专利名称：基于柱的生物传感器及其制造方法
基于柱的生物传感器及其制造方法本公开通常涉及生物传感器，更具体地，涉及基于柱的生物传感器及 其制造方法。在分子诊断领域，生物传感器通常用于检测分析物中目标物质的存在 和/或浓度。这种检测是基于与"结合位点"的特异性结合或固定在基质上 的捕捉探针。为了使这种结合可得到检测，将标记元素(以后称之为"标 记")附于目标上。标记信号需要用尽可能高的灵敏度来检测。目前存在不 同的方法来建立这种捕捉探针-目标-标记的装配(例如，人们可首先将标记 附于目标上，然后让其偶联结合到捕捉探针，或者人们可首先将目标与捕 捉探针结合并在第二步中对固定不动的目标进行标记)。如果人们希望在结 合反应时仍继续进行测量，或者对于来自溶液的背景信号问题以及为去除 非特异性结合目标和/或标记所需的清洗步骤而言，这是非常重要的。尽管 对标记的存在进行测定，但是人们仅关心附于由捕捉探针固定到基质上的 目标上的标记。另外，典型的分子诊断实验筛选生物样品， 一般为液体分析混合物， 用于检测某些生物成分("目标")，例如基因或蛋白质。这可通过检测目标 与附于固体表面的捕捉探针的选择性结合的发生来完成。选择性结合的动 力学，也称为"杂化"，是该实验的一个主要方面。理想情况下期望一种高 效快速的杂化过程，其中在尽可能最短的时间内使所有目标分子与捕捉探 针进行杂化。同样，由于样品制备所涉及的成本，因此使所使用的生物样 品量保持尽可能的少是非常重要的。杂化步骤随后进行清洗步骤，在清洗 步骤中将所有未结合的目标分子冲洗掉，最后是检测步骤。检测标准基于 对附于目标分子上的荧光标记的荧光检测。非常重要的是，将进行各项实验的平台，生物传感器盒(cartridge)设计成这样，使得检测过程最佳。目 前，遍常的做法是，生物传感器盒在不同的站点经历不同的实验步骤。例 如，在杂化炉中执行杂化，并随后将其放置在清洗站中。最后在通常称为"扫描器"的不同的站点中对该盒进行分析用于荧光检测。在已知的分子诊断方法中最显著的限制是低效率的特异性结合过程和过度的杂化时间。人们广泛接受的是，流通式(flowtrough)传感器构型在 结合效率和杂化时间上能提供的最佳性能。这是因为流通式结构，例如多 孔介质使用"体积效应"并使可发生结合的有效区域最大。同时，保持溶 液中存在的分子和潜在的结合表面之间的平均距离最小，从而使杂化时间 最小，这是一个有限扩散的过程。然而，根据激发检测，这种流通式构型 不是优选的，这是因为待检测的感兴趣分子被埋在体积结构中。结果，感 兴趣分子难以激发，并且任何由此生成的荧光也难以收集。此外，能提供 结合分子对非结合分子的选择性检测的敏感方法，例如共焦激发或渐逝激 发(evanescentexcitation)在己有的流通式构型中完全禁止。因此，我们期望获得一种克服本领域中存在问题的改进的分子诊断生 物传感器及其制造方法。
图1是根据本公开一个实施例的基于柱的生物传感器的一部分的顶视图；图2是根据本公开一个实施例的基于柱的生物传感器10在图1那部分 沿线2-2的剖视图；图3是根据本公开一个实施例的基于柱的生物传感器的一部分在其制 造期间的剖视图；图4是根据本公开另一个实施例的基于柱的生物传感器的一部分在其 制造期间的剖视图；图5是根据本公开又一个实施例的基于柱的生物传感器的一部分在其 制造期间的剖视图；图6是针对根据本公开实施例的基于柱的生物传感器进行扫描检测方 法的框图表示视图；图7是根据本公开另一个实施例的基于柱的生物传感器的一部分的剖 视图；图8是针对根据本公开一个实施例的图7的基于柱的生物传感器进行 成像检测法的框图表示视图；图9是针对根据本公开另一个实施例的基于柱的生物传感器进行扫描 检测方法的框图表示视图；图IO是针对根据本公开又一个实施例的基于柱的生物传感器进行扫描 检测方法的框图表示视图；以及图11是根据本公开另一个实施例的基于柱的生物传感器的一部分的顶 视图。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。此外，应当注意到的是， 附图及不同部分的相关比例并非按比例绘制。根据本公开的实施例，新的生物传感器在流通式构型中使用渐逝激发。 各实施例的中心特征包括使结合区域最大的柱结构，该结构还允许共同进 行对杂化分子而非未结合分子进行选择性渐逝激发，以及有效收集荧光从 而为敏感检测做准备。在一个实施例中，该生物传感器包括盒式设计。具 体而言，生物传感器包括允许受控的渐逝激发、结合分子的特异性检测和 高效荧光检测、同时保持流通式构型优势的周期性柱结构。基于柱的生物 传感器结构与注模复制的方法相配，从而为较低单位生产成本做准备。另 外，应用本文所讨论的生物特异性层对于本公开的实施例而言相对简单， 再次直接影响单位成本。根据本公开各实施例的柱结构使结合区域最大， 并考虑共同(i)相对于未结合分子进行杂化分子的选择性渐逝激发，以及 (ii)进行有效的荧光检测。图1是根据本公开一个实施例的基于柱的生物传感器10的一部分的顶 视图。基于柱的生物传感器IO包括顶层12和多个柱结构14，围绕各柱结 构14的周长布设有生物特异性层16。柱结构14和生物特异性层16用虚线 示出以表示它们都位于顶层12的下方。如图1所示，各柱结构布置成平行 的多行柱结构，其中一行用附图标记18表示。图2是根据本公开一个实施例的基于柱的传感器10在图1那部分沿线 2-2的剖视图。如上所示，基于柱的生物传感器IO包括顶层12和多个柱结 构14，围绕各柱结构14的周长布设有生物特异性层16。在该实施例中， 基于柱的生物传感器10包括底层20。箭头22示出适当的生物载体通过柱 结构14之间区域的双向流动。生物载体的流动接触到围绕柱结构14的周长布设的生物特异性层16。图1和2示出了根据本公开一个实施例的基于柱生物传感器的原理， 其中在两层之间嵌有周期性柱结构。生物载体流22设计成沿如图2所示的 水平方向，并且其流动特性(例如，均匀性、流速等)可根据特定的柱结 构设计进行修整。另外，柱14涂覆有生物特异性层16，其用作分子特异性 结合区域。图3是根据本公开一个实施例的基于柱的生物传感器的一部分在其制 造期间的剖视图。在该实施例中，使用模块化制造技术来制造基于柱的生 物传感器10。该制造技术包括分别制造顶部(或第一组成部分)和底部(或 第二组成部分)，然后将顶部和底部连接在一起以形成组合的基于柱的生物 传感器。如图所示，顶部包括顶层12、柱结构14和生物特异性层16。在 一个实施例中，周期性柱结构14和顶层12可以例如使用任何适当的注模 工艺一起制造或成型。另外，可以例如使用任何适当的深度涂覆工艺来增 加生物特异性层16。此外，底部包括底层20。在一个实施例中，底部或底 结构可与顶部或顶结构分离地使用任何适当的注模技术进行制造或成型。还可使用薄膜技术给底层20增加反射镜，后面还将对此做出进一步的讨论。 最后，图3示出了空间上分离布置的顶部和底部。当进行组装时，使用任 何能将它们固定并保持在一起的适当连接方法将柱结构14的底面24偶联 到底层20的顶面。在一个实施例中，基于柱的生物传感器结构的典型尺寸具有相当于一 到一百微米(即，1-100微米)之间的柱直径。为了高效的制造，任何特定 柱的长度不应超过相当于其直径的二到十倍(2-10x)。在一个实施例中， 基于柱的生物传感器结构包括相当于二十(20)微米直径和相当于大约六 十(60)微米长度的多个柱，并且柱间的距离相当于约为柱的直径。后一 实施例除了获得期望的可控生物载体流外，考虑到注模工艺的特殊性以及 深度涂覆的可能性。图4是根据本公开另一个实施例的基于柱的生物传感器的一部分在其 制造期间的剖视图。在该实施例中，使用模块化制造技术来制造基于柱的 生物传感器30。该制造技术包括分别制造顶部(或第一组成部分)和底部 (或第二组成部分)，然后将顶部和底部连接在一起以形成组合的基于柱的生物传感器。如图所示，顶部包括顶层32、柱结构34和生物特异性层36。 在一个实施例中，柱结构34和顶层12的布置可以例如使用任何适当的注 模工艺一起制造或成型。另外，可以例如使用任何适当的深度涂覆工艺来 增加生物特异性层36。底部包括底层38、柱结构40和生物特异性层42。 在一个实施例中，柱结构40和底层38的布置可以例如使用任何适当的注 模工艺进行制造或成型。另外，在一个实施例中，顶部的生物特异性层36 和底部的生物特异性层42为同样的成分。在另一实施例中，顶部的生物特 异性层36和底部的生物特异性层42为不同的成分。另外，顶部包括第一组柱结构34而底部包括第二组柱结构40。在一个 实施例中，第一和第二组柱结构形成互补的两组柱结构。在另一实施例中， 基于柱的生物传感器30的顶部和底部彼此互补。另外，图4示出了空间上 分离布置的顶部和底部。当进行组装时，使用任何能将其固定并保持在一 起的适当连接方法将柱结构34的底面44偶联到底层38的顶面46。图5是根据本公开又一个实施例的基于柱的生物传感器的一部分在其 制造期间的剖视图。在该实施例中，使用模块化制造技术来制造基于柱的 生物传感器50。该制造技术包括分别制造顶部(或第一组成部分)和底部 (或第二组成部分)，然后将顶部和底部连接在一起以形成组合的基于柱的 生物传感器。如图所示，顶部包括顶层12、柱结构14和生物特异性层16。 在一个实施例中，柱结构14和顶层12的布置可以例如使用任何适当的注 模工艺一起制造或成型。另外，可以例如使用任何适当的深度涂覆工艺来 增加生物特异性层16。另外，底部包括底层20，在该底层的表面上布设有反射镜52。在一个 实施例中，与顶部或顶结构分离地，使用任何适当的注模技术制造底部或 底结构。反射镜52可包括任何适当的反射镜或反射层。例如，反射镜52 可包括使用任何适当的薄膜技术施加于底层20表面的反射涂层、贴附于底 层20表面的反射镜或其他类似的反射镜构型。图5示出了空间上分离布置 的顶部和底部。当进行组装时，使用任何能将其固定并保持在一起的适当 连接方法将柱结构14的底表24偶联到底层20上反射镜52的顶面54。在 备选实施例中，反射镜52可布设在底层的背面上，其中底层布设在反射镜 和柱结构的底面之间。图6是针对根据本公开一个实施例的基于柱的生物传感器进行扫描捡 测方法的框图表示视图。该检测方法使用的检测器60包括激光设备62、 二 色分光镜64、检测器66、透镜68、透镜70和透镜72。图6仅表示若干可 能扫描检测器中的一个，该扫描检测器将设置中的柱结构与激发源和检测 单元一同使用。激光器62提供激光束72，其聚焦在基于柱的生物传感器50内柱14 的一端上。柱材料的折射率高于沿箭头22所示方向流动的生物载体的折射 率。因此，激光所照射的柱作为光纤，从而将激光限制在其内部。另外， 这种构型在柱的侧面产生渐逝场，延伸到足以选择性激发在柱14涂覆的生 物层16上杂化的标记分子。激发的荧光团的荧光被有效地收集在柱内。在 柱另一端的反射镜52用于有效使用激发光，并将收集的荧光引向检测器 66。 二色分光镜64将反射光进行过滤(在步骤65中)、由将光聚焦到柱内 所使用的同一透镜70进行收集，使得仅荧光74到达检测器66。该设计确 保渐逝场与已知设备相比达到更高的强度。高渐逝场为更好的信噪比 (SNR)和更小的积分时间的先决条件。由于渐逝激发，而不需要冲洗步 骤。另外，杂化动力学可在原处进行监测。图7是根据本公开另一个实施例的基于柱的生物传感器80的一部分的 剖视图。基于柱的生物传感器80包括顶层82和多个柱结构84，围绕柱结 构84的周长布设有生物特异性层86。顶层82包括多个显微透镜88。每个 显微透镜88与下面相应的柱结构对齐。在该实施例中，基于柱的生物传感 器80包括底层90。底层卯包括多个显微透镜92。每个显微透镜92与上 面相应的柱结构对齐。箭头22示出了适当的生物载体通过周期性柱结构84 之间区域的双向流动。生物载体的流动接触到围绕柱结构84的周长布设的 生物特异性层86。图7进一步示出了根据本公开一个实施例的基于柱的生物传感器的原 理，其中在两层之间嵌有周期性柱结构。将生物载体流22设计成沿如图7 所示的水平方向，并且其流动特性(例如，均匀性、流速等)可由特定的 周期性柱结构设计进行修整。另外，柱84涂覆有作为分子特异性结合区域 的生物特异性层86。在图7的实施例中，使用模块化制造技术来制造基于柱的生物传感器80。该制造技术包括分别制造顶部(或第一组成部分)和底部(或第二组 成部分)，然后将顶部和底部连接在一起以形成组合的基于柱的生物传感器 80。如图所示，顶部包括顶层82、柱结构84和生物特异性层86。在一个 实施例中，柱结构84和顶层82的布置可以例如使用任何适当的注模工艺 一起制造或成型。另外，可以例如使用任何适当的深度涂覆工艺来增加生 物特异性层86。此外，底部包括底层卯。在一个实施例中，与顶部或顶结构分离地， 使用任何适当的注模技术制造底部和底结构。也可使用薄膜技术将反射镜 增加到底层90上，后面将对此做进一步讨论。最后，图7示出了在装配布 置中的顶部和底部，其中使用任何能将其固定并保持在一起的适当连接方 法将柱结构84的底面85偶联到底层90的顶面91 。图7的基于柱的生物传 感器80还可使用类似于本文有关图4和5的实施例所描述的制造方法进行 制造。图8是针对根据本公开一个实施例的图7的基于柱的生物传感器进行 成像检测方法的框图表示视图。该检测方法使用的检测器IOO包括激发光 102、滤波器106和检测阵列108。检测阵列108包括任何用于检测荧光的 适当检测阵列，例如CCD、 CMOS或类似阵列。图8仅表示若干可能扫描 检测器中的一个，该扫描检测器将设置中的柱结构与激发源和检测单元一 同使用。显微透镜结构有效地将未校准的激发光束102偶联到生物传感器的柱 结构80中。柱材料的折射率高于沿箭头22所示方向流动的生物载体的折 射率。在顶层82处偶联进入每个柱84的光生成渐逝场，该渐逝场延伸进 入生物特异性层86从而激发结合分子的荧光团。 一部分荧光有效地偶联进 入相应的柱结构84。在各个柱结构84另一端的底层部分90处，第二显微 透镜结构92任选地将附图标记104指示的光(即，激发和荧光)引向检测 阵列108。在检测阵列108之前，滤波器106确保仅有附图标记107指示的 荧光到达检测器阵列108。图9是针对根据本公开另一个实施例的基于柱的生物传感器进行扫描 检测方法的框图表示视图。该检测方法使用的检测器110包括激光设备62、 二色分光镜64、检测器66、透镜68、透镜70和透镜72，这些类似于参照图6所公开和讨论的内容。图9仅表示若干可能扫描检测器中的一个，该 扫描检测器将设置中的柱结构与激发源和检测单元一同使用。然而，在该 实施例中，除了生物传感器的第一部分单独用在开流布置中并且具有反射 镜外，生物传感器11类似于参照图1-3和5所公开和讨论的生物传感器。 即，第一部分这样倒置使得柱结构14的暴露面24竖直取向。另外，将反 射镜28布设在层12的表面13上。反射镜28可包括任何适当的反射镜或 反射层，例如，施加于层12的表面13的反射涂层、贴附于层12的表面13 的平面反射镜或其他类似的反射镜构型。如图9所示，基于柱的生物传感 器ll用于开放构型，其中不包括上层。如果生物载体的蒸发不是问题，则 这种开放构型有可能导致更低的制造成本和可能更高的检测性能。
仍然参照图9，激光器62提供激光束72，其聚焦在基于柱的生物传感 器11内柱14的一端上。柱材料的折射率高于沿箭头22所示方向流动的生 物载体的折射率。因此，激光所照射的柱作为光纤，从而将激光限制在其 内部。另外，这种构型在柱的侧面产生渐逝场，其延伸到足以选择性激发 在柱14涂覆的生物层16上杂化的标记分子。激发出荧光团的荧光被有效 地收集在柱内。在柱另一端的反射镜28用于有效使用激发光，并将收集的 荧光引向检测器66。 二色分光镜64将反射光进行过滤(在步骤65中)、由 将光聚焦到柱内所使用的同一透镜70进行收集，使得仅荧光74达到检测 器66。该设计确保渐逝场与已知设备相比达到更高的强度。高渐逝场为更 好的信噪比(SNR)和更小的积分时间的先决条件。由于渐逝激发，而不 需要冲洗步骤。另外，杂化动力学可在原处进行监测。
图IO是针对根据本公开又一个实施例的基于柱的生物传感器进行扫描 检测方法的框图表示视图。该检测方法使用的检测器120包括激光设备62、 二色分光镜64、检测器66、透镜68、透镜70和透镜72，这些类似于本文 参照图6和9所公开和讨论的内容。图IO仅表示若干可能扫描检测器中的 一个，该扫描检测器将设置中的柱结构与激发源和检测单元一同使用。然 而，在该实施例中，除了生物传感器的第一部分单独用在开流布置中并且 具有反射镜外，生物传感器81类似于参照图7所公开和讨论的生物传感器。 即，第一部分这样倒置使得柱结构84的暴露面85竖直取向。另外，反射 镜122布设在层82的表面83上。反射镜122可包括任何适当的反射镜或反射层，例如，施加于层12的表面83的反射涂层或其他反射镜构型。如 图10所示，基于柱的生物传感器81用于开放构型中，其中不包括上层。 如果生物载体的蒸发不是问题，则这种开放构型有可能导致更低的制造成 本和可能更高的检测性能。
仍然参照图IO，激光62提供激光束72，其聚焦在基于柱的生物传感 器81内柱84的一端上。柱材料的折射率高于沿箭头22所示方向流动的生 物载体的折射率。因此，激光所照射的柱作为光纤，从而将激光限制在其 内部。另外，这种构型在柱的侧面产生渐逝场，其延伸到足以选择性激发 在柱84涂覆的生物层86上杂化的标记分子。激发出荧光团的荧光被有效 地收集在柱内。在柱另一端的反射镜122用于有效使用激发光，并将收集 的荧光引向检测器66。 二色分光镜64将反射光进行过滤(在步骤65中)、 由将光聚焦到柱内所使用的同一透镜70进行收集，使得仅荧光74达到检 测器66。该设计确保渐逝场与已知设备相比达到更高的强度。高渐逝场为 更好的信噪比(SNR)和更小的积分时间的先决条件。由于渐逝激发，而 不需要冲洗步骤。另外，杂化动力学可在原处进行监测。
图11是根据本公开另一个实施例的基于柱的生物传感器130的一部分 的顶视图。基于柱的生物传感器130包括顶层132和多个柱结构134，围绕 柱结构134的周长布设有生物特异性层136。柱结构134和生物特异性层 136用虚线示出以表示它们都在顶层132的下方。如图11所示，各柱结构 布置成蛇形的两行，其中第一行和第二行分别用附图标记138和140表示。 虽然已经参照图1和11示出并描述了两种柱布置，但是应该理解的是，任 何方式的柱结构、构型或布置都是可以的。
根据本公开的一个实施例，生物传感器包括顶层和多个与顶层一体形 成并从顶层的表面伸出的柱结构。另外，生物特异性层围绕多个柱结构的 其中一个或多个柱结构的周长布设。在另一实施例中，顶层包括多个显微 透镜，此外其中，多个显微透镜中的每一显微透镜安置在多个柱结构的相 应一个上方。在又一实施例中，生物传感器还包括布设在顶层的顶面上的 反射镜，其中反射镜将光反射入多个柱结构的端部。反射镜可包括例如薄 膜反射镜。
更进一步，响应于将生物传感器倒置使得顶层变成底层，多个柱结构和底层共同形成用于生物载体流的流通式构型，其使得能够(i)相对于未 结合分子进行杂化分子的选择性渐逝激发，以及(ii)进行荧光检测。此外， 底层和多个柱结构还可包括折射率比生物载体的折射率高的材料。
在又一实施例中，顶层包括多个显微透镜，此外其中多个显微透镜中 的每一显微透镜安置在多个柱结构中相应一个的上方。生物传感器还包括 布设在顶层的顶面上的反射镜，反射镜将光反射入多个柱结构的端部。另 外，响应于将生物传感器倒置使得顶层变成底层，多个柱结构和底层共同 形成用于沿大体垂直于柱结构的长度尺寸的方向的生物载体流的流通式构
型，其使得能够(i)相对于未结合分子进行杂化分子的选择性渐逝激发， 以及(ii)进行荧光检测。此外，底层和多个柱结构还可包括折射率比生物 载体的折射率高的材料。
在又一实施例中，生物传感器还可包括底层和布设在底层的顶面或底 面之一上的反射镜，其中将底层和反射镜的组合一同偶联到多个柱结构的 端部，另外其中所述反射镜将光线反射入多个柱结构的端部。反射镜可包 括例如薄膜反射镜。底层还可包括多个显微透镜，其中多个显微透镜中的 每一显微透镜根据多个柱结构的相应一个来安置。
生物传感器可配置成这样使得多个柱结构、顶层和底层共同形成用于 沿大体垂直于柱结构的长度尺寸的方向的生物载体流的流通式构型，其使 得能够(i)相对于未结合分子进行杂化分子的选择性渐逝激发，以及(ii) 进行荧光检测。另外，顶层、底层和多个柱结构可包括折射率比生物载体 的折射率高的材料。
虽然上面仅详细描述了几个示例性实施例，但是本领域的技术人员应 当很容易意识到的是，在本质上不脱离本公开各实施例的新颖讲授和优点 的情况下各示例性实施例中可能有许多的改进。例如，如参照图l-5、 7和 11所描述的各生物传感器可进一步集成到更复杂的结构中，例如生物传感 器盒中。另外，本公开的各实施例可用于分子诊断领域的多种应用中，包 括但不局限于临床诊断、床旁诊断、先进的生物分子诊断研究-生物传感 器、基因和蛋白质表达阵列、环境传感器、食品质量传感器等等。因此， 所有这些修正旨在落在如权利要求书中所定义的本公开各实施例的范围 内。在权利要求书中，装置加功能的条款旨在覆盖本文在执行所引述功能 时描述的各结构，且不但是结构的等价物，还包括等价的结构。
权利要求
1. 一种生物传感器(10)，包括顶层(12)；多个柱结构(14)，与所述顶层一体形成并从所述顶层的表面伸出；以及生物特异性层(16)，围绕所述多个柱结构的其中一个或多个柱结构的周长布设。
2、 如权利要求1所述的生物传感器，其中，所述顶层(82)包括多个 显微透镜(88)，此外其中，所述多个显微透镜的每一显微透镜安置在所述多个柱结构的相应一个上方。
3、 如权利要求l所述的生物传感器，其中，所述顶层(12)和所述多 个柱结构(14)共同包括注模组成部分。
4、 如权利要求l所述的生物传感器，其中，使用深度涂覆工艺围绕所 述柱结构的周长布设所述生物特异性层(16)。
5、 如权利要求1所述的生物传感器，还包括反射镜(28)，布设在所述顶层(12)的顶面(13)上，其中，所述反 射镜将光反射入所述多个柱结构的端部。
6、 如权利要求5所述的生物传感器，其中，所述反射镜(28)包括薄 膜反射镜。
7、 如权利要求1所述的生物传感器，其中，响应于使所述生物传感器 (11)倒置使得所述顶层(12)变成底层，所述多个柱结构(14)和所述底层共同形成用于生物载体流的流通式构型，其使得能够(i)相对于未结 合分子进行杂化分子的选择性渐逝激发，以及(ii)进行荧光检测。
8、 如权利要求7所述的生物传感器，其中，所述底层和所述多个柱结 构(14)包括折射率比所述生物载体的折射率高的材料。
9、 如权利要求1所述的生物传感器，其中，所述顶层(82)包括多个 显微透镜(88)，此外其中，所述多个显微透镜的每一显微透镜安置在所述 多个柱结构(84)的相应一个上方，所述生物传感器还包括反射镜(122)，布设在所述顶层(82)的顶面上，其中，所述反射镜 将光反射入所述多个柱结构(84)的端部，并且其中，响应于使所述生物 传感器倒置使得所述顶层变成底层，所述多个柱结构和所述底层共同形成 用于沿大体垂直于所述柱结构的长度尺寸的方向的生物载体流的流通式构 型，其使得能够(i)相对于未结合分子进行杂化分子的选择性渐逝激发， 以及(ii)进行荧光检测。
10、 如权利要求9所述的生物传感器，其中，所述底层和所述多个柱 结构(84)包括折射率比所述生物载体的折射率高的材料。
11、 如权利要求1所述的生物传感器，还包括 底层(20);以及反射镜(52)，布设在所述底层的顶面或底面之一上，其中，将所述底 层和反射镜的组合一同偶联到所述多个柱结构(14)的端部，此外其中， 所述反射镜将光反射入所述多个柱结构的端部。
12、 如权利要求ll所述的生物传感器，其中，所述反射镜(52)包括 薄膜反射镜。
13、 如权利要求11所述的生物传感器，其中，所述底层(90)包括多 个显微透镜(92)，此外其中，所述多个显微透镜的每一显微透镜根据所述 多个柱结构的相应一个进行安置。
14、 如权利要求ll所述的生物传感器，其中，所述多个柱结构(14)、 所述顶层(20)和所述底层共同形成用于沿大体垂直于所述柱结构的长度 尺寸的方向的生物载体流的流通式构型，其使得能够(i)相对于未结合分 子进行杂化分子的选择性渐逝激发，以及(ii)进行荧光检测。
15、 如权利要求14所述的生物传感器，其中，所述顶层(12)、所述 底层(20)和所述多个柱结构(14)包括折射率比所述生物载体的折射率 高的材料。
16、 如权利要求1所述的生物传感器，其中，所述顶层(12)、所述多 个柱结构(14)和所述生物特异层(16)包括第一组成部分，所述生物传 感器还包括第二组成部分(20, 38， 90)，偶联到所述第一组成部分。
17、 如权利要求16所述的生物传感器，其中，所述第二组成部分包括 底层(20)。
18、 如权利要求16所述的生物传感器，其中，所述第二组成部分包括-底层(38);第二多个柱结构(40)，与所述底层一体形成并从所述底层的表面伸出；以及第二生物特异性层(42),围绕所述第二多个柱结构的其中一个或多个 柱结构的周长布设。
19、 如权利要求18所述的生物传感器，其中，所述顶层(82)包括多 个显微透镜(88)，此外其中，所述多个显微透镜的每一显微透镜安置在所 述多个柱结构(84)的相应一个上方，并且其中，所述底层(90)包括第 二多个显微透镜(92)，此外其中，所述第二多个显微透镜的每一显微透镜 安置在所述第二多个柱结构的相应一个下方。
20、 如权利要求18所述的生物传感器，其中，所述顶层(32)、所述 第一组成部分的多个柱结构(34)、所述底层(38)和第二多个柱结构(40) 共同形成用于沿大体垂直于所述柱结构的长度尺寸的方向的生物载体流的 流通式构型，其使得能够(i)相对于未结合分子进行杂化分子的选择性渐 逝激发，以及(ii)进行荧光检测。
21、 如权利要求20所述的生物传感器，其中，所述顶层(32)、所述 第一组成部分的所述多个柱结构(34)、所述底层(38)和所述第二多个柱 结构(40)包括折射率比所述生物载体的折射率高的材料。
22、 如权利要求18所述的生物传感器，此外其中，所述第二组成部分 的第二多个柱结构(40)包括互补的所述第一组成部分的所述多个柱结构(34)。
23、 如权利要求22所述的生物传感器，此外其中，所述第二组成部分 的第二生物层(42)和所述第一组成部分的所述生物层(36)为同样的成 分。
24、 如权利要求22所述的生物传感器，此外其中，所述第二组成部分 的所述第二生物层(42)和所述第一组成部分的所述生物层(36)为不同 的成分。
25、 如权利要求1所述的生物传感器，其中，每个柱结构(14)具有 相当于一到一百微米的柱直径和相当于小于或等于其直径的二到十倍的长 度。
26、 如权利要求1所述的生物传感器，此外其中，所述多个柱结构(14) 在空间上以相当于柱直径的柱间距相分离。
27、 如权利要求1所述的生物传感器，其中，每个柱结构(14)具有相当于二十微米的柱直径和相当于六十微米的长度，此外其中，所述多个 柱结构在空间上以相当于所述柱直径的柱间距相分离。
28、 如权利要求1所述的生物传感器，其中，围绕每个柱结构的周长 布设的所述生物特异性层(16)作为分子特异性结合区域，并且其中，所 述柱结构配置成使所述分子特异性结合区域最大。
29、 如权利要求1所述的生物传感器，其中，所述多个柱结构(14) (i) 布置成平行的多行柱结构，或(ii)布置成蛇形方式平行的多行柱结构，或(iii)布置成任何方式的柱结构。
全文摘要
一种生物传感器(10)包括顶层(12)和与顶层一体形成的多个柱结构(14)，该多个柱结构从顶层的表面伸出。该生物传感器还包括围绕多个柱结构的柱结构周长布设的生物特异性层(16)。
文档编号B01L3/00GK101305274SQ200680041413
公开日2008年11月12日 申请日期2006年11月1日 优先权日2005年11月7日
发明者M·博安法 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司