[实用新型]用于保护芯片选择性部分的刚性掩模

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于保护芯片选择性部分的刚性掩模。

背景技术

如已知的，根据各种识别模式，核酸的分析需要以下预备步骤： 生物物质样本的制备、包含于其中的核物质的扩增、以及对应于序 列寻求的单个靶标或参照链的杂化。

在预备步骤的结尾，必须检查样本以确认是否已规则地发生扩 增。

根据称为“实时PCR”的方法，通过合适地选择的热周期对DNA 进行扩增，并且在整个过程中通过荧光反应检测和监控扩增反应的 演进。

扩增反应以这样的方式进行，即，包含在设置于支撑物中的识 别室中的链(strand)包含荧光分子或荧光团。设计为用于样本光学 读数的PCR分析仪在US2012/0170608以及US2013/0004954中描 述。

存在提供具有识别室的芯片的需求，识别室具有亲水基体部分 和疏水侧向边缘部分。根据现有技术，通过在芯片上设置亲水表面 以及限定多个室的由疏水材料形成的外壳结构(containment structure)来实现上述需求。在缺少疏水限制的情况下，包含在室(包 括生物样本和反应剂)中的溶液可呈现过度的外围分布，这会损害 反应条件(危害反应条件的均一性到以至于显著减慢或完全阻止反 应的程度)以及信号的外部检测。考虑布置在芯片上的情况，设置 有二氧化硅(可能进一步被处理以改进其亲水性)表面的是聚碳酸 酯结构，该聚碳酸酯结构邻接在反应室上。此外使得这些室中的每 一个设置有加热器和温度传感器或者其他类型的执行器和传感器。 使得该系统还包括用于检测指示反应本身演进的信号的外部系统。 清楚的是，在这样的构造中，这些系统在室的中央区域处是最有效 的。例如，加热器将布置在中央，并且将以最大的精度控制反应发 生在流体降落的中央区域中的温度，而预期的是温度的近似径向梯 度。在其中由于聚碳酸酯的疏水性不足而导致径向区域受到流体中 显著部分的浓度影响，这可表示尤其是在对温度非常敏感的生物反 应(诸如通过PCR进行DNA扩增)的情况下对反应正常进行的严 重阻碍。此外，在相同的实例中，用于检测荧光信号的传感器将聚 焦在中央区域中，在流体体积不足的情况下可减弱检测到的量化信 号，从而导致在估算通过PCR得到的DNA量方面的错误。

例如，已知使用产生等离子体的反应器，以便使得聚碳酸酯表 面疏水。

然而，为此，有利的是以保留反应室的亲水性或者在任何情况 下不使得它们变得疏水的方式对反应室的底部进行掩模。为此，通 常将诸如铝、镍或铬的金属，或者将诸如氮化铝(AlN)或氧化铝 (Al₂O₃)的化合物，或者再次将碳化硅(SiC)或五氧化二钽(Ta₂O₅) 作为掩模。可参照例如JohnWiley&Sons出版社出版的“微制造导 论(Introductiontomicrofabrication)”(SamiFranssila著)第二版 第138页。通过以下步骤获得所述掩模：借助沉积和蚀刻的连续步 骤将在反应室内沉积金属层用于覆盖室自身底部，并且然后进行等 离子处理用于使室的未进行掩模的侧表面疏水。最终，金属掩模层 在之后被移除。

显然的是，现有技术带来了兼容性和过程的严重问题。特别地， 金属掩模的形成是不理想的，因为其延长过程步骤并使过程步骤变 得复杂，并且金属掩模的形成对于整体形成于芯片自身中的可能电 子设备而言可能是污染源。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供用于保护芯片选择性部分的刚性掩 模，其将能够降低所述分析过程中的读数错误的风险。

根据本公开的一个方面，提供了一种刚性掩模，用于在用于生 化反应的芯片的化学/物理处理期间保护所述芯片的选择性部分，其 中所述芯片包括多个井，所述生化反应在所述井处发生，所述井具 有底部并且根据图案进行布置，所述刚性掩模此外在至少第一方向 上相对于所述芯片是活动的，并且所述刚性掩模包括：支撑部分； 以及多个支腿，每个支腿均设置有刚性芯柱和板，所述刚性芯柱具 有固定至所述支撑部分的第一端以及固定至所述板的第二端，其中 所述支腿根据所述图案而固定至所述支撑部分并且以以下方式配 置：当每个所述支腿插入在对应的井中时，相应的板至少部分地覆 盖所述井的底部，从而在所述化学/物理处理期间提供保护。