(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-12
(45)【発行日】2023-05-22
(54)【発明の名称】センサーデバイス、および、それを用いた方法
(51)【国際特許分類】
C12M 1/00 20060101AFI20230515BHJP
【ＦＩ】
C12M1/00 A
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021053382
(22)【出願日】2021-03-26
(65)【公開番号】P2022051498
(43)【公開日】2022-03-31
【審査請求日】2021-03-26
(31)【優先権主張番号】17/025,114
(32)【優先日】2020-09-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】507296388
【氏名又は名称】采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１２，Ｄｕｓｉｎｇ Ｒｄ．１， Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ，Ｈｓｉｎ－Ｃｈｕ Ｃｉｔｙ，Ｔａｉｗａｎ
(74)【代理人】
【識別番号】110000486
【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】謝 馨儀
(72)【発明者】
【氏名】邱 怡華
(72)【発明者】
【氏名】王 唯科
(72)【発明者】
【氏名】謝 錦全
【審査官】大久保 智之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１５３８６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１６－５１３４６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／０１９５２０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００９／０２２４９６（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ１２Ｍ １／００－４２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
センサーデバイスであって、第一基板と、
前記第一基板の反対側に設置される第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板間に設置され、流体の境界を有する流路と、
前記第一基板上に設置され、第一反応部位、第二反応部位、および、第三反応部位を有する第一反応基とを有し、
前記第一反応部位は、前記第二反応部位よりも、前記流体の境界に近く、前記第一反応部位のサイズは、前記第二反応部位のサイズ以上であり、前記境界は前記流路の辺縁の近く又は前記流路の周辺領域に位置し、
前記第二反応部位は、前記第三反応部位よりも、前記流体の境界に近く、前記第二反応部位のサイズは、前記第三反応部位よりも大きく、
前記流路は、注入口、および、排出口を有し、
前記第一反応部位、および、前記第二反応部位は、断面線上に位置し、
前記断面線は、前記注入口と前記排出口の延伸線に垂直であることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項2】
前記第一反応部位の直径は、前記第二反応部位の直径より大きく、前記第二反応部位の前記直径は、前記第三反応部位の直径より大きく、
前記第一反応部位の前記直径と前記第三反応部位の前記直径の比率は、１．１：１～２：１の範囲であり、
前記第一反応部位の前記直径と前記第二反応部位の前記直径の比率は、１．１：１～１．５：１の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のセンサーデバイス。
【請求項3】
センサーデバイスであって、第一基板と、
前記第一基板の反対側に設置される第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板間に設置され、流体の境界を有する流路と、
前記第一基板上に設置され、第一反応部位、第二反応部位、および、第三反応部位を有する第一反応基と、
前記第一基板と前記第二基板間に設置されるスペーサ層と、
前記第一基板と前記スペーサ層間に設置される第一導電層と、
前記第二基板上に設置される第二導電層と、
前記第一基板上、且つ、前記第一基板と前記スペーサ層間に設置され、前記第一反応基と部分的に重複する誘電層を有し、
前記第一反応部位は、前記第二反応部位よりも、前記流体の境界に近く、前記第一反応部位のサイズは、前記第二反応部位のサイズ以上であり、前記境界は前記流路の辺縁の近く又は前記流路の周辺領域に位置し、
前記第二反応部位は、前記第三反応部位よりも、前記流体の境界に近く、前記第二反応部位のサイズは、前記第三反応部位よりも大きいことを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項4】
センサーデバイスであって、第一基板と、
前記第一基板の反対側に設置される第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板間に設置され、流体の境界を有する流路と、
前記第一基板上に設置され、第一反応部位、第二反応部位、および、第三反応部位を有する第一反応基とを有し、
前記第一反応部位は、前記第二反応部位よりも、前記流体の境界に近く、前記第一反応部位のサイズは、前記第二反応部位のサイズ以上であり、前記境界は前記流路の辺縁の近く又は前記流路の周辺領域に位置し、
前記第二反応部位は、前記第三反応部位よりも、前記流体の境界に近く、前記第二反応部位のサイズは、前記第三反応部位よりも大きく、
前記第一基板は、不透明、透明、あるいは、半透明であり、
前記第二基板は、透明、あるいは、半透明であり、
前記第一基板は、相補型ＭＯＳ(ＣＭＯＳ)基板であることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項5】
センサーデバイスであって、第一基板と、
前記第一基板の反対側に設置される第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板間に設置され、流体の境界を有する流路と、
前記第一基板上に設置され、第一反応部位、第二反応部位、および、第三反応部位を有する第一反応基とを有し、
前記第一反応部位は、前記第二反応部位よりも、前記流体の境界に近く、前記第一反応部位のサイズは、前記第二反応部位のサイズ以上であり、前記境界は前記流路の辺縁の近く又は前記流路の周辺領域に位置し、
前記第二反応部位は、前記第三反応部位よりも、前記流体の境界に近く、前記第二反応部位のサイズは、前記第三反応部位よりも大きく、
前記流路は、注入口、および、排出口を有し、
前記第一反応部位、および、前記第二反応部位は、断面線上に位置し、
前記断面線は、前記注入口と前記排出口の延伸線に垂直であり、
前記第一反応基は、自己集合単分子層で修飾されて、溶液中の生体サンプルを固定するとともに、
前記センサーデバイスはさらに、前記第二基板上に設置される第二反応基を有することを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項6】
センサーデバイスを用いた方法であって、前記センサーデバイスを提供する提供工程であり、
前記センサーデバイスは、
第一基板と、
前記第一基板の反対側に設置される第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板間に設置され、且つ、流体の境界を有する流路と、
前記第一基板上に設置される第一導電層と、
前記第二基板上に設置される第二導電層と、
前記第一基板上に設置され、第一反応部位、第二反応部位、および、第三反応部位を有する第一反応基とを備え、
前記第一反応部位は前記第二反応部位よりも前記流体の境界に近く、前記第一反応部位のサイズは、前記第二反応部位のサイズ以上であり、前記境界は前記流路の辺縁の近く又は前記流路の周辺領域に位置し、前記第二反応部位は、前記第三反応部位よりも前記流体の境界に近く、前記第二反応部位のサイズは、前記第三反応部位よりも大きい、提供工程と、
生体サンプルを含む溶液を、前記流路に投入する工程と、
電圧を前記第一導電層に供給して、前記第一反応基上で、前記生体サンプルを固定する工程と、
前記第一導電層に供給される前記電圧をオフにする工程と、
前記流路から、余分な生体サンプルを洗い流す工程、
を有することを特徴とするセンサーデバイスを用いた方法。
【請求項7】
前記電圧は直流(ＤＣ)電圧であり、前記生体サンプルは、電気泳動力により、前記第一反応基上に固定されることを特徴とする請求項６に記載のセンサーデバイスを用いた方法。
【請求項8】
前記電圧は交流電流(ＡＣ)電圧であり、前記生体サンプルは、誘電泳動力により、前記第一反応基上に固定され、交流電流電圧の周波数は、１ＫＨｚ～１ＧＨｚの範囲であることを特徴とする請求項６に記載のセンサーデバイスを用いた方法。
【請求項9】
前記電圧を前記第一導電層に供給して、前記生体サンプルを前記第一反応基に固定する工程の後、さらに、前記電圧の方向を反転させて、前記生体サンプルを前記第二反応基上に固定する工程を有することを特徴とする請求項６に記載のセンサーデバイスを用いた方法。
【請求項10】
前記電圧を前記第一導電層に供給して、前記生体サンプルを前記第一反応基に固定する工程の後、さらに、一定期間待つ工程を有し、前記一定期間は、５秒～５時間の範囲であることを特徴とする請求項６に記載のセンサーデバイスを用いた方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、センサーデバイス、および、センサーデバイスを用いた方法に関するものであって、特に、流体のバイオチップ(fluidic biochip)、および、それを用いた方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
高機能の生体分子識別機能、たとえば、抗原抗体、タンパク質-タンパク質、および、タンパク質ＤＮＡ等を用いた測定反応は、生物化学の領域の臨床検査、および、測定において、重要な技術になっている。このほか、ＤＮＡハイブリダイゼーション、あるいは、ＤＮＡシーケンシングの分析も、幅広く、生物化学の研究分野で用いられている。
【0003】
各種バイオチップ、たとえば、マイクロ流体チップ、マイクロアレイチップ、あるいは、ラブオンチップが、すでに、生物学と化学分析のために開発されている。センサーデバイスの発展の繁栄に伴い、人々は、これらのバイオチップの信頼性、品質、および、コストに関連する高い期待を抱いている。
【0004】
現有のバイオチップはすでに、それらの本来の目的のために十分な能力があるが、それらは、すべての事項においては、十分に満足いくものではない。たとえば、異なる反応部位のサンプルの流体速度分配は均一ではなく、たとえば、中心に近い反応部位の流体速度は、辺縁に近い反応部位の流体速度より速い。よって、異なる反応部位のサンプルの全体の負荷速度は均一ではなく、テスト結果に誤りを生じる。よって、バイオチップに関する解決されなければいけない問題がまだ存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、センサーデバイス、および、それを用いた方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のいくつかの実施形態において、センサーデバイスが提供される。センサーデバイスは、第一基板、第二基板、流路、および、第一反応基を有する。第二基板は、第一基板の反対側に設置される。流路は、第一基板と第二基板間に設置され、流路は、流体の境界を有する。第一反応基は、第一基板上に設置され、第一反応基は、第一反応部位、第二反応部位、および、第三反応部位を有する。第一反応部位は、第二反応部位よりも、流体の境界に近く、且つ、第一反応部位のサイズは、第二反応部位のサイズ以上である。第二反応部位は、第三反応部位よりも、流体の境界に近く、且つ、第二反応部位のサイズは、第三反応部位よりも大きい。
【0007】
本発明のいくつかの実施形態において、センサーデバイスを用いた方法が提供される。本方法は、センサーデバイスを提供する工程を有する。センサーデバイスは、第一基板、第二基板、流路、第一導電層、第二導電層、および、第一反応基を有する。第二基板は、第一基板の反対側に設置される。流路は、第一基板と第二基板間に設置され、流路は、流体の境界を有する。第一導電層は、第一基板上に設置される。第二導電層は、第二基板上に設置される。第一反応基は、第一基板上に設置され、第一反応基は、第一反応部位、第二反応部位、および、第三反応部位を有する。第一反応部位は、第二反応部位よりも、流体の境界に近く、且つ、第一反応部位のサイズは、第二反応部位のサイズ以上である。第二反応部位は、第三反応部位よりも、流体の境界に近く、第二反応部位のサイズは、第三反応部位よりも大きい。このほか、本方法はさらに、生体サンプルを含む溶液を流路に投入する工程と、電圧を第一導電層に供給して、第一反応基上に、生体サンプルを固定する工程と、第一導電層に供給される電圧をオフにする工程、および、流路から、余分な生体サンプルを洗い流す工程、を有する。
【0008】
添付図面を参照しながら、以下の実施形態において、詳細な記述が与えられる。
【発明の効果】
【0009】
本発明により、センサーデバイスの信頼性、あるいは、パフォーマンスが改善される。サンプルのローディング効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本発明は、後続の詳細な記述と例と添付図面によりさらに良く理解できる。
【図1A】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを示す図である。
【図1B】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスの上面図である。
【図2A】本発明のいくつかの実施形態による流路の上面図である。
【図2B】本発明のいくつかの実施形態による流路の上面図である。
【図2C】本発明のいくつかの実施形態による流路の上面図である。
【図3】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスの断面図である。
【図4】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスの断面図である。
【図5】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスの断面図である。
【図6】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスの断面図である。
【図7】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスの断面図である。
【図8】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスの断面図である。
【図9】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスの断面図である。
【図10】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスの断面図である。
【図11】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスの断面図である。
【図12A】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いた方法の中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【図12B】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いた方法の中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【図12C】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いた方法の中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【図12D】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いた方法の中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【図12E】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いた方法の中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【図13A】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いた方法の中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【図13B】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いた方法の中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【図13C】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いた方法の中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【図13D】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いた方法の中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【図14A】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いる中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【図14B】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いる中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【図14C】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いる中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【図14D】本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスを用いる中間段階におけるセンサーデバイスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明のセンサーデバイス、および、センサーデバイスを用いた方法が、以下で詳細に記述される。以下の詳細な記述において、説明の目的のため、いくつかの特定の詳細、および、実施形態を説明する。本発明を分かりやすく説明するため、以下の詳細な記述中で記述される特定の素子、および、配置が説明される。ここで説明される例示的実施形態は、説明のために用いられるとともに、本発明の概念は、各種形式で具体化され、それらの例示的実施形態に限定されないことである。
【0012】
このほか、本発明を明瞭に記述するために、異なる実施形態の図面は、類似する、および／または、対応する符号を用いて、類似の、および／または、対応する素子を示す。しかし、異なる実施形態の図面中の類似の、および／または、対応する符号の使用は、異なる実施形態間の任意の相互関係を意味するものではない。理解すべきことは、例示的実施形態のこの記述は、添付図面に関連して読み取ることを目的とし、明細書全体の一部であると見なされる。図面は尺寸通りに描かれていない。このほか、図面を簡潔にしるため、構造と装置は図式化して示される。
【0013】
このほか、この明細書において、たとえば、“一層が別の層上にある”、“一層が別の層上に設置される”という表現は、その層と別の層の直接接触を示すか、あるいは、その層がその他の層と直接接触しないこと、あるいは、その層と別の層間に、一つ以上の中間層があることを示す。
【0014】
このほか、この明細書において、関連する表現が用いられる。たとえば、 “下方”、“底部”、“上方”や “頂部”が用いられて、一素子ともう一つの素子の位置を記述する。一装置が反転すると、 “下方”の素子が “上方”の素子になることである。
【0015】
注意すべきことは、第一、第二、および、第三等の用語がここで用いられて、各種素子、部品、領域、層、部分、および／または、セクションを記述しているが、これらの素子、部品、領域、層、部分、および／または、セクションは、これらの用語により制限されない。これらの用語は、一素子、部品、領域、層、部分、あるいは、セクションと別の素子、部品、領域、層、部分、あるいは、セクションを区別するためだけに用いられる。よって、以下で討論される第一素子、部品、領域、層、部分、あるいは、セクションは、本発明の教示を逸脱しない限り、第二素子、部品、領域、層、部分、あるいは、セクションと称される。
【0016】
用語“約”、および、“実質上”は、通常、状態値の＋／－１０％ 、状態値の＋／－５％ 、状態値の＋／－３％、状態値の＋／－２％、状態値の＋／－ １％ 、および、さらにいっそう、状態値の＋／－０．５％を意味する。本発明の状態値は近似値である。特定の記述がないとき、状態値は、“約”や“実質上”の意味を含む。さらに、製造プロセスの偏差や変動を考慮するとき、用語“同じ”は、“約”や“実質上”の意味も含む。
【0017】
特に定義されない限り、ここで用いられる全技術、および、科学用語は、当業者により理解されるものと同じ意義を有する。さらに、通常用いられる辞典で定義される用語は、特に定義されない限り、従来の技術の文脈中のそれらの意義と一致する意味を有するものとして解釈され、且つ、理想化、あるいは、過度に正式に解釈されるべきではない。
【0018】
本発明のいくつかの実施形態によると、センサーデバイスは、中心領域よりも、流体の境界領域に近い、大きいサイズの反応部位を有する反応基を有して、流路の放物線流速プロファイルのせいで低いサンプルローディングレートを補償する。よって、反応部位のサンプルローディングレートは、流路の異なる位置(たとえば、中心領域、あるいは、境界領域)で均一であり、且つ、センサーデバイスの信頼性、あるいは、パフォーマンスが改善される。さらに、いくつかの実施形態において、センサーデバイスはさらに、基板上に設置される導電層を有し、誘電泳動 (ＤＥＰ)、あるいは、電気泳動 (ＥＰ)力が生成されて、それぞれ、誘電体、あるいは、荷電サンプルを反応部位に引き付けるのをアシストする。サンプルのローディング効率が増加する。
【0019】
図１Ａは、本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイス１０を示す図である。センサーデバイス１０の構成要素の一部は、簡潔にするため、図１では省略されている。このほか、本発明のいくつかの実施形態によると、追加特徴がセンサーデバイス１０に加えられてもよい。
【0020】
本発明の実施形態において、センサーデバイス１０は、特定の使用に制限されない。いくつかの実施形態において、センサーデバイス１０は、生物学、あるいは、生化学分析に用いられる。たとえば、センサーデバイス１０を用いて、ＤＮＡシーケンス、ＤＮＡ-ＤＮＡハイブリダイゼーション、単一ヌクレオチド多型、タンパク質相互作用、ペプチド相互作用、抗原と免疫体の相互作用、タンパク質マイクロアレイ、リキッドバイオプシー、定量的ポリメラーゼ連鎖反応 (ｑＰＣＲ)、グルコース監視、コレステロール監視等を測定、あるいは、分析する。
【0021】
センサーデバイス１０は、第一基板１００、第二基板２００、および、流路３００を有する。第二基板２００は、第一基板１００の反対側に設置される。流路３００は、第一基板１００と第二基板２００の間に設置される。いくつかの実施形態において、第一基板１００と第二基板２００は所定距離で隔てられ、流路３００は、第一基板１００と第二基板２００間で定義される空間である。すなわち、第一基板１００及び第二基板２００の互いの面が流路３００を介して対向するように、第一基板１００と第二基板２００は設置される。
【0022】
いくつかの実施形態において、第一基板１００と第二基板２００の材料は、有機材料、無機材料、あるいは、それらの組み合わせを有する。たとえば、有機材料は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂(たとえば、ポリジメチルシロキサン (ＰＤＭＳ))、アクリル樹脂(たとえば、ポリメチルメタクリレート (ＰＭＭＡ))、ポリイミド (ＰＩ)、ポリカーボネート (ＰＣ)、テレフタル酸ポリエチレン (ＰＥＴ)、ペルフルオロアルコキシアルカン(ＰＦＡ)、その他の適当な材料、あるいは、それらの組み合わせを有するが、それらに限定されない。たとえば、無機材料は、ガラス、セラミック、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化けい素、酸化アルミニウム、その他の適当な材料、あるいは、それらの組み合わせを有するが、それらに限定されない。このほか、第一基板１００の材料は、第二基板２００と同じか、あるいは、異なる。
【0023】
いくつかの実施形態において、第一基板１００は、相補型ＭＯＳ(ＣＭＯＳ)基板である。たとえば、第一基板１００の材料は、それらに限定されないが、シリコン、III-V 族オンシリコン、グラフェンオンシリコン、シリコンオンインシュレーター、あるいは、それらの組み合わせを有する。
【0024】
いくつかの実施形態において、検出、あるいは、分析されるサンプルを含む溶液は、流路３００を流れ、且つ、サンプルは、第一基板１００上の反応部位１０２ (図１Ｂに示される)に配置される。このほか、流路３００は流体の境界３００ｓ(図面の点線で示される)を有し、且つ、流体の境界３００ｓは、流路３００の周辺領域に位置する。いくつかの実施形態において、流体の境界３００ｓは、流路３００の辺縁に近い。図１Ａに示されるように、流路３００を流れる溶液は、放物線流速プロファイルを表す。言い換えると、流体の境界３００ｓに近いサンプルローディングレートは、中心領域より遅い。
【0025】
本発明のいくつかの実施形態によると、センサーデバイス１０は、中心領域よりも流体の境界３００ｓに近い大きいサイズの反応部位１０２を有して、流路３００中の放物線流速プロファイルのせいで低いサンプルローディングレートを補償する。特に、図１Ｂは、本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイス１０の第一基板の上面図である。
【0026】
センサーデバイス１０は、複数の第一反応基１０２Ｒを有する。第一反応基１０２Ｒは、第一基板１００上に設置され、各第一反応基１０２Ｒは、複数の反応部位１０２を有する。いくつかの実施形態において、反応部位１０２は、ナノスポット、あるいは、ナノウェルである。いくつかの実施形態において、第一反応基１０２Ｒは、同じロウに位置する反応部位１０２を有し、且つ、ロウ（ｒｏｗ）は、流路３００の延伸方向にほぼ垂直である。本発明の実施形態において、オブジェクトの“延伸方向”は、オブジェクトの長軸に沿った、あるいは、ほぼ平行な方向を参照する。たとえば、オブジェクトは、最小の長方形により囲まれ、且つ、最小の長方形の長辺の延伸方向は長軸方向である。
【0027】
三つの反応部位１０２は、反応部位１０２Ａ、反応部位１０２Ｂ、および、反応部位１０２Ｃと示される。図１Ｂに示されるように、反応部位１０２Ａは、反応部位１０２Ｂよりも、流体の境界３００ｓに近く、且つ、反応部位１０２Ａのサイズは、反応部位１０２Ｂのサイズ以上である。さらに、反応部位１０２Ｂは、反応部位１０２Ｃよりも、流体の境界３００ｓに近く、且つ、反応部位１０２Ｂのサイズは、反応部位１０２Ｃのサイズより大きい。
【0028】
いくつかの実施形態において、反応部位１０２Ａの面積と反応部位１０２Ｃの面積の比率は、１．１：１ ～ ２：１の範囲である。いくつかの実施形態において、反応部位１０２Ａの面積と反応部位１０２Ｂの面積の比率は、１．１：１～１．５：１の範囲である。いくつかの実施形態において、反応部位１０２の面積は、反応部位１０２の底面の面積に相当する。
【0029】
言い換えると、いくつかの実施形態において、流体の境界３００ｓに近くなるにつれて、反応部位１０２の一部(たとえば、図面中の反応部位１０２Ａ、および、１０２Ｂ)のサイズは徐々に増加する。一方、流体の境界３００ｓから遠い反応部位１０２の一部 (たとえば、図面中で示される反応部位１０２Ｃ)のサイズは、いくつかの実施形態と実質上同じである。
【0030】
特に、いくつかの実施形態において、反応部位１０２Ａの直径ｄ１は、第二反応部位１０２Ｂの直径ｄ２以上であり、且つ、反応部位１０２Ｂの直径ｄ２は、反応部位１０２Ｃの直径ｄ３より大きい。いくつかの実施形態において、反応部位１０２Ａの直径ｄ１と反応部位１０２Ｃの直径ｄ３の比率は、１．１：１～２：１の範囲である。いくつかの実施形態において、反応部位１０２Ａの直径ｄ１と反応部位１０２Ｂの直径ｄ２の比率は、１．１：１～１．５：１の範囲である。
【0031】
反応部位１０２の数は、図面で示される数量に制限されない。各種実施形態において、さらに多くの、さらに少ない反応部位１０２Ａ (たとえば、最大反応部位)、反応部位１０２Ｂ (たとえば、中間サイズの反応部位)、および、反応部位１０２Ｃ (たとえば、最小反応部位)を有し、必要に応じて調整される。各種実施形態において、異なる数個のサイズの反応部位１０２がある。たとえば、三サイズ以上、たとえば、四個、五個、六個、七個の異なるサイズの反応部位１０２を有するが、それらに限定されない。各種実施形態において、反応部位１０２は、長方形アレイ、あるいは、六角形アレイで配列されるが、それらに限定されない。
【0032】
このほか、反応部位１０２の形状は、図１Ｂに示されるような円形に制限されない。その他のいくつかの実施形態において、反応部位１０２は、別の適当な形状、たとえば、楕円形、長方形、楕円形、あるいは、その他の適当な任意の形状を有する。いくつかの実施形態において、二個以上の可能な形状の反応部位１０２を有する。
【0033】
【0034】
図１Ｃに示されるように、いくつかの実施形態において、センサーデバイス１０はさらに、第一基板１００上、且つ、第一基板１００と第二基板２００間に設置される第一スペーサ層１０４を有する (図３に示される)。いくつかの実施形態において、第一スペーサ層１０４は、複数の開口を有し、開口は反応部位１０２を定義する。しかし、いくつかのその他の実施形態において、反応部位１０２は、第一基板１００中に形成される開口である。
【0035】
いくつかの実施形態において、反応部位１０２ (反応部位１０２Ａ、１０２Ｂ、および、１０２Ｃ)のピッチＰは同じである。いくつかの実施形態において、反応部位１０２Ａと反応部位１０２Ｂ間に位置する第一スペーサ層１０４の幅Ｗ１は、反応部位１０２Ｂと反応部位１０２Ｃ間に位置する第一スペーサ層１０４の幅Ｗ２より小さい。いくつかの実施形態において、第一スペーサ層１０４の幅Ｗ１と幅Ｗ２は、それぞれ、反応部位１０２Ａと反応部位１０２Ｂ間の第一スペーサ層１０４の最小幅、および、反応部位１０２Ｂと反応部位１０２Ｃ間の第一スペーサ層１０４の最小幅である。
【0036】
いくつかの実施形態において、第一スペーサ層１０４の材料は、それらに限定されないが、テレフタル酸ポリエチレン (ＰＥＴ)、ポリエチレン(ＰＥ)、ポリエーテルスルホン (ＰＥＳ)、ポリカーボネート (ＰＣ)、ポリメタクリル酸メチル (ＰＭＭＡ)、ポリジメチルシロキサン (ＰＤＭＳ)、ガラス、SiO2、 SiON、 SiN、TiO2、TiN、Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、あるいは、それらの組み合わせを有する。
【0037】
いくつかの実施形態において、生体サンプル４００は、それらに限定されないが、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、抗原、抗体、脂質ミセル、生体分子-被覆ナノ粒子、あるいは、それらの組み合わせを有する。いくつかの実施形態において、第一反応基１０２Ｒの反応部位１０２は、自己集合単分子層で修正（modify）されて、溶液中の生体サンプル４００を固定する。いくつかの実施形態において、センサーデバイス１０は、生体サンプル４００により発射される蛍光性、あるいは、化学発光を測定、あるいは、分析する。
【0038】
いくつかの実施形態において、反応部位１０２は、官能基で選択的に修正されて、反応部位１０２中の生体サンプル４００を捕捉、並びに、固定するとともに、固定メカニズムは、表面電荷引力、自己組織化共有結合、あるいは、生物親和性を有するが、それらに限定されない。いくつかの実施形態において、生体サンプル４００が負に帯電するとき、反応部位１０２は、プラスに帯電するように修正される。たとえば、反応部位１０２は、シラン、たとえば、３-アミノプロピルトリエトキシシラン (ＡＰＴＥＳ)、あるいは、(３-グリシジルオキシプロピル)トリエトキシシラン (ＧＰＴＥＳ)で修正される。その他のいくつかの実施形態において、生体サンプル４００がビオチンタグにより修正されるとき、反応部位１０２は、ストレプトアビジンにより修正される。
【0039】
上記のように、流路３００に流れる溶液は、放物線流速プロファイルを表し、反応部位１０２Ａの平均流速、あるいは、サンプルローディングレートは、反応部位１０２Ｂのそれより遅い。同様に、反応部位１０２Ｂの平均流速、あるいは、サンプルローディングレートは、反応部位１０２Ｃのそれより遅い。それでもなお、流体の境界３００ｓに近い反応部位１０２Ａ、あるいは、反応部位１０２Ｂのサイズは、流体の境界３００ｓから遠い反応部位１０２Ｃのサイズより大きいので、反応部位１０２Ａ、あるいは、反応部位１０２Ｂの低サンプルローディングレートは補正される。このような設定により、反応部位１０２の全体の負荷速度 (すなわち、生体サンプル４００のローディング量)は、流路３００の異なる領域において、ほぼ均一である。
【0040】
図２Ａ～図２Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による流路３００の上面図である。図２Ａ～図２Ｃに示されるように、流路３００は、注入口３０２、および、排出口３０４を有する。生体サンプル４００を含む溶液が、注入口３０２から流路３００に進入するとともに、排出口３０４から流路３００を出る。いくつかの実施形態において、第一反応基１０２Ｒ (たとえば、図１Ｂ中の反応部位１０２Ａ、１０２Ｂ、および、１０２Ｃを有する)は、同じ断面線Ａ-Ａ’上に位置し、且つ、断面線 Ａ-Ａ’は、注入口３０２と排出口３０４の延伸線Ｅｘに垂直である。いくつかの実施形態において、延伸線Ｅｘは、注入口３０２と排出口３０４の中心点間の接続線に相当する。いくつかの実施形態において、延伸線Ｅｘは、流路３００の延伸方向にほぼ平行である。
【0041】
図２Ａに示されるように、いくつかの実施形態において、流路３００は六角形である。図２Ｂに示されるように、いくつかの実施形態において、流路３００は、葉形、あるいは、曲線辺を有する。図２Ｃに示されるように、いくつかの実施形態において、流路３００は楕円形状を有する。このほか、注入口３０２、および、排出口３０４は、流路３００の二個の反対端に位置する。なお、流路３００の形状は、上記に制限されない。各種実施形態において、流路３００は、必要に応じて、その他の任意の適当な形状を有する。
【0042】
図３は、本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイス１０Ａの断面図である。図３に示されるように、いくつかの実施形態において、センサーデバイス１０Ａはさらに、第一導電層１１０、および、第二導電層２１０を有する。第一導電層１１０は、第一基板１００上、且つ、第一基板１００と第一スペーサ層１０４間に設置される。第二導電層２１０は、第二基板２００上に設置される。いくつかの実施形態において、センサーデバイス１０Ａはさらに、第二基板２００上の第二スペーサ層２０４を有し、第二導電層２１０が、第二基板２００と第二スペーサ層２０４間に設置される。
【0043】
いくつかの実施形態において、センサーデバイス１０Ａはさらに、第二基板２００上に設置される第二反応基２０２Ｒを有する。第二反応基２０２Ｒは、第二基板２００上に設置され、且つ、各第二反応基２０２Ｒは、複数の反応部位２０２を有する。上記のように、第二反応基２０２Ｒは、第一反応基１０２Ｒに類似し、且つ、よって、ここで繰り返さない。いくつかの実施形態において、生体サンプル４００は、第一基板１００上の反応部位１０２、および、第二基板２００上の反応部位２０２上に配置される。
【0044】
いくつかの実施形態において、第一基板１００と第二基板２００は、第一基板１００と第二基板２００間の距離ＤＳが隔てられる。いくつかの実施形態において、距離ＤＳは、１０μm ～３mm、あるいは、２５μm ～１mmの範囲、たとえば、５０μm、１００μm、２５０μm、あるいは、５００μmである。
【0045】
いくつかの実施形態において、第一導電層１１０と第二導電層２１０の材料は、金属導電材料、透明導電材料、あるいは、それらの組み合わせを有する。金属導電材料は、銅(Cu)、銀(Ag)、錫(Sn)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、金(Au)、クロム(Cr)、ニッケル (Ni)、プラチナ (Pt)、チタン(Ti)、銅合金、銀合金、錫合金、アルミニウム合金、モリブデン合金、タングステン合金、金合金、クロム合金、ニッケル合金、プラチナ合金、チタン合金、その他の適当な導電材料、あるいは、それらの組み合わせを有するが、それらに限定されない。透明導電材料は、透明導電酸化物 (TCO)を有する。たとえば、透明導電酸化物は、インジウムスズ酸化物 (ITO)、酸化錫(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、インジウム亜鉛酸化物 (IZO)、インジウムガリウム亜鉛酸化物(IGZO)、インジウムスズ亜鉛酸化物(ITZO)、アンチモンスズ酸化物 (ATO)、アンチモン亜鉛酸化物 (AZO)、あるいは、それらの組み合わせを有するが、それらに限定されない。
【0046】
いくつかの実施形態において、反応部位１０２下方に設置される第一導電層１１０、および、反応部位２０２下方に設置される第二導電層２１０はさらに、活性力(たとえば、誘電泳動、あるいは、電気泳動力)を提供して、生体サンプル４００を、反応部位１０２、および、反応部位２０２の表面に引き寄せる。よって、生体サンプル４００のローディング効率(loading efficiency )が改善される。
【0047】
図４は、本発明のその他のいくつかの実施形態によるセンサーデバイス１０Ｂの断面図である。理解すべきことは、上記、および、下記で提供される記述の内容における同じ、あるいは、類似するコンポーネンツ、あるいは、素子は、同じ、あるいは、類似の参照符号により表示される。これらのコンポーネンツ、あるいは、素子の材料、製造方法、および、機能は、上記と同じ、あるいは、類似するので、ここで繰り返さない。
【0048】
図４に示されるように、いくつかの実施形態において、センサーデバイス１０Ｂは１つのスペーサ層だけを有する。たとえば、いくつかの実施形態において、センサーデバイス１０Ｂは、第一導電層１１０上の第一スペーサ層１０４を有するが、第二導電層２１０上の第二スペーサ層２０４を有さない。言い換えると、センサーデバイス１０Ｂは、基板 (すなわち、第一基板１００)の一側だけに反応部位１０２を有する。
【0049】
図５は、本発明のその他のいくつかの実施形態によるセンサーデバイス１０Ｃの断面図である。図５に示されるように、いくつかの実施形態において、センサーデバイス１０Ｃは、第一基板１００上、且つ、第一基板１００と第一スペーサ層１０４の間に設置される誘電層１１２を有する。
【0050】
いくつかの実施形態において、誘電層１１２は、第一反応基１０２Ｒと部分的に重なる。言い換えると、誘電層１１２は、反応部位１０２の一部と重複するが、反応部位１０２の別の部分と重複しない。いくつかの実施形態において、誘電層１１２は第一導電層１１０から分離し、誘電層１１２が、第一導電層１１０の分離部分間に挿入される。いくつかの実施形態において、誘電層１１２は、流路３００の中心領域近く、且つ、流体の境界３００ｓから離れた箇所に位置する。
【0051】
いくつかの実施形態において、誘電層１１２の材料は、それらに限定されないが、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化けい素、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、フォトレジスト、ポリジメチルシロキサン (ＰＤＭＳ)、ポリメチルメタクリレート (ＰＭＭＡ)、ポリイミド (ＰＩ)、その他の適当な材料、あるいは、それらの組み合わせを有する。
【0052】
図６～図８は、本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスの断面図である。いくつかの実施形態において、第一基板１００は、不透明、透明、あるいは、半透明であり、第二基板２００は、透明、あるいは、半透明である。いくつかの実施形態において、第二基板２００は、センサーデバイスの上基板を参照する。いくつかの実施形態において、上基板 (たとえば、第二基板２００)の材料は、光線が上基板を通過できるように、透明、あるいは、半透明でなければならず、光学顕微鏡５００を用いて、生体サンプル４００を観察する。
【0053】
図６に示されるように、いくつかの実施形態において、光学顕微鏡５００を用いて、第一基板１００上の反応部位１０２の生体サンプル４００、および、第二基板２００上の反応部位２０２の生体サンプル４００を観察する。いくつかの実施形態において、第一基板１００、および、第二基板２００上の生体サンプル４００の観察は同時に実行される。図７、および、図８に示されるように、いくつかの実施形態において、センサーデバイスは、第一基板１００上だけに、反応部位１０２を有し、光学顕微鏡５００を用いて、第一基板１００上の反応部位１０２の生体サンプル４００を観察する。
【0054】
図９～図１１は、本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイスの断面図である。いくつかの実施形態において、第一基板１００、および／または、第二基板２００は、相補型ＭＯＳ(ＣＭＯＳ)基板である。このような実施形態において、第一基板１００、および／または、第二基板２００は不透明である。このほか、図９～図１１に示されるように、センサーデバイスはさらに、複数のセンサー素子１２０を有し、センサー素子１２０は、第一基板１００、および／または、第二基板２００中に設置される。
【0055】
いくつかの実施形態において、センサー素子１２０は、フォトダイオード、あるいは、測定された光線を電流に変換することができる別の適当な光線感知素子である。特に、いくつかの実施形態において、センサー素子１２０は、電流を、別の素子、たとえば、別のＭＯＳトランジスタに移動させる金属酸化物半導体 (ＭＯＳ)トランジスタ (図示しない)のソースとドレインを有する。別の素子は、それらに限定されないが、リセットトランジスタ、電源フォロワー、あるいは、ロウセレクターを有し、電流をデジタル信号に変換する。
【0056】
図９に示されるように、いくつかの実施形態において、センサーデバイス１０Ａ’において、第一基板１００と第二基板２００はともに、ＣＭＯＳ基板である。センサー素子１２０は、第一基板１００と第二基板２００中に設置されるとともに、それぞれ、第一導電層１１０と第二導電層２１０に電気的に接続される。
【0057】
図１０に示されるように、いくつかの実施形態において、センサーデバイス１０Ｂ’において、第一基板１００はＣＭＯＳ基板であり、第二基板２００は違う。いくつかの実施形態において、センサー素子１２０は、第一導電層１１０と接触する。図１１に示されるように、いくつかの実施形態において、センサーデバイス１０Ｃ’において、第一基板１００はＣＭＯＳ基板であり、第二基板２００は違う。いくつかの実施形態において、センサー素子１２０は、第一導電層１１０、および、誘電層１１２と接触する。
【0058】
図１２Ａ～図１２Ｅは、本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイス１０Ａを用いる方法の中間段階におけるセンサーデバイス１０Ａの断面図である。理解すべきことは、センサーデバイス１０Ａを用いる方法の前、その期間中、および／または、そのあとに、追加工程が提供されることである。いくつかの実施形態において、以下で記述される工程の一部は重複、あるいは、消去される。
【0059】
図１２Ａに示されるように、本方法は、上述のセンサーデバイス１０Ａを提供するとともに、生体サンプル４００を含む溶液を流路３００に投入する工程を有する。いくつかの実施形態において、流路３００中に生体サンプル４００を含む溶液を投入後、流れが停止するとともに、いくつかの生体サンプル４００が、反応部位１０２、および、反応部位２０２で固定される。
【0060】
次に、図１２Ｂを参照すると、本方法は、電圧を第一導電層１１０に供給して、第一反応基１０２Ｒの反応部位１０２上に、生体サンプル４００を固定する工程を有する。いくつかの実施形態において、電圧は直流 (ＤＣ)電圧であり、生体サンプル４００は、電気泳動力により、反応部位１０２上で固定される。図１２Ｂに示されるように、この段階で、第一導電層１１０は正に帯電し、よって、負に帯電した生体サンプル４００は、反応部位１０２に引きつけられる。このほか、本方法は、第一導電層１１０に供給される電圧をオフにする工程を有する。
【0061】
次に、図１２Ｃを参照すると、電圧を第一導電層１１０に供給して、第一反応基１０２Ｒ上に、生体サンプル４００を固定する工程の後、本方法はさらに、電圧の方向を逆転させて、第二反応基２０２Ｒの反応部位２０２に、生体サンプル４００を固定する工程を有する。図１２Ｃに示されるように、この段階で、第二導電層２１０は正に帯電し、負に帯電した生体サンプル４００は、反応部位２０２に引きつけられる。注意すべきことは、反応部位１０２上の生体サンプル４００はすでに、官能基の相互作用により、反応部位１０２の表面に相互リンクされているので、すでに、反応部位１０２上に固定されている生体サンプル４００は、反応部位２０２に引き付けられない。
【0062】
このほか、いくつかの実施形態において、電圧を第一導電層１１０に供給して、第一反応基１０２Ｒ上に、生体サンプル４００を固定する工程の後、本方法はさらに、一定期間待って、固定を安定させる工程を有する。いくつかの実施形態において、一定期間は、５秒から５時間、あるいは、１０秒から３時間、あるいは、３０秒から１時間の範囲、たとえば、１分、３分、５分、１０分、あるいは、３０分である。
【0063】
次に、図１２Ｄを参照すると、本方法は、流路３００から余分な生体サンプル４００を洗い流す工程を有する。いくつかの実施形態において、バッファ溶液４１０を用いて、余分な生体サンプル４００を洗い流すとともに、その後、流路３００を補充する。いくつかの実施形態において、バッファ溶液４１０は、生体サンプル４００を含む溶液と同じタイプの溶液である。いくつかの実施形態において、バッファ溶液４１０は、それらに限定されないが、リン酸緩衝生理食塩水 (ＰＢＳ)、あるいは、トリスＥＤＴＡ(ＴＥ)バッファを有する。
【0064】
その後、図１２Ｅに示されるように、生体サンプル４００は、第一基板１００上の各反応部位１０２、および、第二基板２００上の各反応部位２０２上に固定される。生体サンプル４００は、センサーデバイス１０Ａの反応部位に満載される。
【0065】
注意すべきことは、図１２Ａ～図１２Ｅに示される実施形態において、第一導電層１１０、および、第二導電層２１０は対称である。すなわち、露出される第一導電層１１０、および、第二導電層２１０のパターンは同じなので、生体サンプル４００は、負に帯電、あるいは、正に帯電しなければならず、よって、それらは、電気泳動力により、反応部位１０２、および、反応部位２０２に引き付けられる。
【0066】
図１３Ａ～図１３Ｄは、本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイス１０Ｂを用いる方法の中間段階におけるセンサーデバイス１０Ｂの断面図である。理解すべきことは、センサーデバイス１０Ｂを用いる方法の前、その期間中、および／または、そのあとに、追加工程が提供されることである。いくつかの実施形態において、以下で記述される一部の工程は、重複、あるいは、消去される。
【0067】
図１３Ａに示されるように、本方法は、上記のようなセンサーデバイス１０Ｂを提供するとともに、生体サンプル４００を含む溶液を流路３００に投入する工程を有する。いくつかの実施形態において、生体サンプル４００を含む溶液を流路３００に投入後、流れが停止するとともに、一部の生体サンプル４００が反応部位１０２で固定される。
【0068】
次に、図１３Ｂに示されるように、本方法は、電圧を第一導電層１１０に供給して、第一反応基１０２Ｒの反応部位１０２上で、生体サンプル４００を固定する工程を有する。いくつかの実施形態において、電圧は交流電流 (ＡＣ)電圧であり、且つ、生体サンプル４００は、誘電泳動力により、第一反応基１０２Ｒの反応部位１０２上で固定される。いくつかの実施形態において、交流電流電圧の周波数は、１ｋＨｚ～１ＧＨｚの範囲、たとえば、１ＭＨｚである。このほか、本方法は、第一導電層１１０に供給される電圧をオフにする工程を有する。
【0069】
このほか、いくつかの実施形態において、電圧を第一導電層１１０に供給して、第一反応基１０２Ｒ上で生体サンプル４００を固定する工程の後、本方法はさらに、一定期間待って、固定を安定させる工程を有する。いくつかの実施形態において、その一定期間は、５秒から５時間、あるいは、１０秒から３時間、あるいは、３０秒から１時間の範囲、たとえば、１分、３分、５分、１０分、あるいは、３０分である。
【0070】
次に、図１３Ｃを参照すると、本方法は、流路３００から余分な生体サンプル４００を洗い流す工程を有する。いくつかの実施形態において、バッファ溶液４１０を用いて、余分な生体サンプル４００を洗い流すとともに、流路３００を充填する。その後、図１３Ｄに示されるように、生体サンプル４００は、第一基板１００上の各反応部位１０２上で固定される。生体サンプル４００は、センサーデバイス１０Ｂの反応部位に満載される。
【0071】
注意すべきことは、図１３Ａ～図１３Ｄに示される実施形態において、第一導電層１１０、および、第二導電層２１０は対称である、すなわち、露出される第一導電層１１０、および、第二導電層２１０のパターンは異なるので、生体サンプル４００は変化せず、負に帯電、あるいは、正に帯電し、それらすべては、誘電泳動力により、反応部位１０２に引き付けられる。
【0072】
図１４Ａ～図１４Ｄは、本発明のいくつかの実施形態によるセンサーデバイス１０Ｃを用いる方法の中間段階におけるセンサーデバイス１０Ｃの断面図である。理解すべきことは、センサーデバイス１０Ｃを用いる方法の前、その期間中、および／または、そのあとに、追加工程が提供されることである。いくつかの実施形態において、以下で記述される一部の工程は、重複、あるいは、消去される。
【0073】
図１４Ａに示されるように、本方法は、上述されるセンサーデバイス１０Ｃを提供するとともに、生体サンプル４００を含む溶液を流路３００に投入する工程を有する。いくつかの実施形態において、生体サンプル４００を含む溶液が流路３００に投入された後、流れは停止するとともに、一部の生体サンプル４００が、適当な休眠時間(resting time)により、反応部位１０２上で固定される。装置１０Ｃは、反応部位１０２Ｃ下方に誘電層１１２を有し、平均流速は相対的に高く、且つ、均一で、よって、追加の電気的引力は不要になる。
【0074】
次に、図１４Ｂを参照すると、本方法は、電圧を第一導電層１１０に供給して、第一反応基１０２Ｒの反応部位１０２Ａと１０２Ｂ上で生体サンプル４００を固定する工程を有する。いくつかの実施形態において、電圧は交流電流 (ＡＣ)電圧であり、生体サンプル４００は、誘電泳動力により、第一反応基１０２Ｒの反応部位１０２Ａ、および、１０２Ｂ上で固定される。いくつかの実施形態において、交流電流電圧の周波数は、１ｋＨｚ～１ＧＨｚの範囲、たとえば、１ＭＨｚである。このほか、本方法は、第一導電層１１０に供給される電圧をオンにする工程を有する。
【0075】
このほか、いくつかの実施形態において、電圧を第一導電層１１０に供給して、第一反応基１０２Ｒ上で生体サンプル４００を固定する工程の後、本方法はさらに、一定期間待って、固定を安定させる工程を有する。いくつかの実施形態において、一定期間は、５秒から５時間、あるいは、１０秒から３時間、あるいは、３０秒から１時間の範囲、たとえば、１分、３分、５分、１０分、あるいは、３０分である。
【0076】
次に、図１４Ｃを参照すると、本方法は、流路３００から、余分な生体サンプル４００を洗い流す工程を有する。いくつかの実施形態において、バッファ溶液４１０を用いて、余分な生体サンプル４００を洗い流すとともに、流路３００を補充する。その後、図１４Ｄに示されるように、生体サンプル４００は、第一基板１００上の各反応部位１０２で固定されるとともに、一部の生体サンプル４００が誘電層１１２に位置する。生体サンプル４００は、センサーデバイス１０Ｃの反応部位上に満載される。
【0077】
注意すべきことは、図１４Ａ～図１４Ｄに示される実施形態において、第一導電層１１０、および、第二導電層２１０は対称である、すなわち、露出する第一導電層１１０、および、第二導電層２１０のパターンは異なるので、生体サンプル４０は変化せず、負に帯電、あるいは、正に帯電し、それらのすべては、誘電泳動力により、反応部位１０２に引き付けられる。
【0078】
上記を総合すると、いくつかの実施形態において、センサーデバイスは、中心領域よりも、流体の境界領域に近い大きいサイズの反応部位を有する反応基を有して、流路中の放物線流速プロファイルのせいで低いサンプルローディングレートを補償する。よって、反応部位のサンプルローディングレートは、流路の異なる位置 (たとえば、中心領域、あるいは、境界領域)で均一であり、且つ、センサーデバイスの信頼性、あるいは、パフォーマンスが改善される。さらに、いくつかの実施形態において、センサーデバイスはさらに、基板上に設置される導電層を有して、誘電泳動力が生成されて、荷電サンプルを反応部位に引き付けるのをアシストする。サンプルのローディング効率が向上する。
【0079】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の思想を脱しない範囲内で各種の変形を加えることができる。
【符号の説明】
【0080】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ａ’、１０Ｂ’、１０Ｃ’…センサーデバイス
１００…第一基板
１０２…反応部位１０２Ａ～１０２Ｃ…反応部位
１０２Ｒ…第一反応基
１０４…第一スペーサ層
１１０…第一導電層
１１２…誘電層
２００…第二基板
２０２…反応部位
２０２Ｒ…第二反応基
２０４…第二スペーサ層
２１０…第二導電層
３００…流路
３０２…注入口
３０４…排出口
３００ｓ…流体の境界
４００…生体サンプル
４１０…バッファ溶液
５００…光学顕微鏡
ｄ１、ｄ２、ｄ３…直径
ＤＳ…距離
Ｅｘ…延伸線
Ｐ…ピッチ
Ｗ１、Ｗ２…幅
１００…第一基板
１０２…反応部位１０２Ａ～１０２Ｃ…反応部位
１０２Ｒ…第一反応基
１０４…第一スペーサ層
１１０…第一導電層
１１２…誘電層
２００…第二基板
２０２…反応部位
２０２Ｒ…第二反応基
２０４…第二スペーサ層
２１０…第二導電層
３００…流路
３０２…注入口
３０４…排出口
３００ｓ…流体の境界
４００…生体サンプル
４１０…バッファ溶液
５００…光学顕微鏡
ｄ１、ｄ２、ｄ３…直径
ＤＳ…距離
Ｅｘ…延伸線
Ｐ…ピッチ
Ｗ１、Ｗ２…幅
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図12E】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】