[实用新型]光检测设备和使用其的生物传感器

说明书

本申请涉及但不限于光检测设备和使用其的生物传感器。提供了光检测设备和相关方法。该设备可以包括反应结构以用于包含具有相对高或低pH的反应溶液和产生光发射的多个反应位点。该设备可包括设备基座，该设备基座包括多个光传感器、耦合到光传感器的设备电路、以及阻挡激发光但允许光发射传递到光传感器的多个光导。设备基座还可以包括在每个光导和设备电路之间、围绕每个光导延伸的衬垫层，以及相对于在每个光导和衬垫层之间围绕每个光导延伸的反应溶液是化学惰性的保护层。保护层防止穿过反应结构和光导的反应溶液与设备电路相互作用。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2017年12月22日提交的且题为“Light Detection Devices with Protective Liner and Methods of Manufacturing Same”的第 62/609,889号美国临时专利申请和于2018年3月19日提交的且题为“Light Detection Devices with Protective Liner and Methods of Manufacturing Same”的第2020612号荷兰申请的优先权。以上提及的申请中的每个申请的全部内容在此通过引用并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及但不限于光检测设备和使用其的生物传感器。

背景技术

生物或化学研究中的各种方案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，并且随后的分析可以帮助识别或揭示反应中涉及的物质的性质。例如，在一些多重试验中，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探针。每个已知的探针可以被沉积到微孔板的对应的阱(well)中。观察在阱内的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。

在一些常规的荧光检测方案中，光学系统被用于将激发光引导到荧光标记的分析物上，并且还用于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，并且涉及相对大的台面占用面积。例如，这样的光学系统可以包括透镜、过滤器、和光源的布置。

在其他提出的检测系统中，受控反应发生在局部支撑表面上或在不涉及检测荧光发射的大型光学组件的电子固态光检测器或成像器(例如互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器或电荷耦合器件(CCD)检测器)上设置的预定反应室内。然而，这种所提出的固态成像系统可能有一些局限性。例如，将溶液中的试剂(例如荧光标记分子)流体地输送到位于这种系统的电子设备上的分析物可能会带来挑战。例如，在一些情况下，试剂溶液可能会破坏电子设备并且腐蚀或以其他方式损坏电子设备的部件。

实用新型内容

在本公开的一个方面，提供了一种设备。该设备包括反应结构，该反应结构形成多个反应凹槽以及至少一个反应位点，该多个反应凹槽用于包含pH小于或等于约5或pH大于或等于约8的反应溶液，该至少一个反应位点在用反应溶液处理后响应于入射激发光而产生光发射。该设备还包括被定位于反应结构下方的设备基座。设备基座包括多个光传感器和设备电路，该设备电路电耦合到光传感器以基于由光传感器检测到的光子而传输数据信号。该设备基座还包括多个光导，该多个光导具有输入区域，所述输入区域接收激发光和来自至少一个对应的反应凹槽的光发射，该光导从输入区域朝向至少一个对应的光传感器延伸到设备基座中并且包括至少一种过滤材料，该至少一种过滤材料过滤激发光并允许光发射传递到至少一个对应的光传感器。该设备还包括围绕每个光导延伸并被定位于每个光导和设备电路之间的衬垫层。设备基座还包括围绕每个光导延伸并被定位于每个光导和衬垫层之间的保护层，该保护层防止穿过反应结构和光导的反应溶液与设备电路相互作用。保护层相对于反应溶液是化学惰性的。

在一些示例中，保护层邻接在设备基座内的多个光导。在一些这样的示例中，设备电路被设置在设备基座的介电材料层内，衬垫层被定位于保护层和介电材料层之间，并且衬垫层邻接介电材料层。