[发明专利]用于检测目标成分的传感器设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测目标成分的微电子传感器设备。

背景技术

在非均匀分析中，目标生物分子的浓度可以通过测量结合在传感器表面的目标生物分子或珠子(其代表目标生物分子)的表面浓度来确定。例如，我们可以考虑一个竞争性分析，其中结合表面(衬底)覆盖有目标分子。所述珠子可以用(对于目标分子)特定的抗体覆盖并且散布在包含目标分子的流体中。样本中的自由目标分子与在用于结合到涂覆有抗体的珠子的传感器表面上固定的目标分子竞争。在低浓度的情况下，抗体与目标分子在传感器表面结合的机会比抗体与目标分子在溶液中结合的机会高。通过测量结合在衬底处的珠子的表面浓度，我们可以确定目标分子的浓度。然而，所述浓度的准确测量需要高度地特定于表面的检测方案，该方案对于溶液中的珠子充分地不敏感。而且，检测的信号应当与样本基质(matrix)无关，该基质可以是全血、全唾液、尿或任何其他生物流体。对于光学检测方案，高的表面特异性可以通过减少测量体积来实现。实现这一点的一种方法是通过共焦成像，其中测量体积被典型地减少到几个波长(例如，1微米)。US2005/0048599 A1公开了一种用于研究微生物的方法，所述微生物用粒子来标记，使得力(例如，磁力)可以施加到其上。在该方法的一个实施例中，光束被引导通过透明材料到达表面，在该表面中该光束被全内反射。离开透明材料的该光束的光作为倏逝波通过表面处的微生物和/或其他成分散射，并且随后被光电检测器检测或用于照亮微生物以便目视观察。

发明内容

期望提供一种用于检测目标成分的微电子传感器设备，其中用于包含目标成分的介质不限于折射率小于载体的材料，并且附着到目标成分的粒子的折射率可以被选择为高于以及低于载体的折射率，而没有显著地影响灵敏度，例如从而提供用于生物感测目的的所述传感器设备。因此，在本发明的一个方面，提供一种用于检测目标成分的微电子传感器设备，包括：具有目标成分可以在其处聚集的结合表面的载体；用于发射在结合表面处入射的辐射束的源；用于以反射模式确定所述发射的辐射的量的检测器。在本发明的一个方面，结合表面由多个孔提供，所述孔限定具有小于衍射极限的最小面内孔径W1的结构，该衍射极限由用于包含目标成分的介质限定。

在本发明的另一方面，提供一种检测介质中目标成分的存在的方法，包括：由多个孔提供目标成分可以在其处聚集的结合表面，所述孔限定具有小于衍射极限的最小面内孔径W1的结构，该衍射极限由用于包含目标成分的介质限定；发射入射在结合表面上的辐射束，该结合表面由多个孔形成，所述孔限定具有小于衍射极限的最小面内孔径W1的结构，该衍射极限由用于包含目标成分的介质限定；以及以反射模式检测所述辐射的量。通过参考下面所描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是清楚的并且将被阐明。

附图说明

图1示出根据本发明的一个方面的微电子传感器设备的总体设置；

图2示出图1中描绘的结合表面的说明性示意图；

图3示出具有变化的电场大小的线栅偏振器内的模拟场分布；

图4示出根据本发明的一个方面的第一实施例；

图5示出可替代的设置，其中测量归因于倏逝体积中珠子的存在的增加的散射；

图6示出用于检测归因于所述线之间间隔中珠子的存在的减少的反射的改进方案；

图7示出裂缝的宽度对反射的衍射级的和的影响，填充线栅的介质的折射率(index)作为参数；

图8示出所述线之间间隔中的折射率(index)对基本反射的影响；以及

图9示出具有折射率1.58的厚层对基本(0R)反射的影响和对反射和透射(总计)的和的影响。

具体实施方式

根据本发明的微电子传感器设备可以用于定性地或定量地检测目标成分，其中目标成分可以例如是生物物质，如生物分子、合成物、细胞组分(fraction)或细胞。术语“标签和/或粒子”将表示具有一些可被检测的属性(例如，光密度、磁化率、电荷)的粒子(原子、分子、合成物、纳米粒子、微粒等等)，从而间接地揭示相关的目标成分的存在。“目标成分”和“标签粒子”可以是相同的。根据本发明的一个方面的微电子传感器设备包括下列组件：