer electrodes 50,52,54. Apparatus 20 includes a substrate 32 composed of a sufficiently rigid nonconductive material and capable of supporting components formed therein. Substrate 32 may be a flex circuit (such as polyimide, polyester, ABS, or other material such as DuPont Kapton), a printed circuit board, or preferably a semiconductor material with insulation overcoating. Connector 34 is coupled to trace 36, which is coupled to other electrical components of the system. This part can be any conductor, such as copper or gold, or other conductor known in the art. Those skilled in the art will appreciate that not all connectors 34 can be used as in a system suitable for coupling with an edge connector system. In addition, the traces 36 may vary in width depending on the demands on the traces, particularly the current demands. Thus, some traces 36 may be wider, such as coupled to focusing electrodes 42 and 44 than traces 36 coupled to micro-locations within array 38. Array 38 is preferably in the form described in connection with FIGS. 1A and 1B.

제1 수집 전극(40)과 대향 전극(46)이 기판(32) 상에 배치된다. 이 부품들은 일반적으로 플로우 셀(58)의 자취(점선으로 도시) 안에 끼워지며, 비교적 큰 비율, 바람직하게는 적어도 40%, 더 바람직하게는 50%, 가장 바람직하게는 60%를 포함한다. 대향 전극(46)(종종 복귀 전극으로 기능) 및 수집 전극(40)은 바람직하게는 플로우 셀 자취(58)의 주변에 배치되며, 실질적으로 예컨대 80% 까지 자취 주위를 둘러쌀 수 있다.The first collection electrode 40 and the counter electrode 46 are disposed on the substrate 32. These parts generally fit within the trace of the flow cell 58 (shown in dashed lines) and comprise a relatively large proportion, preferably at least 40%, more preferably 50% and most preferably 60%. The counter electrode 46 (often functioning as a return electrode) and the collecting electrode 40 are preferably disposed around the flow cell trace 58 and can surround substantially the trace, for example up to 80%.

대개, 수집 전극(40) 및 대향 전극(46)은 기판(32) 상에 배치되어 전기 이동력선이 플로우 셀 체적의 거의 모두, 예컨대 80% 이상에 미치게 된다. 예컨대, 집속(40) 및 대향 전극(46)은 플로우 셀의 자취(58)의 주변 근처에 배치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 이들은 플로우셀 자취(58)의 대향 단부들에 배치될 수 있다(예컨대 도 3 참조). 또 다른 실시예에서, 대향 전극은 중심 배치된 수집 전극과 함께 플로우셀의 자취를 거의 둘러싼다(예컨대 도 4 참조). 상대적으로 큰 비율의 플로우셀 자취의 커버리지 및 그 위치가 플로우 셀 내용물의 효과적인 전기 이동 질의 요청에 도움을 준다.Usually, collection electrode 40 and counter electrode 46 are disposed on substrate 32 such that the electrophoretic lines of force extend to almost all of the flow cell volume, such as 80% or more. For example, focus 40 and counter electrode 46 may be disposed near the periphery of trace 58 of the flow cell. In yet another embodiment, they may be disposed at opposite ends of the flow cell trace 58 (see eg FIG. 3). In yet another embodiment, the counter electrode almost surrounds the trace of the flow cell with the centered collection electrode (see eg FIG. 4). The relatively large proportion of coverage of the flow cell traces and their location aids in requesting efficient electrophoretic querying of the flow cell contents.

도 2를 참조하면, 집속 전극(42, 44)은 기판(32) 상에 배치되어 수집 전극(40) 상에 수집된 재료를 어레이(38)로 집속시킨다. 집속 전극(42, 44)은 바람직하게는 수집 전극(40)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 개구를 가진 미러 이미지 Y 또는 V 형상의 패턴으로 배치된다. 도시된 바와 같이, 2개의 대칭 집속 전극(42, 44)이 존재한다. 하나의 집속 전극이 사용될 수도 있고, 2개 이상의 집속 전극이 사용될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 집속 전극(42, 44)은 거의 평행한 부분(어레이에 인접)과, 이송 전극(50,52,54)을 감싸는 대칭 방식으로 연장한 경사진 부분(이송 전극, 선택적으로 수집 전극(40)에 인접)을 포함한다. 달리 말하면, 미소위치 어레이에 적어도 일부가 인접 배치된 제1 및 제2 전극이 존재하며, 어레이에 인접한 제1 및 제2 전극간의 간격은 어레이로부터 떨어진 다른 영역에 있는 제1 및 제2 전극들간의 간격보다 작다. 집속 전극(42,44)은 수집 전극(40)으로부터 어레이(38)의 대향측에 배치된 부분을 선택적으로 포함한다. 집속 전극(42, 44)은 바람직하게는 어레이(38)에 결합된 리드(36)보다 상대적으로 큰 리드(36)에 바람직하게 결합되어 효과적인 전류 및 전위의 전달을 허용한다.Referring to FIG. 2, focusing electrodes 42, 44 are disposed on a substrate 32 to focus material collected on collection electrode 40 into array 38. The focusing electrodes 42, 44 are preferably arranged in a mirror image Y or V-shaped pattern with an opening that at least partially surrounds the collection electrode 40. As shown, there are two symmetrical focusing electrodes 42, 44. One focusing electrode may be used, or two or more focusing electrodes may be used. As shown, the focusing electrodes 42, 44 are substantially parallel portions (adjacent to the array) and inclined portions extending in a symmetrical manner surrounding the transfer electrodes 50, 52, 54 (transfer electrodes, optionally collecting). Adjacent electrode 40). In other words, there are first and second electrodes disposed at least partially adjacent to the microposition array, and the spacing between the first and second electrodes adjacent to the array is between the first and second electrodes in other regions away from the array. Smaller than the interval The focusing electrodes 42 and 44 optionally include portions disposed on the opposite side of the array 38 from the collection electrode 40. The focusing electrodes 42 and 44 are preferably coupled to a lead 36 that is relatively larger than the lead 36 coupled to the array 38 to allow effective current and potential transfer.

이송 전극(50, 52, 54)은 선택적으로 포함된다. 어레이에 가까울수록 단조롭게 감소하는 크기의 전극들이 도시되어 있다. 제1 이송 전극(50)은 수집 전극(40)보다 상대적으로 작고, 제2 이송 전극(52)은 제1 이송 전극(50)에 비해 작으며, 제3 이송 전극(54)은 더 작다. 다른 크기는 위치들간의 전류 밀도 불일치를 감소시켜, 너무 큰 전류 밀도 불일치가 존재할 경우에 발생하는 번아웃을 감소시키거나 없앤다. 이송이 효과적으로 최대화된다. 큰 전극과 작은 전극간의 크기 비는 바람직하게는 2:1이고, 더 바람직하게는 3:1이고, 4:1 이상과 같이 더 클 수 있다.Transfer electrodes 50, 52, 54 are optionally included. Closer to the array are shown electrodes of a monotonically decreasing size. The first transfer electrode 50 is relatively smaller than the collection electrode 40, the second transfer electrode 52 is smaller than the first transfer electrode 50, and the third transfer electrode 54 is smaller. Other sizes reduce current density mismatches between locations, reducing or eliminating burnouts that occur when too large current density mismatches exist. The transfer is effectively maximized. The size ratio between the large and small electrodes is preferably 2: 1, more preferably 3: 1, and may be larger, such as 4: 1 or more.

하나의 필드 셰이핑 프로토콜은 다음과 같다.One field shaping protocol is as follows.

부 바이어스 정 바이어스 전류 바이어스 시간Negative Bias Positive Bias Current Bias Time

대향 전극(46) 제1 수집 전극(40) 75μm 30초Counter electrode 46 First collection electrode 40 75 μm 30 seconds

집속 전극(42,44) 제1 이송 전극(50) 25μA 90초Focusing electrodes 42, 44 First transfer electrode 50 25μA 90 seconds

(-0.2μA)(-0.2μA)

제1 수집 전극(40)First collection electrode 40

집속 전극(42,44) 제2 이송 전극(52) 5μA 180초Focusing electrodes 42 and 44 Second transfer electrode 52 5 μA 180 seconds

(-0.2μA)(-0.2μA)

제1 이송 전극(50)First transfer electrode 50

집속 전극(42,44) 제2 이송 전극(54) 3μA 420초Focusing electrodes 42 and 44 Second transfer electrode 54 3μA 420 seconds

(-0.2μA)(-0.2μA)

제1 이송 전극(50)First transfer electrode 50

제2 이송 전극(52)Second transfer electrode 52

집속 전극(42,44) 행 3 1.5μA 120초Focusing electrodes 42, 44 rows 3 1.5 μA 120 seconds

(-0.2μA) (500nA/패드)(-0.2μA) (500nA / pad)

제2 이송 전극(52)Second transfer electrode 52

제3 이송 전극(54)Third transfer electrode 54

집속 전극(42,44) 행 2 1.5μA 120초Focusing electrodes 42, 44 rows 2 1.5 μA 120 seconds

(-0.2μA) (500nA/패드)(-0.2μA) (500nA / pad)

제2 이송 전극(52)Second transfer electrode 52

제3 이송 전극(54)Third transfer electrode 54

집속 전극(42,44) 행 1 1.5μA 120초Focusing electrodes 42, 44 rows 1 1.5 μA 120 seconds

(-0.2μA)(-0.2μA)

제2 이송 전극(52)Second transfer electrode 52

제3 이송 전극(54)Third transfer electrode 54

필드 셰이핑 프로토콜의 7 단계는 샘플 체적을 효과적으로 응답 지령 신호를 보내고 분석을 위해 재료를 어레이(38) 상에 수집한다. 제1 단계에서, 대향 전극(46)의 부 바이어스 및 제1 수집 전극(40)의 정 바이어스를 통해 샘플 체적의 응답 지령 신호의 발신이 이루어진다. 플로우셀(58)의 자취 주위의 대향 전극(46) 및 수집 전극(40)의 배치는 빠르고 효과적인 샘플 체적에 대한 응답 지령 신호 발신을 허용한다. 제2 단계에서, 수집 전극(40)에 인접하게 재료가 수집되고, 수집 전극(40)은 관련 재료에 대해 음으로(반발) 되고, 제1 이송 전극(50)은 양(인력)으로 된다. 반발 및 인력은 수집 전극(40)에서 제1 이송 전극(50)으로의 재료의 이송을 실시한다. 또한, 집속 전극(42,44)은 음으로 바이어스 된다. 이러한 음(반발) 바이어스는 이송 방향에 측방향일 수 있는 힘을 제공하며, 이에 따라 용액 내의 재료가 더 중심에 집중된다. 제3 단계에서, 제1 이송 전극(50)에 재료가 수집되고, 제1 이송 전극은 음(반발)으로 바이어스되고, 제2 이송 전극(52)은 양(인력)으로 바이어스된다. 수집 전극(42,44)은 음으로 바이어스되어 하전 재료에 반발력을 제공함으로써 이들의 이동 방향에 횡방향 성분을 제공하여 재료를 더 작은 물리적 영역 또는 공간에 수집할 수 있다. 제4 단계에서, 제2 이송 전극(52)은 음으로 바이어스될 수 있고, 선택적인 제1 이송 전극(50)의 바이어싱과 함께 이들 전극에서 양으로 바이어스된 제3 이송 전극(54)으로의 이송을 실시할 수 있다. 다시, 집속 전극(42,44)은 이들의 음 바이어스를 유지할 수 있다. 그 다음 3 단계는 전술한 바와 같이 선택적으로 분리되어 어레이의 각종 행 또는 영역으로 재료를 이송할 수 있다.Step 7 of the field shaping protocol effectively sends a response command signal to the sample volume and collects material on the array 38 for analysis. In the first step, the response command signal of the sample volume is transmitted through the negative bias of the counter electrode 46 and the positive bias of the first collecting electrode 40. The placement of the counter electrode 46 and collection electrode 40 around the trace of the flow cell 58 allows for a fast and effective response command signal to the sample volume. In the second step, material is collected adjacent to the collection electrode 40, the collection electrode 40 becomes negative (rebounded) with respect to the associated material, and the first transfer electrode 50 becomes positive (gravity). Repulsion and attraction force the transfer of material from the collection electrode 40 to the first transfer electrode 50. In addition, the focusing electrodes 42 and 44 are negatively biased. This negative (repulsion) bias provides a force that can be laterally in the conveying direction, so that the material in the solution is more concentrated. In a third step, material is collected in the first transfer electrode 50, the first transfer electrode is negatively biased (rebound), and the second transfer electrode 52 is positively biased. Collecting electrodes 42 and 44 may be negatively biased to provide repulsive force to the charged material to provide transverse components in their direction of movement to collect the material into smaller physical regions or spaces. In a fourth step, the second transfer electrode 52 can be negatively biased, with a positive biased third transfer electrode 54 at these electrodes with optional biasing of the first transfer electrode 50. The transfer can be carried out. Again, focusing electrodes 42 and 44 can maintain their negative bias. The next three steps can then be selectively separated as described above to transfer material to various rows or regions of the array.

필드 셰이핑 프로토콜은 전류 및 바이어스 시간을 포함한다. 이 실시예에서, 전극의 크기와 그에 공급되는 전류의 양 사이에는 역비례 관계가 존재한다. 또한, 수집 전극(40)과 이송 전극(50,52,54)에 대해, 전극 크기와 바이어스 시간 사이에는 역비례 관계가 존재한다. 즉, 전극이 작을수록 바이어스 시간이 길어진다. 이러한 프로토콜을 통해 각종 장치에서의 전류 밀도는 비교적 더 균일하게, 선택적으로 거의 서로 유사하게 유지된다. 또한, 주어진 전극으로부터의 전류가 (더 큰 전극에 비해) 감소함에 따라, 각종 전극들 사이의 하전 재료의 효과적인 양의 이송을 제공하기 위하여 비교적 더 긴 바이어스 시간이 요구된다. 달리 말하면, 주어진 양의 하전 재료에 대해 더 낮은 전류로 주어진 양의 재료의 이송을 행하기 위해서는 비교적 더 긴 바이어스 시간이 요구될 수 있다.Field shaping protocols include current and bias time. In this embodiment, there is an inverse relationship between the size of the electrode and the amount of current supplied thereto. In addition, for the collection electrode 40 and the transfer electrodes 50, 52, 54, there is an inverse relationship between the electrode size and the bias time. In other words, the smaller the electrode, the longer the bias time. Through this protocol, the current densities in the various devices remain relatively more uniform, optionally almost similarly. In addition, as the current from a given electrode decreases (relative to larger electrodes), a relatively longer bias time is required to provide an effective amount of transfer of charged material between the various electrodes. In other words, a relatively longer bias time may be required to carry a given amount of material at a lower current for a given amount of charged material.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 장치(60)는 기판(62), 커넥터(64), 트레이스(66) 및 미소위치 어레이(68)를 포함한다. 도 2 및 이전의 설명은 다른 도면의 대응 구조에 적용된다. 또한, 어레이(68)의 좌상부에서 선도하는 트레이스(66)는 도면의 단순화를 위해 절단되었다. 도면의 우하에 도시된 것에 대응하는 구조에도 적용된다. 트레이스(66)는 비교적 더 넓은 트레이스(66)가 더 큰 전류 이송 능력을 위해 사용될 수 있는 것과 같이(예컨대 제1 수집 전극(70) 및 제2 수집 전극(72)에 대한 트레이스(66)) 동일한 폭 또는 가변 폭을 가질 수 있다.3 is a plan view showing another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the device 60 includes a substrate 62, a connector 64, a trace 66, and a microposition array 68. 2 and the previous description apply to the corresponding structure in the other figures. Also, the trace 66 leading to the upper left of the array 68 has been cut for simplicity of the drawing. The same applies to the structure corresponding to that shown in the lower right of the drawing. Trace 66 is the same as a relatively wider trace 66 can be used for greater current carrying capability (eg, trace 66 for first collection electrode 70 and second collection electrode 72). It can have a width or a variable width.

도 3은 도 2로부터 출발하여 제1 이송 수집 전극(70)을 어레이(68)에 적어도 일부가 인접 배치되어 있다. 도 3의 실시예에서, 제1 수집 전극(70)은 사다리꼴이며, 어레이(68)의 일측에 인접하고 평행한 긴 밑변(70b)과 밑변(70b) 보다 바람직하게 짧은 윗변(70t)과 밑변(70b)을 향해 넓게 테이퍼된 경사 측변(70s)을 갖고 있다. 제2 수집 전극(72)은 어레이(68)의 다른 측에 배치되고, 유사한 형상과 크기를 갖는다(반드시 동일하지는 않다). 윗변(72t)은 바람직하게는 밑변(72b)보다 짧으며, 따라서 측변(72s)은 평행하지 않고 서로 경사져 어레이(68)를 향해 이동한다. 선택적으로, 전극(70,72)은 제1 수집 전극(70)의 면적이 제2 수집 전극(72)보다 거의 10% 작은 것과 같이(선택적으로 거의 20%) 다른 크기를 가질 수 있다. 입구 전극(74) 및 출구 전극(76)은 선택적으로 기판(62) 상에 플로우 셀(78)의 자취 내에 포함된다. 입구 전극(74) 및 출구 전극(76)은 동일 크기 또는 다른 크기이다.3 shows at least a portion of the first transfer collection electrode 70 adjacent to the array 68 starting from FIG. 2. In the embodiment of FIG. 3, the first collection electrode 70 is trapezoidal, preferably shorter upper side 70t and lower side (near than the long side 70b and bottom side 70b adjacent and parallel to one side of the array 68). It has the inclined side edge 70s tapered widely toward 70b). The second collection electrode 72 is disposed on the other side of the array 68 and has a similar shape and size (not necessarily the same). The upper side 72t is preferably shorter than the lower side 72b, so that the side edges 72s are not parallel but inclined to each other and move toward the array 68. Optionally, the electrodes 70, 72 may have other sizes such that the area of the first collection electrode 70 is almost 10% smaller (optionally nearly 20%) than the second collection electrode 72. Inlet electrode 74 and outlet electrode 76 are optionally included in traces of flow cell 78 on substrate 62. Inlet electrode 74 and outlet electrode 76 are the same size or different sizes.

동작에 있어서, 플로우셀의 내용물은 수집될 재료를 당기도록(대개는 양으로) 제1 및 제2 수집 전극(70, 72) 중 하나를 배치하거나 바이어스함으로써 응답 지령 신호를 받는다. 수집된 재료는 제1 수집 전극(70)에서 어레이(68)를 향해 이송될 수 있다. 재료는 예컨대 0.01 내지 106Hz 범위의 주파수와 같은 AC 전계의 인가에 의해 어레이(68) 상에 효과적으로 유지될 수 있다. 그다음, 재료는 다른 전극(70,72)으로 이송될 수 있거나, 재료를 어레이(68)에서 전극(70,72)으로 이동시킴으로써 반복적으로 반응될 수 있다. 선택적으로, 어레이(68)의 미소위치들은 전기적으로 능동 또는 수동일 수 있다.In operation, the contents of the flow cell receive a response command signal by placing or biasing one of the first and second collection electrodes 70, 72 to pull (usually in positive amounts) the material to be collected. The collected material may be transferred towards the array 68 at the first collection electrode 70. The material can be effectively held on the array 68 by application of an AC field, such as, for example, a frequency in the range of 0.01 to 10 6 Hz. The material may then be transferred to other electrodes 70, 72, or may be reacted repeatedly by moving the material from array 68 to electrodes 70, 72. Optionally, the micropositions of the array 68 can be electrically active or passive.

도 4는 동심 링 전극 실시예의 평면도이다. 장치(80), 기판(82), 커넥터(84) 트레이스(86) 및 어레이(86)는 어레이(86)가 동심으로 배치된 것을 제외하고는 전술한 바와 같다. 바람직하게는 둥근 동심 복귀 전극(90) 및 중심 집속 전극(92)이 상호 작용하여 재료를 전극(92)에 집속시킨 다음, 어레이(92)로 이동시킨다. 전술한 도 2 및 3과 같이, 트레이스는 절단 방식으로 도시되었다.4 is a top view of a concentric ring electrode embodiment. The device 80, the substrate 82, the connector 84 trace 86 and the array 86 are as described above except that the array 86 is arranged concentrically. Preferably, the rounded concentric return electrode 90 and the central focusing electrode 92 interact to focus the material on the electrode 92 and then move to the array 92. 2 and 3 described above, the traces are shown in a cut manner.

도 2, 3, 및 4의 실시예에서, 캡쳐 시퀀스 또는 프로브가 장치 상에 배치될 수 있다. 바람직하게는 이들은 적어도 수집 또는 집속 전극 상에 위치한다. 선택적으로, 다른 시퀀스가 도 2의 이송 전극(50,52,54)과 같이 다른 전극 상에 배치된다. 예컨대, 각 시퀀스는 어레이에 대한 접근이 이루어질 때 더 특정될 수 있다.2, 3, and 4, a capture sequence or probe can be placed on the device. Preferably they are located at least on the collecting or focusing electrode. Optionally, another sequence is disposed on the other electrode, such as the transfer electrodes 50, 52, 54 of FIG. For example, each sequence may be more specific when access to the array is made.

도 5a, 5b, 5c 및 5d는 플립칩 시스템의 도 5b의 A-A' 라인을 통해 취한 하부, 상부, 비아(109)가 노출된 상부 및 측면을 나타내는 도면이다. 장치(100)는 플렉스 회로, 인쇄 회로 기판, 반도체 재료 등의 재료와 같이 지지와 전도의 기능에 적당한 재료로 된 제1 표면(104)(선택적으로 상부면)과 제2 표면(106)(선택적으로 하부면)을 가진 지지 기판(102)을 포함한다. 콘택(108)은 트레이스(110)에 연결되며, 트레이스는 제2 기판(112)에 연결된다. 제2 기판(112)은 플립칩으로 언급될 수도 있다. 제2 기판(112)은 선택적으로 분석 또는 다른 진단 재료가 제공되는 칩, 시스템 또는 지지대일 수 있다. 범프 콘택, 예컨대 솔더 범프, 인듐 솔더 범프, 도전성 폴리머 또는 은 충전 에폭시와 같은 콘택이 트레이스(110)와 칩 또는 기판(112) 사이의 전기적 접촉을 제공한다. 밀봉제가 지지 기판(102)의 제2 표면(106)과 제2 기판(112)의 제1 표면(114) 사이에 제공된다. 일반적으로, 지지 기판(102) 및 제2 기판(112)의 대향 면들은 밀봉제의 포함을 통한 유체 차단 접촉 방식으로 배열된 것들이다. 입구(120)는 샘플 챔버(122)에 도전 관계일 수 있으며, 또한 분석 챔버 및 출구(126)에도 연결될 수 있다. 도 5c는 지지대와 이를 통해 형성된 비아(128)의 사시도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 비아(128)의 측면 폭은 제2 기판(112)의 측면 폭보다 작다. 제2 기판(112)은 점선으로 도시되어 있는데, 도 5c의 도면에서 기판(102) 아래에 배치된다.5A, 5B, 5C, and 5D are views showing the bottom, top, top and side exposed vias 109 taken through line AA ′ of FIG. 5B of a flip chip system. Apparatus 100 includes a first surface 104 (optionally an upper surface) and a second surface 106 (optionally) of a material suitable for the function of support and conduction, such as materials such as flex circuits, printed circuit boards, semiconductor materials, and the like. And a support substrate 102 having a bottom surface thereof. Contact 108 is connected to trace 110, which is connected to second substrate 112. The second substrate 112 may be referred to as flip chip. The second substrate 112 may be a chip, system or support optionally provided with analytical or other diagnostic material. Bump contacts such as solder bumps, indium solder bumps, conductive polymers or silver filled epoxy provide electrical contact between the traces 110 and the chip or substrate 112. An encapsulant is provided between the second surface 106 of the support substrate 102 and the first surface 114 of the second substrate 112. Generally, the opposing sides of the support substrate 102 and the second substrate 112 are those arranged in a fluid barrier contact manner through the inclusion of a sealant. Inlet 120 may be conductive to sample chamber 122 and may also be connected to assay chamber and outlet 126. 5C shows a perspective view of the support and the vias 128 formed therethrough. As shown, the side width of the via 128 is smaller than the side width of the second substrate 112. The second substrate 112 is shown in dashed lines, which is disposed below the substrate 102 in the diagram of FIG. 5C.

바람직한 실시예에서, 장치(100)는 비용을 줄이고 제조 간편성 및 신뢰성 등을 줄이기 위하여 최소 수의 부품으로 구성된다. 5개의 부품으로 하나의 실시예가 얻어진다. 장치는 5개의 부품으로 제조될 수 있는 반면, 발명적 개념으로부터 벗어나지 않거나 변화시키지 않는 부품의 추가는 가능하다. 이러한 부품은 다음과 같다. 먼저, 제1 표면(104)과 전기 트레이스를 지지하는 제2 표면(106) 및 제1 표면과 제2 표면 사이에 배치되어 유체 흐름을 허용하는 비아(128)를 가진 지지 기판이 있다. 둘째, 제1 기판의 제2 표면(106)과 면하도록 배치된 적어도 제1 표면과, 비아(128)를 통해 유체를 수용하기에 적합한 미소위치 어레이(도 1a 및 1b 참조)에 접속된 전기 트레이스를 포함하는 제2 기판(112)이 있다. 셋째, 지지 기판의 제2 표면 상의 전기 트레이스와 제2 기판의 제1 표면(106) 상의 전기 트레이스를 상호 접속시키는 도전성 범프(128)가 있다. 넷째, 지지 기판(102)의 제2 표면(106)과 제2 기판(112)의 제1 표면(114) 사이에 배치되어 제1 기판(102)과 제2 기판(112) 사이의 유체 밀봉을 제공하는 밀봉제(130)가 있다. 다섯째, 플로우 셀이 제1 기판(102)의 제1 표면(104) 상에 선택적으로 배치된다. 소자 수가 변하는 반면, 이들 5개 소자의 선택으로부터 이점이 얻어질 수 있다.In a preferred embodiment, the device 100 is composed of a minimum number of components to reduce costs, reduce manufacturing simplicity, reliability, and the like. One embodiment is obtained with five parts. The device can be manufactured in five parts, while the addition of parts is possible without departing from or changing the inventive concept. These parts are as follows. First, there is a support substrate having a first surface 104 and a second surface 106 supporting electrical traces and vias 128 disposed between the first and second surfaces to allow fluid flow. Second, electrical traces connected to at least a first surface disposed to face the second surface 106 of the first substrate, and to a microposition array suitable for receiving fluid through the vias 128 (see FIGS. 1A and 1B). There is a second substrate 112 comprising a. Third, there is a conductive bump 128 that interconnects the electrical trace on the second surface of the support substrate and the electrical trace on the first surface 106 of the second substrate. Fourth, a fluid seal between the first substrate 102 and the second substrate 112 is disposed between the second surface 106 of the support substrate 102 and the first surface 114 of the second substrate 112. There is a sealant 130 to provide. Fifth, the flow cell is selectively disposed on the first surface 104 of the first substrate 102. While the number of elements varies, an advantage can be obtained from the selection of these five elements.

동작에 있어서, 샘플이 입구(120)로 제공되어 샘플 챔버(122)로 이동된다. 샘플 챔버(122)는 셀 분리, 셀 분석, 셀 성분 분리, 복잡성 감소, 증폭(예컨대 PCR, LCR 효소 기술), 및/또는 파괴 등을 포함하지만 이들에 제한되지 않는 각종 샘플 처리 기능을 하우징하는 데 사용될 수 있다. 이후, 샘플은 분석 챔버(124)로 이동한다. 샘플을 함유하는 용액이 비아(128)를 통해 아래로 이동한다(이것은 도 5c 및 5d에서 도시될 수 있지만 분석 챔버(124)에 의해 도 5b에서 불명료하다). 비아(128)를 포함하는 공간이 형성되고 제2 기판에 의해 하부에 경계지며, 밀봉제 또는 접착제(130)가 지지 기판(102)의 제2 표면(106)과 제2 기판(112)의 제1 표면(114)의 계면 사이에 장벽을 형성한다.In operation, a sample is provided to the inlet 120 and moved to the sample chamber 122. The sample chamber 122 houses various sample processing functions, including but not limited to cell separation, cell analysis, cell component separation, complexity reduction, amplification (eg, PCR, LCR enzyme technology), and / or disruption. Can be used. The sample then moves to analysis chamber 124. The solution containing the sample moves down through the vias 128 (this can be shown in FIGS. 5C and 5D but is obscure in FIG. 5B by the analysis chamber 124). A space containing via 128 is formed and bounded below by a second substrate, wherein a sealant or adhesive 130 is formed on the second surface 106 of the support substrate 102 and the second substrate 112. 1 A barrier is formed between the interfaces of the surface 114.

바람직한 제조 방법에서, 광경화성 밀봉제가 지지 기판(102)의 제2 표면(106)과 제2 기판의 제1 표면(114) 사이의 계면에 삽입되거나 제공된다. 비아(128)를 통해 광이 제공된다. 댐이 형성되어 밀봉제의 진행을 방지하며, 이에 따라 어레이를 거의 밀봉제 또는 접착제가 없이 유지한다(어레이의 밀봉제 없는 영역, 경화된 댐의 선단 및 장치의 외부 상의 밀봉제를 나타내는 도 8의 미세 사진 참조). 비아(128)의 측면 폭의 크기를 적당히 함으로써 비아(128)는 밀봉제를 경화시키는 입사광으로부터의 차단 마스크로서 작용한다. 또한, 밀봉제는 지지 기판(102)의 제2 표면(106)과 제2 기판(112)의 제1 표면(114) 사이의 계면에 일정 양이 어레이(18) 상으로 흐르지 않을 점도로 공급될 수 있다. 추가적인 또는 최종적인 밀봉제의 경화가 예컨대 열에 의해 필요에 따라 실시될 수 있다.In a preferred manufacturing method, a photocurable sealant is inserted or provided at the interface between the second surface 106 of the support substrate 102 and the first surface 114 of the second substrate. Light is provided through the vias 128. A dam is formed to prevent the progress of the sealant, thus maintaining the array with almost no sealant or adhesive (FIG. 8 showing the sealant free area of the array, the tip of the cured dam and the sealant on the exterior of the device). Fine picture). By suiting the size of the side widths of the vias 128, the vias 128 act as a blocking mask from incident light to cure the sealant. In addition, the sealant may be supplied at a viscosity such that an amount does not flow onto the array 18 at the interface between the second surface 106 of the support substrate 102 and the first surface 114 of the second substrate 112. Can be. Additional or final curing of the sealant may be carried out as required, for example by heat.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 시스템의 사시도이고 도 6b는 단면도이다. 도 6a 및 6b는 도 5a, 5b 및 5c에 비해 에지 조명 부재(140), 독특한 샘플 챔버(134) 설계 및 버터플라이 입력 및 출력 챔버 설계를 포함한다. 칩 또는 기판(130)은 제1 표면(130t)과 제2 표면(130b)을 가지며, 적어도 제1 표면(130t)은 그 위에 또는 그 안에 전기 영역 또는 트레이스(130)를 포함한다. 도 6b에 단면도로 도시된 실시예가 칩 또는 기판(130)의 상부면(132) 상에 배치된 트레이스(132)를 도시하고 있지만, 전기 영역은 예컨대 반도체 영역의 제공을 통해 칩 또는 기판(130) 내에 전체가 또는 부분적으로 포함될 수 있다. 이러한 반도체 영역은 칩 또는 기판(130) 내의 선택적 접속을 제공하도록 능동 방식으로 제어될 수 있다. 대개, 제1 표면(130t)은 능동 생체 상호작용이 발생하는 표면이다. 선택적으로, 에지 조명 부재(140)는 칩 또는 기판(130)의 제1 표면(130t)에 인접하게 거의 동일 평면상에 배치될 수 있다. 조명 시트(140)는 바람직하게 전기 접속의 통과를 허용하는 홀, 비아 또는 통로(144)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 조명 시트(140)는 도전성 트레이스(132) 상에 직접 배치될 수 있거나 인접 지지 기판 시트(150)에 직접 고정될 수 있다. 전기 트레이스(132)는 기판 또는 칩(130)의 제1 표면(130t) 상에 포함될 수 있다. 솔더 접속, 인듐 범프, 도전성 폴리머 등과 같은 도전성 소자(136)가 기판(130) 상의 도전성 통로(132)를 콘택 트레이스(154)의 도전부에 결합시킨다. 콘택 트레이스는 바람직하게 회로의 나머지에 대한 접속을 위한 와이어 휘스커 와이어 또는 다른 콘택과 같은 도전성 부재(156)에 의해 콘택된다. 밀봉제(180)는 바람직하게 기판 또는 칩(130)과 플렉스 지지층과 같은 다음 층(150) 사이에 배치된다.6A is a perspective view of a flip chip system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a sectional view. 6A and 6B include an edge illumination member 140, a unique sample chamber 134 design and a butterfly input and output chamber design compared to FIGS. 5A, 5B and 5C. The chip or substrate 130 has a first surface 130t and a second surface 130b, at least the first surface 130t including an electrical region or trace 130 thereon or in it. Although the embodiment shown in cross-sectional view in FIG. 6B shows a trace 132 disposed on the top surface 132 of the chip or substrate 130, the electrical region may be the chip or substrate 130, for example, through the provision of a semiconductor region. It may be included in whole or in part. This semiconductor region may be controlled in an active manner to provide selective connectivity within the chip or substrate 130. Typically, the first surface 130t is the surface on which active biological interaction occurs. Optionally, the edge illumination member 140 may be disposed on approximately the same plane adjacent the first surface 130t of the chip or substrate 130. Illumination sheet 140 preferably includes holes, vias or passages 144 to allow passage of electrical connections. As shown, the illumination sheet 140 may be disposed directly on the conductive trace 132 or may be fixed directly to the adjacent support substrate sheet 150. Electrical traces 132 may be included on the first surface 130t of the substrate or chip 130. Conductive elements 136, such as solder connections, indium bumps, conductive polymers, and the like, couple conductive paths 132 on substrate 130 to conductive portions of contact traces 154. The contact trace is preferably contacted by a conductive member 156, such as a wire whisker wire or other contact for connection to the rest of the circuit. The sealant 180 is preferably disposed between the substrate or chip 130 and the next layer 150, such as a flex support layer.

도 6b에서, 도면은 좌측편에 도전성 부재(136)가 우측편에 밀봉제(180)가 도시되어 있다. 절단면에 배치되지 않은 다른 도전성 부재가 포함되어 기판(130)과 트레이스 지지층(150) 사이에 추가적인 기계 지지대를 제공한다. 또한, 에지 조명층(140)은 기판 또는 칩(130)의 상부면(130t)을 향해 배치된 단자 에지(142)를 포함한다. 에지 조명층(140)은 밀봉제(180)의 외측 또는 내측에서 종료될 수 있다. 접착층(160)이 트레이스 지지층(150)에 인접 배치되어 상부층(170)에 대한 부착 접촉을 제공한다. 상부층(170)은 선택적으로 입구(176) 및 출구(176')에 대해 도시된 바와 같이 통로, 만입, 또는 다른 컷아웃을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 접착층(160)은 선택적으로 조립에 앞서 상부면 및 하부면 상에 릴리스 페이퍼를 포함하는 것과 같은 다이 절단 가능 접착 재료일 수 있다. 이러한 재료의 공급자로는 3M 또는 듀폰을 포함한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 다이 절단 가능 접착 재료(160)는 챔버의 벽(162, 164)의 전부 또는 일부를 형성하도록 절단될 수 있다. 도시된 바와 같이, 구조는 임의의 원하는 형상 또는 플로우 셀 구조로 제조될 수 있다.In FIG. 6B, the conductive member 136 is shown on the left side and the sealant 180 is shown on the right side. Other conductive members not included in the cut plane are included to provide additional mechanical support between the substrate 130 and the trace support layer 150. The edge illumination layer 140 also includes a terminal edge 142 disposed toward the top surface 130t of the substrate or chip 130. The edge illumination layer 140 may terminate outside or inside the sealant 180. An adhesive layer 160 is disposed adjacent to the trace support layer 150 to provide an adhesion contact with the top layer 170. Top layer 170 may optionally include passages, indentations, or other cutouts as shown for inlet 176 and outlet 176 ′. As shown, the adhesive layer 160 may optionally be a die cuttable adhesive material, such as including release paper on the top and bottom surfaces prior to assembly. Suppliers of such materials include 3M or DuPont. As shown in FIG. 6A, the die cuttable adhesive material 160 may be cut to form all or part of the walls 162, 164 of the chamber. As shown, the structure can be made in any desired shape or flow cell structure.

바람직하게, 상부 부재(170)가 제공된다. 도시된 바와 같이, 상부 부재(170)는 장치의 나머지의 거의 전반에 연장할 수 있다. 선택적으로, 상부 부재(170)는 플로우 셀 챔버의 상부에 윈도우(172) 또는 다른 수용면을 형성할 수 있다. 바람직하게 상부 부재는 폴리카보네이트 또는 폴리스티렌으로 형성된다. 도 6a 및 6b의 구조에서, 대개는 검사 위치의 어레이는 선택적으로 상부 부재(172)를 통해 액세스되며, 따라서 여기 및 방사에 거의 투명한 재료로 상부 부재를 형성하는 것이 바람직할 것이다.Preferably, upper member 170 is provided. As shown, the upper member 170 may extend almost throughout the rest of the device. Optionally, the upper member 170 may form a window 172 or other receiving surface on top of the flow cell chamber. Preferably the upper member is formed of polycarbonate or polystyrene. In the structure of FIGS. 6A and 6B, usually an array of inspection positions is selectively accessed through the upper member 172, so it would be desirable to form the upper member with a material that is nearly transparent to excitation and radiation.

도 6a 및 6b는 플로우 셀의 구조를 나타낸다. 이러한 버터플라이 구조에서 입구(176)는 제1 연장 영역(174)에 접속되는데, 챔버의 측벽은 제1 크기(d)로 시작하여 바람직하게는 단조롭게 더 바람직하게는 선형으로 연장하여 플로우 셀 챔버(134)에 근접한 지점에서 크기 D가 된다. 플로우 셀 챔버(134) 영역은 거의 평행한 측벽(166)에 의해 특징지어진다. 바람직하게는, 플로우 셀 영역과 출력 사이에 제1 감소 폭 영역이 제공된다. 가장 바람직하게는, 감소 영역은 폭 D'로 시작하는데, 가장 바람직하게는 D'=D이고, 폭 d'로 감소하며, 바람직하게는 d'=d이다. 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 인입 챔버(174)의 높이는 높이 H의 입구에서 플로우 셀 챔버로의 입구에서 더 낮은 높이 h로 감소된다. 바람직하게는 감소는 단조롭고 가장 바람직하게는 선형이다.6A and 6B show the structure of the flow cell. In this butterfly structure the inlet 176 is connected to the first extension region 174, where the side wall of the chamber begins with the first size d and preferably monotonously and more preferably extends linearly to form a flow cell chamber ( Size D at a point close to 134). The region of the flow cell chamber 134 is characterized by substantially parallel sidewalls 166. Preferably, a first reduced width region is provided between the flow cell region and the output. Most preferably, the reduction zone begins with width D ', most preferably D' = D, and decreases with width d ', preferably d' = d. As shown in FIGS. 6A and 6B, the height of the inlet chamber 174 is reduced from the inlet of the height H to the lower height h at the inlet to the flow cell chamber. Preferably the reduction is monotonous and most preferably linear.

바람직한 실시예에서, 인입 챔버의 높이 h 및 폭 w는 실질적으로 일정한 흐름 면적이 제공되도록, 즉 높이 h와 폭 w의 곱(h×w)이 거의 일정하도록 선택된다. 따라서, 입구에 인접한 인입 챔버의 부분에서 도 6a 및 6b의 결합도에 도시된 바와 같이, 높이 h는 비교적 크고 폭 w는 상대적으로 작다. 따라서, 인입 챔버를 통해 플로우 셀 챔버로 진행할 때, 폭 w가 증가함에 따라 높이 h는 증가한다. 바람직하게는 인출 챔버는 거의 동일한 구조를 가지며, 바람직하게는 동일한 플로우 셀 면적이 일정하다.In a preferred embodiment, the height h and width w of the inlet chamber are selected such that a substantially constant flow area is provided, ie the product of height h and width w (h × w) is approximately constant. Thus, as shown in the coupling view of FIGS. 6A and 6B in the portion of the inlet chamber adjacent to the inlet, the height h is relatively large and the width w is relatively small. Thus, when proceeding through the inlet chamber to the flow cell chamber, the height h increases as the width w increases. Preferably, the withdrawal chamber has a substantially identical structure, and preferably the same flow cell area is constant.

도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지 조명된 플립칩 시스템의 단면도 및 평면도이다. 가능한 한 도 6a 및 6b에서의 소자와 동일한 번호가 사용된다. 지지 기판(150)은 대개 평면이며,, 제1 표면(150t) 및 제2 표면(150b)을 포함한다. 비아(126)(단면도에서 점선으로 도시)는 지지 기판(150) 위에서 제2 기판(130)으로의, 특히 제2 기판(130)의 제1 표면(130t)으로의 유체 또는 용액의 흐름을 허용한다. 밀봉제(180)는 지지 기판(150)의 제2 표면(150b)과 제2 기판(130) 사이에 제공된다. 밀봉제(180)는 바람직하게 유체 밀봉을 제공하여 제2 기판(130) 상의 어레이로의 유체 흐름을 허용한다. 레이저 바와 같은 광원(190)이 제2 기판(130) 상의 어레이를 조명한다. 바람직하게는 시스템은 광원(190)으로부터 광을 수신하기에 적합한 입력(146)을 구비하고 출력(142)을 통해 조명을 제공하는 도파관(140)을 포함한다. 도파관(140)은 바람직하게는 지지 기판(150)과 동일 평면에 있고 지지 기판(150)의 제2 표면(150b)에 부착됨으로써 그에 고정될 수 있다. 시스템을 제어하기 위한 전자장치(192)가 포함될 수 있다. 선택적으로, 기판 상에(130) 표면 실장 전자 부품이 포함될 수 있다. 유체공학 시스템(194)이 시스템과 함께 제공되어 제2 기판(130)에 샘플의 제공을 돕는다.7A and 7B are cross-sectional and top views of an edge illuminated flip chip system according to one embodiment of the invention. Wherever possible, the same numbers as the elements in FIGS. 6A and 6B are used. The support substrate 150 is generally planar and includes a first surface 150t and a second surface 150b. Via 126 (shown in broken line in cross section) allows flow of fluid or solution from support substrate 150 to second substrate 130, in particular to first surface 130t of second substrate 130. do. The sealant 180 is provided between the second surface 150b of the support substrate 150 and the second substrate 130. The sealant 180 preferably provides fluid sealing to allow fluid flow to the array on the second substrate 130. A light source 190, such as a laser bar, illuminates the array on the second substrate 130. Preferably the system includes a waveguide 140 having an input 146 suitable for receiving light from the light source 190 and providing illumination through the output 142. Waveguide 140 is preferably coplanar with support substrate 150 and can be secured to it by being attached to second surface 150b of support substrate 150. An electronic device 192 for controlling the system may be included. Optionally, a surface mount electronic component 130 may be included on the substrate. A fluid engineering system 194 is provided with the system to help provide a sample to the second substrate 130.

도 9는 다수의 단위 셀 어레이의 블록도이다. 바람직한 실시예에서, 시스템 또는 칩은 전기적 반복 위치 셀 위치들을 구비한 다수 위치 어레이를 포함한다. 대개, 어레이는 행과 열로 구성되며, 더 일반적으로 동일한 수의 행과 열로 구성되며, 가장 일반적으로는 행과 열의 대각선 구조로 형성된다. 예컨대, 10×10, 20×20 이상의 어레이가 이러한 기술에 의해 형성될 수 있다. 단위 셀의 어레이(210)의 개별 단위셀(212)은 행 선택기(220) 및 열 선택기(230)와 같은 선택기의 작용에 의해 선택된다. 선택기(220, 230)는 시프트 레지스터 메모리와 같은 메모리 또는 디코더 또는 이들의 조합일 수 있다. 어드레스 정보를 위한 입력이 온칩 어드레스 생성기가 사용될 수도 있지만 대개는 오프칩으로부터 어드레스를 수신한다. 바람직한 실시예에서 행 선택기(220)는 1×1 구조 또는 1×4 구조와 같은 더 넓은 구조로 시프트 레지스터를 포함한다. 동작에 있어서, 선택 레지스터에는 단위 셀(212)의 선택 또는 비선택을 지시하는 값 및 선택적으로 그 셀에 대한 출력값이 순차 적재된다. 선택적으로, 메모리는 단위 셀로부터의 출력을 계속하도록 상기 값들을 유지하도록 제공될 수 있다.9 is a block diagram of a plurality of unit cell arrays. In a preferred embodiment, the system or chip comprises a multi-position array with electrical repeat position cell positions. Usually, an array consists of rows and columns, more generally the same number of rows and columns, and most commonly a diagonal structure of rows and columns. For example, arrays of 10 × 10, 20 × 20 or more can be formed by this technique. The individual unit cells 212 of the array of unit cells 210 are selected by the action of selectors such as row selector 220 and column selector 230. The selectors 220, 230 may be a memory, such as a shift register memory, or a decoder, or a combination thereof. Input for address information may be used on-chip address generators but usually receive addresses from off-chip. In a preferred embodiment, row selector 220 includes shift registers in a wider structure, such as a 1x1 structure or a 1x4 structure. In operation, the selection register is sequentially loaded with a value indicating selection or non-selection of the unit cell 212 and optionally an output value for that cell. Optionally, a memory may be provided to maintain these values to continue output from the unit cell.

도 9를 더 상세히 고찰하면, 어레이(210)는 복수의 단위 셀(212)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 단위 셀(212)은 행과 열로 배열되는데, 도 9에서 표시 행은 텍스트에 대해 수평 구조를 나타내고, 열은 텍스트에 대해 수직 구조로 도시된다(당업자는 행과 열이 바뀔 수 있다는 것을 알 것이다). 표시 행 및 열은 또한 행 또는 열의 일부와 같은 단위 셀(212)의 그룹 또는 서브세트, 또는 선형으로 연속적이 아닌 단위 셀(212)의 그룹 또는 세트로 언급될 수 있다. 일반적으로, m 행 및 n 열의 단위 셀(212)이 있는데, 여기서 m=n이고 m=2, 3, 4,...이다. 예컨대, 5×5 매트릭스 단위셀(212), 10×10 매트릭스 단위 셀(212) 및 20×20 매트릭스 단위 셀(212)이 총 25개, 100개 및 400개의 단위셀 수를 제공한다.9, the array 210 includes a plurality of unit cells 212. In a preferred embodiment, the unit cells 212 are arranged in rows and columns, in which the display rows represent a horizontal structure for the text and the columns are shown a vertical structure for the text. You will know). Display rows and columns may also be referred to as groups or subsets of unit cells 212, such as portions of rows or columns, or groups or sets of unit cells 212 that are not linearly continuous. In general, there are unit cells 212 of m rows and n columns, where m = n and m = 2, 3, 4,... For example, the 5 × 5 matrix unit cell 212, the 10 × 10 matrix unit cell 212, and the 20 × 20 matrix unit cell 212 provide a total of 25, 100, and 400 unit cell numbers.

도 9에서, 단위 셀(212)의 복잡성의 각종 레벨이 도시된다. 최상부에 도시된 단위 셀(212)은 단일 블록 유닛으로 도시된 반면, 도면의 중심에 도시된 단위 셀(212)은 도 10에 더 상세히 설명된 구조와 같이 더 복잡하게 도시된다. 이러한 택일성은 설명의 편의 및 다양성을 위해 도시되며, 대표적인 실시예에서 개별 단위 셀(212)의 구조는 주어진 장치에 대해 동일하다는 것을 이해할 것이다.In FIG. 9, various levels of complexity of the unit cell 212 are shown. The unit cell 212 shown at the top is shown as a single block unit, while the unit cell 212 shown in the center of the figure is more complex, such as the structure described in greater detail in FIG. Such alternatives are shown for convenience and variety of description, and in an exemplary embodiment it will be appreciated that the structure of the individual unit cells 212 is the same for a given device.

단위 셀(212)은 적어도 하나의 행 선택기(220) 및 적어도 하나의 열 선택기(230)의 작용에 의해 어드레스된다. 이러한 상세한 설명은 단일 행 선택기(22) 및 열 선택기(230)의 경우에서부터 시작하여, 후에 추가적인 선택기(220', 230')의 사용을 설명한다. 행선택기(220)는 입력 정보(222)를 수신하여 하나 이상의 행 라인(224) 상에 행 선택 신호(294)를 출력한다(도 10 참조). 행 라인(224) 상의 선택 신호는 단위 셀(212)로 공급되어 예컨대 행 콘택(226)을 통해 그와 함께 상호작용한다. 도시된 바와 같이, 행 라인(224)의 일부가 좌측에 도시되어 있고 일부가 어레이(210)에 중심 배치된 단위셀(212)의 우측에 도시되어 있다. 대표적인 실시예에서, 행 라인(224)은 임의의 재료 조합으로 이루어질 수 있지만, 전기적으로 연속적이다. 예컨대, 행 라인은 예컨대 도전성 폴리실리콘으로 형성된 하나의 연속적인 도전성 라인일 수 있으며, 도전성 세그먼트가 알루미늄과 같은 금속의 더 높은 도전성 재료를 통해 전기적으로 접속된 경우와 같이 조합 구조일 수 있다.The unit cell 212 is addressed by the action of at least one row selector 220 and at least one column selector 230. This detailed description begins with the case of the single row selector 22 and the column selector 230, and later describes the use of additional selectors 220 ', 230'. The row selector 220 receives the input information 222 and outputs a row select signal 294 on one or more row lines 224 (see FIG. 10). The select signal on row line 224 is supplied to unit cell 212 and interacts with it via, for example, row contact 226. As shown, a portion of the row line 224 is shown to the left and a portion to the right of the unit cell 212 centered on the array 210. In an exemplary embodiment, row line 224 may be of any material combination, but is electrically continuous. For example, the row line may be one continuous conductive line formed, for example, of conductive polysilicon, and may be a combination structure, such as when the conductive segments are electrically connected through a higher conductive material of a metal such as aluminum.

열 선택기(230)는 행의 선택을 결정하기 위한 입력(232)을, 또는 바람직한 실시예에서는 단위 셀(212)에서의 출력의 값(또는 수정값)을 수신한다. 열 선택기(230)는 단위 셀(212)에 열 선택 신호(296a-d)를 제공하는 열 라인(234)에 결합된다. 바람직한 실시예에서 열 선택기(234)는 예컨대 열 콘택(236)을 통해 단위 셀(212)에 결합된다. 바람직한 실시예에서 열 콘택은 예컨대 전계 효과 트랜지스터와 같은 트랜지스터의 제어 게이트일 수 있다(도 11 및 12 참조).Column selector 230 receives an input 232 for determining row selection, or, in a preferred embodiment, the value (or correction value) of the output at unit cell 212. The column selector 230 is coupled to a column line 234 that provides a column select signal 296a-d to the unit cell 212. In a preferred embodiment the column selector 234 is coupled to the unit cell 212 via, for example, a thermal contact 236. In a preferred embodiment the thermal contact may be the control gate of a transistor, for example a field effect transistor (see FIGS. 11 and 12).

단위 셀(212)의 구동을 위해 필요하다면, 제2 행 선택기(222'), 입력 라인(222'), 제2 행 라인(224') 및 열 콘택(226')이 포함될 수 있다. 또한, 입력(232')을 구비한 열 선택기(230')가 추가되어 제2 열 콘택(236')에 결합되는 제2 또는 보조 열 라인(234')에 결합될 수 있다.If necessary for driving the unit cell 212, a second row selector 222 ′, an input line 222 ′, a second row line 224 ′, and a column contact 226 ′ may be included. In addition, a column selector 230 ′ with an input 232 ′ may be added and coupled to the second or auxiliary column line 234 ′ coupled to the second column contact 236 ′.

도시된 바와 같이, 행선택기(220, 220') 및 열선택기(230, 230')은 선택적으로 인에이블 입력(228, 228') 또는 칩 선택(238, 238')을 포함한다. 이러한 신호의 기능 중 하나는 행 라인(224, 224') 또는 열 라인(234, 234')의 구동없이 입력 정보(222, 222', 232, 232')의 입력을 허용하는 것이다. 또한, 행 선택기(220, 220') 및 열 선택기(220, 220') 및 열 선택기(230, 230')의 일부 또는 전부는 정보의 출력을 위해 사용될 수 있는 출력(229, 229', 239, 239')을 포함할 수 있다. 한 응용에서, 출력값은 시리즈의 최상위 비트와 같이 입력 데이타가 행 선택기(220, 220') 또는 열 선택기(230, 230')에 성공적으로 적재되었다는 것을 지시하는 신호 또는 비트일 수 있다. 선택적으로, 이러한 출력 정보는 인에이블 또는 칩 선택 신호(228, 228', 238, 238')를 트리거링하는 데 이용될 수 있다.As shown, row selector 220, 220 ′ and column selector 230, 230 ′ optionally include enable inputs 228, 228 ′ or chip select 238, 238 ′. One of the functions of such a signal is to allow the input of input information 222, 222 ', 232, 232' without driving row lines 224, 224 'or column lines 234, 234'. In addition, some or all of the row selector 220, 220 ′ and column selector 220, 220 ′ and column selector 230, 230 ′ may be used for the output of information, such as outputs 229, 229 ′, 239, 239 '). In one application, the output value may be a signal or bit indicating that the input data has been successfully loaded into the row selector 220, 220 'or column selector 230, 230', such as the most significant bit of the series. Optionally, this output information can be used to trigger the enable or chip select signals 228, 228 ', 238, 238'.

도 9의 상세 레벨 안에서 행 선택기(220, 220') 및 열 선택기(230, 230')는 행 및 열 입력 정보(222, 222', 232, 232')를 수신하고 이것을 사용하여 하나 이상의 단위 셀(212)을 선택하고, 선택적으로 단위 셀(212)로부터 제공될 전류(전위) 레벨을 나타내는 신호값을 제공하는 기능을 한다. 선택기(220, 220', 230,230')는 시프트 레지스터 메모리의 형태에서와 같이 메모리 형태이거나, 원하는 어드레스가 입력 정보로서 제공되고 출력이 그와 디코딩된 관계에 있는 경우와 같이 디코더 회로의 형태일 수 있다. 이러한 기능을 수행하기 위한 다수의 회로가 공지되어 있다.Within the level of detail of FIG. 9, row selectors 220, 220 ′ and column selectors 230, 230 ′ receive and use row and column input information 222, 222 ′, 232, 232 ′ and use one or more unit cells. 212, and optionally provide a signal value indicating the current (potential) level to be provided from the unit cell 212. The selectors 220, 220 ', 230, 230' may be in the form of a memory as in the form of a shift register memory or in the form of a decoder circuit, such as when the desired address is provided as input information and the output is in a decoded relationship with it. . Many circuits are known for performing this function.

전류 미러와 같은 전류원(240)이 선택적으로 전류원(242) 및 제어 신호(244)(VCASP)를 수신한다. 커넥션(246, 246')이 소스(240)로부터의 전류를 열 선택기(230), 및 존재하는 경우 열 선택기(230')에 결합시킨다. 도시된 바와 같이, 결합 라인(246, 246')은 분리 라인(a와 동일한 와이어 수를 지시하도록 "a"로 표시)이다. 또한, 하나 이상의 전류원(242)이 제공될 수 있다. 도 10c와 관련하여 후술되는 바와 같이, 전류값은 정적일 수 있으며, (펄스 파형, 사인파형, 사각파, 톱니파 등의 응용에서와 같이) 시간에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 임의의 원하는 가변 파형이 사용될 수 있다.Current source 240, such as a current mirror, optionally receives current source 242 and control signal 244 (VCASP). Connections 246 and 246 'couple the current from source 240 to column selector 230 and, if present, column selector 230'. As shown, the join lines 246, 246 'are separate lines (indicated by "a" to indicate the same number of wires as a). In addition, one or more current sources 242 may be provided. As described below with respect to FIG. 10C, the current value may be static and may change over time (such as in applications of pulse waveforms, sinusoids, square waves, sawtooth waves, etc.). In general, any desired variable waveform can be used.

도 9에 도시된 구조를 이용할 때, 단위 셀(212)의 각각은 주어진 시간에 구동될 수 있다. 대안으로, 소정의 단위 셀(212)이 구동될 수 있으며, 다른 단위 셀이 비활성으로 유지된다. 예컨대, 주어진 열이 제1 값으로 선택된 경우, 행 선택기(220)에 의해 선택된 하나의 이상의 선택 행과 관련된 열 내의 단위 셀 각각은 열 상의 전압 레벨에 대응하는 값으로 구동된다. 동일 열 내의 다른 단위 셀은 제2 열 선택기(230')에 결합됨으로써 동일 또는 다른 레벨로 될 수 있는데, 이 단위 셀과 관련된 하나 이상의 행 라인은 제2 행 선택기(220')에 의해 구동된다. 따라서, 단위 셀의 한 열에서 각각의 단위 셀(212)은 열 선택기(230)와 관련된 열(234) 상의 신호에 대응하는 값으로 구동되거나, 제2 열 선택기(230')와 관련된 열 상의 값으로 구동되거나, 비구동, 비접속, 부동 또는 고임피던스 상태에 있을 수 있다. 동일한 방식으로, 다른 열은 원하는 출력 레벨로 설정될 수 있다. 이러한 방식으로, 단위 셀의 전체 어레이는 원하는 상태 또는 상태 세트로 배치될 수 있다. 출력 레벨 및 원하는 상태라는 용어의 사용은 시간의 함수로서 변하는 신호를 포함한다. 또한, 주어진 열(234, 234') 내의 더 많은 값들이 예컨대 선택된 단위 셀(212)에 결합된 추가적인 열 선택기 및 열 라인의 추가를 통해 추가될 수 있다.Using the structure shown in FIG. 9, each of the unit cells 212 can be driven at a given time. Alternatively, certain unit cells 212 may be driven and other unit cells remain inactive. For example, if a given column is selected as the first value, each of the unit cells in the column associated with one or more selected rows selected by row selector 220 is driven to a value corresponding to the voltage level on the column. Other unit cells in the same column can be brought to the same or different levels by being coupled to the second column selector 230 ', where one or more row lines associated with the unit cell are driven by the second row selector 220'. Thus, in one column of unit cells, each unit cell 212 is driven with a value corresponding to a signal on column 234 associated with column selector 230 or a value on a column associated with second column selector 230 '. Can be driven, undriven, disconnected, floating, or in high impedance. In the same way, other columns can be set to the desired output level. In this way, the entire array of unit cells can be placed in a desired state or set of states. The use of the term output level and desired state includes a signal that changes as a function of time. In addition, more values within a given column 234, 234 'may be added, for example, through the addition of additional column selectors and column lines coupled to the selected unit cell 212.

도 10a는 단위 셀(212) 및 복귀 전극(250)의 블록도를 나타낸다. 가능한 한, 도 10의 번호는 도 9에 채택된 것과 대응한다. 가변 전류 제어 소자(260)가 입력(262), 출력(264) 및 제어 소자(266)를 포함한다. 제어 소자(266)는 열 선택(230)에 결합된 열 라인(234)과 같은 라인에 결합된다. 선택기 스위치(270)가 입력(272), 출력(274) 및 제어 소자(276)를 포함한다. 제어 소자(276)는 행 라인(224)과 같은 제어 라인에 결합된다. 가변 전류 제어 소자(260)의 출력(264)은 선택 스위치(270)의 입력(272)에 결합된다. 선택 스위치(270)의 출력(274)은 출력 전류(282; Iout)를 제공하는 노드에 결합된다. 제2 전위(284), 예컨대 Vcc는 가변 전류 제어 소자(260)의 입력(262)에 제공된다.10A illustrates a block diagram of the unit cell 212 and the return electrode 250. As far as possible, the number in FIG. 10 corresponds to that adopted in FIG. 9. Variable current control element 260 includes an input 262, an output 264 and a control element 266. Control element 266 is coupled to the same line as column line 234 coupled to column select 230. Selector switch 270 includes an input 272, an output 274 and a control element 276. Control element 276 is coupled to a control line, such as row line 224. The output 264 of the variable current control element 260 is coupled to the input 272 of the select switch 270. Output 274 of select switch 270 is coupled to a node providing an output current 282 (Iout). A second potential 284, such as Vcc, is provided at the input 262 of the variable current control element 260.

동작에 있어서, 선택 스위치(270)의 입력(276)에 대한 행 라인(224)상의 신호의 인가는 노드(280)와 가변 전류 제어 소자(260)의 출력(264) 사이의 도전성 통로를 제공한다. 가변 전류 제어 소자(260)의 입력(266)에 결합된 열 라인(234)에 인가되는 신호값은 제1 전위 노드(284)와 출력 노드(280) 사이에 직렬 접속된 가변 전류 제어 소자(260) 및 선택 스위치(270)를 통해 흐르는 가변량의 전류를 제공한다. 복귀 전극이 다른 단위 셀(212)일 수 있지만, 복귀 전극(250)이 회로를 완성시킨다.In operation, the application of a signal on the row line 224 to the input 276 of the selector switch 270 provides a conductive path between the node 280 and the output 264 of the variable current control element 260. . The signal value applied to the column line 234 coupled to the input 266 of the variable current control element 260 is a variable current control element 260 connected in series between the first potential node 284 and the output node 280. And a variable amount of current flowing through the selection switch 270. Although the return electrode may be another unit cell 212, the return electrode 250 completes the circuit.

바람직한 실시예에서, 가변 전류 제어 소자(260)는 전계 효과 트랜지스터, 특히 MOSFET와 같은 트랜지스터이다. 선택 스위치(270)는 바람직하게는 트랜지스터, 보다 바람직하게는 전계 효과 트랜지스터, 가장 바람직하게는 MOSFET이다. 다양한 형태의 구현례, 예컨대 시스템의 기능 요건과 일치하는 한 CMOS, NMOS, CMOS, 바이폴라, 갈륨 아세나이드 또는 다른 구조가 이용될 수 있다. 또한, 바람직한 실시예에서, 제2 가변 전류 제어 소자(260') 및 제2 선택 스위치(270')의 매칭 구조가 제2 전위(284')와 출력 노드 사이에 결합된다. 선택적으로, 각종 소자의 채널 길이는 대칭 구조가 이루어지도록 배열될 수 있다. 예컨대, CMOS 구현에 있어서, P 채널 선택 소자는 N 채널 소자보다 짧은 채널 길이를 가져 다른 전자/홀 이동도(예컨대 80μ대 126μ 채널 길이)를 보상할 수 있다. 프라임을 추가한 유사한 방식의 번호가 채택될 수 있다. 전술한 회로에 관한 설명은 제2 가변 전류 제어 소자(260') 및 선택 스위치(270')를 포함하는 회로에 적용된다.In a preferred embodiment, the variable current control element 260 is a field effect transistor, in particular a transistor such as a MOSFET. The select switch 270 is preferably a transistor, more preferably a field effect transistor, most preferably a MOSFET. Various types of implementations may be used, such as CMOS, NMOS, CMOS, bipolar, gallium arsenide, or other structures, so long as they match the functional requirements of the system. Also in a preferred embodiment, the matching structure of the second variable current control element 260 'and the second select switch 270' is coupled between the second potential 284 'and the output node. Optionally, the channel lengths of the various devices can be arranged to achieve a symmetrical structure. For example, in a CMOS implementation, the P channel select device may have a shorter channel length than the N channel device to compensate for other electron / hole mobility (eg, 80 μ vs. 126 μ channel length). Similar numbers can be adopted for adding primes. The above description of the circuit applies to a circuit including a second variable current control element 260 ′ and a select switch 270 ′.

도 10b는 단위 셀(212)의 예시적인 제어 신호에 대한 시간 함수인 신호를 나타낸다. 출력 신호(290)의 발생은 선택기(220, 220', 230, 230')로의 데이타 입력의 완료를 나타낸다. 출력 신호(290)는 인에이블 신호(292)를 트리거하거나 구동하는 데 사용될 수 있다. 인에이블 신호(292)는 행 선택(294) 및 열 선택 신호(296A, 296B, 296C 및 296D)에 대한 선택 신호가 단위셀(212)로 전송되도록 할 수 있다. 도시된 바와 같이, 단일 행 선택 신호(292)가 제공되는데, 이 신호는 바람직하게 2상 동작을 가진 선태 회로(270, 270')에 공급된다. 열 선택 신호(296A, 296B, 296C, 296D)는 적어도 4개의 값을 포함하는 바람직한 실시예에서 다른 값, 바람직하게는 2개 이상의 값일 수 있는데, 이 값은 가변 전류 제어 소자(260, 260')의 입력(266, 266')에 제공된다. 후술되는 바와 같이, 이 값들은 정적 또는 동적일 수 있다.10B illustrates a signal that is a function of time for an exemplary control signal of unit cell 212. Generation of output signal 290 indicates completion of data input to selectors 220, 220 ', 230, 230'. Output signal 290 may be used to trigger or drive enable signal 292. The enable signal 292 may allow the selection signals for the row selection 294 and the column selection signals 296A, 296B, 296C, and 296D to be transmitted to the unit cell 212. As shown, a single row select signal 292 is provided, which is preferably supplied to select circuits 270 and 270 'having two-phase operation. The column select signals 296A, 296B, 296C, and 296D may be other values, preferably two or more values, in a preferred embodiment including at least four values, which are variable current control elements 260 and 260 '. Are provided at inputs 266 and 266 '. As described below, these values can be static or dynamic.

도 10c는 전극에 공급될 수 있는 시간의 함수인 전류(또는 전압)의 예시값을 나타낸다. 일 실시예에서, 시간에 따라 변하지 않는 정적 직류(소스 또는 싱크)가 공급된다. 전류의 값이 정적이지만, 이 전류가 전극을 구동하는 것을 허용할 것인지의 여부에 대한 선택, 대개는 디지탈 선택이 사용되어 전극이 선택적으로 시간의 함수로서 구동된다는 것을 이해할 것이다. 도 10c의 제2 파형은 사각파를 나타낸다. 사각파는 단위 방향 전류 또는 양방향 전류에 대한 것일 수 있다. 필요에 따라 오프셋 바이어스가 사용될 수 있다. 도 10c의 제3 파형에 도시된 바와 같이, 파형은 그 안에 포함된 부성분 파형을 가진 주기성을 가질 수 있다. 도 10c의 제4 파형은 일반 사인 파형을 나타낸다. 도 10c의 제5 파형은 톱니 파형이다. 본 발명의 목적에 일치하는 임의의 파형이 이 안에 개시된 소자 및 방법과 관련하여 사용될 수 있다는 것을 알 것이다. 디지탈 선택(예컨대 도 9의 행 선택기(220)의 작용을 통해)에 의해 선택적으로 제어 가능한 파형, 보다 구체적으로 전류 파형을 공급함으로써 고도의 유연성 및 제어가 달성될 수 있다. 또한, 장치 안의 각종 검사 위치에 제공되는 파형은 동일할 필요는 없다. 예컨대, 제1 열은 정적 직류 파형이 인가될 수 있으며, 제2 열은 사각 파형이 인가될 수 있으며, 제3 열은 행 선택기에 의해 선택된 열 내의 미소위치에 사인 파형이 인가될 수 있다.10C shows exemplary values of current (or voltage) as a function of time that can be supplied to the electrode. In one embodiment, a static direct current (source or sink) is provided that does not change over time. Although the value of the current is static, it will be understood that the choice of whether to allow this current to drive the electrode, usually digital selection, is used so that the electrode is selectively driven as a function of time. The second waveform of FIG. 10C represents a square wave. The square wave may be for unit direction current or bidirectional current. Offset bias can be used as needed. As shown in the third waveform of FIG. 10C, the waveform may have periodicity with subcomponent waveforms contained therein. The fourth waveform in Fig. 10C shows a general sine waveform. The fifth waveform of FIG. 10C is a sawtooth waveform. It will be appreciated that any waveform consistent with the object of the present invention may be used in connection with the devices and methods disclosed therein. A high degree of flexibility and control can be achieved by supplying waveforms that are selectively controllable by digital selection (eg, via the action of row selector 220 of FIG. 9), more specifically current waveforms. In addition, the waveforms provided at various test positions in the apparatus need not be the same. For example, a static DC waveform may be applied to the first column, a square waveform may be applied to the second column, and a sinusoidal waveform may be applied to a minute position in the column selected by the row selector.

전류 파형은 온칩 또는 오프칩 방식으로 생성될 수 있다. 실제 구현에 있어서, 파형은 중앙 처리 장치(CPU) 또는 다른 버젼의 마이크로프로세서 제어를 이용하는 제어 시스템의 제어하에 모두 선택적으로 디지탈/아날로그 컨버터(DAC), 디지탈 신호 처리기(DSP), 가변 전류 파형 생성기, 온칩 메모리의 사용을 통해 생성될 수 있다.The current waveform can be generated on or off chip. In practical implementations, the waveforms are all optionally controlled under the control of a central processing unit (CPU) or other version of microprocessor control, digital / analog converters (DACs), digital signal processors (DSPs), variable current waveform generators, Can be created through the use of on-chip memory.

도 11 및 12는 본 발명의 한 실시예의 단위 셀 구동 회로의 회로도이다. 도 12는 검사 트랜지스터와 같은 검사 회로를 포함하며, 도 11은 포함하지 않는다. 이 도면들의 공통점이 함께 설명된다.11 and 12 are circuit diagrams of a unit cell driving circuit of one embodiment of the present invention. 12 includes a test circuit, such as a test transistor, but does not include FIG. The commonalities of these figures are described together.

단위 셀(212)의 바람직한 실시예에서는 대칭 구조가 사용된다. 제1 열 선택 유닛(260), 바람직하게는 트랜지스터, 및 제1 행 선택 유닛(270), 바람직하게는 트랜지스터가 제1 소스, 예컨대 전압 및/또는 전류원과 노드, 대개는 전류 출력 노드 사이에 직렬로 접속된다. 바람직한 실시예에서, 열 선택 트랜지스터(300)는 예컨대 열 시프트 레지스터 메모리로부터 게이트 전압의 인가하에 정확히 제어될 수 있다(도 15 참조). 바람직하게는, 선택 유닛(260,260')은 예컨대 제어 트랜지스터에서의 채널 길이를 가변시킴으로써 이들의 제어성을 서로 다르게 할 수 있다. 따라서, 행 선택기(220, 220') 및 열 선택기(230, 230')로부터의 전위의 인가에 의해 제어 게이트(302, 312)로의 전위의 인가가 단위 셀에서의 전류의 출력(282)을 발생시킨다.In a preferred embodiment of the unit cell 212 a symmetrical structure is used. The first column selection unit 260, preferably the transistor, and the first row selection unit 270, preferably the transistor, are in series between a first source, such as a voltage and / or current source and a node, usually a current output node. Is connected to. In a preferred embodiment, the column select transistor 300 can be precisely controlled under the application of a gate voltage, for example from a column shift register memory (see FIG. 15). Preferably, the selection units 260, 260 'can vary their controllability, for example by varying the channel length in the control transistor. Thus, the application of the potential to the control gates 302, 312 by the application of the potential from the row selector 220, 220 ′ and the column selector 230, 230 ′ generates an output 282 of current in the unit cell. Let's do it.

단위 셀 회로(212)는 제2 소스(284'), 예컨대 전압 및/또는 전류원과 노드, 대개는 전술한 노드(280), 즉 전류 출력 노드 사이에 직렬로 접속된 제2 열 선택 유닛(270'), 바람직하게는 트랜지스터(300') 및 제2 행 선택 유닛(270'), 바람직하게는 트랜지스터(310')를 더 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제1 소스(284)는 전원 전위 Vcc이고, 제2 소스(284')는 접지와 같은 기준 전위이다. 바람직하게는 노드들은 제1 열 선택 유닛(260, 260') 및 제2 행 선택 유닛(270), 노드(280), 제2 행 선택 유닛(270') 및 제2 열 선택 유닛(260')의 Vcc(284)와 접지(284') 사이에 직렬 접속되는 동일 노드(280)이다.The unit cell circuit 212 is a second column selection unit 270 connected in series between a second source 284 ', for example a voltage and / or current source and a node, usually a node 280 described above, i.e. a current output node. '), Preferably transistor 300' and second row select unit 270 ', preferably transistor 310'. In a preferred embodiment, the first source 284 is a power supply potential Vcc and the second source 284 'is a reference potential such as ground. Preferably, the nodes are the first column selection unit 260, 260 ′ and the second row selection unit 270, the node 280, the second row selection unit 270 ′ and the second column selection unit 260 ′. Is the same node 280 connected in series between Vcc 284 and ground 284 '.

회로의 동작의 다른 형태, 대안으로 도 11에 도시된 회로의 다른 동작 모드에 있어서, 회로는 제1 및 제2 행 및 열 선택 트랜지스터(260, 270, 260', 270')의 각각을 동시에 구동시킴으로써 연속성이 검사될 수 있다. 이러한 방식으로 소스(284) 및 싱크(284')가 직접 전도 접속된다.In another form of operation of the circuit, alternatively in another mode of operation of the circuit shown in FIG. 11, the circuit drives each of the first and second row and column select transistors 260, 270, 260 ', 270' simultaneously. Continuity can be checked. In this way, the source 284 and sink 284 'are directly conductively connected.

바람직한 실시예의 또 다른 양태에서는 검사 회로가 포함된다. 도 12는 이러한 시스템의 개략도를 나타낸다. 제1 검사 트랜지스터(320)가 제1 열 선택 트랜지스터(260)와 제1 행 선택 트랜지스터(270) 사이에 있다. 또한, 제2 검사 트랜지스터(330)는 제2 열 선택 트랜지스터(260') 와 제2 행 선택 트랜지스터(270') 사이에 있다. 선택적 구동이 회로의 연속성을 보장한다.In another aspect of the preferred embodiment a test circuit is included. 12 shows a schematic of such a system. The first test transistor 320 is between the first column select transistor 260 and the first row select transistor 270. Also, the second test transistor 330 is between the second column select transistor 260 'and the second row select transistor 270'. Selective driving ensures continuity of the circuit.

여기에 설명된 회로는 본 시스템의 원하는 기능의 달성에 적합한 임의의 공지 기술로 구현될 수 있지만, 하나의 바람직한 구현 모드는 CMOS 회로를 통해서이다. 도 11 및 12의 회로의 한 실시예에서, 행 선택 소자(260, 260')는 비교적 긴 채널 길이를 포함한다. 이러한 비교적 큰 전계 효과 트랜지스터는 더 정확한 전류 제어를 제공한다. 예컨대 이 회로의 일 실시예는 6μm의 채널 길이를 가진 트랜지스터이다. 상부 열 선택 유닛(260)(VI_P_CSEL에 의해 제어됨)은 80μm의 채널 길이를 가지며, 하부 열 선택 유닛(260')(신호 VIN_N_CSEL에 의해 제어됨)은 126μm의 채널 길이를 갖는다. 채널 길이의 차이는 전자 및 홀의 이동도의 차이를 나타내며, 이들 두 소자를 평형하기 위해 측정된다. 비교를 통해 도 11 및 12의 나머지 소자는 6μm의 채널 길이, 및 4μm의 채널 길이를 갖는다. 단위 셀의 다른 구현은 행 선택 및 열 선택을 위한 전용 직렬 선택 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터의 직렬 접속, 및 출력 레벨 선택(전류 또는 전압)을 위한 추가 트랜지스터를 포함한다. 보다 널리 말하면, 위치 선택 정보(예컨대 행 및 열 선택) 및 값 및/또는 극성 정보를 수신하고 원하는 전류 또는 전위의 출력을 발생시키는 임의의 회로가 사용될 수 있다.The circuit described herein may be implemented in any known technique suitable for achieving the desired functionality of the present system, but one preferred implementation mode is through a CMOS circuit. In one embodiment of the circuit of Figures 11 and 12, row select elements 260, 260 'include a relatively long channel length. These relatively large field effect transistors provide more accurate current control. For example, one embodiment of this circuit is a transistor with a channel length of 6 μm. The upper column selection unit 260 (controlled by VI_P_CSEL) has a channel length of 80 μm, and the lower column selection unit 260 '(controlled by signal VIN_N_CSEL) has a channel length of 126 μm. The difference in channel length represents the difference in mobility of electrons and holes and is measured to balance these two devices. In comparison, the remaining elements of FIGS. 11 and 12 have a channel length of 6 μm and a channel length of 4 μm. Other implementations of unit cells include series connection of transistors including dedicated series select transistors for row and column selection, and additional transistors for output level selection (current or voltage). More broadly, any circuit that receives location selection information (such as row and column selection) and value and / or polarity information and generates an output of the desired current or potential can be used.

도 13은 이 안에 개시된 본 발명에 유용한 전류 제어 시스템의 개략도이다. 가능한 한, 번호 부여는 다른 도면과 일치한다. 회로는 가변 전류 제어 소자(260)의 제어 소자(266)에 결합되는 라인(234)(열 라인(234)으로 도시됨)에 결합되는 노드(342)에 전압을 발생시키도록 선택적으로 제어 가능한 입력 전류(340)를 수신한다. 가변 전류 제어 소자(260), 행 선택 스위치(270), 제1 전원 전압(284) 및 노드(280)로부터의 출력 전류는 전술한 바와 같다. 마찬가지로, 전류 제어 회로가 대칭 회로(예컨대 도 10의 소자(260', 270'))를 제어하는 데 사용될 수 있다.13 is a schematic diagram of a current control system useful in the present invention disclosed therein. As far as possible, the numbering is consistent with the other figures. The circuit is selectively controllable to generate a voltage at node 342 coupled to line 234 (shown as column line 234) coupled to control element 266 of variable current control element 260. Receive current 340. The output currents from the variable current control element 260, the row select switch 270, the first power supply voltage 284 and the node 280 are as described above. Similarly, current control circuits can be used to control symmetric circuits (eg, elements 260 ', 270' of FIG. 10).

입력 전류(340)는 제어 소자(344)에 공급된다. 주어진 아래첨자의 각 전류는 동일한 아래첨자의 제어 소자(344)로 공급된다. 제어 소자(344)는 출력(346)에 전류를 선택적으로 공급한다. 도시된 바와 같이, 전류 출력(346)은 노드(348)에서의 전류가 스위치 또는 제어 소자(344a-d)의 상태에 기초하여 가변될 수 있도록 합산된다. 분압기가 제공되며, 노드(342)에 접속된 저항(352)에 전위(350)가 공급된다. 노드(348)에서의 전류를 저항(352)을 통해 노드(342)에 공급함으로써 노드(342)에 가변 전압이 제공된다. 선택적으로, 저항(342)은 노드(348)에 전류가 공급되는 경우에만 도통하는 트랜지스터와 같은 소자일 수 있다. 따라서, 각 스위치(344a-d)가 오프로 유지되는 경우에는 이러한 회로는 임의의 전도 상태에서 저항(352)을 포함하지 않는다(상세한 구현에 대한 도 15 참조).The input current 340 is supplied to the control element 344. Each current of a given subscript is fed to the control element 344 of the same subscript. The control element 344 selectively supplies current to the output 346. As shown, the current output 346 is summed so that the current at node 348 can vary based on the state of the switch or control elements 344a-d. A voltage divider is provided and a potential 350 is supplied to a resistor 352 connected to the node 342. A variable voltage is provided to node 342 by supplying current at node 348 to node 342 via resistor 352. Optionally, resistor 342 may be a device such as a transistor that conducts only when current is supplied to node 348. Thus, when each switch 344a-d remains off, this circuit does not include a resistor 352 in any conducting state (see Figure 15 for a detailed implementation).

도 14는 본 시스템에 사용되는 전류 미러의 일부에 대한 상세한 회로이다. 4개의 동일한 회로가 도 14에 도시되며, 한 회로에 대한 설명은 모든 회로에 동일하게 적용된다. 전류 노드(400)는 제1 트랜지스터(402) 및 제2 직렬 접속된 트랜지스터(404)의 출력에 결합되고, 이들은 제1 전위(406; Vdd)에 결합된다. 선택적으로, 트랜지스터(402,404)는 전원 전압(406)으로 바이어스되거나 접속된다. 제2 직렬 접속 트랜지스터(404)의 제어 게이트(408)는 전류 노드(400)에 접속된다. 전류 노드(400)는 또한 제1 트랜지스터(402)의 출력(소스 또는 드레인)에 접속된다. 제1 제어 트랜지스터(402)의 제어 게이트(410)는 신호(412)에 의해 제어된다. 신호(412)는 전류 미러에 대한 선택 신호로서 작용한다. 선택 신호(412)는 전류 미러에 공급되어 전류 노드(400)에서 열 선택 회로로의 전류의 선택적 제공을 발생시킨다.14 is a detailed circuit of a portion of the current mirror used in the present system. Four identical circuits are shown in FIG. 14, and the description of one circuit applies equally to all circuits. Current node 400 is coupled to the output of first transistor 402 and second series connected transistor 404, which are coupled to first potential 406 (Vdd). Optionally, transistors 402 and 404 are biased or connected to power supply voltage 406. The control gate 408 of the second series connected transistor 404 is connected to the current node 400. Current node 400 is also connected to the output (source or drain) of first transistor 402. The control gate 410 of the first control transistor 402 is controlled by the signal 412. Signal 412 acts as a selection signal for the current mirror. The select signal 412 is supplied to the current mirror to generate a selective provision of current from the current node 400 to the column select circuit.

도 15는 열 선택 회로의 상세한 회로도이다(예컨대 도 9의 열 선택기(230) 참조). 시프트 레지스터가 일련의 플립플롭(420)에 의해 제공되는데, 이 중 제1 플립플롭은 입력으로서 선택적으로 인버터(422)에 의해 반전되는 입력 정보(Q(0))를 수신한다. 도 9와 관련하여 설명된 바와 같이, 선택적 출력(229)이 시프트 레지스터(230)와 같은 선택기로부터 제공될 수 있다. 도시된 바와 같이, 4개의 비트를 각각 포함하는 2개의 스테이지가 시프트 레지스터에 대해 도시된다. 구현예에서, 20×20 매트릭스 또는 단위 셀 어레이는 각 열에 4비트가 할당되는 경우 시프트 레지스터에서 80 비트를 요구한다. 출력(430)은 전류 제어 회로(432)에 제어 신호로서 공급된다. 도시된 바와 같이, 전류 제어 회로는 제1 트랜지스터(434)에 직접적으로, 그리고 인버터(438)를 통해 제2 트랜지스터(436)로 공급되는 신호에 결합된 제어 게이트를 구비한 반대 도전형의 제1 트랜지스터(434) 및 제2 트랜지스텀(436)의 평행 배열로 구성된다. 동작에 있어서, 노드(440)에 공급되는 전류는 신호(430)의 제어하에 출력 노드(442)로 선택적으로 공급된다. 출력 노드(442)에서의 전류는 열 위치를 위한 3개의 다른 제어 회로로부터의 전류와 합산되는데, 이 합산은 노드(496)에서 또는 그 앞에서 발생한다.15 is a detailed circuit diagram of a column selector circuit (see, for example, column selector 230 of FIG. 9). A shift register is provided by a series of flip-flops 420, the first flip-flop receiving input information Q (0) that is optionally inverted by inverter 422 as input. As described in connection with FIG. 9, an optional output 229 may be provided from a selector such as a shift register 230. As shown, two stages, each containing four bits, are shown for the shift register. In an implementation, a 20x20 matrix or unit cell array requires 80 bits in the shift register if 4 bits are allocated to each column. The output 430 is supplied as a control signal to the current control circuit 432. As shown, the current control circuit is a first of opposite conductivity type with a control gate coupled to a signal supplied directly to the first transistor 434 and through the inverter 438 to the second transistor 436. The parallel arrangement of the transistor 434 and the second transistor 436. In operation, current supplied to node 440 is selectively supplied to output node 442 under control of signal 430. Current at the output node 442 is summed with currents from three different control circuits for the column position, which summation occurs at or before node 496.

노드(496)에서 합산된 전류는 열 라인(434)에 대한 전압 탭으로 작용하는 노드(492)로 전송된다. 여기에 NAND 게이트로 도시된 논리(440)는 입력으로서 인버터(438)의 출력을 수신한다. 인버터의 출력은 각종 입력에 대해 논리적으로 OR로서 작용하는 NAND 게이트(440)에 공급된다. 따라서, 각종 전류원 중 어느 하나의 선택은 논리 소자(440)에 의해 제어되는 게이트 트랜지스터를 구동시킨다.The summed current at node 496 is sent to node 492 which acts as a voltage tap for column line 434. Logic 440, shown here as a NAND gate, receives the output of inverter 438 as an input. The output of the inverter is supplied to a NAND gate 440 which logically acts as an OR for the various inputs. Thus, selection of any one of a variety of current sources drives the gate transistor controlled by logic element 440.

시프트 레지스터(126)는 다수의 직렬 접속된 플립플롭(420)을 포함한다. 값 신호는 입력으로서 인버터(422)에 제공되며, 그 다음 플립플롭(420)의 D 입력에 제공된다. 클럭 신호(CM) 및 칩 선택 신호(CS)가 공급된다. 최종 플립플롭(420)(도 15의 최우측)의 출력은 노드(424)에 출력 비트를 제공하는 인버터에 공급된다.Shift register 126 includes a plurality of serially connected flip-flops 420. The value signal is provided as an input to inverter 422 and then to the D input of flip-flop 420. The clock signal CM and the chip select signal CS are supplied. The output of the final flip-flop 420 (top right of FIG. 15) is fed to an inverter that provides an output bit to node 424.

도 16은 시프트 레지스터(450)에 대한 부품 레벨 개략도를 나타낸다. 플립플롭(452)은 다음 플립플롭(452)의 D 입력으로의 한 플립플롭의 Q 출력을 통해 다른 플립플롭(452)으로 전송되는 입력(454; Q(0))을 수신한다. 선택적으로, 출력(456)은 시프트 레지스터로부터의 최상위 비트(또는 다른 적재 지시자)의 지시를 제공한다. 인에이블 신호(460)는 관련 플립플롭(452)의 출력(Q 핀)을 입력으로서 수신하는 논리(462)(NAND 게이트로서 도시)에 제공된다. 논리(462)의 출력은 자신을 통과할 경우 행 선택 신호(468)를 구성하는 신호(466)를 선택적으로 통과시키는 통과 회로(464)를 제어한다. 회로는 시프트 레지스터(450)에서의 스테이지 수만큼 반복하며, 이 설명은 다른 스테이지에도 적용된다.16 shows a component level schematic for the shift register 450. Flip-flop 452 receives an input 454 (Q (0)) that is sent to flip-flop 452 through the Q output of one flip-flop to the D input of next flip-flop 452. Optionally, output 456 provides an indication of the most significant bit (or other load indicator) from the shift register. The enable signal 460 is provided to logic 462 (shown as a NAND gate) that receives as input the output (Q pin) of the associated flip-flop 452. The output of logic 462 controls pass circuit 464 that selectively passes signal 466 constituting row select signal 468 when it passes through it. The circuit repeats for the number of stages in the shift register 450, and this description applies to other stages as well.

도 17은 단위 셀의 일 구현례의 레이아웃을 나타낸다. 열 라인(234, 234')은 수직으로 도시되며, 열 선택기에 결합된다(도 9 참조). 행 라인(224, 224')은 수평으로 도시된다. 전원 전압(VDD; 500) 및 제2 전압(202; VSS, 예컨대 접지)이 열 라인(234, 234')에 평행하도록 배치된다. 선택적 검사 제어 라인(504, 504')은 각각 n 검사 및 p 검사 회로에 대한 제어 신호를 공급한다. 행 라인(224)은 아래의 채널 영역 위에 위치한 게이트(508)에 도전성 부재(506)를 통해 접속된다. 또한, 행 라인(224')은 선택 트랜지스터의 채널 영역 위에 위치하는 게이트(508')에 결합된다. 열라인(234, 234')은 채널 영역 위에 위치하는 게이트(510, 510')에 결합되며, 이 게이트는 제1 전원전원(VDD; 500)과 제2 전원 전압(VSS; 502)에 각각 결합된다. 게이트(510, 510') 아래에 위치하는 채널 길이는 다르며, 길이의 차이는 동작 소자가 유사한 적당한 특징을 갖도록 선택된다. 게이트(508, 508')에 의해 제어되는 스위칭 트랜지스터의 출력은 도전성 부재(512)를 통해 전극(514)으로 공급된다.17 shows a layout of an example of implementation of a unit cell. Column lines 234 and 234 'are shown vertically and are coupled to a column selector (see Figure 9). Row lines 224 and 224 'are shown horizontally. The power supply voltage VDD 500 and the second voltage 202 (VSS, eg, ground) are arranged parallel to the column lines 234 and 234 '. The optional test control lines 504 and 504 'supply control signals for the n test and p test circuits, respectively. Row line 224 is connected through conductive member 506 to gate 508 located above the underlying channel region. Row line 224 'is also coupled to gate 508' positioned over the channel region of the select transistor. Column lines 234 and 234 'are coupled to gates 510 and 510' located above the channel region, which are coupled to a first power source (VDD) 500 and a second power source voltage (VSS) 502, respectively. do. The channel lengths located under the gates 510 and 510 'are different and the difference in length is chosen such that the operating elements have similar suitable characteristics. The output of the switching transistor controlled by the gates 508, 508 ′ is supplied to the electrode 514 through the conductive member 512.

도 18은 단위 셀의 20×20 어레이의 일부의 평면도를 나타낸다. 도 18은 전체 칩의 일부를 나타내며, 단위 셀, 시프트 레지스터, 행 및 열 디코더 및 전류 미러와 같은 구조가 대개 칩 전체를 통해 동일하게 반복되는 것을 알 수 있다. 다수의 단위 셀이 포함된다(도 17에 상세히 도시). 대향 및 복귀 전극(520)은 바람직하게 단위 셀의 어레이의 주변에 배치된다. 전극(520)은 단위 셀 어레이를 둘러싼다. 선택적으로, 다수의 전극이 어레이를 둘러싸도록 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 4개의 L형 전극이 어레이를 둘러싸는데(코너에 도시됨), 각 전극은 거의 어레이의 1/4을 둘러싼다. 이들 전극은 원하지 않는 재료를 이동시키기 위해 사용될 수 있으며, 덤프 또는 배치 전극으로 작용한다. 행 선택기(220'')(도 9의 번호에 대응하는 번호를 가짐)는 어레이의 우측에 배치된다(도 18에서 전극(520)). 열 선택기(230'')는 어레이 및 전극(520)의 외부에 배치된다. 전류 미러 회로(240'')는 선택적으로 칩의 코너에 배치된다. 칩 부품의 선택 및 배치는 장치의 기능을 최적화하도록 만들어진다. 대개 1회용 부품인 칩 부품의 포함은 장치 비용이 증가하지만 기능성의 국부적 제어를 허용한다. 각종 배치가 가능하지만, 도 18에 도시된 구조는 20×20 칩의 바람직한 실시예이다.18 shows a plan view of a portion of a 20x20 array of unit cells. 18 shows a portion of the entire chip, and it can be seen that structures such as unit cells, shift registers, row and column decoders, and current mirrors are usually repeated identically throughout the chip. Multiple unit cells are included (shown in detail in FIG. 17). The opposite and return electrodes 520 are preferably disposed around the array of unit cells. The electrode 520 surrounds the unit cell array. Optionally, multiple electrodes can be used to surround the array. In a preferred embodiment, four L-shaped electrodes surround the array (shown in the corner), with each electrode surrounding almost one quarter of the array. These electrodes can be used to move unwanted materials and act as dump or batch electrodes. Row selector 220 ″ (having a number corresponding to the number in FIG. 9) is disposed on the right side of the array (electrode 520 in FIG. 18). Column selector 230 ″ is disposed outside of array and electrode 520. Current mirror circuit 240 ″ is optionally disposed at the corner of the chip. Selection and placement of chip components is made to optimize the function of the device. Inclusion of chip components, usually disposable components, increases device cost but allows for local control of functionality. Various arrangements are possible, but the structure shown in FIG. 18 is a preferred embodiment of a 20x20 chip.

도 19는 전체 시스템의 개략도이다. 제어 컴퓨터(530)가 검사 보드(532)와 프로브 카드(534)에 버스(540)를 통해 결합된다. 선택적으로, RS 232 커넥터와 같은 커넥터가 사용된다. 프로브 카드(534)는 실제의 능동 전자 장치와 인터페이스한다. 장치로부터의 출력은 버스(520)를 통해 컴퓨터 시스템(530)에 디지탈 데이타를 제공하기 우한 아날로그/디지탈 컨버터를 포함할 수 있는 수신 시스템(542)으로 제공될 수 있다.19 is a schematic diagram of the entire system. The control computer 530 is coupled to the test board 532 and the probe card 534 via a bus 540. Optionally, a connector such as an RS 232 connector is used. The probe card 534 interfaces with the actual active electronics. Output from the device may be provided to a receiving system 542, which may include an analog / digital converter for providing digital data to the computer system 530 via the bus 520.

도 20은 도 19의 검사 보드 및 프로브 카드의 확대 블록도이다. 시리얼 포트 커넥션(550)이 제어기(554)를 통해 유니버셜 비동기 수신기 송신기(UART; 552)에 결합된다. 버스 배선이 전류원(556)과 전류 싱크(558)에 결합된다. 덤프 DAC(560) 및 바이어스 DAC와 같은 각종 디지탈/아날로그 컨버터가 제공된다. 시프트 레지스터(264)가 프로브 카드(534)에 결합된다. 아날로그/디지탈 컨버터(556)가 예컨대 프로브 카드로부터 출력 신호를 수신할 수 있다. 시프트 레지스터가 출력을 포함하는 경우(출력 229, 229', 239, 239' 및 도 9 참조), 시프트 레지스터 루프백(568)이 제공될 수 있다.20 is an enlarged block diagram of the test board and the probe card of FIG. 19. Serial port connection 550 is coupled to a universal asynchronous receiver transmitter (UART) 552 via controller 554. Bus wiring is coupled to current source 556 and current sink 558. Various digital / analog converters are provided, such as dump DAC 560 and bias DAC. Shift register 264 is coupled to the probe card 534. Analog / digital converter 556 may receive an output signal, for example, from a probe card. If the shift register includes an output (see outputs 229, 229 ', 239, 239' and FIG. 9), a shift register loopback 568 may be provided.

도 21은 도 2의 칩을 사용하는 전자 하이브리드화의 그래프를 나타낸다. 그래프는 열 번호의 함수인 MFI/s에서의 형광 강도를 나타낸다. 열 1, 열 2 및 열 3으로 표시된 3개의 바 그래프는 필드 셰이핑을 사용하여, 인접한 우측 열 상의 비특정 하이브리드화에 비교된 좌측 바 그래프 상의 하이브리드화를 나타낸다. 지시자 "표준" 위의 열 1, 열 2 및 열 3으로 표시된 3개의 쌍은 필드 셰이핑이 없는 동일한 시스템을 나타낸다. 특정 대 비특정 결합간의 판별은 필드 셰이핑이 사용되는 경우보다 실질적으로 작다. 시퀀스는 ATA5/ATA7/바이오틴, 및 10 pM RAC5/BTR이었다.21 shows a graph of electron hybridization using the chip of FIG. 2. The graph shows the fluorescence intensity at MFI / s as a function of column number. The three bar graphs, shown in columns 1, 2 and 3, show hybridization on the left bar graph compared to nonspecific hybridization on adjacent right columns using field shaping. The three pairs indicated by column 1, column 2 and column 3 above the indicator “standard” represent the same system without field shaping. The discrimination between specific versus non-specific combinations is substantially smaller than when field shaping is used. The sequence was ATA5 / ATA7 / biotin, and 10 pM RAC5 / BTR.

도 22는 도 2에 도시된 시스템에서 수행되는 실험 그래프이다. y축은 평균 MFI/초를 나타내고, x축은 각종 농도의 각종 행을 나타낸다. 패러그래프의 제1 쌍은 50 mM 히스티딘에서 RAC5/BTR 리포터의 50 nM 농도를 나타내며, 세척후 특정 및 비특정 결합을 나타낸다. 제1 쌍은 비특정 결합(ATA7/RAC5)에 특정 결합(ATA5/RCA5)를 비교한 행 1 및 2를 나타내는데, 12:1 및 50:1의 개선을 나타낸다. 바 그래프의 중간 쌍은 RAC5BTR 리포터의 50 pM 농도를 나타내며, 특정 결합 대 비특정 결합 신호 강도의 3.9:1 및 4.9:1 비를 나타낸다. 쌍 바 그래프의 최종 세트는 RAC5BTR 리포터의 1 pM 농도를 나타내며, 특정 결합 대 비특정 결합의 4.4:1 및 4.0:1 비를 나타낸다.22 is an experimental graph performed in the system shown in FIG. The y axis represents the average MFI / second and the x axis represents the various rows of various concentrations. The first pair of paragraphs shows a 50 nM concentration of RAC5 / BTR reporter at 50 mM histidine and shows specific and nonspecific binding after washing. The first pair shows rows 1 and 2 comparing the specific binding (ATA5 / RCA5) to the nonspecific binding (ATA7 / RAC5), showing an improvement of 12: 1 and 50: 1. Middle pairs in the bar graph represent the 50 pM concentration of the RAC5BTR reporter and represent the 3.9: 1 and 4.9: 1 ratios of specific binding to nonspecific binding signal strength. The final set of paired bar graphs shows the 1 pM concentration of the RAC5BTR reporter and the 4.4: 1 and 4.0: 1 ratios of specific to nonspecific binding.

도 23은 마이크로암페어의 전류 입력의 함수인 나노암페어의 전극 전류 출력을 나타내는 전류 선형성의 그래프이다. 설명은 그래프 상의 각종 라인을 나타내기 위해 제공된다.FIG. 23 is a graph of current linearity showing the electrode current output of nanoamperage as a function of the current input of microamperes. The description is provided to represent various lines on the graph.

본 발명의 이해를 위한 설명 및 예로서 전술한 설명이 주어졌지만, 본 발명의 가르침에 비추어 다양한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고도 이루어질 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.Although the foregoing description has been given for the purpose of understanding and understanding the invention, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made in light of the teachings of the invention without departing from the spirit or scope of the appended claims.

Claims (211)

능동 생물학적 조작용 전자 장치에 있어서,In an electronic device for active biological manipulation, 지지 기판;Support substrates; 상기 기판 상의 제1 영역에 배치된 미소위치 어레이;A microposition array disposed in a first region on the substrate; 상기 기판 상에 배치된 제1 수집 전극;A first collection electrode disposed on the substrate; 상기 기판 상에 배치된 제1 및 제2 집속 전극 -상기 제1 및 제2 전극은 근단부와 말단부를 가지며, 상기 근단부는 적어도 일부가 상기 미소위치 어레이에 인접 배치되고, 상기 어레이에 인접한 상기 제1 및 제2 전극의 근단부들 사이의 간격은 상기 제1 및 제2 전극의 원단부들 사이의 간격보다 작음-; 및First and second focusing electrodes disposed on the substrate, the first and second electrodes having a proximal end and a distal end, wherein the proximal end is at least partially disposed adjacent to the microposition array and adjacent to the array; And a spacing between proximal ends of a second electrode is less than a spacing between distal ends of the first and second electrodes; And 상기 기판 상에 배치된 적어도 하나의 대향 전극At least one counter electrode disposed on the substrate 을 포함하는 전자 장치.Electronic device comprising a. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 이송 전극을 더 포함하며, 상기 이송 전극은 상기 기판 상에 상기 제1 수집 전극과 상기 어레이 사이에 배치된 전자 장치.The electronic device of claim 1, further comprising at least one transfer electrode, wherein the transfer electrode is disposed between the first collection electrode and the array on the substrate. 제2항에 있어서, 적어도 2개의 이송 전극을 구비한 전자 장치.The electronic device of claim 2 having at least two transfer electrodes. 제3항에 있어서, 상기 이송 전극들은 크기가 다른 전자 장치.The electronic device of claim 3, wherein the transfer electrodes have different sizes. 제4항에 있어서, 큰 전극과 작은 전극의 비는 적어도 2 : 1 인 전자 장치.The electronic device of claim 4 wherein the ratio of large electrodes to small electrodes is at least 2: 1. 제4항에 있어서, 큰 전극과 작은 전극의 비는 적어도 3 : 1 인 전자 장치.The electronic device of claim 4 wherein the ratio of large electrodes to small electrodes is at least 3: 1. 제4항에 있어서, 큰 전극과 작은 전극의 비는 적어도 4 : 1 인 전자 장치.The electronic device of claim 4 wherein the ratio of large electrodes to small electrodes is at least 4: 1. 제4항에 있어서, 상기 이송 전극은 상기 어레이에 가까울수록 크기가 감소하는 전자 장치.The electronic device of claim 4, wherein the transfer electrode decreases in size closer to the array. 제8항에 있어서, 크기의 감소가 단조로운 전자 장치.The electronic device of claim 8, wherein the reduction in size is monotonous. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이송 전극은 상기 제1 수집 전극보다 작은 전자 장치.The electronic device of claim 2, wherein the at least one transfer electrode is smaller than the first collection electrode. 제10항에 있어서, 상기 수집 전극과 상기 이송 전극 중 적어도 한 이송 전극의 면적비는 적어도 4 : 1 인 전자 장치.The electronic device of claim 10, wherein an area ratio of at least one transport electrode of the collection electrode and the transport electrode is at least 4: 1. 제1항에 있어서, 캡쳐 시퀀스를 더 포함하는 전자 장치.The electronic device of claim 1 further comprising a capture sequence. 제12항에 있어서, 상기 캡쳐 시퀀스는 상기 수집 전극에 인접 배치된 전자 장치.The electronic device of claim 12, wherein the capture sequence is disposed adjacent to the collection electrode. 제12항에 있어서, 상기 수집 전극은 복잡 감소 전극인 전자 장치.The electronic device of claim 12, wherein the collection electrode is a complexity reducing electrode. 제1항에 있어서, 상기 집속 전극과의 접속을 위한 제2 전원을 더 포함하는 전자 장치.The electronic device of claim 1, further comprising a second power source for connection with the focusing electrode. 제1항에 있어서, 상기 집속 전극은 음으로 바이어스되는 전자 장치.The electronic device of claim 1, wherein the focusing electrode is negatively biased. 제1항에 있어서, 상기 집속 전극은 0으로 능동적으로 바이어스되는 전자 장치.The electronic device of claim 1, wherein the focusing electrode is actively biased to zero. 제1항에 있어서, 플로우 셀을 더 포함하는 전자 장치.The electronic device of claim 1 further comprising a flow cell. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대향 전극 및 제1 수집 전극은 상기 플로우 셀의 체적의 실질적인 부분에 응답 지령 신호를 보내도록 배치된 전자 장치.The electronic device according to claim 1 or 2, wherein the counter electrode and the first collection electrode are arranged to send a response command signal to a substantial portion of the volume of the flow cell. 제19항에 있어서, 상기 부분은 적어도 50%인 전자 장치.20. The electronic device of claim 19, wherein the portion is at least 50%. 제19항에 있어서, 상기 부분은 적어도 75%인 전자 장치.20. The electronic device of claim 19, wherein the portion is at least 75%. 제19항에 있어서, 상기 대향 전극과 상기 수집 전극은 상기 플로우 셀의 자취의 주변부의 거의 전체를 따라 배치된 전자 장치.20. The electronic device of claim 19, wherein the counter electrode and the collection electrode are disposed along substantially the entirety of the periphery of the trace of the flow cell. 제22항에 있어서, 상기 대향 전극과 상기 수집 전극은 상기 프로우 셀 자취의 주변부의 적어도 80%를 따라 배치된 전자 장치.23. The electronic device of claim 22, wherein the counter electrode and the collection electrode are disposed along at least 80% of the periphery of the prow cell trace. 제19항에 있어서, 상기 대향 전극 및 수집 전극은 상기 플로우 셀 자취의 실질적으로 대향하는 단부들에 배치된 전자 장치.20. The electronic device of claim 19, wherein the counter electrode and the collection electrode are disposed at substantially opposite ends of the flow cell trace. 제18항에 있어서, 상기 플로우 셀의 자취에 비례하는 상기 수집 전극과 대향 전극의 면적은 적어도 40%인 전자 장치.19. The electronic device of claim 18, wherein an area of the collection electrode and the counter electrode proportional to the trace of the flow cell is at least 40%. 제18항에 있어서, 상기 플로우 셀의 자취에 비례하는 상기 수집 전극과 대향 전극의 면적은 적어도 50%인 전자 장치.19. The electronic device of claim 18, wherein an area of the collection electrode and the counter electrode proportional to the trace of the flow cell is at least 50%. 제18항에 있어서, 상기 플로우 셀의 자취에 비례하는 상기 수집 전극과 대향 전극의 면적은 적어도 60%인 전자 장치.19. The electronic device of claim 18, wherein an area of the collection electrode and the counter electrode proportional to the trace of the flow cell is at least 60%. 제18항에 있어서, 상기 플로우 셀은 입구를 포함하는 전자 장치.19. The electronic device of claim 18, wherein the flow cell comprises an inlet. 제18항에 있어서, 상기 플로우 셀은 출구를 포함하는 전자 장치.19. The electronic device of claim 18, wherein the flow cell comprises an outlet. 제1항의 능동 생물학적 조작용 전자 장치를 이용하여 생체 샘플을 분석하는 방법에 있어서,A method of analyzing a biological sample using the electronic device for active biological manipulation of claim 1, comprising: 상기 장치에 상기 샘플을 제공하는 단계;Providing the sample to the device; 원하는 하전 생체 재료를 끌도록 상기 제1 수집 전극을 배치하여 상기 수집 전극 상에 원하는 하전 생체 재료를 집속시키는 단계;Placing the first collection electrode to attract the desired charged biomaterial to focus the desired charged biomaterial on the collection electrode; 상기 수집 전극과 상기 미소위치 어레이 사이에 배치된 라인을 가로지르는 힘의 성분을 제공하도록 상기 집속 전극에 전위를 인가하는 단계; 및Applying an electric potential to the focusing electrode to provide a component of a force across a line disposed between the collection electrode and the micropositional array; And 상기 수집 전극에서 상기 미소위치 어레이로 재료를 이송하는 단계Transferring material from the collection electrode to the microposition array 를 포함하는 방법.How to include. 제30항에 있어서, 상기 집속 전극은 능동적으로 바이어스되는 방법.31. The method of claim 30, wherein the focusing electrode is actively biased. 제31항에 있어서, 상기 집속 전극의 능동 바이어스는 0인 방법.The method of claim 31, wherein the active bias of the focusing electrode is zero. 제31항에 있어서, 상기 바이어스는 음인 방법.The method of claim 31, wherein the bias is negative. 제30항에 있어서, 상기 이송 전극에 상기 원하는 샘플을 끄는 인력 바이어스를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.33. The method of claim 30, further comprising providing an attractive force bias to attract said desired sample to said transfer electrode. 제30항에 있어서, 상기 원하는 샘플을 상기 수집 전극에 제공한 후 상기 원하는 샘플 재료를 끌도록 상기 이송 전극에 바이어스를 가하는 방법.31. The method of claim 30, wherein biasing the transfer electrode to attract the desired sample material after providing the desired sample to the collection electrode. 제30항에 있어서, 상기 이송 전극들에 순차적으로 바이어스를 가하는 방법.33. The method of claim 30, wherein the biasing is sequentially applied to the transfer electrodes. 제30항에 있어서, 상기 원하는 재료가 상기 수집 전극에 수집된 후의 시점에서 상기 수집 전극은 상기 원하는 샘플에 대해 반발하도록 바이어스되는 방법.31. The method of claim 30, wherein at a time after the desired material is collected at the collection electrode, the collection electrode is biased to repel the desired sample. 제30항에 있어서, 상기 원하는 생체 재료를 당기도록 상기 미소위치 어레이 내의 적어도 소정의 미소위치에 능동적으로 바이어스를 가하는 단계를 더 포함하는 방법.31. The method of claim 30, further comprising actively biasing at least a predetermined microposition in the micropositional array to draw the desired biomaterial. 하전 생체 재료를 함유한 용액에 능동 생물학적 조작을 행하기 위한 전자 장치에 있어서,An electronic device for performing active biological manipulation on a solution containing a charged biomaterial, 지지 기판;Support substrates; 상기 기판 상의 한 영역에 배치된 미소위치 어레이;A microposition array disposed in an area on the substrate; 상기기판 상에 배치된 제1 이송 전극;A first transfer electrode disposed on the substrate; 상기 기판상에 배치되고 상기 제1 이송 전극과 크기가 다른 제2 이송 전극; 및A second transfer electrode disposed on the substrate and having a different size from the first transfer electrode; And 상기 제1 이송 전극 및 제2 이송 전극에 결합되어, 상기 제1 이송 전극에서 상기 제2 이송 전극으로의 상기 하전 생체 재료의 이송이 이루어지도록 상기 전극들의 선택적인 활성화를 허용하는 제어 시스템A control system coupled to the first transfer electrode and the second transfer electrode to allow selective activation of the electrodes such that transfer of the charged biomaterial from the first transfer electrode to the second transfer electrode occurs; 을 포함하는 전자장치.Electronic device comprising a. 제39항에 있어서, 상기 제1 이송 전극과 제2 이송 전극간의 면적비가 적어도 2 : 1 인 전자 장치.40. The electronic device of claim 39, wherein an area ratio between the first transfer electrode and the second transfer electrode is at least 2: 1. 제39항에 있어서, 상기 제1 이송 전극과 제2 이송 전극간의 면적비가 적어도 3 : 1 인 전자장치.40. The electronic device of claim 39, wherein an area ratio between the first transfer electrode and the second transfer electrode is at least 3: 1. 제39항에 있어서, 상기 제1 이송전극과 제2 이송 전극간의 면적비가 적어도 4 : 1 인 전자장치.40. The electronic device of claim 39, wherein an area ratio between the first transfer electrode and the second transfer electrode is at least 4: 1. 제39항에 있어서, 상기 제2 이송전극이 상기 제1 이송 전극보다 상기 미소위치 어레이에 가깝고, 상기 제2 이송 전극이 상기 제1 이송 전극보다 면적이 작은 전자장치.40. The electronic device of claim 39, wherein the second transfer electrode is closer to the micro array than the first transfer electrode, and the second transfer electrode has an area smaller than the first transfer electrode. 제39항에 있어서, 적어도 제3 이송 전극을 포함하며, 상기 제3 이송 전극은 상기 제1 이송 전극과 제2 이송 전극 양자와 크기가 다른 전자장치.40. The electronic device of claim 39, comprising at least a third transfer electrode, wherein the third transfer electrode is different in size from both the first and second transfer electrodes. 제44항에 있어서, 상기 제1 이송 전극, 제2 이송 전극 및 제3 이송 전극은 상기 어레이에 가까울수록 크기가 단조롭게 감소하도록 배치된 전자장치.45. The electronic device of claim 44, wherein the first transfer electrode, the second transfer electrode, and the third transfer electrode are arranged to monotonously decrease in size as they approach the array. 제39항에 있어서, 상기 지지 기판 상에 배치된 제1 및 제2 집속 전극을 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극은 평행하지 않는 전자장치.40. The electronic device of claim 39, further comprising first and second focusing electrodes disposed on the support substrate, wherein the first and second electrodes are not parallel. 제39항에 있어서, 플로우 셀을 더 포함하는 전자장치.40. The electronic device of claim 39, further comprising a flow cell. 제39항에 있어서, 상기 플로우 셀의 체적의 실질적인 부분에 응답 지령 신호를 보내도록 배치된 적어도 제1 대향전극 및 제2 수정 전극을 더 포함하는 전자장치.40. The electronic device of claim 39, further comprising at least a first counter electrode and a second quartz electrode arranged to send a response command signal to a substantial portion of the volume of the flow cell. 능동 생물학적 조작용 전자장치에 있어서,In an active biological manipulation electronic device, 지지 기판;Support substrates; 상기 기판 상에 배치된 미소위치 어레이;A microposition array disposed on the substrate; 상기 기판 상에 배치된 제1 수집 전극;A first collection electrode disposed on the substrate; 상기 기판 상에 배치된 제1 및 제2 집속 전극 -상기 제1 및 제2 전극은 적어도 일부가 상기 미소위치 어레이에 인접 배치되고, 상기 어레이에 인접한 상기 제1 및 제2 전극들간의 간격이 상기 어레이로부터 떨어진 다른 영역에 있는 상기 제1 및 제2 전극들간의 간격보다 작음-;First and second focusing electrodes disposed on the substrate, wherein the first and second electrodes are at least partially disposed adjacent to the microposition array, and a gap between the first and second electrodes adjacent to the array is Less than a gap between the first and second electrodes in another area away from the array; 상기 기판 상에 배치된 제1 이송 전극;A first transfer electrode disposed on the substrate; 상기 기판 상에 배치되고 상기 제1 이송 전극과 크기가 다른 제2 이송 전극;A second transfer electrode disposed on the substrate and having a different size from the first transfer electrode; 상기 제1 이송 전극 및 제2 이송 전극에 결합되어, 상기 제1 이송 전극에서 상기 제2 이송 전극으로의 상기 하전 생체 재료의 이송이 이루어지도록 상기 전극들의 선택적인 활성화를 허용하는 제어 시스템; 및A control system coupled to the first transfer electrode and the second transfer electrode, the control system allowing selective activation of the electrodes to effect transfer of the charged biomaterial from the first transfer electrode to the second transfer electrode; And 상기 기판 상에 배치된 적어도 하나의 대향 전극At least one counter electrode disposed on the substrate 을 포함하는 전자장치.Electronic device comprising a. 능동 생물학적 조작용 전자장치에 있어서,In an active biological manipulation electronic device, 지지 기판;Support substrates; 상기 기판 상에 배치된 미소위치 어레이;A microposition array disposed on the substrate; 상기 기판 상에 배치된 제1 수집 전극;A first collection electrode disposed on the substrate; 상기 기판 상에 배치된 제1 및 제2 집속 전극 -상기 제1 및 제2 전극은 적어도 일부가 상기 미소위치 어레이에 인접 배치되고, 상기 어레이에 인접한 상기 제1 및 제2 전극들간의 간격이 상기 어레이로부터 떨어진 다른 영역에 있는 상기 제1 및 제2 전극들간의 간격보다 작음-;First and second focusing electrodes disposed on the substrate, wherein the first and second electrodes are at least partially disposed adjacent to the microposition array, and a gap between the first and second electrodes adjacent to the array is Less than a gap between the first and second electrodes in another area away from the array; 상기 기판 상에 배치된 제1 이송 전극;A first transfer electrode disposed on the substrate; 상기 기판 상에 배치되고 상기 제1 이송 전극과 크기가 다른 제2 이송 전극;A second transfer electrode disposed on the substrate and having a different size from the first transfer electrode; 상기 제1 이송 전극 및 제2 이송 전극에 결합되어, 상기 제1 이송 전극에서 상기 제2 이송 전극으로의 상기 하전 생체 재료의 이송이 이루어지도록 상기 전극들의 선택적인 활성화를 허용하는 제어 시스템;A control system coupled to the first transfer electrode and the second transfer electrode, the control system allowing selective activation of the electrodes to effect transfer of the charged biomaterial from the first transfer electrode to the second transfer electrode; 상기 기판 상에 배치된 적어도 하나의 대향 전극; 및At least one counter electrode disposed on the substrate; And 상기 지지 기판에 인접 배치되어 상기 수집전극과 대향 전극을 둘러싸는 플로우 셀 -상기 대향전극과 제어전극은 상기 플로우 셀의 주변에 인접 배치됨-A flow cell disposed adjacent to the support substrate and surrounding the collection electrode and the counter electrode, wherein the counter electrode and the control electrode are disposed adjacent to the periphery of the flow cell; 을 포함하는 전자장치.Electronic device comprising a. 제50항에 있어서, 상기 제1 이송 전극과 상기 제2 이송 전극은 상기 제1 및 제2 집속 전극들 사이에 배치된 전자장치.51. The electronic device of claim 50, wherein the first transfer electrode and the second transfer electrode are disposed between the first and second focusing electrodes. 제50항에 있어서, 상기 제1 이송전극은 상기 제2 이송 전극보다 상기 미소위치 어레이로부터 더 멀리 배치되고, 상기 제1 이송전극은 상기 제2 이송 전극보다 큰 전자장치.51. The electronic device of claim 50, wherein the first transfer electrode is disposed farther from the microposition array than the second transfer electrode, and the first transfer electrode is larger than the second transfer electrode. 생물학적 조작용 전자장치에 있어서,In an electronic device for biological manipulation, 지지 기판;Support substrates; 상기 기판 상의 한 영역에 배치된 미소위치 어레이;A microposition array disposed in an area on the substrate; 상기 기판 상에 상기 어레이에 인접하게 배치된 제1 수집 전극; 및A first collection electrode disposed adjacent said array on said substrate; And 상기 기판 상에 상기 어레이에 인접하게, 그리고 적어도 일부가 상기 영역의 대향측에 배치된 제2 수집 전극A second collection electrode disposed on the substrate adjacent the array and at least partially opposite the region; 을 포함하는 전자장치.Electronic device comprising a. 제53항에 있어서, 상기 제1 수집 전극 및 제2 수집 전극은 실질적으로 대향하는 단부들에 배치된 전자장치.54. The electronic device of claim 53, wherein the first collection electrode and the second collection electrode are disposed at substantially opposite ends. 제53항에 있어서, 플로우 셀을 더 포함하고, 상기 플로우 셀은 상기 기판 상에 지지되어 상기 플로우 셀의 자취를 정의하기에 적합한 전자장치.54. The electronic device of claim 53, further comprising a flow cell, wherein the flow cell is supported on the substrate and suitable for defining traces of the flow cell. 제55항에 있어서, 상기 제1 수집 전극 및 제2 수집 전극은 상기 플로우 셀의 자취의 실질적으로 대향하는 단부들에 배치된 전자장치.56. The electronic device of claim 55, wherein the first collection electrode and the second collection electrode are disposed at substantially opposite ends of the trace of the flow cell. 제53항에 있어서, 상기 제1 수집 전극은 상기 영역의 면적의 적어도 80%를 갖는 전자장치.54. The electronic device of claim 53, wherein the first collection electrode has at least 80% of the area of the region. 제53항에 있어서, 상기 제1 수집 전극은 상기 영역의 면적의 적어도 100%를 갖는 전자장치.54. The electronic device of claim 53, wherein the first collection electrode has at least 100% of the area of the region. 제53항에 있어서, 상기 제1 수집 전극은 상기 영역의 면적의 적어도 120%를 갖는 전자장치.54. The electronic device of claim 53, wherein the first collection electrode has at least 120% of the area of the region. 제53항에 있어서, 캡쳐 시퀀스를 더 포함하는 전자장치.54. The electronic device of claim 53, further comprising a capture sequence. 제60항에 있어서, 상기 캡쳐 시퀀스는 상기 수집 전극에 인접 배치된 전자장치.61. The electronic device of claim 60, wherein the capture sequence is disposed adjacent to the collection electrode. 제53항에 있어서, 상기 수집 전극은 복잡 감소 전극인 전자장치.55. The electronic device of claim 53 wherein the collection electrode is a complexity reducing electrode. 제53항에 있어서, 집속 전극을 더 포함하는 전자장치.54. The electronic device of claim 53 further comprising a focusing electrode. 제55항에 있어서, 상기 플로우 셀의 자취에 비례하는 상기 제1 수집 전극 및 제2 수집 전극의 면적은 적어도 40%인 전자장치.56. The electronic device of claim 55, wherein an area of the first collection electrode and the second collection electrode proportional to the trace of the flow cell is at least 40%. 제55항에 있어서, 상기 플로우 셀의 자취에 비례하는 상기 제1 수집 전극 및 제2 수집 전극의 면적은 적어도 50%인 전자장치.56. The electronic device of claim 55, wherein an area of the first collection electrode and the second collection electrode proportional to the trace of the flow cell is at least 50%. 제55항에 있어서, 상기 플로우 셀의 자취에 비례하는 상기 제1 수집 전극 및 제2 수집 전극의 면적은 적어도 60%인 전자장치.56. The electronic device of claim 55, wherein an area of the first collection electrode and the second collection electrode proportional to the trace of the flow cell is at least 60%. 제55항에 있어서, 상기 플로우 셀은 입구를 포함하는 전자장치.56. The electronic device of claim 55, wherein the flow cell comprises an inlet. 제55항에 있어서, 상기 플로우 셀은 출구를 포함하는 전자장치.56. The electronic device of claim 55, wherein the flow cell comprises an outlet. 제53항에 있어서, 상기 제1 수집 전극 및 제2 수집 전극은 크기가 같은 전자장치.54. The electronic device of claim 53, wherein the first collection electrode and the second collection electrode are the same size. 제53항에 있어서, 상기 제1 수집 전극 및 제2 수집 전극은 크기가 다른 전자장치.54. The electronic device of claim 53, wherein the first collection electrode and the second collection electrode are different in size. 제70항에 있어서, 상기 제1 수집 전극은 상기 제2 수집 전극의 면적보다 작은 전자장치.71. The electronic device of claim 70, wherein the first collection electrode is smaller than the area of the second collection electrode. 제70항에 있어서, 상기 제1 수집 전극은 상기 제2 수집 전극의 면적보다 적어도 실질적으로 10% 작은 전자장치.71. The electronic device of claim 70, wherein the first collection electrode is at least substantially 10% smaller than the area of the second collection electrode. 제53항에 있어서, 상기 제1 수집 전극은 사다리꼴인 전자장치.54. The electronic device of claim 53, wherein the first collection electrode is trapezoidal. 제53항에 있어서, 상기 제2 수집 전극은 사다리꼴인 전자장치.54. The electronic device of claim 53, wherein the second collection electrode is trapezoidal. 제73항에 있어서, 상기 사다리는 상기 어레이에 인접한 밑변과 상기 어레이로부터 떨어진 윗변을 가지며, 상기 밑변은 상기 윗변보다 긴 전자장치.74. The electronic device of claim 73, wherein the ladder has a bottom side adjacent to the array and a top side away from the array, wherein the bottom side is longer than the top side. 제53항의 능동 생물학적 조작을 행하기 위한 전자장치를 사용하여 생체 샘플을 분석하는 방법에 있어서,54. A method of analyzing a biological sample using an electronic device for performing the active biological manipulation of claim 53, 상기 장치에 샘플을 제공하는 단계;Providing a sample to the device; 원하는 하전 생체 재료를 끌도록 상기 제1 수집 전극을 배치하여 상기 수집 전극 상에 원하는 하전 생체 재료를 집속시키는 단계;Placing the first collection electrode to attract the desired charged biomaterial to focus the desired charged biomaterial on the collection electrode; 상기 제1 수집 전극에 대해 상기 원하는 하전 생체 재료를 끌도록 상기 제2 수집 전극을 배치하여 상기 제1 수집 전극에서 상기 제2 수집 전극을 향해, 상기 기판 상에 배치된 상기 미소위치 어레이의 적어도 일부 상에 상기 하전 생체 재료를 이송함으로써 상기 하전 생체 재료와 상기 어레이 사이에 상호작용이 발생하도록 하는 단계At least a portion of the micropositional array disposed on the substrate disposed from the first collection electrode toward the second collection electrode by positioning the second collection electrode to attract the desired charged biomaterial with respect to the first collection electrode. Transferring the charged biomaterial onto the substrate such that interaction occurs between the charged biomaterial and the array 를 포함하는 방법.How to include. 제76항에 있어서, 능동 생물학적 조작을 행하기 위한 전자장치를 사용하며, 상기 어레이는 전기적으로 수동으로 유지되는 방법.77. The method of claim 76, using electronics for performing active biological manipulations, wherein the array is electrically passively maintained. 제76항에 있어서, 능동 생물학적 조작을 행하기 위한 전자장치를 사용하며, 상기 어레이는 상기 어레이와 상기 하전 생체 재료 사이의 상호작용을 용이하게 하도록 전기적으로 능동적인 방법.77. The method of claim 76, using electronics for performing active biological manipulations, wherein the array is electrically active to facilitate interaction between the array and the charged biomaterial. 제76항에 있어서, 능동 생물학적 조작을 행하기 위한 전자장치를 사용하며, 상기 하전 생체 재료는 상기 어레이 상에서 파동처럼 이동하는 방법.77. The method of claim 76, using electronics for performing active biological manipulations, wherein the charged biomaterial moves like waves on the array. 제76항에 있어서, 능동 생물학적 조작을 행하기 위한 전자장치를 사용하며, 상기 하전 생체 재료는 상기 어레이 상에서 이동하는 방법.77. The method of claim 76, using electronics for performing active biological manipulations, wherein the charged biomaterial moves on the array. 제76항에 있어서, 능동 생물학적 조작을 행하기 위한 전자장치를 사용하며, 상기 하전 생체 재료는 상기 어레이 상에서 이동하고 상기 기판에 대해 그 측면에 유지되는 방법.77. The method of claim 76, using electronics for performing active biological manipulations, wherein the charged biomaterial moves on the array and is held on its side with respect to the substrate. 능동 생물학적 조작용 전자장치에 있어서,In an active biological manipulation electronic device, 지지 기판;Support substrates; 상기 기판 상에 배치된 미소위치 어레이;A microposition array disposed on the substrate; 상기 기판 상에 상기 어레이를 둘러싸도록 배치된 제1 수집 전극; 및A first collection electrode disposed to surround the array on the substrate; And 상기 기판 상에 상기 어레이 내에 배치된 대향 전극Opposing electrodes disposed in the array on the substrate 을 포함하는 전자장치.Electronic device comprising a. 제82항에 있어서, 상기 제1 수집 전극은 세그먼트화된 전자장치.83. The electronic device of claim 82, wherein the first collection electrode is segmented. 제82항에 있어서, 상기 어레이를 둘러싸는 다수의 링이 제공된 전자장치.83. The electronic device of claim 82, wherein a plurality of rings are provided surrounding the array. 제82항에 있어서, 캡쳐 시퀀스를 더 포함하는 전자장치.83. The electronic device of claim 82, further comprising a capture sequence. 제85항에 있어서, 상기 캡쳐 시퀀스는 상기 수집 전극에 인접 배치된 전자장치.86. The electronic device of claim 85, wherein the capture sequence is disposed adjacent to the collection electrode. 제85항에 있어서, 상기 수집 전극은 복잡 감소 전극인 전자장치.86. The electronic device of claim 85, wherein the collection electrode is a complexity reducing electrode. 제82항에 있어서, 상기 미소위치는 원형으로 배치된 전자장치.83. The electronic device of claim 82, wherein the microposition is disposed in a circular shape. 능동 생물학적 조작용 전자장치에 있어서,In an active biological manipulation electronic device, 기판;Board; 생체 재료를 함유하는 유체를 담기에 적합한 플로우 셀 -상기 플로우 셀은 상기 기판에 의해 지지되고 상기 기판 상에 자취를 정의함-;A flow cell suitable for containing a fluid containing a biomaterial, the flow cell being supported by the substrate and defining traces on the substrate; 상기 기판 상에 배치된 복수의 전극 -상기 전극들은 적어도 복귀 전극과 수집 전극을 포함하고, 상기 복귀 전극 및 수집 전극은 상기 플로우 셀 자취의 주변에 배치되어 상기 플로우 셀의 체적의 거의 전부에 응답 지령 신호를 보냄-A plurality of electrodes disposed on the substrate, the electrodes comprising at least a return electrode and a collection electrode, wherein the return electrode and the collection electrode are disposed around the flow cell trace to direct response to almost all of the volume of the flow cell Send a signal- 을 포함하는 전자장치.Electronic device comprising a. 능동 생물학적 조작용 전자장치에 있어서,In an active biological manipulation electronic device, 제1 및 제2 표면을 구비한 지지 기판 -상기 지지 기판은 상기 제1 및 제2 기판 사이에 비아를 구비하여 상기 기판을 통해 유체가 흐를 수 있도록 하며, 상기 제2 표면은 전기 트레이스를 지지함-;Support substrates having first and second surfaces, the support substrates having vias between the first and second substrates to allow fluid to flow through the substrates, the second surfaces supporting electrical traces. -; 적어도 제1 표면을 포함하는 제2 기판 -상기 제1 표면은 상기 제1 기판의 제2 표면에 면하도록 배치되기에 적합하고, 상기 제2 기판은 미소위치 어레이에 접속되는 도전성 트레이스를 포함하며, 상기 어레이는 상기 비아를 통해 상기 유체를 받아들이기에 적합함-;A second substrate comprising at least a first surface, the first surface being adapted to face the second surface of the first substrate, the second substrate comprising conductive traces connected to the microposition array, The array is adapted to receive the fluid through the via; 상기 지지 기판의 제2 표면 상의 전기 트레이스와 상기 제2 기판의 제1 표면 상의 전기 트레이스 간에 배치된 전기 배선;Electrical wiring disposed between an electrical trace on a second surface of the support substrate and an electrical trace on a first surface of the second substrate; 상기 지지 기판의 제2 표면과 상기 제2 기판의 제1 표면 사이에 배치된 밀봉제 -상기 밀봉제는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 옆 및 사이에 유체 밀봉을 제공함-; 및A sealant disposed between the second surface of the support substrate and the first surface of the second substrate, the sealant providing fluid sealing between and between the first substrate and the second substrate; And 상기 제1 기판의 제1 표면 상에 배치된 플로우 셀A flow cell disposed on a first surface of the first substrate 을 포함하는 전자 장치.Electronic device comprising a. 제90항에 있어서, 상기 지지 기판은 신축성 회로인 전자 장치.91. The electronic device of claim 90, wherein the support substrate is a stretch circuit. 제90항에 있어서, 상기 지지 기판은 회로 기판인 전자장치.91. The electronic device of claim 90, wherein said support substrate is a circuit board. 제90항에 있어서, 상기 제2 기판은 반도체 기판인 전자장치.91. The electronic device of claim 90, wherein the second substrate is a semiconductor substrate. 제90항에 있어서, 상기 전기 배선은 도전성 범프인 전자장치.95. The electronic device of claim 90, wherein the electrical wiring is conductive bumps. 제94항에 있어서, 상기 도전성 범프는 솔더인 전자장치.95. The electronic device of claim 94, wherein the conductive bumps are solder. 제95항에 있어서, 상기 도전성 범프는 인듐 솔더인 전자장치.97. The electronic device of claim 95 wherein the conductive bumps are indium solder. 제94항에 있어서, 상기 도전성 범프는 도전성 폴리머인 전자장치.95. The electronic device of claim 94 wherein the conductive bumps are conductive polymers. 제94항에 있어서, 상기 도전성 범프는 실버 충전 에폭시인 전자장치.95. The electronic device of claim 94, wherein the conductive bumps are silver filled epoxy. 제90항에 있어서, 상기 밀봉제는 광경화성 폴리머인 전자장치.91. The electronic device of claim 90, wherein the sealant is a photocurable polymer. 제99항에 있어서, 상기 광경화성 폴리머는 물을 기반으로 하는 전자장치.105. The electronic device of claim 99, wherein the photocurable polymer is water based. 제90항에 있어서, 상기 제2 기판의 상기 제1 표면의 조사를 위해 배치된 에지 조사 부재를 더 포함하는 전자장치.91. The electronic device of claim 90, further comprising an edge irradiation member disposed for irradiation of the first surface of the second substrate. 하전 생체 재료를 함유한 용액의 분석 시스템에 있어서,In the analysis system of a solution containing a charged biomaterial, 유입구;Inlet; 유출구;Outlet; 상기 유입구에 연결된 유입 챔버 -상기 유입 챔버는 흐름 방향에 실질적으로 수직한 평면에 단면적 A를 가지며, 상기 유입구로부터의 거리의 함수인 가변 높이와 폭을 가짐-; 및An inlet chamber connected to said inlet, said inlet chamber having a cross-sectional area A in a plane substantially perpendicular to the flow direction and having a variable height and width as a function of distance from said inlet; And 상기 유출구에 연결된 유출 챔버 -상기 유출 챔버는 흐름 방향에 실질적으로 수직한 평면에 단면적 A'를 가지며, 상기 유출구로부터의 거리의 함수인 가변 높이와 폭을 가짐-An outlet chamber connected to said outlet, said outlet chamber having a cross-sectional area A 'in a plane substantially perpendicular to the flow direction and having a variable height and width as a function of distance from said outlet; 를 포함하며,Including; 상기 유입 챔버 및 유출 챔버는 이들 사이의 유체 흐름에 적합하고, 상기 유입 챔버 및 유출 챔버는 실질적으로 일정한 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.And said inlet chamber and outlet chamber are adapted for fluid flow therebetween, said inlet chamber and outlet chamber having a substantially constant cross-sectional area. 비아를 포함하는 기판에 인접 배치된 칩을 구비한 플립 칩 구조 -상기 구조는 상기 기판 상에 놓이도록 유체를 수신하고 상기 비아를 통해 상기 칩을 아래로 흐르도록 하기에 적합하며, 상기 칩의 적어도 일부는 밀봉 오버코트가 없는 면적을 포함함-를 제조하는 방법에 있어서,A flip chip structure having a chip disposed adjacent to a substrate comprising a via, the structure being adapted to receive fluid to lie on the substrate and to flow the chip down through the via, the at least one of the chip Wherein the portion comprises an area free of sealing overcoats, 칩을 기판에 부착하는 단계;Attaching the chip to the substrate; 상기 기판과 칩 사이의 계면에 광경화성 삽입성 밀봉제를 제공하는 단계;Providing a photocurable insert sealant at the interface between the substrate and the chip; 상기 기판 상의 장치에 상기 비아를 통해 상기 칩을 향해 광을 노광하는 단계;Exposing light to the chip through the via to a device on the substrate; 상기 노광의 결과로서 상기 밀봉제를 적어도 부분적으로 경화시켜, 상기 밀봉제가 상기 밀봉제가 없는 영역으로 흐르는 것을 방지하는 단계; 및At least partially curing the sealant as a result of the exposure to prevent the sealant from flowing into the area free of the sealant; And 상기 밀봉제의 경화를 완료하는 단계Completing curing of the sealant 를 포함하는 방법.How to include. 제103항에 있어서, 상기 밀봉제는 경화성인 방법.103. The method of claim 103, wherein the sealant is curable. 제103항에 있어서, 상기 광은 자외선인 방법.107. The method of claim 103, wherein said light is ultraviolet light. 능동 생물학적 조작용 전자장치에 있어서,In an active biological manipulation electronic device, 제1 및 제2 표면과, 상기 제1 및 제2 표면 사이에 배치되어 유체 흐름을 허용하는 비아를 구비한 지지 기판;A support substrate having first and second surfaces and vias disposed between the first and second surfaces to allow fluid flow; 적어도 제1 표면을 포함하는 제2 기판 -상기 제1 표면은 상기 제1 기판의 제2 표면에 면하도록 배치되기에 적합하고, 상기 제2 기판은 미소위치 어레이를 포함하며, 상기 어레이는 상기 유체를 받아들이기에 적합함-;A second substrate comprising at least a first surface, the first surface being adapted to face a second surface of the first substrate, the second substrate comprising a microposition array, the array being the fluid Suitable for accepting; 상기 지지 기판의 제2 표면과 상기 제2 기판의 제1 표면 사이에 배치된 밀봉제;A sealant disposed between the second surface of the support substrate and the first surface of the second substrate; 광원; 및Light source; And 상기 광원으로부터 광을 수신하기에 적합한 입력과, 상기 광이 상기 어레이를 향하도록 하기에 적합한 출력을 구비한 도파관 -상기 도파관은 상기 지지 기판과 실질적으로 평행하며, 상기 도파관으로부터 나오는 광은 상기 어레이를 조사함-A waveguide having an input suitable for receiving light from the light source and an output suitable for directing the light toward the array, wherein the waveguide is substantially parallel to the support substrate and light exiting the waveguide is directed to the array. Investigated 을 포함하는 전자장치.Electronic device comprising a. 제106항에 있어서, 상기 광원은 레이저인 전자장치.107. The electronic device of claim 106, wherein said light source is a laser. 제107항에 있어서, 상기 레이저는 레이저 바인 전자장치.108. The electronic device of claim 107, wherein the laser is a laser bar. 제106항에 있어서, 상기 도파관은 상기 지지 기판에 부착된 전자장치.107. The electronic device of claim 106, wherein the waveguide is attached to the support substrate. 제109항에 있어서, 상기 도파관은 폴리머인 전자장치.109. The electronic device of claim 109, wherein the waveguide is a polymer. 제106항에 있어서, 상기 광원은 레이저인 전자장치.107. The electronic device of claim 106, wherein said light source is a laser. 제106항에 있어서, 다수의 도파관이 제공된 전자장치.107. The electronic device of claim 106, wherein a plurality of waveguides are provided. 제106항에 있어서, 상기 지지 기판은 신축성 회로인 전자장치.107. The electronic device of claim 106, wherein the support substrate is a stretch circuit. 제106항에 있어서, 상기 지지 기판은 회로 기판인 전자장치.107. The electronic device of claim 106, wherein the support substrate is a circuit board. 제106항에 있어서, 상기 지지 기판의 제1 표면 상에 배치된 유체공학 시스템을 더 포함하는 전자장치.107. The electronic device of claim 106, further comprising a fluid engineering system disposed on the first surface of the support substrate. 제106항에 있어서, 상기 지지 기판과 상기 제2 기판 사이에 솔더 범프를 더 포함하는 전자장치.107. The electronic device of claim 106, further comprising solder bumps between the support substrate and the second substrate. 다수 위치 환경에서의 생물학적 반응의 능동 전자 제어 시스템에 있어서,In an active electronic control system of biological response in a multi-location environment, 행렬로 배열된 단위 셀의 어레이;An array of unit cells arranged in a matrix; 상기 어레이의 외부에서 상기 어레이에 동작적으로 접속되어 상기 어레이의 행에 선택적으로 어드레싱하기 위한 행 선택기;A row selector operatively connected to the array external to the array to selectively address the rows of the array; 상기 어레이의 외부에서 상기 어레이에 동작적으로 접속되어 상기 어레이의 열에 선택적으로 어드레싱하기 위한 열 선택기;A column selector operatively connected to the array external to the array to selectively address the columns of the array; 상기 행 선택기 및 열 선택기에 결합되어, 단위 셀 선택 정보를 수신하기에 적합한 입력;An input coupled to the row selector and column selector, the input adapted to receive unit cell selection information; 입력 전류를 수신하고 전류 생성을 위해 상기 단위 셀에 신호를 결합시키기 위한 전류 회로; 및A current circuit for receiving an input current and coupling a signal to the unit cell for current generation; And 전력을 수신하기에 적합하고 상기 단위 셀에 전력을 공급하는 전원 접속기A power connector suitable for receiving power and for supplying power to the unit cell 를 포함하는 시스템.System comprising. 제117항에 있어서, 상기 행 선택기는 메모리를 포함하는 시스템.118. The system of claim 117 wherein the row selector comprises a memory. 제118항에 있어서, 상기 메모리는 시프트 레지스터 메모리인 시스템.118. The system of claim 118, wherein the memory is a shift register memory. 제119항에 있어서, 상기 시프트 레지스터는 1×1 구조인 시스템.119. The system of claim 119, wherein the shift register is a 1x1 structure. 제117항에 있어서, 상기 행 선택기는 디코더를 포함하는 시스템.118. The system of claim 117 wherein the row selector comprises a decoder. 제117항에 있어서, 상기 열 선택기는 메모리를 포함하는 시스템.118. The system of claim 117, wherein the column selector comprises a memory. 제122항에 있어서, 상기 메모리는 시프트 레지스터 메모리인 시스템.123. The system of claim 122 wherein the memory is a shift register memory. 제123항에 있어서, 상기 시프트 레지스터 메모리는 1×1 구조인 시스템.123. The system of claim 123 wherein the shift register memory is a 1x1 structure. 제123항에 있어서, 상기 시프트 레지스터 메모리는 1×4 구조인 시스템.123. The system of claim 123 wherein the shift register memory is a 1x4 structure. 제117항에 있어서, 상기 열 선택기는 디코더를 포함하는 시스템.118. The system of claim 117, wherein the column selector comprises a decoder. 제117항에 있어서, 가변 전류 파형 발생기를 더 포함하는 시스템.118. The system of claim 117, further comprising a variable current waveform generator. 제117항에 있어서, 제1 값에서 전류를 수신하고 제2 값에서 전류를 출력하는 전류 미러 시스템을 더 포함하는 시스템.118. The system of claim 117, further comprising a current mirror system that receives a current at a first value and outputs a current at a second value. 제128항에 있어서, 상기 제2 값은 상기 제1 값보다 작은 시스템.129. The system of claim 128, wherein said second value is less than said first value. 제129항에 있어서, 상기 제2 값은 상기 제1 값보다 적어도 20배 작은 시스템.129. The system of claim 129, wherein the second value is at least 20 times smaller than the first value. 제117항에 있어서, 행렬 선택의 교대 입력을 위한 멀티플렉서를 더 포함하는 시스템.118. The system of claim 117 further comprising a multiplexer for alternating input of matrix selection. 제117항에 있어서, 상기 입력 전류는 전류 파형을 포함하는 시스템.118. The system of claim 117, wherein the input current comprises a current waveform. 제132항에 있어서, 상기 전류 파형은 정적 직류 파형인 시스템.134. The system of claim 132, wherein the current waveform is a static direct current waveform. 제132항에 있어서, 상기 전류 파형은 사각파인 시스템.134. The system of claim 132, wherein the current waveform is a square wave. 제134항에 있어서, 상기 전류 파형은 비대칭 사각파인 시스템.134. The system of claim 134, wherein the current waveform is an asymmetric square wave. 제132항에 있어서, 상기 전류 파형은 사인파인 시스템.134. The system of claim 132, wherein the current waveform is a sine wave. 제132항에 있어서, 상기 전류 파형은 톱니파인 시스템.134. The system of claim 132, wherein the current waveform is a sawtooth wave. 능동 생물학적 제어 반응 시스템에서 출력 전류를 제어하기 위한 회로에 있어서,A circuit for controlling output current in an active biologically controlled reaction system, 열 선택기에 의한 제어에 적합한 제1 열 선택 트랜지스터;A first column select transistor suitable for control by a column selector; 행 선택기에 의한 제어에 적합한 제1 행 선택 트랜지스터 -상기 제1 선택 트랜지스터들은 노드와 제1 전원 사이에 서로 직렬로 접속됨-;A first row select transistor suitable for control by a row selector, wherein the first select transistors are connected in series with each other between a node and a first power source; 상기 노드에 접속된 출력;An output connected to the node; 열 선택기에 의한 제어에 적합한 제2 열 선택 트랜지스터; 및A second column select transistor suitable for control by a column selector; And 행 선택기에 의한 제어에 적합한 제2 행 선택 트랜지스터 -상기 제2 선택 트랜지스터들은 상기 노드와 제2 전원 사이에 서로 직렬로 접속됨-A second row select transistor suitable for control by a row selector, the second select transistors being connected in series with each other between the node and a second power supply; 를 포함하는 회로.Circuit comprising a. 제138항에 있어서, 상기 출력은 상기 노드에 직접 접속된 회로.138. The circuit of claim 138 wherein the output is directly connected to the node. 제138항에 있어서, 상기 제1 행 선택 트랜지스터 및 제2 행 선택 트랜지스터는 CMOS 트랜지스터인 회로.138. The circuit of claim 138 wherein the first row select transistor and the second row select transistor are CMOS transistors. 제138항에 있어서, 상기 제1 및 제2 열 선택 트랜지스터는 CMOS 트랜지스터인 회로.138. The circuit of claim 138 wherein the first and second column select transistors are CMOS transistors. 제141항에 있어서, 상기 열 선택 트랜지스터의 채널 길이는 상기 행 선택 트랜지스터의 채널 길이보다 긴 회로.145. The circuit of claim 141, wherein the channel length of the column select transistor is longer than the channel length of the row select transistor. 제138항에 있어서, 상기 제1 전원과 상기 노드에 걸치는 제1 테스트 트랜지스터를 더 포함하는 회로.138. The circuit of claim 138 further comprising a first test transistor across the first power supply and the node. 제143항에 있어서, 상기 제1 테스트 트랜지스터는 테스트 신호에 의한 제어에 적합한 회로.143. The circuit of claim 143 wherein the first test transistor is suitable for control by a test signal. 제143항에 있어서, 상기 제2 전원과 상기 노드에 걸치는 제2 테스트 트랜지스터를 더 포함하는 회로.143. The circuit of claim 143 further comprising a second test transistor across the second power supply and the node. 제145항에 있어서, 상기 제1 테스트 트랜지스터는 테스트 신호에 의한 제어에 적합한 회로.145. The circuit of claim 145 wherein the first test transistor is suitable for control by a test signal. 제138항에 있어서, 상기 제1 전원은 Vcc인 회로.138. The circuit of claim 138 wherein the first power source is Vcc. 제138항에 있어서, 상기 제2 전원은 접지인 회로.138. The circuit of claim 138 wherein the second power source is ground. 하전 생체 재료를 포함하는 도전성 용액을 수용하기에 적합한 능동 생물학적 매트릭스 장치에 전류를 공급하기 위한 회로에 있어서,A circuit for supplying a current to an active biological matrix device suitable for containing a conductive solution comprising a charged biomaterial, 입력, 출력, 및 제어 신호를 수신하기에 적합한 제어 소자를 포함하는 가변 전류 제어 소자;A variable current control element comprising a control element suitable for receiving an input, an output, and a control signal; 입력, 출력 및 제어 소자를 구비한 선택 스위치 -상기 입력은 상기 가변 전류 소자의 출력에 접속되어 상기 가변 전류 제어 소자와 상기 선택 스위치 사이에 직렬 접속을 제공하며, 상기 제어 소자는 제2 제어 신호를 수신하기에 적합하고, 상기 가변 전류 제어 소자의 입력과 상기 선택 스위치의 출력 중 하나는 제1 전위에 접속되고, 다른 하나는 상기 도전성 용액과 접촉하기에 적합함-; 및Selection switch having an input, an output and a control element, wherein the input is connected to the output of the variable current element to provide a series connection between the variable current control element and the selection switch, the control element receiving a second control signal. Suitable for receiving, one of an input of the variable current control element and an output of the selection switch is connected to a first potential, and the other is suitable for contacting the conductive solution; And 제2 전위에 접속되어 상기 도전성 용액과 접촉하기에 복귀 전극A return electrode connected to a second potential to contact the conductive solution 을 포함하며,Including; 상기 도전성 용액의 존재하에 상기 복귀 전극과, 상기 가변 전류 제어 소자의 입력과 상기 선택 스위치의 출력 중 상기 다른 하나와의 사이에 전류가 공급되는 회로.And a current is supplied between the return electrode and the other of an input of the variable current control element and an output of the selection switch in the presence of the conductive solution. 제149항에 있어서, 상기 가변 전류 제어 소자는 트랜지스터인 회로.149. The circuit of claim 149, wherein the variable current control element is a transistor. 제150항에 있어서, 상기 트랜지스터는 MOSFET인 회로.151. The circuit of claim 150, wherein the transistor is a MOSFET. 제149항에 있어서, 상기 선택 스위치는 트랜지스터인 회로.151. The circuit of claim 149, wherein the select switch is a transistor. 제152항에 있어서, 상기 트랜지스터는 MOSFET인 회로.152. The circuit of claim 152 wherein the transistor is a MOSFET. 제149항에 있어서, 상기 가변 전류 제어 소자의 입력은 상기 제1 전위에 접속되고, 상기 선택 스위치의 출력은 상기 도전성 용액과 접촉하기에 적합한 회로.149. The circuit of claim 149, wherein an input of the variable current control element is connected to the first potential and the output of the select switch is suitable for contacting the conductive solution. 제149항에 있어서, 상기 선택 스위치의 출력은 상기 제1 전위에 접속되고, 상기 가변 전류 제어 소자의 입력은 상기 도전성 용액과 접촉하기에 적합한 회로.149. The circuit of claim 149, wherein the output of the select switch is connected to the first potential and the input of the variable current control element is suitable for contact with the conductive solution. 제149항에 있어서,149. The method of claim 149, wherein 입력, 출력, 및 제3 제어 신호를 수신하기에 적합한 제어 소자를 포함하는 제2 가변 전류 제어 소자; 및A second variable current control element comprising a control element suitable for receiving an input, an output, and a third control signal; And 입력, 출력 및 제어 소자를 구비한 제2 선택 스위치 -상기 입력은 상기 제2 가변 전류 소자의 출력에 접속되어 상기 제2 가변 전류 제어 소자와 상기 제2 선택 스위치 사이에 직렬 접속을 제공하며, 상기 제어 소자는 제4 제어 신호를 수신하기에 적합하고, 상기 제2 가변 전류 제어 소자의 입력과 상기 제2 선택 스위치의 출력 중 하나는 제3 전위에 접속되고, 다른 하나는 상기 도전성 용액과 접촉하기에 적합함-A second selection switch having an input, an output and a control element, the input being connected to an output of the second variable current element to provide a series connection between the second variable current control element and the second selection switch; The control element is suitable for receiving a fourth control signal, one of an input of the second variable current control element and an output of the second select switch is connected to a third potential, and the other is in contact with the conductive solution. Suitable for 를 더 포함하는 회로.Circuit further comprising. 제156항에 있어서, 상기 제2 가변 전류 제어 소자는 트랜지스터인 회로.156. The circuit of claim 156, wherein the second variable current control element is a transistor. 제157항에 있어서, 상기 트랜지스터는 MOSFET인 회로.162. The circuit of claim 157 wherein the transistor is a MOSFET. 제156항에 있어서, 상기 제1 가변 전류 제어 소자는 제1 도전형이고, 상기 제2 가변 전류 제어 소자는 반대 도전형인 회로.156. The circuit of claim 156, wherein the first variable current control element is of a first conductivity type and the second variable current control element is of opposite conductivity type. 제156항 또는 제159항에 있어서, 상기 제2 가변 전류 제어 소자는 p 채널 소자인 회로.159. The circuit of claim 156 or 159, wherein the second variable current control element is a p-channel element. 제156항에 있어서, 상기 제1 가변 전류 제어 소자 및 제2 가변 전류 제어 소자는 유사한 성능 특성을 갖도록 선택된 회로.156. The circuit of claim 156, wherein the first variable current control element and the second variable current control element are selected to have similar performance characteristics. 제161항에 있어서, 상기 회로 파라미터는 장치 이득인 회로.162. The circuit of claim 161 wherein the circuit parameter is a device gain. 제156항에 있어서, 상기 제1 전위, 상기 가변 전류 제어 소자, 상기 선택 스위치, 상기 제2 선택 스위치, 상기 제2 가변 전류 제어 소자 및 상기 제3 전위의 순서로 직렬 접속이 제공된 회로.156. The circuit of claim 156, wherein a series connection is provided in the order of said first potential, said variable current control element, said selection switch, said second selection switch, said second variable current control element, and said third potential. 제156항에 있어서, 상기 제1 전위, 상기 선택 스위치, 상기 가변 전류 제어 소자, 상기 제2 가변 전류 제어 소자, 상기 제2 선택 스위치 및 상기 제3 전위가 직렬로 접속된 회로.156. The circuit of claim 156, wherein the first potential, the select switch, the variable current control element, the second variable current control element, the second select switch and the third potential are connected in series. 제156항에 있어서, 상기 제1 전위, 상기 가변 전류 제어 소자, 상기 선택 스위치, 상기 제2 가변 전류 제어 소자, 상기 제2 선택 스위치 및 상기 제3 전위가 직렬로 접속된 회로.156. The circuit of claim 156, wherein the first potential, the variable current control element, the selection switch, the second variable current control element, the second selection switch, and the third potential are connected in series. 제156항에 있어서, 상기 제1 전위, 상기 선택 스위치, 상기 가변 전류 제어 소자, 상기 제2 선택 스위치, 상기 제2 가변 전류 제어 소자 및 상기 제3 전위가 직렬로 접속된 회로.158. The circuit of claim 156, wherein the first potential, the select switch, the variable current control element, the second select switch, the second variable current control element and the third potential are connected in series. 제150항 또는 제156항에 있어서, 상기 전위는 VDD인 회로.156. The circuit of claim 150 or 156, wherein the potential is VDD. 제167항에 있어서, 상기 전위는 전원 전압인 회로.167. The circuit of claim 167, wherein the potential is a power supply voltage. 제168항에 있어서, 상기 전원 전압은 실질적으로 0 내지 10 V의 범위에 있는 회로.168. The circuit of claim 168, wherein the power supply voltage is substantially in the range of 0-10V. 제168항에 있어서, 상기 전원 전압은 실질적으로 5 V인 회로.168. The circuit of claim 168 wherein the power supply voltage is substantially 5V. 제156항에 있어서, 상기 제2 전위는 실질적으로 상기 전원 전위의 1/2인 회로.156. The circuit of claim 156, wherein the second potential is substantially one half of the power supply potential. 제156항에 있어서, 상기 제3 전위는 접지인 회로.162. The circuit of claim 156 wherein the third potential is ground. 제172항에 있어서, 상기 제2 전위는 상기 전원 전위와 접지 사이인 회로.172. The circuit of claim 172 wherein the second potential is between the power supply potential and ground. 제173항에 있어서, 상기 제2 전위는 실질적으로 상기 전원 전위의 1/2인 회로.172. The circuit of claim 173, wherein the second potential is substantially one half of the power supply potential. 제149항에 있어서, 상기 제어 신호는 정적 신호인 회로.149. The circuit of claim 149, wherein the control signal is a static signal. 제149항에 있어서, 상기 제어 신호는 사각파 신호인 회로.149. The circuit of claim 149, wherein the control signal is a square wave signal. 제149항에 있어서, 상기 제어 신호는 비대칭 사각파 신호인 회로.149. The circuit of claim 149, wherein the control signal is an asymmetric square wave signal. 제149항에 있어서, 상기 제어 신호는 사인파인 회로.149. The circuit of claim 149, wherein the control signal is a sine wave. 제149항에 있어서, 상기 제어 신호는 톱니파인 회로.151. The circuit of claim 149, wherein the control signal is a sawtooth wave. 하전 생체 재료를 포함하는 도전성 용액을 수용하기에 적합한 능동 생물학적 매트릭스 장치에 전류를 공급하기 위한 회로에 있어서,A circuit for supplying a current to an active biological matrix device suitable for containing a conductive solution comprising a charged biomaterial, 출력을 구비한 제1 가변 전류원;A first variable current source having an output; 제1 전위를 수신하기에 적합한 입력과 상기 제1 가변 전류원의 출력에 결합된 제2 입력, 및 상기 제1 가변 전류원의 출력의 함수로서 변하는 제2 전위를 공급하기에 적합한 출력 노드를 구비한 분압기;A voltage divider having an input suitable for receiving a first potential, a second input coupled to the output of the first variable current source, and an output node suitable for supplying a second potential that varies as a function of the output of the first variable current source ; 입력, 출력, 및 상기 제2 전위를 공급하기에 적합한 상기 노드에 결합된 제어 소자를 구비한 가변 전류 제어 소자 -상기 입력은 제3 전위에 결합되고, 상기 출력은 상기 도전성 용액과 접촉하기에 적합한 제1 전극에 결합됨-; 및A variable current control element having an input, an output, and a control element coupled to the node suitable for supplying the second potential, the input coupled to a third potential, the output adapted to contact the conductive solution Coupled to the first electrode; And 복귀전위에 접속된 복귀 전극Return electrode connected to return potential 을 포함하며,Including; 상기 도전성 용액의 존재하에 상기 복귀 전극과 상기 제1 전극 사이에 전류가 가변적으로 공급되는 회로.And a current is variably supplied between the return electrode and the first electrode in the presence of the conductive solution. 제180항에 있어서, 상기 제1 가변 전류원은 스위치원(switched source)을 포함하는 회로.182. The circuit of claim 180, wherein the first variable current source comprises a switched source. 제181항에 있어서, 상기 제1 가변 전류원은 다수의 스위치 전류원을 포함하는 회로.181. The circuit of claim 181 wherein the first variable current source comprises a plurality of switch current sources. 제182항에 있어서, 상기 스위치 전류원은 메모리에 의해 제어되는 회로.182. The circuit of claim 182 wherein the switch current source is controlled by a memory. 제183항에 있어서, 상기 메모리는 2상 메모리인 회로.185. The circuit of claim 183 wherein the memory is a two phase memory. 제184항에 있어서, 상기 2상 메모리는 플립플롭인 회로.184. The circuit of claim 184 wherein the two-phase memory is flip flop. 제183항에 있어서, 상기 메모리는 시프트 레지스터를 포함하는 회로.185. The circuit of claim 183 wherein the memory comprises a shift register. 제180항에 있어서, 상기 분압기는 스위치 가능한 저항 소자를 포함하는 회로.182. The circuit of claim 180, wherein the voltage divider comprises a switchable resistor element. 제187항에 있어서, 상기 스위치 가능한 분압기는 직렬 접속된 트랜지스터를 포함하는 회로.187. The circuit of claim 187 wherein the switchable voltage divider comprises a transistor connected in series. 제188항에 있어서, 상기 직렬 접속된 트랜지스터는 논리에 의해 제어되는 회로.185. The circuit of claim 188 wherein the series connected transistor is controlled by logic. 제189항에 있어서, 상기 논리는 메모리 상태 출력을 입력으로서 수신하는 회로.185. The circuit of claim 189 wherein the logic to receive a memory status output as an input. 제189항에 있어서, 상기 논리는 임의의 메모리가 온인 경우 상기 분압기 내의 저항의 포함을 제어하는 회로.189. The circuit of claim 189, wherein the logic controls the inclusion of a resistor in the voltage divider when any memory is on. 제189항에 있어서, 상기 논리는 NAND 게이트인 회로.185. The circuit of claim 189 wherein the logic is a NAND gate. 제182항에 있어서, 상기 스위치 전류원의 출력들은 합산되는 회로.182. The circuit of claim 182 wherein the outputs of the switch current source are summed. 제180항에 있어서, 상기 제1 전위는 상기 제2 전위와 동일한 회로.180. The circuit of claim 180, wherein the first potential is equal to the second potential. 제194항에 있어서, 상기 제1 전위와 제2 전위는 상기 전원 전위인 회로.194. The circuit of claim 194, wherein the first potential and the second potential are the power supply potential. 제180항에 있어서, 상기 제1 가변 전류원에 전류를 공급하기 위한 적어도 하나의 전류 미러를 더 포함하는 회로.182. The circuit of claim 180, further comprising at least one current mirror for supplying current to the first variable current source. 제180항에 있어서, 상기 제3 전위와의 사이에 직렬 접속을 제공하기 위한 테스트 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 출력은 상기 도전성 용액과 접촉하기에 적합한 제1 전극에 결합된 회로.182. The circuit of claim 180, further comprising a test transistor for providing a series connection with the third potential, wherein the output is coupled to a first electrode suitable for contacting the conductive solution. 하전 생체 재료를 포함하는 도전성 용액을 수용하기에 적합한 능동 생물학적 매트릭스 장치에 전류를 공급하기 위한 시스템에 있어서,A system for supplying current to an active biological matrix device suitable for containing a conductive solution comprising a charged biomaterial, 단위 셀들의 어레이 -각각의 단위 셀은 행 콘택과 열 콘택, 상기 어레이의 행 콘택에 결합된 행 라인, 상기 행 라인에 결합되어 행 선택 전압을 제공하는 행 선택기를 포함함-;An array of unit cells, each unit cell comprising a row contact and a column contact, a row line coupled to the row contacts of the array, and a row selector coupled to the row line to provide a row select voltage; 상기 어레이의 열 콘택에 결합된 열 라인;A thermal line coupled to the thermal contacts of the array; 상기 열 라인에 결합되어 상기 열 라인에 2개 이상의 열 전압 상태를 제공하는 열 선택기 -상기 단위 셀은 전원 및 전극에 결합되고, 상기 행 선택 전압 및 상기 열 전압 상태는 상기 단위 셀의 전극으로부터 출력된 가변 전류를 공급함-; 및A column selector coupled to the column line to provide two or more column voltage states to the column line, wherein the unit cell is coupled to a power source and an electrode, wherein the row select voltage and the column voltage state are output from an electrode of the unit cell Supplying a variable current; And 전위에 결합되고 상기 도전성 용액과 접촉하기에 적합한 복귀 전극Return electrode coupled to the potential and suitable for contact with the conductive solution 을 포함하며,Including; 상기 도전성 용액의 존재하에 상기 복귀 전극을 포함하는 각종 단위 셀들 간에 전류가 공급되는 시스템.And a current is supplied between the various unit cells including the return electrode in the presence of the conductive solution. 제198항에 있어서, 상기 복귀 전극은 상기 어레이의 단위 셀인 시스템.199. The system of claim 198, wherein the return electrode is a unit cell of the array. 제198항에 있어서, 상기 행 선택기는 메모리를 포함하는 시스템.199. The system of claim 198, wherein the row selector comprises a memory. 제200항에 있어서, 상기 메모리는 시프트 레지스터 메모리를 포함하는 시스템.213. The system of claim 200, wherein the memory comprises a shift register memory. 제201항에 있어서, 상기 시프트 레지스터 메모리는 1×1 구조인 시스템.203. The system of claim 201, wherein the shift register memory is a 1x1 structure. 제198항에 있어서, 상기 행 선택기는 디코더를 포함하는 시스템.199. The system of claim 198, wherein the row selector comprises a decoder. 제198항에 있어서, 상기 열 선택기는 메모리를 포함하는 시스템.199. The system of claim 198, wherein the column selector comprises a memory. 제204항에 있어서, 상기 메모리는 시프트 레지스터 메모리를 포함하는 시스템.204. The system of claim 204, wherein the memory comprises a shift register memory. 제205항에 있어서, 상기 시프트 레지스터 메모리는 단위 셀의 열 당 다수의 비트를 포함하는 시스템.205. The system of claim 205, wherein the shift register memory comprises a plurality of bits per column of unit cells. 제206항에 있어서, 단위 셀의 열 당 적어도 4개의 비트가 존재하는 시스템.206. The system of claim 206, wherein there are at least four bits per column of unit cells. 제198항에 있어서, 상기 단위 셀은 제2 행 콘택과 제2 행 라인을 더 포함하는 시스템.199. The system of claim 198, wherein the unit cell further comprises a second row contact and a second row line. 제198항에 있어서, 제2 행 선택기를 더 포함하는 시스템.199. The system of claim 198, further comprising a second row selector. 제198항에 있어서, 상기 단위 셀은 제2 열 콘택과 제2 열 라인을 더 포함하는 시스템.199. The system of claim 198, wherein the unit cell further comprises a second column contact and a second column line. 제198항에 있어서, 제2 열 선택기를 더 포함하는 시스템.197. The system of claim 198, further comprising a second column selector.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200106925A (en) * 2018-01-08 2020-09-15 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 System and method for electrodynamic loading of sub-micron-scale reaction chambers

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379897B1 (en) 2000-11-09 2002-04-30 Nanogen, Inc. Methods for gene expression monitoring on electronic microarrays
CA2381750A1 (en) * 1999-08-13 2001-02-22 Nanogen, Inc. Microelectronic molecular descriptor array devices, methods, procedures, and formats for combinatorial selection of intermolecular ligand binding structures and for drug screening
EP1410299A2 (en) * 1999-08-27 2004-04-21 Pluvita Corporation System and method for genomic and proteomic human disease assessment via expression profile comparison
US6589778B1 (en) 1999-12-15 2003-07-08 Amersham Biosciences Ab Method and apparatus for performing biological reactions on a substrate surface
US6569674B1 (en) 1999-12-15 2003-05-27 Amersham Biosciences Ab Method and apparatus for performing biological reactions on a substrate surface
CA2394275A1 (en) * 1999-12-15 2001-06-21 Motorola, Inc. Apparatus for performing biological reactions
DE10015818A1 (en) 2000-03-30 2001-10-18 Infineon Technologies Ag Biosensor and method for determining macromolecular biopolymers using a biosensor
DE10049901C2 (en) * 2000-10-10 2003-01-02 Aventis Res & Tech Gmbh & Co Apparatus and method for electrically accelerated immobilization and for detection of molecules
WO2002071980A2 (en) 2001-03-09 2002-09-19 Georgia Tech Research Corporation Intravascular device and method for axially stretching blood vessels
DE10122659A1 (en) * 2001-05-10 2002-12-05 Infineon Technologies Ag Biochip arrangement
US6893822B2 (en) 2001-07-19 2005-05-17 Nanogen Recognomics Gmbh Enzymatic modification of a nucleic acid-synthetic binding unit conjugate
US7198754B2 (en) 2001-08-31 2007-04-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Biological material detection element, biological material detection method and apparatus, charged material moving apparatus
JP3848226B2 (en) * 2001-08-31 2006-11-22 株式会社東芝 Biological substance detection device and biological substance detection element
WO2003029830A1 (en) * 2001-10-03 2003-04-10 Genomic Solutions Acquisitions Limited Cleaning method
GB0200705D0 (en) * 2002-01-14 2002-02-27 Univ Cambridge Tech Fluid movement
GB0205455D0 (en) 2002-03-07 2002-04-24 Molecular Sensing Plc Nucleic acid probes, their synthesis and use
CN1429917A (en) * 2002-10-11 2003-07-16 薛永新 AIDS virus in-situ nucleic acid chip and its preparation method
DE102004010635B4 (en) * 2004-03-02 2006-10-05 Micronas Gmbh Device for carrying out measurements on biocomponents
NL1031465C2 (en) * 2006-03-30 2007-10-03 C2V B V Method for constructing a device with fluidic and electrical functions.
WO2008020364A2 (en) * 2006-08-14 2008-02-21 Koninklijke Philips Electronics N. V. Biochemical sensor device
CN101669026B (en) * 2006-12-14 2014-05-07 生命技术公司 Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays
CH701701A2 (en) * 2009-08-28 2011-02-28 Kgmed Gmbh Method for calibration of a diagnostic measuring device.
CN111229342B (en) * 2020-01-17 2022-02-11 上海新微技术研发中心有限公司 Method for manufacturing grating waveguide multi-micro-channel chip based on CMOS image sensing
CN112517093A (en) * 2020-11-17 2021-03-19 四川大学 Fish saliva automatic sample separation detection disc and detection method thereof

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0213825A3 (en) * 1985-08-22 1989-04-26 Molecular Devices Corporation Multiple chemically modulated capacitance
US4787963A (en) * 1987-05-04 1988-11-29 Syntro Corporation Method and means for annealing complementary nucleic acid molecules at an accelerated rate
EP0376611A3 (en) * 1988-12-30 1992-07-22 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Electrophoretic system
US5527681A (en) * 1989-06-07 1996-06-18 Affymax Technologies N.V. Immobilized molecular synthesis of systematically substituted compounds
US5632957A (en) * 1993-11-01 1997-05-27 Nanogen Molecular biological diagnostic systems including electrodes
US5605662A (en) * 1993-11-01 1997-02-25 Nanogen, Inc. Active programmable electronic devices for molecular biological analysis and diagnostics
US5846708A (en) * 1991-11-19 1998-12-08 Massachusetts Institiute Of Technology Optical and electrical methods and apparatus for molecule detection
EP0916396B1 (en) * 1991-11-22 2005-04-13 Affymetrix, Inc. (a Delaware Corporation) Combinatorial strategies for polymer synthesis
JPH05236997A (en) * 1992-02-28 1993-09-17 Hitachi Ltd Chip for catching polynucleotide
US5728532A (en) * 1996-05-31 1998-03-17 Ackley; Donald E. Electrode configuration for matrix addressing of a molecular detection device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200106925A (en) * 2018-01-08 2020-09-15 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 System and method for electrodynamic loading of sub-micron-scale reaction chambers
US11932906B2 (en) 2018-01-08 2024-03-19 Quantum-Si Incorporated System and methods for electrokinetic loading of sub-micron-scale reaction chambers

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CA2320798A1 (en) 1999-08-26

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