[发明专利]用于DNA检测的微电子传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对至少一种生物目标物质(尤其是核酸分子或其片段)的研究的微电子传感器装置，包括对目标特定反应物和传感器组件的使用。本发明还包括一种用于对至少一种生物目标物质的研究的一种方式以及对该微电子传感器装置的使用。

背景技术

美国2005/0009070A1公开了一种小型生物传感器，其包括多井(multi-well)板，其中可选择性地控制在所述板的反应井中的温度，以便为聚合酶链反应(PCR)提供最佳条件。在美国6 864 140 B2中，说明了一种微传感器，其具有以薄膜晶体管形式在与发生(生物)化学反应的样品室相邻的衬底上的多晶硅上形成的局部加热元件。然而，用这个已知装置不可能对样品室中样品进行进一步的研究。此外，美国6 867 048 B2公开了一种微电子生物传感器，其中，将具有传感器元件阵列的微芯片布置在具有加热元件的膜上。这个膜允许采用对于所有传感器元件都相同的方式来控制相邻样品室中的温度。WO 02/02794A公开了一种集成微阵列装置，其包括具有微位置(microlocation)的衬底。在所述微位置中设置了包含目标部分(target moiety)的微阵列芯片。因此，在将包含测试部分(test moiety)的样品引入所述微位置时，可以监测所述测试部分与所述目标部分的相互作用。US 2004/151629 A1公开了一种用于样品处理(例如放大)的装置，其包括包含至少一个室的衬底部分。相邻于所述室可以存在多个薄膜层，以便例如对所述室的温度进行差异控制，或者感测或修改所述室中测试样品的特性。

发明内容

基于这个情形，本发明的目的是提供用于对生物目标物质进行更准确且更节省成本的研究的手段，尤其是与PCR过程相结合。

通过根据权利要求1的微电子传感器装置、根据权利要求18的方法和根据权利要求29的使用来实现这个目的。在从属权利要求中公开了优选实施例。

根据本发明的微电子传感器装置是想要用于对至少一种生物目标物质(例如DNA片段)的研究。术语“研究”在此应包括对目标物质的某些特性的定性和/或定量检测，可选的还包括对所述物质的处理，例如通过PCR进行处理。该传感器装置包括以下组件：

a)样品室，在样品室可以提供要研究的样品。样品室通常是空腔(cavity)或填充了一些物质的腔，这些物质如凝胶体，其可以吸收样品物质；它可以是开口的腔、封闭的腔、或通过流体连接通道连接到其它腔的腔。样品室还包含至少一种目标特定反应物(target specific reactant)，所述反应物和/或所述目标物质包括标签，如果反应物与目标物质发生反应，该标签就改变可观察特性(这个改变可以发生在反应期间和/或反应之后，并可以包括特性的出现或消失)。例如反应物可以包括探针分子(probemolecule)，其特定地结合到特定生物目标分子上，并且该标签可以是反应物的功能性部分，具有一些易于检测到的特性，例如荧光。样品室最初可以包含固态(干燥的)形式的反应物，其随后在添加样品时溶解。

b)传感器组件，用于检测标签的所述可观察特性。传感器组件可以包括单一传感器单元，其可选地配有扫描单元，用于顺序地扫描样品室中不同位置。可替代的，传感器组件可以包括与样品室中不同位置相关联的多个单一传感器单元。

c)加热组件，在其被例如电能驱动时，至少与样品室的子区域交换热量。加热组件优选地可以将电能转换为热，热被传递到样品室中。然而，还有可能加热组件从样品室吸收热量，并在消耗能量的情况下将其传递到其它一些地方。

d)控制单元，用于选择性地驱动加热组件(即用于向其提供能量)。

所述的微电子传感器装置允许通过感测标签的可观察特性，监测在样品室中的目标特定反应物与包含在样品中的生物目标物质之间的反应过程。在反应开始之前感测所述特性还允许确定在样品室中反应物或目标物质的量。而且，可以使用加热组件来为例如敏感生物样品的操控而提供最佳条件，或者为测试结合过程的选择性而提供最佳条件。

根据微电子传感器装置的优选实施例，加热组件包括加热阵列，其具有多个可单独控制的加热元件。在最普遍的意义上，术语“阵列”在本发明的上下文中应表示多个元件(例如加热元件)的任意一维，二维或三维排列。通常，这个阵列是二维的，并优选地还是平面形的，而且(加热)元件以规则的样式排列，例如网格或矩阵样式。具有选择性受控的加热元件的加热阵列可以用来在样品室中产生实际中任何想要的空间和/或时间温度曲线。