專利名稱：用于分析生化試樣的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于分析生化試樣的裝置，具有一個(gè)試樣載體、一個(gè)具有與分析電路相連的光敏層的影像檢測(cè)裝置和一個(gè)用于試樣的照明裝置。
背景技術(shù)：
在生物分子層與試劑之間確定反應(yīng)的情況下，生物分子層內(nèi)部產(chǎn)生可作為顏色驟變識(shí)別的光吸收的光譜變化或者相應(yīng)做標(biāo)記的生物分子通過(guò)采用光的激發(fā)例如發(fā)出熒光輻射，這種情況可以用于利用影像檢測(cè)裝置對(duì)這些試樣在吸收狀況的光譜變化或者熒光輻射的發(fā)射方面進(jìn)行檢查。為此目的公開(kāi)的有(DE 101 46 902 A1)影像檢測(cè)裝置具有以矩陣設(shè)置的光敏元件的層，該設(shè)置與試樣在載體上的設(shè)置相應(yīng)，從而可以將從被照明的試樣通過(guò)光學(xué)透鏡系統(tǒng)由單個(gè)光敏元件接收的光分配給單個(gè)試樣并分析處理。作為光敏元件使用薄膜技術(shù)的發(fā)光二極管或者發(fā)光晶體管，可以將其單個(gè)讀出到分析電路內(nèi)。用于分析處理生物試樣的這種公開(kāi)裝置中的缺點(diǎn)主要在于與影像檢測(cè)裝置相關(guān)的開(kāi)支，不僅涉及影像檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，而且也涉及試樣載體與影像檢測(cè)裝置之間的光學(xué)透鏡系統(tǒng)以及試樣載體相對(duì)于透鏡系統(tǒng)或影像檢測(cè)裝置的精確定向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于，對(duì)開(kāi)頭所述類型用于分析處理生物試樣的裝置這樣構(gòu)成，使其可以利用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的裝置保證可靠的試樣分析處理。
本發(fā)明的目的由此得以實(shí)現(xiàn)，即影像檢測(cè)裝置試樣載體上的光敏層在兩個(gè)電極層之間包括一個(gè)基于有機(jī)半導(dǎo)體的感光層，其中感光層與試樣之間的電極層至少部分透光構(gòu)成。
由于使用一種基于有機(jī)半導(dǎo)體的感光層而產(chǎn)生比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)條件，它源于有機(jī)半導(dǎo)體材料在傳統(tǒng)溶劑中的可溶解性。這一點(diǎn)意味著，基于有機(jī)半導(dǎo)體的影像檢測(cè)裝置與基于無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的發(fā)光二極管或者發(fā)光晶體管相比可以較少的開(kāi)支涂覆在生物試樣的載體上，這樣可以將光敏層直接分配給試樣，優(yōu)點(diǎn)是可以取消光學(xué)透鏡系統(tǒng)。這一點(diǎn)不僅適用于檢測(cè)單個(gè)試樣，而且也適用于分析處理涂覆在一個(gè)載體上的大量試樣，為這些光敏元件必須分配與試樣設(shè)置相應(yīng)的矩陣設(shè)置。
由于與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體相比基于有機(jī)半導(dǎo)體的光敏層載流子的可移動(dòng)性較低，所以為彼此隔開(kāi)各個(gè)光敏區(qū)無(wú)需采取特殊措施。為此目的用于感光層的兩個(gè)電極層僅需由相互交叉的導(dǎo)軌構(gòu)成，它們?cè)诮徊鎱^(qū)域內(nèi)限制感光層上的光敏元件，因?yàn)楸容^小的電荷可運(yùn)動(dòng)性將電荷遷移基本限制在導(dǎo)軌的交叉區(qū)域上，而且感光層內(nèi)部導(dǎo)軌相鄰交叉區(qū)之間電荷運(yùn)動(dòng)的影響總體上可以忽略不計(jì)。
在此方面，在試樣載體背對(duì)試樣的面上或者在試樣載體與試樣之間可以具有光敏層。在兩種實(shí)施可能性中，來(lái)自試樣的光直接通過(guò)感光層檢測(cè)而無(wú)需光學(xué)透鏡系統(tǒng)。但試樣載體遠(yuǎn)離試樣面上的感光層需要試樣載體至少部分的透光性。
如果監(jiān)測(cè)由于試樣與試劑反應(yīng)光吸收產(chǎn)生的光譜變化，那么可以對(duì)試樣從背對(duì)感光層的面上進(jìn)行照明，以檢測(cè)透射光并因此檢測(cè)光吸收。然而，如果為此利用試樣上的光反射，則不需要這種外部的試樣照明。相同情況也適用于分析處理通過(guò)光激發(fā)的輻射，例如熒光輻射。在這種情況下，反射所需的光或用于激發(fā)相應(yīng)做標(biāo)記的生物分子的輻射所需的光由光敏層遠(yuǎn)離試樣面上的一個(gè)發(fā)光層發(fā)射，該層為此目的透光構(gòu)成，這樣在考慮到為感光層使用有機(jī)半導(dǎo)體的情況下絕不會(huì)造成困難。在光敏層遠(yuǎn)離試樣的面上具有發(fā)光層使該裝置與外部的照明條件無(wú)關(guān)，從而擴(kuò)大了應(yīng)用的可能性并確保操作簡(jiǎn)單。
發(fā)光層可以由電致發(fā)光二極管以薄膜技術(shù)構(gòu)成。但特別具有優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)條件由此產(chǎn)生，即發(fā)光層在兩個(gè)電極層之間具有一個(gè)基于有機(jī)半導(dǎo)體的感光層，其中電極層在感光層與光敏層之間至少部分透光。為發(fā)光層因此可以在結(jié)構(gòu)和控制方面利用與光敏元件的層上類似的優(yōu)點(diǎn)，特別是在發(fā)光層的感光層的兩個(gè)電極層具有相互交叉的導(dǎo)軌情況下，這些導(dǎo)軌在交叉區(qū)域內(nèi)限制感光層上的發(fā)光元件。
如果為光敏和發(fā)光層各使用一個(gè)感光層，那么兩個(gè)感光層彼此相對(duì)面上的電極層可以通過(guò)一個(gè)絕緣層彼此隔開(kāi)。但也可以為光敏層的感光層和發(fā)光層的感光層在兩個(gè)位置之間具有一個(gè)共用的電極層，這樣本身使結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。
因?yàn)榛谟袡C(jī)半導(dǎo)體的感光層既可以作為光敏也可以作為發(fā)光層使用，所以感光層所選擇的區(qū)域通過(guò)兩個(gè)電極層的所屬導(dǎo)軌為發(fā)光施加電壓的話，則不需要單獨(dú)的發(fā)光層。通過(guò)這些發(fā)光的區(qū)域可以向所要檢查的試樣施加光，以便可以或者檢測(cè)由試樣反射的光或者檢測(cè)通過(guò)發(fā)射區(qū)所發(fā)射的光激發(fā)的輻射相鄰的光敏區(qū)域。
在低激發(fā)能情況下一方面對(duì)高度光靈敏性和另一方面對(duì)良好光效率的要求，需要在感光層的結(jié)構(gòu)方面整體上采取不同的措施。出于這一原因，感光層在發(fā)光元件的區(qū)域內(nèi)具有與光敏元件的區(qū)域不同的結(jié)構(gòu)。這樣可以為感光層的光敏區(qū)域使用兩種分子成分，即一種作為電子施主的共軛聚合物成分和一種作為電子受主的填充物成分，而為發(fā)光元件僅使用一種共軛的聚合物。通過(guò)缺少一種電子受主，在向該聚合物區(qū)施加電壓時(shí)可以發(fā)光。
光敏元件的輸出信號(hào)可以依賴于各個(gè)激發(fā)的發(fā)光元件的局部層而讀出到分析電路內(nèi)。在這種情況下，試樣可以依賴于發(fā)光元件的激發(fā)而單個(gè)或者按組分析處理，這樣限制可供發(fā)光元件使用的激發(fā)能，這些元件可以任意順序依次進(jìn)行激發(fā)。此外，光敏元件的輸出信號(hào)也可以在時(shí)間上依賴于發(fā)光元件的激發(fā)而進(jìn)行。通過(guò)這種措施可以確保用于激發(fā)熒光輻射發(fā)射的光不影響熒光輻射的檢測(cè)。


附圖中舉例示出本發(fā)明的主題。其中圖1以簡(jiǎn)化橫剖面圖示出一種用于分析處理生物試樣依據(jù)本發(fā)明的裝置；圖2示出依據(jù)本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)方案與圖1相應(yīng)的視圖；圖3以橫剖面圖示出光敏元件層的基本結(jié)構(gòu)；圖4以部分分解俯視圖示出圖3光敏元件的層；圖5以示意橫剖面圖示出依據(jù)本發(fā)明裝置的另一種實(shí)施方式，該裝置在光敏元件層的旁邊具有發(fā)光元件的層；圖6和7示出與圖5相應(yīng)裝置的不同實(shí)施方式；圖8以部分分解俯視圖示出發(fā)光元件的層；以及圖9以部分分解俯視圖示出既作為光敏也作為發(fā)光元件構(gòu)成的感光層。
具體實(shí)施例方式
依據(jù)圖1，所要分析處理的試樣1涂覆在透光的試樣載體2上，確切地說(shuō)或者以連續(xù)層或者以彼此隔開(kāi)區(qū)域的方式。在透光試樣載體2背對(duì)試樣1的面上，具有光敏層3，利用其可以確定試樣與試劑相應(yīng)反應(yīng)時(shí)通過(guò)檢測(cè)透射光產(chǎn)生的光輻射吸收的光譜變化或者與做標(biāo)記的生物分子相應(yīng)利用光激發(fā)的熒光輻射。如從圖2可看到的那樣，光敏層3也可以設(shè)置在試樣1與試樣載體2之間，從而試樣1需要時(shí)在一個(gè)中間絕緣層的中間連接下涂覆在光敏層3上。在這種情況下，試樣載體2無(wú)需透光構(gòu)成。
光敏層3按照?qǐng)D3和4在由相互交叉的導(dǎo)軌7、8組成的兩個(gè)相鄰的電極層5、6之間具有一個(gè)感光層4。感光層4基于有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成，其與層面平行的電荷可運(yùn)動(dòng)性比較小，從而在導(dǎo)軌7、8的交叉區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生彼此基本上隔開(kāi)的光敏元件9。雖然感光層4可以不同構(gòu)成，但在光敏元件的構(gòu)成方面產(chǎn)生特別有利的關(guān)系是，感光層4由兩種有機(jī)分子成分組成，即一種作為電子施主的共軛聚合物成分和一種作為電子受主的填充物成分。光敏元件9通過(guò)導(dǎo)軌7、8連接在一個(gè)分析電路10上，這一點(diǎn)正如圖4中方框所示。層3的光敏元件9的輸出信號(hào)因此可以任意的順序讀出到用于分析處理試樣1的分析電路10內(nèi)。因?yàn)橛稍嚇?接收的光輻射必須穿過(guò)試樣1與感光層4之間的電極層6，所以電極層6應(yīng)至少部分透光構(gòu)成。
試樣1的照明可以從外部進(jìn)行，也就是從試樣1背對(duì)光敏層3的面進(jìn)行。但更為有利的結(jié)構(gòu)關(guān)系由此產(chǎn)生，即為照明試樣1具有一個(gè)分配給試樣載體2的發(fā)光層11，這一點(diǎn)如圖5、6和7中所示。按照?qǐng)D5的裝置從圖1光敏層3的設(shè)置出發(fā)，在光敏層3遠(yuǎn)離試樣載體2的面上形成發(fā)光層11。這一點(diǎn)意味著，不僅感光層4，而且還有相鄰的電極層5和6必須至少部分透光構(gòu)成。圖6和7的裝置從與圖2相應(yīng)的光敏層3的設(shè)置出發(fā)，其中，按照?qǐng)D6在試樣載體2與光敏層3之間具有發(fā)光層11。與此的區(qū)別在于，按照?qǐng)D7發(fā)光層11處于試樣載體2背對(duì)光敏層3的面上，該試樣載體在這種情況下至少部分透光。
發(fā)光層11具有優(yōu)點(diǎn)地可以與光敏層3相應(yīng)在兩個(gè)電極層13與14之間具有基于有機(jī)半導(dǎo)體的感光層12，這一點(diǎn)如圖8所示。這些電極層13和14也可以包括相互交叉的導(dǎo)軌15、16，在其交叉區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生可單個(gè)控制的發(fā)光元件17。各個(gè)導(dǎo)軌15和16可以通過(guò)一個(gè)控制裝置18施加電壓，以便為發(fā)出光輻射激發(fā)各自激發(fā)的元件17，該輻射穿過(guò)光敏元件層3的感光層4并在需要時(shí)穿過(guò)試樣載體2，以便在相應(yīng)的標(biāo)記上發(fā)出輻射而激發(fā)試樣1，該輻射再由層3的光敏元件9檢測(cè)并在分析電路10內(nèi)進(jìn)行分析處理。為讀出光敏元件9的輸出信號(hào)，可以利用與發(fā)光元件17的位置依賴關(guān)系和時(shí)間依賴關(guān)系，以便從該途徑出發(fā)進(jìn)行檢測(cè)，即除了由試樣1接收的光外，附加考慮通過(guò)層11所發(fā)射光產(chǎn)生的光敏元件的基本負(fù)荷，盡管這種檢測(cè)是同樣可行的。
由于感光層基于有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成，導(dǎo)軌交叉區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的這種感光層的區(qū)域根據(jù)加載既可以作為發(fā)光元件也可以作為光敏元件使用。因此在感光層4在導(dǎo)軌7和8預(yù)先規(guī)定的交叉區(qū)域內(nèi)形成發(fā)光元件17的情況下，無(wú)需發(fā)光元件的單獨(dú)層11。圖9示出具有附加發(fā)光元件17的這種層3。為此目的，光敏元件9和發(fā)光元件17的感光層4可以具有不同的結(jié)構(gòu)。在發(fā)光元件17的局部區(qū)域內(nèi)，感光層4最好僅由一種共軛聚合物組成，而其它區(qū)域內(nèi)的感光層則由兩種有機(jī)分子成分組成，即一種作為電子施主的共軛聚合物成分和一種作為電子受主的填充物成分。圖9中示出元件9和17這些不同的區(qū)域，其中，光敏元件9通過(guò)導(dǎo)軌7、8連接在分析電路10上，而發(fā)光元件17則通過(guò)一個(gè)控制裝置18進(jìn)行控制，該裝置與發(fā)光元件17的區(qū)域內(nèi)相互交叉的導(dǎo)軌7、8連接。
權(quán)利要求
1.用于分析生化試樣的裝置，具有試樣載體、具有與分析電路相連的光敏層的影像檢測(cè)裝置和用于試樣的照明裝置，其特征在于，影像檢測(cè)裝置在試樣載體(2)上的光敏層(3)在兩個(gè)電極層(5、6)之間包括基于有機(jī)半導(dǎo)體的感光層(4)，其中感光層(4)與試樣(1)之間的電極層(6)至少部分透光。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其中，用于感光層(4)的兩個(gè)電極層(5、6)由相互交叉的導(dǎo)軌(7、8)構(gòu)成，它們?cè)诮徊鎱^(qū)域內(nèi)限制感光層(4)上的光敏元件(9)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，在至少部分透光的試樣載體(2)的背對(duì)試樣(1)的面上具有光敏層(3)。
4.按權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，在試樣載體(2)與試樣(1)之間具有光敏層(3)。
5.按權(quán)利要求1-4之一所述的裝置，其中，照明裝置在至少部分透光的光敏層(3)遠(yuǎn)離試樣(1)的面上具有發(fā)光層(11)。
6.按權(quán)利要求5所述的裝置，其中，發(fā)光層(11)在兩個(gè)電極層(13、14)之間具有基于有機(jī)半導(dǎo)體的感光層(12)，其中電極層(14)在感光層(12)與光敏層(3)之間至少部分透光。
7.按權(quán)利要求6所述的裝置，其中，用于發(fā)光層(11)感光層(12)的兩個(gè)電極層(13、14)具有相互交叉的導(dǎo)軌(15、16)，它們?cè)诮徊鎱^(qū)域內(nèi)限制感光層(12)上的光敏元件(17)。
8.按權(quán)利要求1-5和權(quán)利要求6或7之一所述的裝置，其中，光敏層(3)的感光層(4)和發(fā)光層(11)的感光層(12)之間具有一個(gè)共用的電極層。
9.按權(quán)利要求2-4之一所述的裝置，其中，光敏元件(9)旁邊的感光層(4)在兩個(gè)電極層(5、6)導(dǎo)軌(7、8)的所選擇交叉區(qū)域內(nèi)形成發(fā)光元件(17)。
10.按權(quán)利要求9所述的裝置，其中，發(fā)光元件(17)的區(qū)域內(nèi)的感光層(4)具有與光敏元件(9)的區(qū)域不同的結(jié)構(gòu)。
11.按權(quán)利要求5-10之一所述的裝置，其中，光敏元件(9)的輸出信號(hào)可依賴于各自激發(fā)的發(fā)光元件(17)的局部位置而讀出到分析電路(10)內(nèi)。
12.按權(quán)利要求5-11之一所述的裝置，其中，光敏元件(9)的輸出信號(hào)可在時(shí)間上依賴于發(fā)光元件(17)的激發(fā)而讀出到分析電路(10)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于分析生化試樣(1)的裝置，具有試樣載體(2)、具有連接在分析電路(10)上的光敏層(3)的影像檢測(cè)裝置和用于試樣(1)的照明裝置。為提供簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)條件，提出在試樣載體(2)上的影像檢測(cè)裝置光敏層(3)在兩個(gè)電極層(5、6)之間包括基于有機(jī)半導(dǎo)體的感光層(4)，其中感光層(4)與試樣(1)之間的電極層(6)至少部分透光。
文檔編號(hào)G01N21/78GK101014849SQ200580030205
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者弗蘭茨·帕丁格, 克勞斯·G·施勒特爾 申請(qǐng)人:納米識(shí)別技術(shù)股份公司