[发明专利]用于保护芯片选择性部分的刚性掩模及其使用

说明书

技术领域

本发明涉及用于保护芯片选择性部分的刚性掩模及其使用。

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(containmentstructure)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(Introductionto microfabrication)”(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。

发明内容

本发明的目的是提供用于保护芯片选择性部分的刚性掩模以及该刚 性掩模的使用，其将能够降低所述分析过程中的读数错误的风险。

根据本发明，以在所附权利要求中限定的方式提供用于保护芯片选 择性部分的刚性掩模以及刚性掩模的使用。

附图说明

为了更好地理解本发明，本发明的一些实施例将参考所附的附图并 仅仅以非限定的实例的形式来描述，其中：

图1为根据本发明的一个实施例的包括用于生化分析的微反应器或 芯片以及用于芯片选择性部分的刚性掩模的结构的分解立体图；

图2为图1的结构沿着图3或图4的截面线II-II截取的横截面图， 其中刚性掩模安装在芯片上；

图3为根据本发明一个方面的图2的结构的顶视平面图；

图4为根据本发明另一方面的图2的结构的顶视平面图；