TW202225660A - 整合式感測器組件單元 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種感測器組件，其包含一第一基板、一第二基板及一感測器。該第一基板包含界定一流體路徑之至少一個或複數個毛細管孔。該流體路徑自一頂側延伸穿過該第一基板至該第一基板之一底側上的一流體通道。該第二基板配置成與該第一基板連接，且該第一基板之該流體通道與形成於該第二基板中之一第一金屬化通孔及一第二金屬化通孔流體連通。由此使該流體路徑延伸穿過該第一金屬化通孔及該第二金屬化通孔。該感測器包含一第一電極及一第二電極。該第一電極及該第二電極配置於該第二基板上，該第二基板與該第一基板之該流體通道流體連通。該第一電極與該第一金屬化通孔電接觸，且該第二電極與該第二金屬化通孔電接觸。

Description

整合式感測器組件單元

本發明大體上係關於一種用於體液取樣之感測器組件。本發明尤其係關於一種設置於具有至少一個毛細管孔之第一基板以及具有兩個金屬化通孔及感測器之第二基板上的感測器組件。本發明亦關於一種感測器組件，其中該第一基板具有複數個微針，其中該等毛細管孔亦延伸穿過該複數個微針。

存在眾多對體液進行取樣的方式，例如藉由使用注射器。此為繁瑣的且存在改良之替代方案，諸如藉由使用微針。儘管微針有許多應用領域，但絕大部分公開之微針均涉及各種形式之藥物遞送。

舉例而言，出於藥物遞送目的之小型化針陣列的概念追溯至70年代之第3,964,482號美國專利。科學文獻中最早報導之一種微針為面外矽針陣列（out-of-plane silicon needle array），其特徵為在4.2 mm×4.2 mm之面積上具有100個1.5 mm長的針，如在Campbell等人「A silicon-based, three-dimensional neural interface: manufacturing processes for an intercortical electrode array」，IEEE Trans Biomed Eng，1991年8月；38(8):758-68中所述。最終，就像20世紀後半葉屬於微電子學那樣，21世紀將屬於生物感測技術。

積體電路（integrated circuit；IC）現今對吾等日常生活具有巨大影響，並且利用批量製造生物感測之相同的小型化及成本益處可能會使臨床診斷及健康監測自昂貴實驗室移動至小型手持式消費型裝置。待量測之分析物的取樣係生物感測之先決條件。科學論文中所描述之許多設計均具有提取體液之目的。舉例而言，血液或間隙液ISF。不同的體液需要各種解決方案，例如已證實了藉由在血管系統中使用自然之「超壓」成功提取血液，而經由擴散或諸如毛細管力之其他機制在無負壓的情況下成功提取ISF係罕見的或甚至係不存在的。術語「負壓」及「次壓」用作本發明中之等效物。

獨立於取樣方法，樣本必須以受控方式被傳遞至感測裝置。為了進一步改良使用並防止錯誤，此可較佳地在整合式單元中執行。

本發明之目標為將先前已知的感測器組件之上文所提及的缺陷及缺點擱置一旁並提供用於體液取樣的改良的解決方案。

為了改良諸如ISF之流體的提取，可應用負壓。然而，此難以與自整合式感測器收集之讀數組合。已意識到，延伸穿過感測器組件之流體路徑係有益的。此外，為了具有操作感測器，所包含之電極需要與感測器組件之外部部分通信連接。

本發明之目標為提供經改良感測器組件，其具有延伸穿過該組件之流體路徑及允許易於取樣諸如間隙液ISF之體液的整合式操作感測器。

本發明之目標在如隨附申請專利範圍中所界定之感測器組件中滿足。

在第一態樣中，本發明係關於一種感測器組件，其包含第一基板、第二基板及感測器。第一基板包含界定流體路徑之至少一個毛細管孔。流體路徑自頂側延伸穿過該第一基板至該第一基板之底側上的流體通道。第二基板配置成與第一基板連接，且第一基板之流體通道與形成於第二基板中之第一金屬化通孔及第二金屬化通孔流體連通。由此使流體路徑延伸穿過第一金屬化通孔及第二金屬化通孔。感測器包含第一電極及第二電極。第一電極及第二電極配置於第二基板上，該第二基板與第一基板之流體通道流體連通。第一電極與第一金屬化通孔電接觸，且第二電極與第二金屬化通孔電接觸。

在實施方式中，第一基板可包含複數個孔。

在實施方式中，感測器組件可進一步包含用於將次壓施加至流體路徑以自毛細管孔朝向第二基板汲取流體之構件。

在實施方式中，感測器組件可進一步包含一體地形成於第一基板上之複數個微針。每一微針可包含細長主體，該細長主體在第一基板上沿著縱軸自該細長主體之遠端延伸至近端。每一微針可在遠端處進一步具有斜面。毛細管孔可在細長主體之縱向上延伸穿過細長主體並進一步界定流體路徑。近端可與第一基板一體地形成，且流體路徑可與第一基板之流體通道流體連通。

在實施方式中，第二基板可配置成在與複數個微針相對之一側上與第一基板連接。

在實施方式中，第一電極可經成形為螺旋形物且該第二電極可經成形為螺旋形物，且其中第一及第二電極之螺旋形狀經嵌套。

在實施方式中，感測器位於第二基板之朝向第一基板之一側上。

在實施方式中，感測器可至少部分地位於第二基板之朝向第一基板之一側上。

在實施方式中，感測器可至少部分地位於通孔中。

在實施方式中，通孔可進一步包含可延伸穿過第二基板之信號路徑，且感測器可配置成與信號路徑電連接。

在實施方式中，通孔可為中空的，由此提供第二基板之兩個相對側之間的流體連通。

在實施方式中，感測器可為電化學感測器。電化學感測器為此項技術中已知的。一種已知類型的電化學葡萄糖感測器為克拉克（Clark）生物感測器。此感測器係基於氧電極上之薄層的葡萄糖氧化酶（GOx）。讀取為GOx在與基質葡萄糖酶反應期間消耗之氧的量。對諸如克拉克類型之生物感測器的更詳細描述可在Anthony P.F. Turner: Biosensors: sense and sensibility, Chem. Soc. Rev., 第42卷, 第8期, 2013年4月21日, 第3175-3648頁中找到。所描述之感測器可適用於本發明。在此類實施方式中，感測器之至少一個電極塗佈有酶，諸如氧化還原酶。適用於本發明之酶為作用於具有氧作為受體之電子供體的氧化還原酶。在國際生物化學及分子生物學聯合之酶命名法中，這類酶一般被歸為EC 1.X.X.X類。一種較佳酶為葡萄糖氧化酶（EC 1.1.3.4）。

在實施方式中，通孔之側可進一步包含具有指定表面能之物質。由此，流體之流動行為可藉由其與指定表面能之相互作用來控制。

在實施方式中，可進一步使通孔之壁表面為疏水性的，諸如藉由用疏水性物質塗佈。

在實施方式中，可進一步使通孔之壁表面為親水性的，諸如藉由用親水性物質塗佈。

在實施方式中，遠端中的毛細管孔之截面積可大於近端中的毛細管孔之截面積。

在實施方式中，流體通道可進一步包含減小的截面積，以便進一步增強流體通道中之流體流動。

術語截面積意謂對象之截面之面積。截面為對象與平面之相交區。在比較不同截面積時，應理解，除非另外陳述，否則相交平面為平行的。

在實施方式中，第一基板可進一步包含位於與複數個微針相同之側上的框架，其中框架至少部分地包圍具有複數個微針之第一基板上的區域。

在實施方式中，框架可具有在自基板延伸之方向上的等於或高於複數個微針之高度的高度。

在實施方式中，微針之毛細管孔之截面積可沿著縱向自遠端朝向近端逐漸減小。此有助於藉助於作用於毛細管孔中之毛細管力而增強穿過毛細管孔之流體流動。

在實施方式中，毛細管孔之截面（與縱向交叉）可進一步包含至少一個圓形拐角。此有助於毛細管孔之潤濕，此對流體流動具有積極作用。

在實施方式中，毛細管孔可具有三角形截面。已證實三角形截面在毛細管孔中提供極佳流體流動。本申請案內之三角形截面涵蓋具有實質上三角形形狀之截面，亦即具有凸形或凹形形狀或筆直形狀之邊緣、具有銳角之拐角及具有鈍角之拐角以及圓形拐角。

在實施方式中，毛細管孔之壁可包含親水性表面，其增強毛細管孔中之流體流動。

在實施方式中，流體通道可經組態以向毛細管孔提供相對於大氣壓力的負壓，藉此穿過毛細管孔之流體流動得以增強。負壓可例如藉由連接至流體通道之注射器產生。負壓亦可藉由連接至流體通道之如WO2019/020327中所描述之抽吸塗覆裝置產生，該WO2019/020327以引用之方式併入本文中。

在實施方式中，第二基板可藉助於陽極或直接接合可操作地連接至第一基板，此在無黏著劑堵塞流體通道之風險的情況下提供強且流體緊密之密封。

在第二態樣中，本發明係關於一種量測裝置，其包含根據本發明之感測器組件，其進一步包含抽吸裝置，該抽吸裝置配置成在與一個或複數個微針相對的一側上與感測器組件連接且與第二基板之第一通孔及第二通孔流體連通，由此通過晶片之通孔及流體通道提供壓力差。

在實施方式中，一體地形成於第一基板上之一個或複數個微針可包含在基板上沿著縱軸自具有斜面之遠端延伸至近端的細長主體。細長主體可包含在其縱向上延伸且界定流體路徑之毛細管孔。近端可與基板一體地連接，且毛細管孔可與第一基板之流體通道流體連通。此外，遠端中的毛細管孔之截面積可大於近端中的毛細管孔之截面積。

斜面被稱為相對於毛細管孔之縱軸的斜面表面。

在第三態樣中，本發明係關於一種晶片，其包含感測器組件，該感測器組件包含第一基板、第二基板及感測器。第一基板包含界定流體路徑之至少一個毛細管孔。流體路徑自頂側延伸穿過該第一基板至該第一基板之底側上的流體通道。第二基板配置成與第一基板連接，且第一基板之流體通道與形成於第二基板中之第一金屬化通孔及第二金屬化通孔流體連通。由此使流體路徑延伸穿過第一金屬化通孔及第二金屬化通孔。感測器包含第一電極及第二電極。第一電極及第二電極配置於第二基板上，該第二基板與第一基板之流體通道流體連通。第一電極與第一金屬化通孔電接觸，且第二電極與第二金屬化通孔電接觸。

在實施方式中，第一基板可包含複數個孔。

在實施方式中，感測器組件可進一步包含一體地形成於感測器組件之第一基板上之複數個微針。每一微針可包含細長主體，該細長主體在第一基板上沿著縱軸自該細長主體之遠端延伸至近端。每一微針可在遠端處進一步具有斜面。毛細管孔可在細長主體之縱向上延伸穿過細長主體並進一步界定流體路徑。近端可與第一基板一體地形成，且流體路徑可與第一基板之流體通道流體連通。

在實施方式中，晶片之每一微針可包含細長主體，該細長主體在第一基板上沿著縱軸自具有斜面之遠端延伸至近端。細長主體可包含在其縱向上延伸且界定流體路徑之毛細管孔。遠端中的毛細管孔之截面積可大於近端中的毛細管孔之截面積。近端可與第一基板一體地形成，且第一流體路徑可與第一基板之流體通道流體連通。第一基板可具有形成流體路徑之流體通道。

在實施方式中，流體通道之寬度可大於流體通道之深度。

在實施方式中，毛細管孔之壁的至少一部分可形成流體通道之壁的一部分，由此增強流體流動。

在實施方式中，晶片之流體通道可包含具有小於90度的角度

的方向變化。藉由避免流體通道之急劇彎曲，流體流動得以增強。

在實施方式中，晶片可進一步包括基底基板，該基底基板包含與流體通道流體連通且在基底基板之背側中敞開的流體孔口。此向取樣流體提供接入點，該接入點可連接至第二基板層、感測器元件或其他流體通道。

在實施方式中，流體孔口可包含在孔口之縱向上朝向基底基板或第二基板之背面的增大區域。此改良與諸如管或注射器之其他流體通道之流體緊密連接。

在實施方式中，基底基板可藉助於陽極/直接接合可操作地連接至基板，此在無黏著劑堵塞流體通道之風險的情況下提供強且流體緊密之密封。

在實施方式中，晶片上之複數個微針可由邊緣包圍，該邊緣可與微針之遠端齊平或緊密地在微針之遠端下方。此具有以下作用：測試個體之膜（例如皮膚）在與微針之遠端接合期間被張緊。此外，結合周圍邊緣之膜形成腔室，其中僅有的開口係穿過第一基板之一或多個毛細管孔。由膜及邊緣提供之密封增強加次壓且在膜朝向晶片之基底移動時增大微針進入膜中之有效穿透深度。

在實施方式中，晶片上之複數個微針可由邊緣包圍，該邊緣可高於微針之遠端。由此，相比於微針之遠端，邊緣可自第一基板延伸更遠。此具有以下作用：測試個體之膜在與微針之遠端接合期間被張緊。

本發明係基於所揭示之洞察。當仔細檢查時，很明顯，用於體液取樣之先前技術中的感測器組件要麼不能施加負壓，要麼不能以整合式單元之形式提供。能夠施加負壓之解決方案依賴於樣本至感測裝置之傳遞。類似地，能夠提供整合式單元之解決方案不能夠提供負壓。負壓改良取樣或甚至為一些取樣所需的。

為了藉由使用所施加之負壓與整合式單元提供之改良用途來組合諸如ISF的流體的改良提取，描述了改良之感測器組件。

為了增強理解，一些圖式將感測器組件之基板繪示為間隔開的，應理解，繪示為間隔開之基板通常為接合的。舉例而言，基板可藉助於陽極/直接接合而接合，此在無黏著劑堵塞流體通道之風險的情況下提供強且流體緊密之密封。可預想接合基板之其他方式，諸如箝位或藉由黏著劑。

圖1為根據本發明之實施方式之感測器組件100的示意性截面圖，該感測器組件具有第一基板110、第二基板120及感測器130。

第一基板110具有毛細管孔111，其界定自頂側113延伸穿過該第一基板110至該第一基板110之底側115上之流體通道114的流體路徑112。

第二基板120配置成與第一基板110連接，使第一基板之流體通道114與形成於第二基板120中之第一金屬化通孔121及第二金屬化通孔122流體連通，由此使流體路徑112延伸穿過第一金屬化通孔121及第二金屬化通孔122。

包含第一電極及第二電極之感測器130配置於與第一基板110之流體通道114流體連通的第二基板120上。第一電極與第一金屬化通孔121電接觸，且第二電極與第二金屬化通孔122電接觸。

第一金屬化通孔121及第二金屬化通孔122可為中空的，由此提供第二基板120之兩個相對側之間的流體連通。

通孔之側可進一步包含具有指定表面能之物質。由此，流體之流動行為可藉由其與指定表面能之相互作用來控制。舉例而言，通孔之側可包含疏水性物質或親水性物質。

孔之內部尺寸及幾何形狀亦可經設計以允許毛細管力部分或全部通過感測器組件100之流體通道作用於液體。此等毛細管力可連同所施加之負壓一起使用。

另外，感測器組件可進一步包含用於將負壓施加至流體路徑以自毛細管孔朝向第二基板汲取流體之構件。負壓可例如藉由連接至流體通道之注射器產生。

圖2a為自上方展示之感測器組件200之示意性立體圖。感測器組件200具有第一基板210、第二基板220及感測器230。

第一基板210具有在此處展示於微針上之毛細管孔211，其界定自頂側213延伸穿過該第一基板210至該第一基板210之底側上之流體通道214的流體路徑。第一基板在此處展示為具有複數個微針。在其他實施方式中，第一基板210可不具有微針，毛細管孔211可接著位於頂側213上。

在距第一基板210一距離處繪示第二基板220，使第一基板之流體通道與形成於第二基板220中之第一金屬化通孔221及第二金屬化通孔222流體連通，由此使流體路徑延伸穿過第一金屬化通孔221及第二金屬化通孔222。

包含第一電極231及第二電極232之感測器230配置於與第一基板210之流體通道流體連通的第二基板220上。第一電極231與第一金屬化通孔221電接觸，且第二電極232與第二金屬化通孔222電接觸。

感測器組件200可具有一個或複數個微針。微針可一體地形成於第一基板210上。每一微針可包含細長主體，該細長主體在第一基板210之頂側213上沿著縱軸自該細長主體之遠端延伸至近端。每一微針可在遠端處進一步具有斜面。毛細管孔可在細長主體之縱向上延伸穿過細長主體並進一步界定流體路徑。近端可與第一基板210一體地形成，且流體路徑可與第一基板210之流體通道214流體連通。

感測器230在此處繪示於第二基板220之朝向第一基板210之一側上。在其他實例中，感測器可包含在第二基板220中之通孔中延伸的細長部分。舉例而言，感測器可為電化學感測器。

通孔可各自進一步包含可延伸穿過第二基板220之信號路徑。感測器230可配置成與信號路徑電連接。

第一電極231可經成形為螺旋形物且第二電極232可經成形為螺旋形物，且其中第一及第二電極之螺旋形狀經嵌套。

圖2b為自下方展示之感測器組件200之示意性立體圖。感測器組件200具有第一基板210、第二基板220及感測器。

第一基板210具有毛細管孔，其界定自頂側延伸穿過該第一基板210至該第一基板210之底側215上的流體通道214（在此處展示為在表面上方延伸）之流體路徑。

在距第一基板210一距離處繪示第二基板220，使第一基板之流體通道214與形成於第二基板220中之第一金屬化通孔221及第二金屬化通孔222流體連通，由此使流體路徑延伸穿過第一金屬化通孔221及第二金屬化通孔222。

包含第一電極及第二電極之感測器配置於與第一基板210之流體通道214流體連通的第二基板220上。第一電極與第一金屬化通孔221電接觸，且第二電極與第二金屬化通孔222電接觸。

在圖式中展示在第一基板210之背側上的流體通道214。第一基板210之背側上的至少一個流體通道孔口連接在穿過第一基板至至少一個流體通道214之流體路徑之間，由此將至少一個毛細管孔與流體通道214流體地連接。至少一個流體通道214可例如為互連通道之網路。流體通道214之寬度可大於流體通道214之深度。

圖3為具有展示感測器組件之流體路徑的複數個微針的感測器組件300的截面之示意性立體圖。感測器組件300具有第一基板310、第二基板320及感測器。

第一基板310具有複數個毛細管孔311，在此處展示為穿過複數個微針，其界定自頂側313延伸穿過該第一基板310至該第一基板310之底側上之流體通道314的流體路徑。在本圖式中，可看到流體通道314之截面。

第二基板320及感測器係根據先前所呈現之圖式而配置。

感測器組件亦可具有框架結構，該框架結構經設定尺寸以支撐手指之尖端，該手指之尖端經建構為沿著微針之縱向突起，且較佳地具有小於15 mm之直徑的結構。

在一些實例中，感測器組件可至少部分地由經設定尺寸以支撐手指之尖端的框架結構包圍。由此，可支撐且張緊手指之尖端的皮膚以促進至少一個微針穿透至該皮膚中。

感測器組件亦可受突起至與針之尖端至少同一平面的圍護結構保護，從而使得能夠在本文所描述之晶片組的MEMS製造之狀況下處置晶圓。

感測器組件亦可具有圍護結構，該圍護結構在藉由上述複數個針穿透之前伸展皮膚。

在圖3中亦繪示第一基板310之頂側上的圍護框架結構340之實例。

圖4為具有微針416之示意性感測器組件400的截面圖。感測器組件400具有第一基板410、第二基板420及感測器430。

第一基板410具有毛細管孔411，其界定自頂側413上之微針416延伸穿過該第一基板410至該第一基板410之底側415上的流體通道414的流體路徑412。

第二基板420及感測器430係根據先前所呈現之圖式而配置。由此，流體路徑412至少延伸穿過微針416、流體通道414及金屬化通孔421、422。由此，流體路徑412中之流體可在穿過第一基板410及第二基板420時穿過感測器430。

微針416可具有由結晶平面界定之尖銳尖端。舉例而言，微針可具有對於每一針或數個針由111個平面界定的斜面斜率。

每一微針416可包含毛細管孔411，例如單個毛細管孔。由此，可通過微針416藉助於毛細管抽吸來提取體液。

微針416可在遠端處設置蓋以用於保護毛細管孔不被堵塞，由此至毛細管孔之至少一個開口係在微針之側向方向上垂直於微針之軸向或縱向延伸部而設置。

各微針之毛細管孔可具備親水性表面。由此，可輔助體液之毛細流動。

微針可包含沿著微針之縱向延伸之複數個切割元件。由此，皮膚可經切割及打開以促進體液提取。

如投影於針之斜面上之每一微針中的孔之周邊可以尖端在該周邊外部的方式位於距該尖端一距離處。

微針416之長度可為200 μm至1000 μm、較佳地400 μm至900 μm、更佳地300 μm至600 μm，且外圓周之長度可為400 μm至800 μm。由此，微針416具有適合於穿透皮膚及提取體液之尺寸。

如投影於含有毛細管系統之側上的孔之部分可在連接毛細管外部，從而產生最小化表面張力之最大化壁表面。

孔與毛細管之間的連接可例如經設計以具有最小化之接觸角，由此實現張力驅動流動。

每一針之軸可提供有柄或無柄兩者。

豎直孔可填充有對某些分子具有選擇性及特異性的材料，且由此產生整合式提取及感測晶片組。填充物材料可例如為葡萄糖氧化酶及碳粉，且由此產生葡萄糖特異性提取及感測晶片組。

複數個開口可圍繞微針416之外周在側向方向上設置。至少一個開口可設置於沿著微針416之縱向延伸部的中間通道周圍。由此促進體液之提取且進一步降低堵塞之風險。

孔可藉由其中空結構來構成用於體液取樣之入口。由此，在使患者感到最少的不適之情況下，諸如間隙液（ISF）之體液可經提取且引入至感測器430中。

感測器430可具有呈不同圖案之毛細管之收集網路，且優勢為在無蒸發問題之情況下進行液體之收集及儲存。因此，晶片可進行取樣且亦可進行分析。

感測器430可具有豎直孔與收集毛細管之間的介面，該介面側向地未對準以允許液體潤濕壁，且因此藉由毛細作用填充背側上之收集通道。

微針416可具有在結晶方向上或較佳地在同一方向上定向之斜面。

圖5a為根據實施方式之沿著微針516之縱軸的截面圖。在此圖式中，展示了毛細管孔511之圓形截面。

圖5b為根據實施方式之沿著微針516之縱軸的截面圖。在此圖式中，展示了毛細管孔511之不平整截面。所展示之微針516具有兩個圓形拐角。其他設計亦為可能的，諸如一個或三個圓形拐角。拐角可具有相同或不同曲率半徑。另外，可以使得三角形可描述為具有六個拐角之方式切割拐角，其中三個側顯著大於其他三個側。

圖5c為根據實施方式之沿著微針516之縱軸的截面圖。在此圖式中，展示了毛細管孔511之三角形截面。

在本申請案中，三角形截面應涵蓋具有與對應拐角連接之三個邊緣的形狀。邊緣可為筆直的、彎曲的、凸形的或凹形的。拐角可為尖銳的、鈍的或具有不同或相同半徑之圓形。因此，在本申請案內，具有卵或心臟形狀之截面被視為三角形。此推理同時適用於如關於微針之形狀的孔之形狀。

舉例而言，毛細管孔511之三角形形狀可實質上為三角形，其中凸形基板經由彎曲拐角連接至筆直區段。已證實此毛細管孔之形狀對自人類測試個體之手指提取間隙液有效。

舉例來說，遠端中的毛細管孔之截面積可大於近端中的毛細管孔之截面積。另外，流體通道可進一步包含減小的截面積，以便進一步增強流體通道中之流體流動。微針之毛細管孔之截面積可例如沿著縱向自遠端朝向近端逐漸減小。

圖6為根據本發明之實施方式的具有感測器組件之晶片的示意性仰視圖。展示第一基板610及第二基板620。第二基板620具有第一金屬化通孔621及第二金屬化通孔622。金屬化通孔可用於自第二基板620之相對側上的感測器傳達讀數且與經擴展襯墊電接觸。經擴展襯墊可用於進一步簡化來自感測器之讀數。

圖7為具有通孔及感測器之第二基板720的俯視圖。視圖為立體圖，因此圖式中可能存在一些失真。

在第二基板720上，形成第一金屬化通孔721及第二金屬化通孔722。第二基板進一步包含具有第一電極731及第二電極732之感測器，兩者在圖式中可被視為螺旋形物。第一電極731與第一金屬化通孔721電接觸，且第二電極732與第二金屬化通孔722電接觸。由此，來自電極之讀數可藉由第一金屬化通孔721及第二金屬化通孔722通過第二基板720傳達。

感測器組件亦可具備以100微米但相隔不大於1 mm之最小距離組織於陣列或矩陣中的複數個針，該複數個針在同一平面中或略微地在圍護結構下方具有尖銳尖端，且其中該尖端可具有54.7度斜面且針具有中空孔，該中空孔具有允許提取而不堵塞之毛細管尺寸及長於200微米之軸。

圖8為具有來自複數個微針816之多個孔812之感測器組件的示意性截面圖。感測器組件800具有第一基板810、第二基板820。

第一基板810具有多個毛細管孔，其界定自頂側813上的複數個微針816延伸穿過第一基板810至該第一基板810之底側815上的流體通道814的流體路徑812。圖式繪示為具有在複數個微針816中之兩者中的毛細管孔，然而，應理解，該複數個微針816中之若干者中可存在毛細管孔，且該等毛細管孔中之每一者可與流體通道814連接。

每一毛細管孔可自第一基板810之頂側813延伸至第一基板810之底側815上的流體通道孔口。若感測器組件具備微針，則毛細管孔可自微針之尖端延伸至第一基板810之底側815上的流體通道孔口。

第二基板820包含感測器830，該感測器根據先前所呈現之圖式而配置。至少由此，流體路徑812延伸穿過複數個微針816、流體通道814及金屬化通孔821、822。由此，流體路徑812中之流體可在穿過第一基板810及第二基板820時穿過感測器830。

微針816可例如以200微米之距離彼此相距最小距離而定位，以便避免釘床之效應。

微針816可以使得能夠使用整合式（例如經蝕刻）毛細管在至少一子集之微針之間連接的方式定向。

微針816可全部與能夠使毛細流動至流體出口之毛細管系統組合。

第二基板可為晶圓接合或藉由其他方式附接至第一基板，但亦可通過毛細管或等效流動系統連接。

感測器亦可經組態以用於偵測體液中之葡萄糖含量，亦即葡萄糖感測器。由此，可提供用於快速且準確地偵測體液中之葡萄糖含量的感測器。

感測器可經組態以用於偵測體液中之乳酸鹽、二氧化碳或其他分子的濃度或存在。由此可提供用於快速且準確地偵測體液中之上述分子或其他分子、離子或生物標記物之含量的感測器。

雖然已描述特定實施方式，但所屬技術領域中具有通常知識者將理解，可在如隨附申請專利範圍中所界定之範圍內設想各種修改及更改。本文中所引用之所有先前技術文獻均明確地以全文引用之方式併入本發明中。

無

本發明之上述及其他特徵及優勢之更透徹理解將參考隨附圖式自以下實施方式之詳細描述顯而易見，在該等圖式上：

[圖1]為感測器組件之示意性剖面圖。

[圖2a]為自上方展示的具有複數個微針之感測器組件之示意性立體圖。

[圖2b]為自下方展示之感測器組件之示意性立體圖。

[圖3]為具有複數個微針之感測器組件之截面的示意性立體圖。

[圖4]為具有微針之感測器組件之剖面圖。

[圖5a]為根據實施方式之沿著微針之縱軸的剖面圖。

[圖5b]為根據實施方式之沿著微針之縱軸的剖面圖。

[圖5c]為根據實施方式之沿著微針之縱軸的剖面圖。

[圖6]為晶片之仰視圖。

[圖7]為具有通孔及感測器之第二基板之立體俯視圖。

[圖8]為具有多個孔及複數個微針之感測器組件之示意性剖面圖。

100:感測器組件

110:第一基板

111:毛細管孔

112:流體路徑

113:頂側

114:流體通道

115:底側

120:第二基板

121:第一金屬化通孔

122:第二金屬化通孔

130:感測器

Claims (14)

1. 一種感測器組件（100、200、300、400、800），其包含： 一第一基板（110、210、310、410、610、810），其包含至少一個毛細管孔（111、211、311、411、511、811），該至少一個毛細管孔界定一流體路徑（112、212、312、412、812），該流體路徑自一頂側（113、313、413、813）延伸穿過該第一基板至該第一基板之一底側（115、215、415、815）上之一流體通道（114、214、414、814）； 一第二基板（120、220、320、420、620、720、820），其配置成與該第一基板連接，該第一基板之該流體通道與形成於該第二基板中之一第一金屬化通孔（121、221、421、621、721、821）及一第二金屬化通孔（122、222、422、622、722、822）流體連通，由此使該流體路徑延伸穿過該第一金屬化通孔及該第二金屬化通孔； 一感測器（130、230、430、830），其包含一第一電極（231、731）及一第二電極（232、732），該第一電極及該第二電極配置於與該第一基板之該流體通道流體連通的該第二基板上；其中該第一電極與該第一金屬化通孔電接觸，且其中該第二電極與該第二金屬化通孔電接觸。
2. 如請求項1之感測器組件，其中該第一基板包含複數個孔。
3. 如前述請求項中任一項之感測器組件，其進一步包含： 用於將次壓施加至該流體路徑以自該等毛細管孔朝向該第二基板汲取流體的構件。
4. 如前述請求項中任一項之感測器組件，其進一步包含： 複數個微針，其一體地形成於該第一基板上，其中每一微針包含： 一細長主體，其在該第一基板上沿著一縱軸自具有一斜面的該細長主體的一遠端延伸至一近端； 其中該等毛細管孔在該細長主體之縱向上延伸穿過該細長主體並進一步界定該流體路徑； 其中該近端與該第一基板一體地形成，且該流體路徑與該第一基板之該流體通道流體連通。
5. 如請求項4之感測器組件，其中該第二基板配置成在與該複數個微針相對的一側上與該第一基板連接。
6. 如前述請求項中任一項之感測器組件，其中該第一電極經成形為一螺旋形物且該第二電極經成形為一螺旋形物，且其中該第一電極及該第二電極之螺旋形狀經嵌套。
7. 如前述請求項中任一項之感測器組件，其中該感測器位於該第二基板之朝向該第一基板的一側上。
8. 根據前述請求項中任一項之感測器組件，其中該感測器至少部分地位於該第二基板之朝向該第一基板的一側上。
9. 如前述請求項中任一項之感測器組件，其中該感測器至少部分地位於該等第一通孔及第二通孔中。
10. 如前述請求項中任一項之感測器組件，其中該通孔進一步包含延伸穿過該第二基板之一信號路徑，且該感測器被配置成與該信號路徑電連接。
11. 如前述請求項中任一項之感測器組件，其中該通孔係中空的，由此提供該第二基板之兩個相對側之間的流體連通。
12. 如前述請求項中任一項之感測器組件，其中該感測器為電化學感測器。
13. 如前述請求項中任一項之感測器組件，其中該等通孔之壁表面為親水性的。
14. 一種量測裝置，其包含如請求項1至13中任一項之感測器組件，進一步包含一加次壓裝置，該加次壓裝置配置成在與該至少一個微針相對的一側上與該感測器組件連接且與該第二基板之該通孔流體連通，由此提供通過晶片之該通孔及該流體通道的次壓。

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