具有集成的保护电路的传感器制造技术

一种示例传感器，包括流动池、检测器件和控制器。流动池包括钝化层，该钝化层具有相对的表面和在相对的表面中的第一表面处的反应部位。流动池还包括盖子，该盖子可操作地连接到钝化层，以部分地限定该盖子和反应部位之间的流动通道。检测器件与钝化层的相对的表面中的第二表面接触，并且包括与检测器件的其他检测电路电隔离的嵌入金属层。控制器将嵌入金属层接地。

Sensors with integrated protection circuits

An example sensor includes a flow pool, a detector and a controller. The flow pool comprises a passivation layer, which has a relative surface and a reaction site at the first surface in the relative surface. The flow pool also includes a cover operatively connected to the passivation layer to partially limit the flow passage between the cover and the reaction site. The detector is in contact with a second surface in the opposite surface of the passivation layer, and includes an embedded metal layer electrically isolated from other detection circuits of the detector. The controller will be embedded in the metal layer to ground.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成的保护电路的传感器相关申请的交叉引用本申请要求于2017年4月25日提交的序列号为No.62/489,840的美国临时申请以及于2017年6月9日提交的序列号为N2019043的荷兰申请的优先权，这些申请的内容通过引用被全部并入本文。背景生物或化学研究中的各种方案(protocol)涉及在局部支撑表面上或在预定的反应室内进行大量的受控反应。然后可以观察或检测指定的反应，随后的分析可以帮助识别或揭示反应中涉及的化学物质的性质。例如，在一些多重分析中，具有可识别标记(例如荧光标记)的未知分析物可以在受控条件下暴露于数千个已知的探针。每个已知的探针可以沉积到微孔板的相应的阱中。观察阱内已知探针和未知分析物之间发生的任何化学反应可以帮助识别或揭示分析物的性质。这种方案的其他示例包括已知的DNA测序过程，例如合成测序(SBS)或循环阵列测序。在一些荧光检测方案中，光学系统用于将激发光引导到荧光标记的分析物上，并检测可能从分析物发出的荧光信号。然而，这种光学系统可能相对昂贵，并且涉及更大的台式占地面积。例如，光学系统可以包括透镜、滤波器和光源的布置。在其他提出的检测系统中，受控反应直接发生在固态成像器(例如，电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器)上，该固态成像器不涉及检测荧光发射的大型光学组件。概述在第一方面，传感器包括流动池，其包括具有相对的表面和在相对的表面中的第一表面处的反应部位的钝化层，以及盖子，该盖子可操作地连接到钝化层，以部分地限定盖子和反应部位之间的流动通道；与钝化层的相对的表面中的第二表面相接触的检测器件，检测器件包括与检测器件的其他检测电路电隔离的嵌入金属层；以及将嵌入金属层接地的控制器。在该第一方面的一个示例中，检测器件还包括光学传感器和在嵌入金属层和其他检测电路之间的电绝缘间隙，其中，光学传感器电连接到检测器件的其他检测电路，以响应于由光学传感器检测到的光子而传输数据信号。在该示例中，传感器还可以包括将光学传感器电连接到其他检测电路的第二控制器。该第一方面的另一个示例还包括被引入流动通道的试剂，该试剂具有范围为约6.5至约10的pH，以及具有范围为约45mS/cm至约85mS/cm的电导率。应该理解，传感器的第一方面的任何特征可以以任何期望的方式和/或配置结合在一起。在第二方面，传感器包括检测器件；与第一嵌入金属层和光波导的输入区域相接触的钝化层的至少一部分，该钝化层的至少一部分具有至少部分地邻近光波导的输入区域的反应部位；盖子，其可操作地连接到钝化层，以部分地限定盖子和反应部位之间的流动通道；第一控制器，其电连接到第一嵌入金属层以选择性地将第一嵌入金属层接地；以及第二控制器，其将第二嵌入金属层电连接到光学传感器，以响应于由光学传感器检测到的光子而传输数据信号。其中，检测器件包括光波导，可操作地与光波导相关联的光学传感器，和器件电路，该器件电路包括第一嵌入金属层，和电连接到光学传感器的第二嵌入金属层，其中第一嵌入金属层通过电绝缘间隙与第二嵌入金属层间隔开。应当理解，传感器的第二方面的任何特征可以以任何期望的方式和/或配置结合在一起。此外，应当理解，传感器的第一方面和/或传感器的第二方面的特征的任何结合可以一同使用，和/或来自这些方面中的任一个或两个方面的任何特征可以与本文公开的任何示例结合。在第三方面，一种方法包括：将试剂引入传感器的流动通道，响应于反应部位处涉及试剂的至少某反应组分的反应，执行传感器的感测操作；以及在感测操作期间，将嵌入金属层接地，从而为嵌入金属层提供被动保护。其中，该传感器包括：流动池，与钝化层的相对的表面中的第二表面相接触的检测器件，其中，流动池包括具有相对的表面和在相对的表面中的第一表面处的反应部位的钝化层，以及盖子，该盖子可操作地连接到钝化层，以部分地限定盖子和反应部位之间的流动通道；检测器件包括与检测器件的其他检测电路电隔离的嵌入金属层。在该第三方面的一个示例中，检测器件还包括电连接到其他器件电路的光学传感器；嵌入金属层与电连接到光学传感器的其他器件电路通过电绝缘间隙隔开；以及嵌入金属层的接地与感测操作正交。应当理解，第三方面的任何特征可以以任何期望的方式和/或配置结合在一起。此外，应当理解，该方法的第三方面和/或传感器的第一方面和/或传感器的第二方面的特征的任何结合可以一同使用，和/或来自这些方面中的任一个或全部方面的任何特征可以与本文公开的任何示例结合。在第四方面，传感器包括流动池，该流动池包括具有相对的表面和在相对的表面中的第一表面处的反应部位的钝化层，以及盖子，盖子可操作地连接到钝化层以部分地限定盖子和反应部位之间的流动通道。传感器还包括与钝化层的相对的表面中的第二表面相接触的检测器件，以及检测器件包括嵌入金属层。试剂电极被定位为与待引入流动通道的试剂相接触。控制器电连接试剂电极和嵌入金属层，以选择性地施加电偏压，使试剂电极成为阳极，嵌入金属层成为阴极。在该第四方面的一个示例中，试剂电极连接到盖子的内表面的至少一部分。在该第四方面的另一示例中，试剂电极连接到盖子的内表面的一部分，并形成流动通道的侧壁。在一个示例中，侧壁电连接并直接机械地连接到金属导体或连接器，并且其中金属导体或连接器电连接到控制器。在另一个示例中，侧壁通过连接到盖子内表面部分的试剂电极的一部分和通过导电部件电连接到控制器。在该第四方面的又一示例中，盖子包括限定流动通道的侧壁的特征，以及试剂电极包括设置在该特征上的层。在该第四方面的又一示例中，试剂电极包括连接到盖子的内表面的一部分的层，以及该层设置在盖子中限定的流体端口的至少一部分上。在该第四方面的另一示例中，试剂电极包括连接到盖子的外表面的一部分上的层，以及该层设置在盖子中限定的流体端口的至少一部分上。在该第四方面的又一示例中，钝化层的一部分具有限定在钝化层上或嵌入到钝化层中的试剂电极。在该第四方面的又一示例中，钝化层的一部分具有限定在其中的孔，试剂电极通过该孔暴露。在该第四方面的示例中，检测器件还包括光学传感器、电连接到光学传感器以响应于由光学传感器检测到的光子而传输数据信号的器件电路、以及器件电路和嵌入金属层之间的电绝缘间隙。在该第四方面的另一示例中，检测器件还包括光学传感器和电连接到光学传感器和嵌入金属层的器件电路。在该第四方面的又一示例中，检测器件还包括将反应部位光学连接到光学传感器的光波导，以及与钝化层的第二相对的表面的至少一部分相接触并具有至少部分地邻近光波导的输入区域的孔的屏蔽层。在该第四方面的一个示例中，传感器还包括被引入流动通道的试剂，该试剂具有范围为约6.5至约10的pH，以及具有范围为约45mS/cm至约85mS/cm的电导率。应当理解，传感器的第四方面的任何特征可以以任何期望的方式和/或配置结合在一起。此外，应当理解，传感器的第四方面和/或传感器的第一方面和/或传感器的第二方面和/或方法的第三方面的特征的任何结合可以一同使用，和/或来自这些方面的任一个或全部方面的任何特征可以与本文公开的任何示例结合。在第五方面，传感器包括检测器件，该检测器件包括光波导、与光波导可操作地相关联的光学传感器，以及器件电路。器件电路包括试剂电极、电连接到试剂电极的第一嵌入金属层和电连接到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器，包括：流动池，包括：钝化层，所述钝化层具有相对的表面和在所述相对的表面中的第一表面处的反应部位；和盖子，所述盖子可操作地连接到所述钝化层，以部分地限定所述盖子和所述反应部位之间的流动通道；检测器件，所述检测器件与所述钝化层的所述相对的表面中的第二表面相接触，所述检测器件包括与所述检测器件的其他检测电路电隔离的嵌入金属层；以及控制器，所述控制器用于将所述嵌入金属层接地。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.06.09 NL N2019043;2017.04.25 US 62/489,8401.一种传感器，包括：流动池，包括：钝化层，所述钝化层具有相对的表面和在所述相对的表面中的第一表面处的反应部位；和盖子，所述盖子可操作地连接到所述钝化层，以部分地限定所述盖子和所述反应部位之间的流动通道；检测器件，所述检测器件与所述钝化层的所述相对的表面中的第二表面相接触，所述检测器件包括与所述检测器件的其他检测电路电隔离的嵌入金属层；以及控制器，所述控制器用于将所述嵌入金属层接地。2.如权利要求1所述的传感器，其中，所述检测器件还包括：光学传感器，所述光学传感器电连接到所述检测器件的所述其他检测电路，以响应于由所述光学传感器检测到的光子而传输数据信号；以及电绝缘间隙，所述电绝缘间隙位于所述嵌入金属层和所述其他检测电路之间。3.如权利要求2所述的传感器，还包括将所述光学传感器电连接到所述其他检测电路的第二控制器。4.如权利要求1所述的传感器，还包括被引入所述流动通道的试剂，所述试剂具有范围为约6.5至约10的pH，以及具有范围为约45mS/cm至约85mS/cm的电导率。5.一种传感器，包括：检测器件，包括：光波导；光学传感器，所述光学传感器可操作地与所述光波导相关联；和器件电路，包括：第一嵌入金属层；和第二嵌入金属层，所述第二嵌入金属层电连接到所述光学传感器；其中，所述第一嵌入金属层与所述第二嵌入金属层被电绝缘间隙间隔开；钝化层的至少一部分，与所述第一嵌入金属层和所述光波导的输入区域相接触，所述钝化层的所述至少一部分具有至少部分地邻近所述光波导的输入区域的反应部位；盖子，所述盖子可操作地连接到所述钝化层，以部分地限定所述盖子和所述反应部位之间的流动通道；第一控制器，所述第一控制器电连接到所述第一嵌入金属层以选择性地将所述第一嵌入金属层接地；和第二控制器，所述第二控制器将所述第二嵌入金属层电连接到所述光学传感器，以响应于由所述光学传感器检测到的光子而传输数据信号。6.一种方法，包括：将试剂引入传感器的流动通道，所述传感器包括：流动池，包括：钝化层，所述钝化层具有相对的表面和在所述相对的表面中的第一表面处的反应部位；和盖子，所述盖子可操作地连接到所述钝化层，以部分地限定所述盖子和所述反应部位之间的所述流动通道；检测器件，所述检测器件与所述钝化层的所述相对的表面中的第二表面相接触，所述检测器件包括与所述检测器件的其他检测电路电隔离的嵌入金属层；响应于所述反应部位处的涉及所述试剂的至少某反应组分的反应，执行所述传感器的感测操作；以及在所述感测操作期间，将所述嵌入金属层接地，从而为所述嵌入金属层提供被动保护。7.根据权利要求6所述的方法，其中：所述检测器件还包括电连接到所述其他器件电路的光学传感器；所述嵌入金属层与电连接到所述光学传感器的所述其他器件电路被电绝缘间隙隔开；和所述嵌入金属层的接地与所述感测操作正交。8.一种传感器，包括：流动池，包括：钝化层，所述钝化层具有相对的表面和在所述相对的表面中的第一表面处的反应部位；和盖子，所述盖子可操作地连接到所述钝化层，以部分地限定所述盖子和所述反应部位之间的流动通道；检测器件，所述检测器件与所述钝化层的所述相对的表面中的第二表面相接触，所述检测器件包括嵌入金属层；试剂电极，所述试剂电极被定位为与待引入所述流动通道中的试剂相接触；和控制器，所述控制器电连接所述试剂电极和所述嵌入金属层，以选择性地施加电偏压，所述电偏压致使所述试剂电极成为阳极或阴极中的一个，以及致使所述嵌入金属层成为所述阴极或所述阳极中的另一个。9.如权利要求8所述的传感器，其中所述试剂电极连接到所述盖子的内表面的至少一部分。10.如权利要求8所述的传感器，其中所述试剂电极：连接到所述盖子的内表面的一部分；以及形成所述流动通道的侧壁。11.如权利要求10所述的传感器，其中所述侧壁电连接并直接机械地连接到金属导体或连接器，以及其中所述金属导体或连接器电连接到所述控制器。12.如权利要求10所述的传感器，其中，所述侧壁通过连接到所述盖子的所述内表面的所述部分的所述试剂电极的一部分和通过导电部件电连接到所述控制器。13.如权利要求8所述的传感器，其中：所述盖子包括限定所述流动通道的侧壁的特征；以及所述试剂电极包括设置在所述特征上的层。14.如权利要求8所述的传感器，其中所述试剂电极包括层：所述层连接到所述盖子的内表面的一部分；并且设置在限定在所述盖子中的流体端口的至少一部分上。15.如权利要求8所述的传感器，其中所述试剂电极包括层：所述层连接到所述盖子的外表面的一部分；并且设置在限定在所述盖子中的流体端口的至少一部分上。16.如权利要求8所述的传感器，其中所述钝化层的一部分具有限定在所述钝化层上或嵌入所述钝化层中的所述试剂电极。17.如权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：特蕾西·海伦·冯，蔡秀雨，丽莎·郭，海·特兰，凯万·萨米，强亮亮，博扬·波亚诺夫，
申请(专利权)人：伊鲁米那股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US