[发明专利]用于流体分析的盒和分析仪

说明书

本发明描述了流体盒和操作方法。流体盒包括具有设计为与分析仪电连接的多个接触焊盘的衬底、具有传感器阵列的半导体芯片和参考电极。流体盒包括具有入口并连接至第二流体沟道的第一流体沟道，对准第二流体沟道从而使得传感器阵列和参考电极设置在第二流体沟道内。在第一入口处设置第一插塞。第一插塞包括配置为被毛细管穿过而不会使流体通过第一插塞泄漏的柔性材料。本发明还提供了用于分析流体的分析仪。

技术领域

本发明的实施例一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及用于流体分析的盒和分析仪。

背景技术

生物传感器是用于感测和检测生物分子并基于电子、电化学、光学和机械检测原理操作的器件。包括晶体管的生物传感器是电感测生物实体或生物分子的电荷、光子或机械性能的传感器。通过检测生物实体或生物分子自身或通过特定反应物和生物实体/生物分子之间的相互作用和反应来来实施检测。这样的生物传感器可以使用半导体工艺进行制造，可以很快地转换电信号，以及可以容易地应用至集成电路(IC)和MEMS。

生物样本本身和生物传感器的相互作用可能是一个挑战。通常，将包括生物样本的流体直接吸移至生物传感器的感测部分上方。该方法导致流体样本的大部分无法使用，并且手动加载每个感测区是耗时的。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种流体盒，包括：衬底，包括多个接触焊盘，配置为与分析仪电连接，半导体芯片，具有传感器阵列，以及参考电极；第一流体沟道，具有第一入口，并且连接至第二流体沟道，对准所述第二流体沟道使得所述传感器阵列和所述参考电极设置在所述第二流体沟道内；样本入口，用于将样本放置在所述第一流体沟道或所述第二流体沟道的路径内；第一插塞，设置在所述第一入口处并且包括配置为被毛细管穿过而不会使流体通过所述第一插塞泄漏的柔性材料。

根据本发明的另一方面，提供了一种流体盒，包括：第一流体沟道，具有第一入口，并且连接至第二流体沟道，对准所述第二流体沟道使得传感器阵列和参考电极设置在所述第二流体沟道内；样本入口，用于将样本放置在所述第一流体沟道或所述第二流体沟道的路径内；第一插塞，设置在所述第一入口处并且包括配置为被毛细管穿过而不会使流体通过所述第一插塞泄漏的柔性材料，其中，所述毛细管连接至分析仪，并且当所述流体盒与所述分析仪物理接触时，所述毛细管穿过所述第一插塞。

根据本发明的又一方面，提供了一种分析仪，配置为与流体盒连接，所述分析仪包括：注射器，布置成使得当所述流体盒物理连接至所述分析仪时，所述注射器的针与所述流体盒的对应输入端口对准；致动器，配置为控制所述注射器的操作；感测模块，配置为当所述流体盒物理连接至所述分析仪时，经由多个导电焊盘向所述流体盒发送信号并从所述流体盒接收信号，其中，所述多个导电焊盘接触所述流体盒上的对应的多个导电焊盘；以及处理器，电连接至所述感测模块，并且配置为基于从所述流体盒接收的信号来确定来自所述流体盒中的样本的给定分析物的浓度水平。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。

图1示出示例性生物感测盒的组件的图。

图2是示例性双栅背侧感测FET传感器的截面图。

图3是在示例性可寻址阵列中配置的多个FET传感器的电路图。

图4是双栅FET传感器和加热器的示例性可寻址阵列的电路图。

图5是配置为pH传感器的示例性双栅背侧感测FET传感器的截面图。

图6A示出离子与受体层结合的实例。

图6B示出在基于pH的示例性FET传感器中的阈值电压的变化。

图7是示例性生物传感器芯片的平面图。