表面增强拉曼光谱(sers)技术可以利用具有金属尖端的纳米指状物来促进照射该纳米指状物负载的分析物的光之间相互作用的感测。感测的相互作用可用于识别或分析该分析物。
附图概述
图1是示例性sers传感设备的透视图。
图2是用于形成示例性sers传感设备的示例性方法的流程图。
图3a是用于形成图1的示例性sers传感设备的示例性主体和微流体通道的顶视图。
图3b是沿图3a的线3b-3b采取的主体和微流体通道的截面图。
图3c是图3a的主体和微流体通道的末端视图。
图4a是涂有示例性钝化膜的图3a的示例性主体和微流体通道的顶视图。
图4b是沿图4a的线4b-4b采取的主体和微流体通道的截面图，显示了涂有示例性钝化膜的微流体通道。
图4c是涂有示例性钝化膜的图4a的主体和微流体通道的末端视图。
图5a是图1的sers传感设备的顶视图。
图5b是沿图5a的线5b-5b采取的sers传感设备的截面图。
图5c是图1的sers传感设备的末端视图。
图6是用于形成sers传感设备的示例性方法的流程图。
图7a是用于形成示例性sers传感设备的示例性主体和微流体通道的顶视图。
图7b是沿图7a的线7b-7b采取的主体和微流体通道的截面图。
图7c是沿图7b的线7c-7c采取的主体和微流体通道的截面图。
图8a是涂有示例性钝化膜的图8a的示例性主体和微流体通道的顶视图。
图8b是沿图8a的线8b-8b采取的主体和微流体通道的截面图，显示了涂有示例性钝化膜的微流体通道。
图8c是沿图8b的线8c-8c采取的主体和微流体通道的截面图，显示了涂有示例性钝化膜的微流体通道。
图9a是由图7a的主体和微流体通道形成的示例性sers传感设备的顶视图。
图9b是沿图9a的线9b-9b采取的sers传感设备的截面图。
图9c是沿图9b的线9c-9c采取的示例性sers传感设备的截面图。
图10是用于形成示例性sers传感设备的示例性微流控芯片的顶视图。
图11是固定到图10的微流控芯片上以形成微流体通道的示例性微流控芯片的顶视图。
图12是图11的微流控芯片和盖子的顶视图，进一步显示了将示例性保形钝化膜施加到微流体通道上。
图13是在施加保形钝化膜之后沿图12的线13-13采取的微流控芯片和盖子的截面图。
图14是具有插入的sers传感器的图13的微流控芯片与盖子的顶视图。
图15是sers传感器的顶视图。
图16是sers传感器的侧视图。
图17是固定在图14的微流控芯片、盖子和插入的strs传感器上的示例性包装密封件的顶视图。
实例详述
尽管表面增强拉曼光谱(sers)技术为分子水平检测提供了高灵敏性，污染可能会降低性能和信噪比。如果作为集成化程度更高的装置如芯片实验室的一部分并入，sers基底尤其容易受到来自储存过程中的处理和包装脱气的污染。本公开描述了sers传感设备和形成sers传感设备的方法，其解决了此类污染问题。
图1示意性显示了示例性sers传感设备20。传感设备20通过利用由原子层沉积形成的保形钝化膜解决了污染问题。使用原子层沉积获得了包含由交替的前体与构建表面的反应产生的交替和堆叠的单分子厚的不同分子层的保形无机膜。通过原子层沉积形成的保形无机膜提供了保形的无针孔钝化涂层，其具有低缺陷密度和高程度的介电强度。由该保形无机膜提供的这种钝化涂层减少或阻碍了污染物的释放。
该示例性传感设备20包括主体24、微流体通道30、保形钝化膜40和sers传感器50。主体24包括微流体通道30在其中延伸的结构。主体24含有sers传感器50。至少部分主体24具有开口或由半透明或透明材料形成以促进光(如激光)传输穿过主体24的此类部分照射sers传感器50。在一个实施方案中，主体24包含有机透明材料，如透明聚合物，或可以在储存过程中或在测试或使用设备20的过程中响应于环境条件将污染物脱气到传感器50的其它透明材料。在一个实施方案中，主体24可以包含玻璃，如图案化硅酸盐玻璃。由于钝化膜40抑制或减少了污染物从涂层40覆盖在其上的材料中的释放，主体24的材料的设计空间扩大，可以使用更多种类的材料，而不会因污染而降低传感器50的性能。
微流体通道30包括在主体24内延伸的细长管道，其向传感器50供应流体。微流体通道40具有被内表面56围绕的内部54。对本公开而言，术语“微流体”是指含有流体或此类流体流经的体积，其中此类体积具有至少一个在较小的微米或几十微米范围内的尺寸。特别地，术语“微流体”附加地涵盖具有至少一个小于微米的尺寸的此类体积。
尽管微流体通道30显示为具有正方形横截面形状，并显示为直线延伸穿过主体24，在其它实施方案中，微流体通道30可以具有多种不同的尺寸的形状。例如，在其它实施方案中，微流体通道30可以具有其它横截面形状。在其它实施方案中，微流体通道30可以沿其长度具有不等的横截面尺寸和/或横截面形状。在其它实施方案中，微流体通道30可以沿非直线路径延伸，如多边形路径、弯曲路径或蛇形路径。在一些实施方案中，微流体通道30可以终止于盲端，如终止于封闭腔室而不是完全延伸穿过主体24。
在一个实施方案中，采用材料去除工艺在主体24中形成微流体通道30。例如，在一个实施方案中，可以使用蚀刻、钻孔或镗孔过程来形成微流体通道30。在另一实施方案中，可以使用注塑方法来形成微流体通道30。在又一实施方案中，可以通过在牺牲材料周围沉积材料来形成微流体通道30，其中牺牲该牺牲材料以形成微流体通道30。在又一实施方案中，微流体通道30可以印刷，如使用三维印刷机。如下文中将要描述的那样，在其它实施方案中，微流体通道30可以通过连接多个单独的构件来形成，其中所述构件中的至少一个具有至少部分限定微流体通道30的沟槽或凹槽，并且其中连接的构件构成具有微流体通道30的主体24。
保形钝化膜40包含一种材料或多种材料的层，其在微流体通道30的内表面56上形成钝化涂层，其中该钝化涂层阻碍或抑制污染物从该材料、连接两个构件的粘合剂或形成内表面56的材料中释放。在一个实施方案中，钝化膜40可以通过原子层沉积来形成。使用原子层沉积获得了包含由交替的前体与不断变化的表面的反应产生的交替和堆叠的单分子厚的不同分子层的钝化膜40。通过原子层沉积形成的钝化膜40提供了具有低缺陷密度和高程度的介电强度的保形的无针孔钝化涂层。
钝化膜40连续围绕微流体通道30的内部54。换句话说，钝化膜40不间断地连续围绕微流体通道30的中心线延伸，没有断裂、接缝或中断。膜40由此围绕内部54并沿通道30的长度延伸的连续性质避免了开口或裂缝，否则污染物可能经此释放。在一个实施方案中，在微流体通道30完成之后形成钝化膜40，使得沿微流体通道30的任何接头或接缝被钝化膜40覆盖和密封。由于通过原子层沉积来形成钝化膜40，钝化膜40可靠地贴合微流体通道30可能具有的各种形状、尺寸、拐角和曲折。从一端到另一端，钝化膜40在微流体通道30的整个长度上提供了更均匀的厚度(与其它工艺如化学气相沉积或溅射相比)，无论微流体通道30的长度如何。此外，在微流体通道已经完成并基本封闭仅剩入口和出口之后，钝化膜40可以沉积在难以达到的表面上。
在一个实施方案中，钝化膜40包含无机材料。在一个实施方案中，钝化膜40包含至少一种选自hfo2、al2o3、ti2o3、ta2o5、sio2、si3n4、zro2、cr2o3、zno、sno、氮化物如tin和tan、无定形氧化物如ito、锌铟氧化物(zio)、锌锡氧化物(zto)、铟镓锌氧化物(igzo)、多组分氧化物、多组分氮化物和过渡金属氧化物的材料。在一个实施方案中，钝化膜40具有精确控制的厚度，以便提供具有精确控制的横截面积和精确控制的流量控制的微流体通道30。在一个实施方案中，由多个单分子厚的层形成的钝化膜40具有至多20nm的厚度。在一个实施方案中，由多个单分子厚的层形成的钝化膜40具有至多10um的厚度。在又一实施方案中，由多个单分子厚的层形成的钝化膜40具有至少10埃和小于或等于20埃的总厚度。此类厚度可以令人满意地抑制污染物侵入微流体通道30，同时不会过度地限制微流体通道30的流体流动特性。在再其它实施方案中，钝化膜40可以由其它材料形成并可以具有其它厚度。例如，在一些实施方案中，钝化膜40可以由单个层或由多个层形成，其中所述层或多个层的各个层具有大于一个分子的厚度。
sers传感器50包括用于利用表面增强拉曼光谱感测光与沉积在传感器50上的分析物之间的相互作用的装置。传感器50包括可偏转或可弯曲的具有金属尖端的纳米指状物的二维阵列。在一个实施方案中，该金属尖端可以包含金、银或铜。在一个实施方案中，纳米指状物包括聚合物支柱，其中各支柱具有金属帽。在其它实施方案中，该纳米指状物的支柱可以由其它材料形成。在其它实施方案中，传感器50可以包括除纳米指状物之外的其它sers传感结构。
图2是可用于形成sers传感设备(如传感设备20)的示例性方法100的流程图。图3a-5c是显示根据该示例性方法形成传感设备20的视图。尽管对形成传感设备20描述了方法100，方法100可用于形成下文中描述的任何其它示例性sers传感设备以及其它类似的sers传感设备。
如图2中的图框110所示并如图3a、3b和3c所述，提供了具有内部微流体通道30的主体24。通道30具有被内表面56围绕的内部54。
如图2中的图框120所示并如图4a、4b和4c所述，通过原子层沉积将保形钝化膜40沉积到内表面56上以连续围绕该内部54。使用原子层沉积获得了包含由交替的前体与不断变化的表面的反应产生的交替和堆叠的单分子厚的不同分子层的钝化膜40。
钝化膜40连续围绕微流体通道30的内部54。换句话说，钝化膜40不间断地连续围绕微流体通道30的中心线延伸，没有断裂、接缝或中断。膜40由此围绕或环绕内部54并沿通道30的长度延伸的连续性质避免了开口或裂缝，否则污染物可能经此释放。在一个实施方案中，在微流体通道30完成之后形成钝化膜40，使得沿微流体通道30的任何接头或接缝被钝化膜40覆盖和密封。由于通过原子层沉积来形成钝化膜40，钝化膜40可靠地贴合微流体通道30可能具有的各种形状、尺寸、拐角和曲折。从一端到另一端，钝化膜40在微流体通道30的整个长度上提供了更均匀的厚度(与其它工艺如化学气相沉积或溅射相比)，无论微流体通道30的长度如何。此外，在微流体通道已经完成并基本封闭仅剩入口和出口之后，钝化膜40可以沉积在难以达到的表面上。
在一个实施方案中，钝化膜40包含无机材料。在一个实施方案中，钝化膜40包含至少一种选自hfo2、al2o3、ti2o3、ta2o5、sio2、si3n4、zro2、cr2o3、zno、sno、氮化物如tin和tan、无定形氧化物如ito、锌铟氧化物(zio)、锌锡氧化物(zto)、铟镓锌氧化物(igzo)、多组分氧化物、多组分氮化物和过渡金属氧化物的材料。在一个实施方案中，钝化膜40具有精确控制的厚度，以便提供具有精确控制的横截面积和精确控制的流量控制的微流体通道30。在一个实施方案中，由多个单分子厚的层形成的钝化膜40具有至少10埃和小于或等于20埃的总厚度。此类厚度可以令人满意地抑制污染物侵入微流体通道30，同时不会过度地限制微流体通道30的流体流动特性。在再其它实施方案中，钝化膜40可以由其它材料形成并可以具有其它厚度。
如图2中的图框130所示并如图5a、5b和5c所述，在已经沉积保形钝化膜40之后，定位sers传感器50与微流体通道30连接。在一个实施方案中，通过微流体通道30的入口或出口将传感器50插入微流体通道30中。在另一实施方案中，通过穿过主体24的开口(未显示)插入传感器50，其中该开口随后被密封。在一个实施方案中，传感器50经此插入的开口被透明材料覆盖以便于光或激光聚焦到传感器50上。在一个实施方案中，传感器50经此插入的开口被透镜或多个透镜覆盖，所述透镜或多个透镜将光或激光聚焦到传感器50上。在各实施方案中，传感器50定位在现有的预先形成的钝化膜40顶部或上方。结果，在传感器50下方的钝化膜40保持抑制可能降低传感器50的性能的污染物的释放。
图6是可以用于形成sers传感设备(如图9a、9b和9c中所示的示例性传感设备320)的示例性方法200的流程图。图7a-9c是例示根据该示例性方法形成传感设备320的视图。尽管对形成传感设备320描述了方法200，方法200可用于形成本文中描述的任何其它示例性sers传感设备以及其它类似的sers传感设备。
如图6中的图框210所示并如图7a所述，通过将第一主体部分326固定在延伸到第二主体部分329中的开口沟槽或凹槽328上以形成微流体通道330来形成主体324。图7b和7c例示了在固定到主体部分329上之前与主体部分329分离的主体部分326。在所示实例中，凹槽328形成入口腔332、出口腔334和在入口开口腔332和出口腔334之间延伸并互连二者的沟槽336。如图7b所示，主体部分326包含入口开口337和出口开口338。
当连接到主体部分329时，第一主体部分326充当具有覆盖入口腔332的入口开口337和具有覆盖出口腔334的出口开口338的主体部分329的开口凹槽328的盖子或覆盖物。在所示实例中，入口开口337和出口开口338具有与入口腔332和出口腔334相同的形状和排列。在其它实施方案中，入口开口337和出口开口338可以具有分别不同于入口腔332和出口腔334的尺寸和形状。在所示实例中，腔332、腔334和沟槽336构成微流体通道330的底板和侧面，而主体部分326构成微流体通道330的顶板或顶部。在其它实施方案中，主体部分326可以附加地包含与凹槽328对齐的凹槽或沟槽，以使当连接主体部分326和329时，主体部分326除了微流体通道330的顶部之外还提供了微流体通道330的侧面的部分。
如图6中的图框220所示并如图8a、8b和8c所述，将保形钝化膜340沉积到内表面56上以连续围绕微流体通道330的内部54。在一个实施方案中，膜340通过原子层沉积沉积。钝化膜340与上述钝化膜40相同，除了钝化膜340填充和密封沿微流体通道330在主体部分326和329之间延伸的接缝或接头339。钝化膜340进一步涂布入口开口337和出口开口338的内表面，其中钝化膜340跨越主体部分326和329的接头连续延伸。膜340由此围绕或环绕内部54并沿通道330的长度延伸的连续性质避免了开口或裂缝，否则污染物可能经此释放。由于通过原子层沉积来形成钝化膜340，钝化膜340可靠地贴合微流体通道330可能具有的各种形状、尺寸、拐角和曲折。从一端到另一端，钝化膜340在微流体通道330的整个长度上提供了更均匀的厚度(与其它工艺如化学气相沉积或溅射相比)，无论微流体通道330的长度如何。此外，在微流体通道330已经完成并基本封闭仅剩入口和出口之后，钝化膜340可以沉积在难以达到的表面上。
如图6中的图框230所示并如图9a、9b和9c所述，在已经沉积保形钝化膜340之后，定位sers传感器50与微流体通道330连接。在一个实施方案中，通过微流体通道330的入口或出口将传感器50插入微流体通道330中。在另一实施方案中，通过穿过主体324的开口345(在图9c中以虚线显示)插入传感器50，其中该开口随后被密封。在一个实施方案中，传感器50经此插入的开口被透明材料覆盖以便于光或激光聚焦到传感器50上。在一个实施方案中，传感器50经此插入的开口被透镜覆盖，所述透镜将光或激光聚焦到传感器50上。在各实施方案中，传感器50定位在现有的预先形成的钝化膜340顶部或上方。结果，传感器50附近的表面保持被钝化膜340密封以抑制可能降低传感器50的性能的污染物的释放。
图17显示了一种示例性微流体传感设备420。图10-17显示了用于形成微流体传感设备420的一种示例性方法。微流体传感设备420包括微流控芯片422、盖子424(显示在图11-13中)、微流体通道430(显示在图13-17中)、保形钝化膜440(显示在图13中)、表面增强拉曼光谱(sers)传感器450(显示在图13-17中)和包装密封件470(显示在图17中)。微流控芯片422支持传感设备420的电子部件。微流控芯片422进一步充当下部主体部分，其与盖子424配合以形成微流体通道430。如图10所示，微流控芯片422包括基底426、微流体凹槽428、微流体泵432、阀434、加热器436和控制器438。为了说明，泵432、阀434、加热器436和控制器438未显示在图11、12、14和17中。
基底424包括用于传感设备420的微流控芯片422的基座。在一个实施方案中，基底428由有机材料如聚合物来形成。在另一实施方案中，基底428包含硅或硅基材料。在再其它实施方案中，基底428可以由其它材料如玻璃来形成。在玻璃基底428的情况下，该保形钝化膜440可以抑制钠污染，否则根据芯片中分析的化学类型，其可能存在显著的问题。
微流体凹槽428类似于上述凹槽328，微流体凹槽428包括切割、模塑、三维印刷或以其它方式(如通过半导体制造技术)在基底428的面中形成的沟槽或通道。微流体凹槽428构成随后形成的微流体通道430(显示在图13中)的底板和侧壁。在所示实例中，微流体凹槽428具有几种不同的形状并沿着几条不同的路径延伸。微流体凹槽428包含入口部分442、贮存器部分444、混合和处理部分446、分离部分448、感测部分449和出口部分452。入口部分442构成样品可以经此沉积以便分析的入口。贮存器部分444构成贮存器或腔室的一部分以容纳附加的液体用于与入口442沉积的样品混合。混合和处理部分446包括蛇形通道，混合的液体在处理时(例如当该溶液被加热器436加热时)驻留在其中。分离部分446包括蛇形通道，其有助于分离该混合溶液的粒子或分析物。感测部分449包括随后接收传感器450的蛇形通道。出口部分452构成受试溶液经此排出的出口。在其它实施方案中，微流体凹槽428可以具有其它形状和比例，取决于微流体传感设备420所实施的各种微流体过程。
泵432包括集成到与微流体凹槽428相邻的基底426中的微流体装置，以使液体移动穿过传感设备520的随后完成的微流体通道430(显示在图13中)。例如，不同于安装到基底或晶片结构上的独立的自给单元，各个泵432集成到该基底或晶片结构的材料中，其中导电迹线或组件夹在微流控芯片422的多个制造层之间或作为微流控芯片422的多个制造层的一部分形成，以促进微流控芯片422的更小规模制造。在一个实施方案中，泵432包括气泡射流惯性泵。在再其它实施方案中，泵432可以包括其它泵送装置。在再其它实施方案中，可以在相同或其它位置处提供附加的或更少的泵。在一些实施方案中，这样的泵432均可省略。
阀434包括集成到微流控芯片422的基底426中的微流体装置，其选择性开启和关闭以调节液体的流动。在所示实例中，阀434位于处理部分446与分离部分448之间，其中控制阀434以便将液体保持在处理部分446中直到准备用于分离部分448。在其它实施方案中，阀434可以在其它位置提供，或可以省略。
加热器436包括沿微流体凹槽428的处理部分446发热的装置。在一个实施方案中，加热器436包括一个或多个导电电阻器，其在施加电流时发热。在一个实施方案中，此类加热器436包括嵌在构成微流控芯片422的基底426的一层或多层材料中的导电电阻器。在一个实施方案中，加热器436用于在处理部分446内进行溶液的聚合酶链反应，其中加热器436以间隔时间重复施加热量以使溶液循环多个周期，如初始化步骤、变性步骤、退火步骤和延伸/伸长步骤。在其它实施方案中，加热器436可以施加热量用于其它目的。在再其它实施方案中，加热器436可以设置在其它位置以便向微流体通道430的其它部分中的液体的其它部分施加热量，或可以省略。
控制器438包括控制泵432、带434和加热器436的操作的处理单元。在一个实施方案中，控制器438进一步接收来自传感器450的信号。在一个实施方案中，控制器438集成到基底426中或作为基底426的一部分。在一个实施方案中，控制器438进一步促进了通过电接触垫或其它连接器将信号或数据传输到外部或远程装置。
在其它实施方案中，代替集成到微流控芯片422的基底426的部分或层中或被其部分围绕，泵432、阀434、加热器436和/或控制器438可以适当地定位在基底426顶部。在再其它实施方案中，此类微流体组件或微机电系统(mems)装置可以在盖子424的下侧上形成，并在盖子424连接到微流控芯片422的面上时适当地定位。
盖子424(显示在图11-13中)包括连接到微流控芯片422上的面板、片材、膜或其它结构以便覆盖微流体凹槽428的部分444、446、448和449并构成完整的微流体通道430(显示在图13中)。在所示实例中，微流体凹槽428构成微流体通道430的底板和侧面，而盖子424构成微流体通道430的顶部或顶板。在一个实施方案中，盖子424通过粘结剂连接到微流控芯片422的基底426上。在另一实施方案中，盖子424通过熔融、焊接或其它固定机构连接到基底426上。
在所示实例中，盖子424包括在微流体凹槽428的感测部分449上延伸的开口或窗456。窗456有助于随后将传感器450插入到感测部分449中。在一些实施方案中，窗456进一步有助于在感测部分459内提供与传感器450相对的透明材料或透镜。在一个实施方案中，盖子429是不透明的，除了窗456。在又一实施方案中，盖子424的其它部分是透明的。在一个实施方案中，盖子424具有至少0.5mm和不大于3mm的厚度。在其它实施方案中，盖子424可能具有其它厚度。由此形成盖子424的材料的实例包括但不限于环烯烃聚合物、丙烯酸类、聚碳酸酯等等。
保形钝化膜440类似于上述保形钝化膜340。钝化膜440包含阻止或阻碍污染物相对于传感器450穿过并可以通过原子层沉积来沉积的一种或多种材料。在一个实施方案中，钝化膜440包含无机材料。在一个实施方案中，钝化膜440包含选自以下的至少一种材料：hfo2、al2o3、ti2o3、ta2o5、sio2、si3n4、zro2、cr2o3、zno、sno、氮化物如tin和tan、无定形氧化物如ito、锌铟氧化物(zio)、锌锡氧化物(zto)、铟镓锌氧化物(igzo)、多组分氧化物、多组分氮化物和过渡金属氧化物。
如图12所示，通过将微流体通道430内部交替暴露于通过开口如入口部分442和出口部分452进入微流体通道430的气态物类或前体来形成钝化膜440。在此期间，例如通过一组可去除带覆盖或密封窗456，其在形成膜440之后，在固定包装顶板470之前移除。特别地，在微流体通道430已经暴露于第一前体，在微流体通道430的内表面上形成第一单分子厚的层之后，从微流体通道中清除或排出该第一前体。在从微流体通道430中排出第一前体后，微流体通道430内部暴露于不同的第二前体，其与第一前体所形成的第一层反应以形成第二单分子厚的层，叠加在第一层上。重复该过程直到钝化膜440具有期望的厚度。
在一个实施方案中，钝化膜440具有至少10埃和小于或等于20埃的由一个或多个层构成的总厚度。此类厚度可以令人满意地抑制污染物侵入微流体通道430，同时不会过度地限制微流体通道430的流体流动特性。此类厚度可以进一步提供具有一定程度的柔性的钝化膜440以抑制开裂或破裂。在再其它实施方案中，钝化膜440可以由其它材料形成并可以具有其它厚度。
如图13所示，钝化膜440连续围绕微流体通道430的内部54，连续涂布微流体通道430的内表面56。换句话说，钝化膜440不间断地连续围绕微流体通道430的中心线延伸，没有断裂、接缝或中断。膜440由此围绕或环绕内部54并沿通道430的长度延伸的连续性质避免了开口或裂缝，否则污染物可能经此释放。在所示实例中，在通过将芯片422连接到盖子424上来完成微流体通道430之后形成钝化膜440，使得沿微流体通道430的任何接头或接缝被钝化膜440覆盖和密封。由于通过原子层沉积来形成钝化膜440，钝化膜440可靠地贴合微流体通道430的各种形状、尺寸、拐角和曲折。从一端到另一端，钝化膜440在微流体通道430的整个长度上提供了更均匀的厚度(与其它工艺如化学气相沉积或溅射相比)，无论微流体通道430的长度如何。此外，在微流体通道430已经完成并基本封闭仅剩入口442和出口452之后，钝化膜440可以沉积在难以达到的表面上。
sers传感器450包括用于使用表面增强拉曼光谱来感测光与沉积在传感器450上的分析物之间的相互作用的装置。如图15和16所示，传感器450包括基底460、纳米指状物462和台面464。基底450包括基座，纳米指状物462和台面464从基座突起。在一个实施方案中，基底450由硅形成。在另一实施方案中，基底450由聚合物形成。在一个实施方案中，由此形成基底450的聚合物材料可以涂覆有无机污染物阻挡材料或膜。
纳米指状物462包括从基底460上突起的棒、线或其它柱的二维阵列。各纳米指状物462包括支承金属尖端的可弯曲的支柱。在一个实施方案中，各金属尖端由提高sers灵敏型的材料(如金或银)形成。在一个实施方案中，该支柱包括柔性可弯曲聚合物，其涂覆有无机膜以抑制污染物从该聚合物支柱的表面释放。
台面464包括从基底460突出超过纳米指状物462的杆或柱。在一个实施方案中，台面464由无机材料形成，如硅或硅基材料。在另一实施方案中，台面464由聚合物材料形成。在一个实施方案中，台面464由聚合物材料形成，该聚合物材料具有涂覆有无机或其它污染物阻挡膜的外表面。
在一个实施方案中，台面464具有在纳米指状物462上方接触包装密封件470的上表面467。在又一实施方案中，如图16中的虚线所示，台面467支承纳米指状物上方的光学透镜469。在一个实施方案中，在经开口456插入传感器450之后，将光学透镜469跨越开口456交替地安装到盖子424上。在其它实施方案中，如图14所示，当传感器450穿过开口进入微流体通道430的感测部分449时，台面464有助于操作传感器450。在一些实施方案中，可以省略台面464。
包装密封件470包括可移除地或可释放地固定在盖子424上和开口456上的结构体、膜或层。包装密封件470在储存过程中覆盖并密封开口456以及入口442和出口452以备使用。在一个实施方案中，包装密封件470将从盖子424上移除或剥离，使得样品能通过入口部分442沉积并通过出口部分452排出，同时还允许传感器450(以及沉积在纳米指状物462上的分析物)被穿过窗456的激光或其它光照射。在一个实施方案中，包装密封件470包括材料的板或膜，如通过热压粘合可释放地粘附到盖子424上的涂铝塑料膜。在其它实施方案中，包装密封件470可以更小，仅覆盖入口部分442和出口部分452。
尽管已经参考示例性实施方案描述了本公开，本领域技术人员将认识到，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。例如，尽管已经将不同的示例性实施方案描述为包括一个或多个提供一种或多种益处的特征，但是可以预期所述特征可以彼此互换，或者在所述示例性实施方案中或在其它替代实施方案中彼此组合。因为本公开的技术相对复杂，所以并非该技术中的所有变化都是可预见的。参考示例性实施方案描述并在以下权利要求中阐述的本公开明显意在尽可能宽泛。例如，除非特别另行指出，描述单个特定要素的权利要求也包括多个此类特定要素。权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”等等仅区分不同的要素，除非另行说明，不与本公开中的要素的特定顺序或特定编号具体相关。