[发明专利]具有嵌入的微流体的色彩感测影像传感器和相关方法

说明书

背景技术

生物或化学检验的结果是常常通过使用光学成像方法测定。基于荧光或化学发光成像 的检验数据解析正在取代更传统的方法，例如凝胶电泳法，非根据影像的流动式细胞测量 术和质谱仪。荧光和化学发光成像是特别适合用于多任务的(复合的)检验数据解析，因 为彩色和空间位置的信息是可区别不同类型的样品成分或程序。

基于现代光学成像基础的诊断仪器利用数字影像传感器如电荷耦合组件(CCD)传感 器或互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器。虽然CCD影像传感器，甚至比十年前 还要少，由于其高灵敏度曾经是影像传感器的首选类型，CMOS影像传感器正在逐渐接管 市场。CMOS影像传感器与CCD传感器相比是与显著降低制造成本相关，且是正稳定地提 高性能。许多要求特别高灵敏度的应用中现在可使用所谓的背侧照射型CMOS影像传感器， 其中借由远离光学路径配置电连接到光电二极管，光收集效率比传统的前照式CMOS影像 传感器提高。这些发展已经导致基于光学成像的诊断仪器普遍减少在影像传感器的成本上。 在许多情况下，该仪器成本是由其它组件支配如光学器件(例如，透镜，滤光器和反射镜) 和流体组件决定。

目前，正在努力投入开发紧凑，低成本的光学成像系统，尤其是对于使用在医疗点和/ 或在低资源环境。然而，这样的成像系统通常还是花费了几千美元，这会降低市场接受。 此外，系统用于医疗点和/或资源匮乏环境必须是坚固的，免维护，和可通过最少训练的工 作人员操作，这使得它特别具有挑战性，以满足成本要求。由于这些原因，许多医疗点和/ 或资源匮乏环境依赖于层流法生物传感器检验数据解析，导致差的定量(如果有的话)，有 限的多任务(如果有的话)能力，和主观读数。因此，在这样的环境下患者得不到最佳治 疗方案。

发明内容

在一个实施例中，彩色影像传感器具有嵌入微流体包括硅基板具有(a)至少一个凹部 部分地界定至少一个嵌入的微流体通道和(b)多个感光区域，其中至少两个感光区域是分 别位于相对于该至少一个凹部，至少两个相互不同的深度范围，用于以响应光从该至少一 个凹部产生位置感测的电子信号，以提供颜色讯息。

在一个实施例中，一种用于流体样品产生色彩影像的方法，包括执行沉积在嵌入在硅 基板上的微流体通道的流体样品成像，到多个硅基板的感光区域，和基于光穿透到硅基板 的深度产生彩色讯息。

在一个实施例中，用于制造多个具有嵌入的微流体的彩色影像传感器晶片级方法包括： (a)加工该硅晶片的前侧，以产生多个掺杂区域，其中掺杂区位于相对于该硅晶片的背面 的平面相互不同的多个深度的范围，(b)加工背侧，借由在背面的平面上制造具有相对于 该背面的平面的深度的凹部，以部分地界定多个嵌入的微流体通道，使得相互不同的深度 范围分别对应从该凹部到硅晶片相互不同波长范围的光的穿透深度，和(c)切割该硅晶片 由此独立该彩色影像传感器，其中，每个彩色影像传感器包括至少一个嵌入的微流体通道。

附图说明

图1根据实施例说明具有嵌入的微流体的彩色影像传感器。

图2示出光穿透进入硅的波长相关的深度绘图。

图3根据实施例说明具有嵌入的微流体的色彩感测影像传感器，其包括用于侦测不重迭 波长范围的光的感光区域。

图4根据一个实施例说明具有嵌入的微流体的色彩感测影像传感器，其包括用于检测重 迭波长范围的光的感光区域。

图5根据一个实施例说明具有嵌入的微流体的色彩感测影像传感器，其包括用于检测重 迭波长范围的光的感光区域。

图6根据一个实施例说明图1的色彩感测影像传感器的色彩像素组的布局。

图7根据一个实施例说明图1的色彩感测影像传感器的色彩像素组的另一种布局。

图8根据一个实施例说明图1的色彩感测影像传感器的色彩像素组的另外一种布局。

图9根据一个实施例说明使用图1的色彩感测影像传感器的样品成分的无透镜成像。

图10根据一个实施例说明一个具有多层微流体的色彩感测影像传感器。

图11根据一个实施例说明配置成减少光谱模糊的色彩感测影像传感器。

图12根据实施例说明利用图1的色彩感测影像传感器以产生流体样品的色彩影像的样 品成像系统。

图13根据实施例说明利用具有嵌入的微流体的色彩感测影像传感器而用于产生流体样 品的色彩影像的方法。