專利名稱：用于分析樣本的設(shè)備、裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于分析樣本的設(shè)備。
此外，本發(fā)明涉及用于分析樣本的裝置。
本發(fā)明還涉及分析樣本的方法。
背景技術(shù)：
生物傳感器可以是用于檢測(cè)分析物的設(shè)備，該設(shè)備將生物成分與物 理化學(xué)檢測(cè)器部件或物理檢測(cè)器部件結(jié)合起來。
由Chiou, PY、 Ohto, AT、 Wu, MC于2005年在《自然》第436
巻第370 — 372頁發(fā)表的"Massively parallel manipulation of single cells
and microparticles using optical imaging，，公開了 一種光學(xué)圖像驅(qū)動(dòng)的介電
電泳技術(shù)，該技術(shù)允許在光導(dǎo)電表面上獲得電場(chǎng)的高分辨率圖案化以便 操作單個(gè)的粒子。
由Dholakia, K于2005年在《自然材料》第4巻第579 ~ 580頁發(fā) 表的"Optoelectronic tweezers"公開了 一種祐j殳影到光導(dǎo)電層上的低功率 光圖像可以在大區(qū)域上建立非均勻的電場(chǎng)，并且允許在沒有導(dǎo)線和電極 的情況下對(duì)粒子進(jìn)行操作和分類。
WO 2000/14515公開了一種在透明襯底上包括多個(gè)測(cè)試部位的生物 分子分析儀，每個(gè)測(cè)試部位具有附著于該測(cè)試部位的探針分子?？蓪ぶ?光源的陣列被定位成與相應(yīng)的測(cè)試部位光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。包含樣本分子的溶液 被定位成與所述多個(gè)測(cè)試部位接觸。具有多個(gè)光電檢測(cè)器的檢測(cè)器陣列 被定位成與所述可尋址光源的陣列光學(xué)對(duì)準(zhǔn)， 一個(gè)光電檢測(cè)器相應(yīng)于一 個(gè)光源，并且濾光器置于所述檢測(cè)器陣列和所述多個(gè)測(cè)試部位之間，以 便吸收來自光源的光并將來自測(cè)試部位的光傳送到該檢測(cè)器陣列。
然而，由于尋址生物傳感器所依照的尋址方案復(fù)雜，因此常規(guī)生物 傳感器的成本可能較高
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能以廉價(jià)的方式制造的樣本分析系統(tǒng)。 為了達(dá)到以上限定的目的，提供了根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求所述的用于分 析樣本的設(shè)備、用于分析樣本的裝置和分析樣本的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了用于分析樣本的設(shè)備，該 設(shè)備包括射束敏感結(jié)構(gòu)，該射束敏感結(jié)構(gòu)適于使得射束敏感結(jié)構(gòu)的一部 分的電特性通過撞擊到該射束敏感結(jié)構(gòu)的所述部分上的射束局部地改 變，并且所述設(shè)備還包括適于容納樣本的樣本容納單元，其中所述射束 敏感結(jié)構(gòu)和所述樣本容納單元被設(shè)置成使得所述射束敏感結(jié)構(gòu)的所述部
本的分析特性。； 、$ '、 ， 、 、； 、，
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了用于分析樣本的裝置， 該裝置包括具有前述特征的設(shè)備以及射束生成單元，該射束生成單元適 于產(chǎn)生撞擊到該設(shè)備的所述射束敏感結(jié)構(gòu)的所述部分上的射束。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了分析樣本的方法，該方
法包括將射束撞擊(引導(dǎo))到射束敏感結(jié)構(gòu)的一部分上，該射束敏感
結(jié)構(gòu)適于使得該射束敏感結(jié)構(gòu)的所述部分的電特性通過所述撞擊射束局
部地改變；在樣本容納單元中提供所述樣本；以及設(shè)置所述射束敏感結(jié) 構(gòu)和所述樣本容納單元，使得所述射束敏感結(jié)構(gòu)的所述部分的電特性的 局部改變局部地改變?cè)谠摌颖救菁{單元的相應(yīng)部分中的樣本的分析特性。
在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語"樣本"特別地可以表示任何待分析的固 態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)物質(zhì)，或者它們的組合。例如，所述物質(zhì)可以是液體或 懸浮液，另外尤其是生物物質(zhì)。這樣的物質(zhì)可以包括蛋白質(zhì)、多肽、核 酸、脂質(zhì)(lipid)、碳水化合物或全細(xì)胞(full cell)等。
術(shù)語"射束敏感結(jié)構(gòu)，，特別地可以表示任何材料，特別是層狀的材料， 該材料在射束敏感結(jié)構(gòu)的電特性方面具有選擇性地受到撞擊射束的影響 的特性。換言之，當(dāng)射束碰撞射束敏感結(jié)構(gòu)的一部分時(shí)，該被照射的部 分的電行為不同于該射束敏感結(jié)構(gòu)的未被照射的部分的電行為。
術(shù)語"電特性，，特別地可以表示歐姆電阻(或電導(dǎo)率)、阻抗、電容、 感應(yīng)率等。特別地，當(dāng)光照射光電導(dǎo)體時(shí)，可以減小所述歐姆電阻。
術(shù)語"分析特性"特別地可以表示與(流體)樣本的分析相關(guān)的特性，說
比如物理特性(例如電荷引起的吸引或排斥，或聚集)、化學(xué)特性(例 如pH值)、生物特性(例如生物活性)等。
術(shù)語"射束"特別地可以表示橫向有限的具有特定傳播方向的光子束 或粒子束或聲波束。這樣的射束可以是光束、電子束、聲束、超聲束。 唯一的要求在于，所述射束應(yīng)能啟動(dòng)與射束敏感結(jié)構(gòu)的相互作用，該相 互作用在特性上改變了該射束敏感結(jié)構(gòu)的電特性。
術(shù)語"射束生成單元"特別地可以表示射束源，比如激光器或X射線 管或超聲波聲源或電子源。
所述"襯底"可以由任何合適的材料制成，所述材料比如玻璃、塑料 或半導(dǎo)體。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，可能有利的是提供對(duì)于射束部分地 或(基本上)完全地透射的襯底。例如，當(dāng)使用光束時(shí)，玻璃襯底可以 是一種合適的選擇。因此，術(shù)語"襯底"可以用于一般地定義位于感興趣 的層或感興趣的部分以下的用于層的元件。此外，所述"襯底，，可以是任 何其他在其之上形成層(例如玻璃層或金屬層)的基底。根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)示例性實(shí)施例，射束可以用于如此照射相應(yīng)的射束敏感層，使得撞
電特性,一尤其是i導(dǎo)率。、因此:可以使得用射i (例如光束)對(duì)s底尋
址成為可能，由此允許忽略常規(guī)上提供于襯底中的(例如作為集成電路 部件的)昂貴的電尋址部件。所述襯底可能需要很少的接觸導(dǎo)線，或者 如果包括了光伏層，則完全不需要導(dǎo)線。因此，所述襯底可以以較少的 努力制造，并且由于可以容易地并且高精度地控制光束(或其他種類的 射束，如電子束)，因而可以非常有效地制定尋址方案。因此，性能和 資源可以從(生物傳感器的)襯底轉(zhuǎn)移到外部控制單元，從而允許提供 非必需的部件。因此，可以廉價(jià)地制造所述非必需的部件，而多用途部 件(例如外部尋址設(shè)備)可以包括較昂貴的部件。
常規(guī)地，快速無機(jī)光電導(dǎo)體材料可以與(高頻)交流電流結(jié)合使用， 以促進(jìn)中性粒子的介電電泳。與此相反，本發(fā)明的示例性實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了 有機(jī)光電導(dǎo)體，該有機(jī)光電導(dǎo)體可以被設(shè)計(jì)成在其對(duì)于光束的照射的電 響應(yīng)方面緩慢得多。換言之，與傳統(tǒng)的無機(jī)光電導(dǎo)體相比，當(dāng)有機(jī)光電 導(dǎo)體被照射時(shí)，其電導(dǎo)率的相應(yīng)變化可以持續(xù)明顯更長(zhǎng)的時(shí)間。在響應(yīng) 太快的情況下，所施加的電壓僅在照射期間存在。光源和電壓必須在任何位置上同時(shí)存在，以便在所述位置將電壓耦合到樣本體積中。相對(duì)較 慢的響應(yīng)特性允許有機(jī)光電導(dǎo)體正確地工作以便尋址生物芯片的若干部 分，甚至用一個(gè)光源同時(shí)尋址生物芯片上的多個(gè)位置。根據(jù)本發(fā)明的示
地、甚至用短的光學(xué)光脈沖來改變樣本中的電壓。這允許實(shí)現(xiàn)若干應(yīng)用， 比如帶電分子的運(yùn)輸。此外，由于濕處理可以用有機(jī)光電導(dǎo)體材料來進(jìn) 行，因此有機(jī)光電導(dǎo)體材料是相對(duì)廉價(jià)的。另外，對(duì)這樣的有機(jī)光電導(dǎo)
體定界(bound)的電極可以用直流電壓驅(qū)動(dòng)，這與交流電壓相比可能更 加簡(jiǎn)單。
因此，可以通過永久的導(dǎo)電線去除驅(qū)動(dòng)粒子，并且可以使得昂貴的 光刻不是必需的。在需要的地方，可以建立臨時(shí)的"虛擬"電極結(jié)構(gòu)。由 于可以以小的截面積提供射束，因此可以使得電極結(jié)構(gòu)的尺寸減小成為 可能。這可以允許在微流體設(shè)備中在電作用力的影響下操作粒子，例如 DNA、細(xì)胞、蛋白質(zhì)等。在這樣的流體設(shè)備中，可以通過入口提供樣本， 并且可以通過出口將樣本排出。在入口和出口之間，可以提供流體結(jié)構(gòu) (例如在襯底中形成的通道、閥、龍頭等)。
筒(cartridge)進(jìn)行光學(xué)尋址。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了 用于顯著降低供分子診斷中使用的生物芯片或片上實(shí)驗(yàn)室 (lab-on-a-chip)的價(jià)格的方法，該方法包括將尋址芯片的方法與低成本 的樣本載體分離開來。樣本載體不必包含任何有源電子部件(例如晶體 管)，而是可以包含用于從筒/生物芯片分析儀(例如臺(tái)式機(jī)器或手持設(shè) 備)中接收光學(xué)信號(hào)的裝置。在樣本載體中的光學(xué)接收器可以是非結(jié)構(gòu) 化的有機(jī)光電導(dǎo)體層的形式，該有機(jī)光電導(dǎo)體層的電阻可以通過光調(diào)制 設(shè)備(例如掃描激光器)的照射局部地降低。依賴于時(shí)間的電壓圖案可 以通過光電導(dǎo)體的照射從筒分析儀光學(xué)寫入到樣本載體中。此電壓分布 圖可以用于電動(dòng)地操作(例如運(yùn)送、混合)帶電生物粒子或用于任何需 要空間變化的電壓圖案的其他裝置。
所述射束還可以用于對(duì)具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)的層進(jìn)行加熱。所述 層的材料可以選自包括氧化錳、氧化鎳、氧化鈷、氧化鐵、氧化銅、氧 化鈦、半導(dǎo)體材料和摻雜的半導(dǎo)體材料的組?？赡芟Ｍ蠈?shí)驗(yàn)室筒是用后可棄的，例如以避免樣本的交叉污染。
存在多個(gè)可以以;[艮低的成本獲得的生物化學(xué)測(cè)試。例如，妊娠的檢 測(cè)可以通過檢測(cè)尿液中的特定蛋白質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。雖然存在其他的可能比這 更昂貴的診斷測(cè)試，但是通常來說用后可棄的筒應(yīng)當(dāng)盡可能的廉價(jià)。盡 管與傳統(tǒng)的檢驗(yàn)(assay)相比，將部件集成到一個(gè)襯底上可以降低成本， 但是由于在襯底上限定結(jié)構(gòu)所需的處理量的原因，仍將保持高的代價(jià)。 如果可以減少或者完全避免掩模步驟的數(shù)目，那么這將有利地降低用后 可棄物的成本。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，可以將有機(jī)光電導(dǎo)體層合并到樣 本載體中，以允許檢測(cè)來自筒分析儀(例如臺(tái)式機(jī)器、手持讀取器/設(shè)備) 的光學(xué)信號(hào)。該光學(xué)信號(hào)可以局部地減小筒中的有機(jī)光電導(dǎo)體的電阻， 并且可以導(dǎo)致通過所施加的光圖案定義的電壓圖案。該電壓圖案可以在 樣本(例如流體)隔間/通道中建立電場(chǎng)，其可以用于與生物粒子的運(yùn)動(dòng) 相關(guān)的各種裝置中。
接下來，將解釋所述設(shè)備的其他示例性實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例 也同樣適用于本發(fā)明的裝置和方法。
所述設(shè)備可以包括襯底，其中所述射束敏感結(jié)構(gòu)可以(直接地或中 間具有一個(gè)或多個(gè)中間層地)形成于該襯底上。例如，所述襯底可以具 有平坦的表面，在該表面上可以沉積或施加射束敏感結(jié)構(gòu)(例如光電導(dǎo) 體)的層。這可以允許實(shí)現(xiàn)使用標(biāo)準(zhǔn)沉積過程的簡(jiǎn)單而廉價(jià)的配置，所 述標(biāo)準(zhǔn)沉積過程例如化學(xué)氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、濺 射或者在濕處理情況下的旋轉(zhuǎn)/噴涂/印刷。
所述射束敏感結(jié)構(gòu)可以是形成于所述襯底之上的非圖案化層。換言 之，該射束敏感結(jié)構(gòu)可以是連續(xù)層。這允許在單個(gè)沉積過程中沉積射束 敏感結(jié)構(gòu)或射束敏感層，而無需隨后執(zhí)行昂貴的圖案化處理，如光刻和 蝕刻。
可替代地，所述射束敏感結(jié)構(gòu)可以是形成于所述襯底之上的圖案層。 通過圖案化該射束敏感層，可以改善系統(tǒng)的空間分辨率。這樣的圖案化 可以通過使用單個(gè)光刻和蝕刻過程來執(zhí)行，并且因此可以以合理的努力 來實(shí)現(xiàn)?？商娲?，所述圖案化可以作為用于經(jīng)過濕處理的層的印刷處 理的結(jié)果而被實(shí)現(xiàn)。所述襯底對(duì)于所述射束而言可以是透明的。特別地，該襯底可以是 光學(xué)透明的并且例如由玻璃或塑料制成。當(dāng)所述襯底是透明的時(shí)候，所 述射束可以透過該襯底，而基本上未被減弱或吸收。
所述襯底可以是旋轉(zhuǎn)盤。根據(jù)這樣的配置，該襯底可以是可旋轉(zhuǎn)的， 這可以允許所述射束生成單元(例如以射束的一維陣列的形式)保持空 間固定，并且可以移動(dòng)該襯底以對(duì)其進(jìn)行掃描。可替代地，可以考慮被 配置成在與盤旋轉(zhuǎn)方向成一定角度的方向上進(jìn)行掃描的單個(gè)射束。然后， 通過旋轉(zhuǎn)所述盤并且通過將光束引導(dǎo)到該可旋轉(zhuǎn)盤上，旋轉(zhuǎn)盤的環(huán)可被 選擇為具有不同于周圍部分的電特性?？商娲?，通過脈沖地產(chǎn)生射束， 僅盤表面的較小部分將被選擇為具有不同于周圍部分的電特性。
所述設(shè)備可以包括位于所述襯底和所述射束敏感結(jié)構(gòu)之間的導(dǎo)電結(jié) 構(gòu)，其中該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)對(duì)于射束而言可以是透明的。這樣的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可以 允許將電信號(hào)(例如供電電壓)提供給所述射束敏感結(jié)構(gòu)，例如以影響
樣本的帶電粒子。 一個(gè)這樣的透光導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的實(shí)例為ITO (氧化銦錫)。
所述射束敏感結(jié)構(gòu)可以適于使得所述射束敏感結(jié)構(gòu)的所述部分的歐
姆電阻(R)被撞擊到所述射束敏感結(jié)構(gòu)的該部分上的射束局部地改變。 通過改變歐姆電阻或電導(dǎo)率，射束敏感結(jié)構(gòu)和樣本室兩端的分壓可以選 擇性地用于操作這樣的空間中的帶電粒子。這樣的粒子可以是DNA分子 或者可以是蛋白質(zhì)。因此，可以根據(jù)由光束限定的掃描方案來使這樣的 粒子運(yùn)動(dòng)。
所述射束敏感結(jié)構(gòu)可以適于使得所述射束敏感結(jié)構(gòu)的所述部分的電 特性被射束局部地(也就是說，僅在被照射的部分中)改變，其中該射 束可以是電磁輻射束、光束、電子束或者機(jī)械波束。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí) 施例，可以使用光束，該光束例如由激光器或發(fā)光二極管(LED)生成。 這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于，生成了具有足夠高的強(qiáng)度的單色和空間有限的射束。 然而，可替代地，還可以將電子束、質(zhì)子束或任何其他帶電粒子束引導(dǎo) 到表面上以便局部地改變電導(dǎo)率。
所述射束敏感結(jié)構(gòu)可以是光電導(dǎo)體，尤其是有機(jī)光電導(dǎo)體。術(shù)語"光 電導(dǎo)體"特別地可以表示在光輻射的影響下改變其歐姆電阻值或電導(dǎo)率
值的材料。這樣的材料的實(shí)例是三硝基藥酮或PVK (聚乙烯?？ㄟ蚧|(zhì)) 中的二鋰酞菁(dilithium phthalocyanine )。然而，也可以使用其他材料。所述設(shè)備(尤其是所述襯底)可以不包括任何有源電子部件。術(shù)語"有 源電子部件"特別地可以表示任何有源地控制電路特征的電子構(gòu)件(例如 單片集成的電子構(gòu)件)，比如晶體管、邏輯門等。所述襯底可以不包括 任何這樣的電子部件，從而能以低的成本制造該襯底，這使得所述設(shè)備 特別適合于用后可棄的系統(tǒng)。這些電子部件的 一部分或全部可以從可光 學(xué)尋址的設(shè)備中轉(zhuǎn)移到可更長(zhǎng)時(shí)間地使用的外部掃描單元。因此，可以 以經(jīng)濟(jì)的方式制造所述系統(tǒng)。
所述設(shè)備可以包括電壓供應(yīng)單元(例如電壓源)，該電壓供應(yīng)單元
適于在射束敏感結(jié)構(gòu)和對(duì)電極(counter electrode)之間施加電壓，其中 所述樣本容納單元可以置于射束敏感結(jié)構(gòu)和對(duì)電極之間。因此，樣本室 可以位于射束敏感結(jié)構(gòu)和對(duì)電極之間的間隙中。通過這樣的幾何配置， 可以在樣本室中生成電場(chǎng)，該電場(chǎng)被撞擊射束敏感結(jié)構(gòu)的射束選擇性地 改變。換言之，當(dāng)沒有射束時(shí)，電壓降基本上全部發(fā)生在射束敏感層上 方。在另一個(gè)其中射束正撞擊射束敏感結(jié)構(gòu)的配置中，電壓降可以基本 上全部發(fā)生在樣本中，從而通過相應(yīng)的電場(chǎng)影響樣本的帶電成分。這可 以允許在樣本室中移動(dòng)、聚集、積聚或排斥這樣的帶電粒子。因此，所 述設(shè)備可以用作某種分子運(yùn)輸設(shè)備。
如果施加到所述設(shè)備的電壓以高頻振蕩，那么不帶電的粒子可以通 過介電電泳來操作。由于相對(duì)穩(wěn)定的電壓降可以允許實(shí)現(xiàn)例如分子或細(xì) 胞運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用，因此與將交流電流(AC)或交流電壓施加到所述設(shè)備相 比，可以優(yōu)選地將直流電流(DC)或直流電壓施加到所述設(shè)備。
所述設(shè)備可以包括將樣本容納單元與射束敏感結(jié)構(gòu)分離開來的生物 相容性涂層。術(shù)語"生物相容性"特別地可以表示涂層的材料性質(zhì)，即涂 層材料不損害作為樣本而被分析的生物分子或系統(tǒng)。這樣的涂層的實(shí)例 為水凝膠，例如聚丙烯酰胺。當(dāng)有機(jī)光電導(dǎo)體層(該有機(jī)光電導(dǎo)體層是 射束敏感結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例性實(shí)施例)本身是由生物相容性材料制成的時(shí) 候，可以省略這樣的涂層。
所述設(shè)備可以適用于包括以下功能的組中的至少一個(gè)感測(cè)(例如 生物的)粒子(即定性地或定量地檢測(cè)粒子的存在)，執(zhí)行片上實(shí)驗(yàn)室 的應(yīng)用，執(zhí)行電泳，執(zhí)行樣本運(yùn)輸(也就是說在設(shè)備內(nèi)使粒子運(yùn)動(dòng))， 執(zhí)行樣本混合(也就是說混合兩種或多種成分，例如用于觸發(fā)化學(xué)反應(yīng))，細(xì)胞溶解(lyse),樣本清洗，樣本純化(例如蛋白質(zhì)純化)，啟動(dòng)聚合 酶鏈反應(yīng)(PCR)或者執(zhí)行雜化分析(也就是說啟動(dòng)待檢測(cè)的分子和固 定的捕獲分子之間的相互作用)。
接下來，將解釋所述裝置的其他示例性實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例 也同樣適用于所述設(shè)備和所述方法。
所述裝置可以包括控制單元，該控制單元適于根據(jù)預(yù)定的樣本分析 協(xié)議來控制射束生成單元。這樣的控制單元可以是例如微處理器或CPU (中央處理單元)，并且可以允許中心地控制對(duì)所述設(shè)備和/或射束生成 單元的操作。樣本分析協(xié)議可以例如通過輸入接口由用戶定義?？商娲?地，這樣的樣本分析協(xié)議可以是能以預(yù)定方式對(duì)樣本進(jìn)行分析的自動(dòng)過 程。例如，在片上實(shí)^r室的應(yīng)用中，控制單元可以中心地控制所有在這 樣的片上實(shí)驗(yàn)室中待執(zhí)行的單獨(dú)的過程。這可以包括混合成分，沿著 襯底運(yùn)輸成分，將成分積聚為襯底的特定部分等。
所述射束生成單元可以適于掃描射束敏感結(jié)構(gòu)。例如，可以使用可 掃描的激光器，其允許在空間有限的射束中產(chǎn)生高的光強(qiáng)。通過掃描所 述射束，射束敏感結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電部分也可以空間移動(dòng)，這允許將任何期望 的空間尋址模式應(yīng)用到所述樣本。
所述射束生成單元可以適于生成具有可變強(qiáng)度的射束。通過改變強(qiáng) 度，也可以改變電導(dǎo)率值。這可以允許改變施加在樣本中的帶電粒子上 的作用力的幅度和極性。例如，通過改變電壓的極性，可以產(chǎn)生吸引力 或排斥力。這可以允許在每個(gè)期望的方向上高效地運(yùn)輸分子。
所述射束生成單元可以適于生成具有多個(gè)不相鄰的射束部分的射
子射束^t式的光束。這可以允"^改進(jìn)分子運(yùn)動(dòng)方案、^^間并復(fù)。 、 所述裝置可以包括射束圖案化構(gòu)件，該射束圖案化構(gòu)件置于射束生 成單元和射束敏感結(jié)構(gòu)之間，并且適于圖案化所述射束。根據(jù)這樣的配 置，可以使用任何常規(guī)的激光束或類似物，其然后被具有透明和不透明 部分的圖案化構(gòu)件圖案化。
所述裝置可以包括射束聚焦構(gòu)件，該射束聚焦構(gòu)件置于射束生成單 元和射束敏感結(jié)構(gòu)之間，并且適于聚焦或平移所述射束。這樣的射束聚 焦構(gòu)件可以是透鏡，例如具有變焦透鏡的透鏡。這樣的透鏡可以是液晶透鏡，可以是流體透鏡，或者可以是固體透鏡。
本發(fā)明的上述方面和其他的方面根據(jù)以下描述的實(shí)施例的實(shí)例是清 楚明白的，并且參照這些實(shí)施例的實(shí)例進(jìn)行解釋。


下面將參照實(shí)施例的實(shí)例更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是本發(fā)明并不 限于這些實(shí)例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的裝置。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的用于對(duì)生物粒子光學(xué)尋址 的光學(xué)尋址設(shè)備的截面示意圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的設(shè)備和樣本的截面示意圖。
圖4示出了僅存在4艮少的光的情況下，當(dāng)把電壓施加到圖3的電極 時(shí)所發(fā)生的情況。
圖5示出了當(dāng)把電壓施加到圖3的電極并且光被照射時(shí)所發(fā)生的情 況，其導(dǎo)致了帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。
圖6至圖8示出了一系列圖像，這些圖像示出在被施加的電場(chǎng)的影 響下DNA的遷移，其中暗帶是DNA減少的區(qū)域，而亮帶是DNA增加 的區(qū)域。
圖9示意性地示出了作為時(shí)間函數(shù)的激光強(qiáng)度，其中在此操作期間 激光束的中心是固定的。
圖10示出了產(chǎn)生的二維電場(chǎng)分布圖，該電場(chǎng)分布圖可由圖9的過程獲得。
圖11示出了用以生成徑向電場(chǎng)的蔭罩的圖案。
圖12為通過在光電導(dǎo)體上方掃描激光束而使帶電粒子運(yùn)動(dòng)的示意圖。
圖13示出了光電導(dǎo)體表面上的電位島(potential island)的定義。 圖14示出了樣本的照片，該樣本被沿著頁面長(zhǎng)軸的線性電極陣列圖 案化(電極被水凝膠覆蓋)。
具體實(shí)施方式
附圖中的圖示是示意性的。在不同的附圖中，用相同的附圖標(biāo)記表 示相似或相同的元件。
以下將參照?qǐng)D1解釋根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的分析樣本的
裝置150。
裝置150包括用于分析樣本的設(shè)備100,該設(shè)備將在下文中予以更 詳細(xì)的描述。此外，提供了形成射束生成單元的激光器或LED 110,用 于生成撞擊到設(shè)備100的光電導(dǎo)體層101的一部分130上的光束102。
更詳細(xì)地，設(shè)備100包括作為射束敏感結(jié)構(gòu)的光電導(dǎo)體層101，其 適于使得光電導(dǎo)體層101的被照射的部分130的電導(dǎo)率被撞擊到光電導(dǎo) 體層101的對(duì)應(yīng)部分130上的光束102局部地改變。
此外，提供了樣本容納單元103,尤其是樣本室，用于容納樣本， 例如待分析的生物樣本。在當(dāng)前的方案中，示出了樣本的帶電粒子113。 帶電粒子113可以是DNA分子，如果所述DNA分子與凈皮固定在涂層或 固定化層108的表面上的捕獲分子114是互補(bǔ)的，那么所述DNA分子可 以通過雜化與捕獲分子114結(jié)合。
從圖1可知，射束敏感結(jié)構(gòu)101和樣本容納單元103 ;故設(shè)置成使得 光電導(dǎo)體層101的部分130的電導(dǎo)率的局部改變局部地改變了在樣本容 納單元103的相應(yīng)部分140中的樣本的分析。換言之，當(dāng)激光器110發(fā) 射光束102并且此光束102撞擊到光電導(dǎo)體層101的部分130上時(shí)，與 層101的周圍部分相比，局部地降低了在此特定部分130中的歐姆電阻。
當(dāng)電壓供應(yīng)單元106現(xiàn)在生成待施加到導(dǎo)電層201(該導(dǎo)電層祐 沒置 在襯底104和光電導(dǎo)體130之間)和對(duì)電極107之間的電壓時(shí)，那么局 部地在與^皮照射部分130相應(yīng)的部分140中，此電壓的電壓降尤其發(fā)生 在空間指定的部分140中。更特別地，在光束102中的光電導(dǎo)體101的 表面具有明確限定的電壓，但是在此區(qū)域以下的體積140不必像圖1的 示意圖中所繪制的那樣是"垂直的"。實(shí)際上，在樣本區(qū)域140中的體積 將更像鐘形。因此，產(chǎn)生電吸引力(或電排斥力，這取決于電壓的極性 和帶電分子113的電荷類型)以吸引分子113積聚到相應(yīng)的區(qū)域140中， 并由此接近捕獲分子114。因此，可促進(jìn)雜化事件的啟動(dòng)，以加速分析。
更精確地，設(shè)備100包括玻璃襯底104,在該玻璃襯底上形成了電極 層201,并且在該電極層上形成了光電導(dǎo)體層101。在該實(shí)施例中，光電導(dǎo)體層101是形成于玻璃襯底104上的非圖案化的連續(xù)層。由于襯底104 是由玻璃制成的，所以該襯底對(duì)于光束102是透明的，從而允許使用光 束102的基本上全部的強(qiáng)度以改變部分130中的電導(dǎo)率。
由于設(shè)備100的選定部分130的光學(xué)尋址是通過外部電磁輻射源110 限定的，因而可以在不使用任何有源集成電路部件(例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管) 的情況下制造襯底104。這可以允許以低的成本來制造設(shè)備100。
電壓供應(yīng)單元106適于在導(dǎo)電層201和對(duì)電極107(該對(duì)電極可以由 ITO制成，所述ITO即氧化銦錫，其是一種導(dǎo)電和透光的材料)之間提 供電壓(例如60伏特)。樣本容納單元103是在光電導(dǎo)體層101和對(duì)電 極107之間的體積。對(duì)電極107不一定必須位于包含光電導(dǎo)體101的襯 底的正對(duì)面。所述對(duì)電極可以位于遠(yuǎn)端或者甚至和光電導(dǎo)體101 —樣集 成在相同的襯底104上(盡管優(yōu)選地不被光電導(dǎo)體材料覆蓋)。
可選地，可以在層101上提供生物相容性涂層108，其將樣本容納單 元103與射束敏感結(jié)構(gòu)101分離開來。這可以允許檢測(cè)甚至敏感的生物 分子而沒有測(cè)量或樣本劣化的危險(xiǎn)。盡管未在圖1中示出，但是如果需 要的話，對(duì)電極107也可以被生物相容性涂層覆蓋。生物相容性層108 可以是水凝膠材料，通過紫外線的交聯(lián)或抗生蛋白鏈菌素-生物素鍵 (linkage)，雜化部位可以容易地結(jié)合到該水凝膠材料中。
當(dāng)激光器110照射設(shè)備100的部分130時(shí)，并且當(dāng)電壓供應(yīng)單元106 在電極IOI、 107之間同時(shí)施加電壓時(shí)，樣本兩端的電壓降僅發(fā)生在樣本 室103的中心部分140中，在該中心部分中，由圖1可知，大部分待檢 測(cè)的分子113因此^f皮積聚起來。這可以允許促進(jìn)一方面接近于選定部分 130的捕獲分子114與另一方面的分子113之間的特定的相互作用。這可 以允許加速測(cè)量。
孔徑131被提供，該孔徑確保由激光器110生成的光束102在橫向 上限于特定的空間擴(kuò)展。此外，示出了也可由CPU 111控制的透鏡112, 該透鏡可以具有可調(diào)節(jié)的焦距。這可以允許根據(jù)特定測(cè)量的要求精確地 調(diào)節(jié)系統(tǒng)150的光學(xué)特性。此外，所述系統(tǒng)可以適于使得射束可以相對(duì) 于樣本進(jìn)行掃描。
接下來，將更詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)示例性實(shí)施例的可光學(xué) 尋址的筒200的設(shè)計(jì)。所述結(jié)構(gòu)是簡(jiǎn)單的并在圖2中以示意性的截面示出。
首先，透明導(dǎo)體(例如透明導(dǎo)電氧化物，如ITO)的連續(xù)層201沉 積在透明(例如玻璃)襯底104上。其次，非結(jié)構(gòu)化的光電導(dǎo)體材料101 沉積(例如三硝基藥酮或PVK中的二鋰酞菁)到ITO上(優(yōu)選地，所述 光電導(dǎo)體是生物相容的)。在樣本載體202 (該樣本載體可以與襯底104 整體地形成)的頂部(內(nèi))表面上，沉積了第二導(dǎo)電層107。該第二導(dǎo)電 層也可以是透明的，但可替代地，可以使用不透明的導(dǎo)體(例如金屬)。 實(shí)際上，常常優(yōu)選的是，使所述電極之一由反射金屬制成。如果照射通 過底部襯底，那么在頂部襯底的內(nèi)側(cè)上的電極應(yīng)當(dāng)是金屬。這將把未#: 吸收的光反射回去并第二次穿過所述光電導(dǎo)體，并且增大了光電導(dǎo)體的 有效靈敏度。反之，如果照射來自頂部，那么在底部襯底上的光電導(dǎo)體 下方的反射電極也將增大該光電導(dǎo)體的有效靈敏度。
在一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)施例中(見下文)，所有的層都是非結(jié)構(gòu)化的，并
且因此不需要光刻。從而樣本載體202可以是成本極低的。優(yōu)選地，光 電導(dǎo)體101被設(shè)計(jì)成當(dāng)其被照射時(shí)具有比液體(樣本)的電阻低得多的 電阻，并且當(dāng)其未被照射時(shí)具有比液體(樣本)的電阻高得多的電阻。 這意味著當(dāng)電壓V被施加在頂部導(dǎo)體107和底部導(dǎo)體201之間時(shí)(僅有 兩個(gè)電氣接觸就可以是足夠的)，所施加的電壓V將落在光電導(dǎo)體101 上(未被照射時(shí))或者落在樣本上(被照射時(shí))。如果樣本包含帶電粒 子113,例如DNA或蛋白質(zhì)(其不在它們的等電點(diǎn)上)，那么樣本上的 電壓降可以建立電場(chǎng)，根據(jù)粒子113電荷和電場(chǎng)的極性，該電場(chǎng)可以聚 集或排斥粒子113。
可以將生物相容性涂層或生物相容性涂層的疊層(未在圖2中示出) 施加到光電導(dǎo)體101的頂部上和/或頂部導(dǎo)體107上。生物相容性涂層的 特性(例如厚度、傳導(dǎo)率)可以使得該涂層基本上不影響所提出的光學(xué) 尋址的原理，即該生物相容性涂層上的電壓降不應(yīng)阻止在濕樣本(例如 流體)上獲得期望的電壓降。這可以通過水凝膠層來滿足。
在下文中，將解釋根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的帶電粒子113的 光學(xué)尋址。
為了示出可以利用照射光電導(dǎo)體101的構(gòu)思使帶電粒子113運(yùn)動(dòng)， 對(duì)非生物粒子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在該實(shí)驗(yàn)中，疊層設(shè)計(jì)與圖2中的略有不同。從圖3所示的設(shè)備300的截面可知，所研究的系統(tǒng)不具有兩個(gè)垂直 的電極，而是具有兩個(gè)水平的電極301、 302。圖3中也示出了樣本303。
在圖4中，施加在兩個(gè)電極301、 302之間的電壓為60 V，但光電導(dǎo) 體101暴露在很少的光下，因此(基本上)所有的電壓都落在光電導(dǎo)體 101上。因此，粒子通過布朗運(yùn)動(dòng)散布在整個(gè)體積中。
然而，當(dāng)照射光電導(dǎo)體101時(shí)，電壓落在樣本303上，并且?guī)д?的粒子向保持在地電位(OV)的電極運(yùn)動(dòng)，參見圖5。
這說明了光尋址可用于操作帶電粒子。
接下來，將解釋DNA的由電引起的運(yùn)動(dòng)。
用熒光染料標(biāo)記DNA片段(大腸桿菌(E. coli)),并將所述DNA 片段放置在如圖3所示的相同的樣本結(jié)構(gòu)中，但該結(jié)構(gòu)沒有光電導(dǎo)體層 101。將電壓施加到電極上，并且觀察DNA粒子113的運(yùn)動(dòng)。這可以在 圖6至圖8中被觀察到，其中在每幅圖像之間，電壓的極性被反轉(zhuǎn)。
在圖6至圖8中，黑線矩陣是像素結(jié)構(gòu)，而厚的水平亮帶和暗帶分 別是DNA增加和減少的區(qū)域。該結(jié)果說明可以通過電場(chǎng)來操作帶電生物 粒子(例如PCR溶液中的DNA)。
圖6至圖8中左上部的暗斑(dark patch )是樣本故障(sample fault)。 圖6至圖8中的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是由封裝層產(chǎn)生的。相關(guān)的結(jié)構(gòu)是在圖6至圖8 中從左到右跨越樣本的以直線方式延伸并且在左側(cè)(El)和右側(cè)(E2) 上連接的電極。在所描述的這個(gè)實(shí)施例中，所述電極是梳狀的相互交叉 的電極。有一點(diǎn)在于(這在圖6至圖8中確實(shí)難以看見)，熒光粒子的 強(qiáng)度可能在E1 (圖7)和E2 (圖8)的線上是最高的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了用于將帶電粒子拉向襯底 的方法，該方法包括捕獲分子(例如DNA鏈(DNA strand)、抗體)， 并且因此增大目標(biāo)分子與捕獲分子接觸和雜化的機(jī)會(huì)。這可以簡(jiǎn)單地通 過將光源(激光光斑)保持在捕獲分子所處的恒定位置上來實(shí)現(xiàn)。由于 光電導(dǎo)體層的電阻的局部下降，這引起垂直場(chǎng)的出現(xiàn)，并且給定正確的 電壓極性，這將導(dǎo)致具有給定電荷的分子被吸引到表面上。通過使電壓 反向，鍵合的分子的嚴(yán)格性(stringency)可以通過改變電壓或光強(qiáng)來測(cè) 試。在這個(gè)實(shí)施例中，粒子僅感受到垂直場(chǎng)分量，因此不存在水平聚焦 效應(yīng)。甚至還可以使用被用于激發(fā)熒光信號(hào)的相同激光束以激活光電導(dǎo)體，從而使該垂直力下降。如果實(shí)現(xiàn)了這點(diǎn)，那么可以有利地使用具有
大的斯托克斯位移(Stokes shift)的熒光標(biāo)記，并且選擇不吸收熒光信號(hào) 的光電導(dǎo)體。
根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)示例性實(shí)施例，帶電粒子的水平聚焦可以通過各 種方法來實(shí)現(xiàn)。 一種方法是將具有可變焦距(例如液晶或流體聚焦) 的透鏡放置在激光束中。所述透鏡應(yīng)被設(shè)置成使得射束在激光器打開時(shí) 被聚焦，并且然后激光器被關(guān)閉。接著，所述透鏡在激光器被再次打開 之前離焦并且重新^L聚焦。
圖9中示出了這樣的實(shí)施例，并且其不斷地重復(fù)。它導(dǎo)致在光電導(dǎo) 體表面上的電壓的圓形分布以及指向激光束中心的場(chǎng)分布，參見圖10。 由于此電場(chǎng)分布的原因，粒子將向中心遷徙，(分子)捕獲部位可能位 于該中心處。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，可以釆用均勻光源通過內(nèi)置蔭罩 將粒子水平地聚焦，而不是使激光束離焦。這可能需要圖案化樣本載體 中的光學(xué)阻斷層?？梢允褂霉饪虂韴D案化該光學(xué)阻斷層，或?qū)⒃摴鈱W(xué)阻 斷層印刷到襯底上。
這樣的層的形狀可以見諸圖11，并且基本上該形狀具有如下效果 通過改變孔徑1100建立用于光電導(dǎo)體的光劑量的徑向變化。不透明的部 分用附圖標(biāo)記1101來表示。由于當(dāng)向中心移動(dòng)時(shí)，直徑也可以變化，因 此不透明的部分不一定必須與孔徑1100的數(shù)量一致，如圖11所示，孔 徑1100的數(shù)量在徑向上是變化的。
該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，不再需要能夠局部地調(diào)制光源，并且因此可 以使用側(cè)光或背光(或其他導(dǎo)光的幾何結(jié)構(gòu))。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，不使用蔭罩，而是可替代地，像 素化光源(例如OLED顯示器)可以位于分析儀中以生成光圖案，該光 圖案將入射到筒中的光電導(dǎo)體上。這可能需要將GRIN透鏡放置在顯示 器和筒之間，以避免視差。所述光圖案可以通過軟件重新限定。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，如果激光束的分辨率允許并且可 以掃描該激光束，那么通過掃描激光以及對(duì)激光幅度或駐留時(shí)間(dwell time)進(jìn)行調(diào)制，可以簡(jiǎn)單地寫入光分布圖以及因此電壓分布圖，以使 光電導(dǎo)體在聚焦區(qū)域的中心處比在邊緣處暴露得更多。這也可以產(chǎn)生徑向場(chǎng)以及導(dǎo)致粒子的運(yùn)動(dòng)。
在前面的實(shí)施例中，已經(jīng)描述了可以如何聚焦或使帶電粒子運(yùn)動(dòng)(在 垂直方向上)。然而，可能同樣令人感興趣的是能夠使粒子橫向地從一 個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位置。這樣的運(yùn)動(dòng)已在上文中做了說明，并且在那 種情況下是通過圖案化被保持在不同電位上的水平電極實(shí)現(xiàn)的。通過將 電壓直接施加到樣本體積中和/或通過照射光電導(dǎo)體，將建立橫向電場(chǎng)， 其導(dǎo)致粒子運(yùn)輸。這兩種構(gòu)思都需要將不同的電位施加到電極，并且因 此需要許多電連接和光刻。然而，當(dāng)使用掃描激光時(shí)，可以避免上述需 要。
在這樣的情況下，可以使用圖2中示意性示出的樣本，即沒有結(jié)構(gòu) 化的電極表面。當(dāng)帶電粒子要從位置A運(yùn)動(dòng)到位置B時(shí)(如圖12所示)， 那么應(yīng)當(dāng)從A到B掃描激光，并且在激光跟蹤路徑期間，激光的強(qiáng)度應(yīng) 當(dāng)變化。對(duì)于來自光電導(dǎo)體的線性響應(yīng)的情況，那么激光強(qiáng)度(或脈沖 時(shí)段)應(yīng)當(dāng)線性地變化，以給出從A到B的均勻場(chǎng)分布。由于較長(zhǎng)的RC 時(shí)間，此場(chǎng)分布通常將在掃描之后保持0.5秒到l秒的時(shí)段，并且這對(duì)于 運(yùn)輸粒子而言可能是足夠的。然而，如果不是這樣的情況，那么掃描可 能要重復(fù)進(jìn)行。當(dāng)在A和B之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，激光強(qiáng)度的梯度也可能為0。 在這種情況下，光電導(dǎo)體必須對(duì)光強(qiáng)的變化做出快速的響應(yīng)，以便允許 粒子跟隨激光束。
路徑A-B不必是一條直線，它獨(dú)立于樣本載體和系統(tǒng)。該路徑僅 由可被軟件控制的激光束的路徑確定。因此，對(duì)于不同的檢驗(yàn)它可被不 同地編程。這也可以通過^f象素化光源來實(shí)現(xiàn)。
在前面的實(shí)施例中，帶電粒子基本上是被激光束"牽引"的。然而， 可以僅定義光電導(dǎo)體表面上的不同電壓的區(qū)域，以及允許粒子在引起的 電場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)到這些相關(guān)的區(qū)域。
例如，考慮圖13，可以在樣本的區(qū)域A和B上掃描激光。當(dāng)在區(qū)域 A的上方時(shí)，激光功率可以是全功率，并且因此使整個(gè)區(qū)域A與底部電 極形成等電位。區(qū)域A于是為例如15V。在區(qū)域B中，激光功率可能是 半功率，并且因此區(qū)域B在較低的電壓上(例如7.5 V)。這些"虛擬電 極"之間的電位差會(huì)導(dǎo)致粒子的運(yùn)動(dòng)。
實(shí)際上，這可能對(duì)于電泳(自由溶液或凝膠)是合適的，因?yàn)樗鲈O(shè)備不再限制為在槽(bath)的末端處具有兩個(gè)(物理電極)，在其之間 具有線性電場(chǎng)。根據(jù)感興趣的物種(species),可以指定任何電場(chǎng)分布。 如果希望得到高分辨率的電壓分布圖，那么可能有利的是橫向地結(jié) 構(gòu)化光電導(dǎo)體，以防止過多的水平傳導(dǎo)。這可以包括一個(gè)掩模步驟，以 將光電導(dǎo)體劃分為隔離島的陣列?？商娲?，可以在光電導(dǎo)體的表面上 限定電極。
由于僅存在兩個(gè)電壓接觸這一事實(shí)，因此對(duì)于其中使用了旋轉(zhuǎn)盤的 盤上實(shí)驗(yàn)室(labondisk)而言，必要的光學(xué)尋址也是有吸引力的?？梢?對(duì)所述盤制作兩個(gè)滑動(dòng)接觸，并且通過激光，可以限定電壓分布圖。
圖14示出了樣本的照片，該樣本被沿著頁面長(zhǎng)軸的線性電極陣列圖 案化(電極被水凝膠覆蓋)。在電極A (-ve)和B ( +ve )之間已經(jīng)施加 了直流電壓。已經(jīng)在電極上方放置了含有熒光標(biāo)記的大腸桿菌DNA的樣 本，并且從圖中可見，DNA在電極B上方聚集。
應(yīng)當(dāng)指出的是，措詞"包括"不排除其他的元件或特征，并且"一"或 "一個(gè)"不排除多個(gè)。結(jié)合不同實(shí)施例所描述的元件也可以加以組合。
還應(yīng)當(dāng)指出的是，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋為限定了權(quán)利要
求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于分析樣本的設(shè)備(100)，該設(shè)備(100)包括射束敏感結(jié)構(gòu)(101)，其適于使得射束敏感結(jié)構(gòu)(101)的一部分的電特性被撞擊到該射束敏感結(jié)構(gòu)(101)的所述部分上的射束(102)局部地改變；樣本容納單元(103)，其適于容納所述樣本；其中所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)和所述樣本容納單元(103)被設(shè)置成使得所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)的所述部分的電特性的局部改變局部地改變所述樣本容納單元(103)的相應(yīng)部分中的樣本的分析特性；其中所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)包括有機(jī)光電導(dǎo)體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設(shè)備(100),包括襯底(104),其中所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101 )形成在該襯底(104)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備(100),其中所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)是形成在所述村底(104)上的非圖 案化層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備(100),其中所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)是形成在所述襯底(104)上的圖案 化層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備(100), 其中所述襯底(104)對(duì)于所述射束(102)而言是透明的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備(100), 其中所述襯底(104)是旋轉(zhuǎn)盤。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備(200)，包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(201 ),該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(201 )被提供在所述襯底(104) 和所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備(200 ),其中所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(201)對(duì)于所述射束(102)而言是透明的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備(200 ), 其中所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(201)是連續(xù)層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備(200)，其中所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(201)被結(jié)構(gòu)化，使得所述結(jié)構(gòu)化的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(201)的不同部件可以與不同的電壓連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設(shè)備(100),其中所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101 )適于使得該射束敏感結(jié)構(gòu)(101 )的 所述部分的歐姆電阻被撞擊到該射束敏感結(jié)構(gòu)(101)的所述部分上的 射束(102)局部地改變。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設(shè)備(100),其中所述射束(102)是包括電磁輻射束、光束、粒子束、電子束 和機(jī)械波束的組中的 一個(gè)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設(shè)備(100),包括具有負(fù)的電阻溫度系 數(shù)的層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備(100), 其中所述襯底(104)不包括任何有源電子部件。
15. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備(100)， 包括集成在所述襯底(104)上的光伏電池。
16. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備(100),包括對(duì)電極(107)并且包括電壓供應(yīng)單元(106),該電壓供應(yīng)單 元(106)適于將電壓，尤其是直流電壓，施加在所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(201) 和所述對(duì)電極(107)之間，其中所述樣本容納單元(103)位于所述射 束敏感結(jié)構(gòu)(101)和所述對(duì)電極(107)之間。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設(shè)備(100),包括生物相容性涂層(108)，該生物相容性涂層(108)纟皮設(shè)置用 于將所述樣本容納單元(103)與所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)分離開來。
18. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設(shè)備(100), 適用作用后可棄的設(shè)備。
19. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設(shè)備(100)，適用作包括以下設(shè)備的組中的至少一種傳感器設(shè)備、生物傳感器 設(shè)備、生物芯片、片上實(shí)驗(yàn)室、電泳設(shè)備、樣本運(yùn)輸設(shè)備、樣本混合設(shè) 備、細(xì)胞溶解設(shè)備、樣本清洗設(shè)備、樣本純化設(shè)備、聚合酶鏈反應(yīng)設(shè)備 和雜化分析設(shè)備。
20. —種分析樣本的裝置(150),該裝置(150)包括 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設(shè)備(100),射束生成單元(110),其適于生成撞擊到所述設(shè)備(100)的射束敏感結(jié)構(gòu)(101)的所述部分上的射束(102)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置(150)，包括控制單元(111 ),該控制單元(111 )適于根據(jù)預(yù)定的樣本分 析協(xié)議來控制所述射束生成單元(110)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置(150),其中所述射束生成單元(110)適于根據(jù)預(yù)定的樣本分析協(xié)議來掃 描所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101 )。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置(150)，其中所述射束生成單元(IIO)適于生成具有可變強(qiáng)度的射束(102)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置(150),其中所述射束生成單元(110)適于生成具有多個(gè)不相鄰的射束部 分的射束(102)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置(150),包括射束圖案化構(gòu)件，該射束圖案化構(gòu)件位于所述射束生成單元 (110)和所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)之間，并且適于圖案化所述射束 (102),以便使其具有多個(gè)不相鄰的射束部分。
26. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置(150),包括射束聚焦構(gòu)件(112),該射束聚焦構(gòu)件(112)位于所述射束 生成單元(110)和所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)之間，并且適于聚焦所述 射束(101 )。
27. —種分析樣本的方法，該方法包括將射束(102)撞擊到射束敏感結(jié)構(gòu)(101 )的一部分上，該射束敏 感結(jié)構(gòu)(101 )適于使得所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101 )的所述部分的電特性 被所述撞擊射束(101 )局部地改變；在樣本容納單元(103)中提供所述樣本；設(shè)置所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)和所述樣本容納單元(103),使得 所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)的所述部分的電特性的局部改變局部地改變 所述樣本容納單元(103)的相應(yīng)部分中的樣本的分析特性；其中所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)包括有機(jī)光電導(dǎo)體。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，包括包含以下步驟的組中的至少一項(xiàng)在所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101) 的所述部分的被局部改變的電特性的影響下使所述樣本的帶電粒子 (113)沿著預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，以及在所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)的所述 部分的被局部改變的電特性的影響下積聚所述樣本的帶電粒子(113)。
全文摘要
一種用于分析樣本的設(shè)備(100)，該設(shè)備(100)包括射束敏感結(jié)構(gòu)(101)，其適于使得射束敏感結(jié)構(gòu)(101)的一部分的電特性被撞擊到該射束敏感結(jié)構(gòu)(101)的所述部分上的射束(102)局部地改變；樣本容納單元(103)，其適于容納所述樣本；其中所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)和所述樣本容納單元(103)被設(shè)置成使得所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)的所述部分的電特性的局部改變局部地改變所述樣本容納單元(103)的相應(yīng)部分中的樣本的分析；其中所述射束敏感結(jié)構(gòu)(101)包括有機(jī)光電導(dǎo)體。
文檔編號(hào)G01N33/53GK101558303SQ200780042716
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2007年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月16日
發(fā)明者M·F·吉利斯, M·T·約翰遜, M·W·G·龐杰 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司