專利名稱:具有光電探測器的集成生物傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及傳感器,特別是生物傳感器,涉及集成半導(dǎo)體裝置,所述 集成半導(dǎo)體裝置具有布置為探測來自樣品的發(fā)射的輻射探測器(例如光電 探測器),并且涉及制造和使用這類裝置的相應(yīng)方法。本發(fā)明還涉及輻射探 測器(例如光電探測器)陣列和樣品位點(diǎn)陣列,并且涉及制造和使用這類 陣列的相應(yīng)方法。
背景技術(shù):
微流控裝置是大多數(shù)生物芯片技術(shù)的核心,其被用于準(zhǔn)備流控(例如 基于血液的)樣品和對這些樣品的隨后分析。包括生物傳感器和微流控裝
置的集成裝置是已知的,例如,被稱為DNA/RNA芯片、生物芯片、基因 芯片和芯片實(shí)驗(yàn)室。特別地,陣列(例如微陣列)上的高通量篩選是一種 用于化學(xué)分析或生化分析的新工具,例如用在診斷學(xué)中。這些生物芯片裝 置包括小體積的反應(yīng)池(wdl)或反應(yīng)器(在其中檢查化學(xué)反應(yīng)或生化反應(yīng)), 并可以快速且可靠地調(diào)節(jié)、輸送、混合和存儲微量流體以大量執(zhí)行期望的 物理、化學(xué)和生化反應(yīng)和分析。通過在小體積中執(zhí)行測定,可以實(shí)現(xiàn)對時(shí) 間的顯著節(jié)省和對靶、化合物及試劑的成本的顯著節(jié)省。
通常,利用光學(xué)探測系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對生物芯片的熒光信號的探測,該光 探測系統(tǒng)包括光源、光濾波器和傳感器(例如CCD相機(jī)),其位于臺式 (bench-top) /實(shí)驗(yàn)室機(jī)器中,以量化出現(xiàn)的熒光團(tuán)的量。這種傳感器10 的一個(gè)示意性圖示說明在圖1中示出,其顯示了用于照射襯底18上的樣品 16的輻射源14。用探測器元件12中的光學(xué)器件22來收集由此產(chǎn)生的熒光 信號。此外,臺式/實(shí)驗(yàn)室機(jī)器中所用的熒光探測系統(tǒng)通常需要昂貴的光學(xué) 組件來采集和分析熒光信號。典型地,需要用于對^:發(fā)輻射20進(jìn)行濾波的 濾波器以及用于分離來自熒光響應(yīng)的激發(fā)輻射的濾波器24。特別地,使用 具有尖銳的波長截止的昂貴光學(xué)濾波器(即高選擇性的濾波器)來獲得這些光學(xué)系統(tǒng)所需要的靈敏度,因?yàn)榧ぐl(fā)光譜(吸收)和發(fā)射光譜(熒光)
之間的頻移通常較小(<50nm)。后者在圖2中示出。因此,基于熒光的光 學(xué)系統(tǒng)中的主要噪聲源是(部分)激發(fā)光的反射和激發(fā)光的(Rayleigh)散 射。
在很多生物技術(shù)應(yīng)用中,諸如分子診斷學(xué),存在對包括光學(xué)傳感器或 光學(xué)傳感器陣列的生物芯片的需求,該生物芯片探測熒光信號并且可以并 行地或獨(dú)立地將其讀出,以允許在多種(反應(yīng))條件下進(jìn)行高通量分析。 除其他優(yōu)點(diǎn)外,合并有光學(xué)傳感器的生物芯片的優(yōu)點(diǎn)在于芯片上熒光信 號采集系統(tǒng)提高了分析芯片(例如DNA芯片雜交模式分析)的速度和可靠 性,降低了測定成本,通過例如獲得應(yīng)用于諸如即時(shí)診斷(point-of-care diagnostics)和路邊測試的便攜式手持儀器而獲得高便攜性(即不再需要中 央臺式機(jī)器),可以隨著收集的立體角度的增大而擴(kuò)大熒光強(qiáng)度,以及介質(zhì) 邊界的數(shù)量和相應(yīng)的反射降低。
臺式機(jī)器將能夠處理通用生物芯片和生物芯片的多樣性。使光學(xué)傳感 器成為臺式機(jī)器的一部分需要安裝用于特異性測定的特異性濾波器組,這 妨礙通過各個(gè)激發(fā)光譜和/或發(fā)射光譜對熒光標(biāo)記進(jìn)行并行(多路復(fù)用)探 測。因此,讀出(多個(gè))芯片上光學(xué)傳感器的能力允許靈活的多用途臺式 機(jī)器,并開創(chuàng)了通向生物芯片、臺式機(jī)器及其組件的標(biāo)準(zhǔn)化的途徑。然而, 對濾波器的需求使得這些生物芯片很昂貴,如果考慮到一次性生物芯片, 這尤其是不利的。
在核酸研究(Nucleic Acids Research) 32 (2004)中,F(xiàn)ixe等人描述了 具有集成光學(xué)傳感器的生物芯片。探測系統(tǒng)使用昂貴的濾波器來濾除激發(fā) 光,因此探測靈敏度由于濾波而受到限制。
在大量生物技術(shù)應(yīng)用中,諸如分子診斷學(xué)中,存在對包含溫控隔室陣 列的生化模塊(例如傳感器,PCR)的需求,可以并行并獨(dú)立地處理這些溫 控隔室以允許高通用性和高通量。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供改進(jìn)的傳感器,特別是生物傳感器,并提供 具有布置為探測來自樣品的發(fā)射的諸如光電探測器的輻射探測器的改進(jìn)的 集成半導(dǎo)體裝置,并且提供制造和使用這些裝置的相應(yīng)方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由獨(dú)立權(quán)利要求限定。從屬權(quán)利要求限定有利的實(shí)施方式。 通過提供根據(jù)本發(fā)明的反射器,可以提高期望的發(fā)射探測與不期望的 照明輻射(例如照明光)探測之間的比率。這可以通過降低到達(dá)輻射探測 器(例如光電探測器)的照明量和/或通過增加樣品的輻射量(例如照明量) 并因此增加到達(dá)探測器的發(fā)射量來實(shí)現(xiàn)。這可以比通過使用波長濾波器更 經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)。輻射(例如照明)可以來自外部輻射源,或原則上它可 以由集成在該裝置上的輻射源提供。根據(jù)所激發(fā)的發(fā)射類型,輻射(例如 照明)可以是電磁波頻譜中的可見波長或不可見波長,例如遠(yuǎn)紅外光、紅 外光、可見光、紫外光、遠(yuǎn)紫外光。類似地,輻射探測器(例如光電探測 器)意圖包括電磁波頻譜中的可見波長或不可見波長探測器。
到達(dá)探測器的激發(fā)輻射可能小于50%,優(yōu)選小于25°/。,更優(yōu)選地小于 10%,再優(yōu)選地小于1%。所述位點(diǎn)可能是可放置樣品的反應(yīng)池或可能是可 結(jié)合輻射發(fā)射樣品粒子的表面。該位點(diǎn)因此可能是測量腔室中的測量區(qū)域。 該裝置可以以微陣列的形式實(shí)現(xiàn)。用于向樣品位點(diǎn)提供激發(fā)輻射的反射器 可能適用于將激發(fā)輻射偏轉(zhuǎn)到樣品位點(diǎn)上。作為替代,用于向樣品位點(diǎn)提 供激發(fā)輻射的反射器可能適用于在樣品位點(diǎn)處產(chǎn)生倏逝場激發(fā)輻射。
一些實(shí)施方式的附加特征是該探測器包括襯底上的層,且布置反射器 以將輻射重定向?yàn)榇怪庇谝r底并基本平行于該層經(jīng)過。這是增大上述比率 的便利方法。
一些實(shí)施方式的附加特征是該裝置是一次性裝置。 一次性裝置具有可 以降低污染的優(yōu)點(diǎn)。對于這些裝置可能更重要的是使成本下降。
一些實(shí)施方式的附加特征是該裝置具有探測位點(diǎn)陣列,每個(gè)具有反射 器、輻射探測器(例如光電探測器)并任選地具有輻射屏蔽以將輻射探測 器(例如光電探測器)與來自其他樣品的發(fā)射屏蔽開。這可以使得裝置能 夠同時(shí)用于多個(gè)測試,或者是相同類型的測試,或者是不同類型的測試。
一些實(shí)施方式的附加特征是反射器是由棱鏡或從襯底突出的棱鏡結(jié)構(gòu) 形成的。這些結(jié)構(gòu)可以相對容易地集成在一起。作為替換,如果襯底是透 明的,則原則上該反射器可以凹陷到襯底內(nèi)。作為替換,可以將由棱鏡或 棱鏡結(jié)構(gòu)形成的反射器提供給頂層,從而使得它以一角度面向襯底。
7一些實(shí)施方式的另一附加特征是樣品位點(diǎn)上的掩膜以及布置該掩膜以 允許激發(fā)輻射(例如照明光)到達(dá)反射器并充分降低到達(dá)探測器的激發(fā)輻 射量。這可以幫助提高上述比率,或者幫助避免需要對于窄束照明的仔細(xì) 對準(zhǔn)。
另一個(gè)這種附加特征是同一探測器的不同側(cè)上的兩個(gè)或更多反射器, 布置這些反射器以偏轉(zhuǎn)越過同一探測器的輻射(例如光)。這也可以幫助提 高上述比率。
另一個(gè)這種附加特征是一個(gè)反射器,將其布置為偏轉(zhuǎn)越過多于一個(gè)探 測器的光。這可以實(shí)現(xiàn)更高水平的集成化,或者簡化設(shè)計(jì)和制造。
另一個(gè)這種附加特征是用于從探測器的陣列中的任一個(gè)中進(jìn)行選擇并 從其讀取的電路。這也可以使得能夠集成更多的探測器并使得能夠同時(shí)執(zhí) 行更多的測試或多種測試。該電路可以基于大面積的電子器件。特別地,
這些電子器件可以包括薄膜晶體管(TFT)或其他TFT器件,諸如二極管 或光電二極管。大面積電子器件技術(shù)可以是基于非晶硅、低溫多晶硅禾口/或 有機(jī)技術(shù)的技術(shù)。
另一個(gè)這種附加特征是各個(gè)樣品位點(diǎn)包括不同類型的生物分子,諸如 不同的DNA樣品,其適于與分析物分子結(jié)合,例如與各種類型的互補(bǔ)DNA 雜交。這可以使得能夠同時(shí)測試很多不同類型的分析物分子,例如不同類 型的DNA、蛋白質(zhì)。
另一個(gè)這種附加特征是襯底是透明或半透明的,將輻射探測器(例如 光電探測器)布置在襯底的一側(cè),并將反射器布置在襯底的同一側(cè)以反射 經(jīng)過襯底后的外部光。
這一布置使得輻射探測器(例如光電探測器)能夠背離外部照明源, 降低了對掩膜或其他對策的需求。
另一個(gè)這種附加特征是輻射探測器(例如光電探測器)包括半導(dǎo)體材 料,諸如絕緣襯底(例如玻璃襯底)上的硅。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的集成裝置可以適用于實(shí)時(shí)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) (PCR)。
本發(fā)明的其他方面包括制造該裝置的相應(yīng)方法以及使用該裝置的方法。任何附加特征均可以組合在一起并且可以與任何其他方面相結(jié)合。其 他優(yōu)點(diǎn)特別是超越其他現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見 的。在不偏離本發(fā)明的權(quán)利要求的情況下可以做出大量變化和修改。因此, 應(yīng)該清晰地理解本發(fā)明的形式只是示例性的,并不意圖限制權(quán)利要求的范 圍。
現(xiàn)在將通過示例的方式并參考附圖來描述可以如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明,其中 圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于探測來自生物芯片的熒光信號的光學(xué)設(shè)置的
示意性圖示說明;
圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)由通常發(fā)生在生化熒光測定中的小Stokes頻移所 導(dǎo)致的激發(fā)光譜與熒光光譜之間的重疊的圖示說明;
圖3以橫截面形式示出帶有從上方照明棱鏡的激發(fā)光的本發(fā)明實(shí)施方
式;
圖4示出另一種實(shí)施方式,其中用凹槽產(chǎn)生兩個(gè)棱鏡且光從下方照明 生物傳感器;
圖5示出另一種實(shí)施方式的四分之三視圖,其具有與光電傳感器一起 合并到有源矩陣系統(tǒng)中的棱鏡;以及 圖6和圖7示出反射器的替代形狀;
圖8以橫截面形式示出帶有從上方照明棱鏡的^[發(fā)光的本發(fā)明的實(shí)施 方式,其中執(zhí)行倏逝場激發(fā);
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式、基于大面積電子器件的集成裝置的 示例性探測單元。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將通過特定實(shí)施方式并參考某些附圖進(jìn)行描述,但是本發(fā)明并 不局限于此,而是僅由權(quán)利要求限定。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記均不應(yīng) 被解讀為限制其范圍。所描述的附圖僅是示意性的而非限制性的。在附圖 中,為了圖示說明的目的, 一些元件的尺寸可以是夸大的而不是按比例畫 出的。在本說明書和權(quán)利要求書中使用術(shù)語"包括"的地方,其并不排除其他元件或步驟。在提到單數(shù)名詞時(shí)使用諸如"一"、"一個(gè)"或"所述" 的不定冠詞或定冠詞的地方,這包括名詞的復(fù)數(shù)形式,除非進(jìn)行其他特別 的規(guī)定。
此外,本說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語"第一"、"第二"、"第三"等 是用于區(qū)分類似的元件,并不一定是描述序貫次序或時(shí)間次序。應(yīng)該理解 的是,如此使用的術(shù)語在適當(dāng)條件下是可互換的,并且這里所述的本發(fā)明 的實(shí)施方式能夠以不同于此處所述或所示的其他順序進(jìn)行操作。
本發(fā)明涉及諸如生物傳感器的傳感器,這些傳感器包括在襯底特別是 透明襯底上的輻射探測器(例如光電二極管)陣列。該傳感器可以以微陣 列的形式實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明中,用于感測的裝置和方法典型地適用于感測照射。這種照 射可能源于受限制的、殘留的或固定的分子或粒子以及源于非固定的探針, 例如出現(xiàn)在液體樣品中和不界限在表面上。因此用于感測的裝置和方法可 能適用于感測或量化任何化學(xué)、生化或生物分子,例如粒子。這些傳感器
可能例如用于實(shí)時(shí)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)。在實(shí)時(shí)PCR中,熒光標(biāo)記探 針或DNA結(jié)合熒光染料用于探測和量化PCR產(chǎn)物,由此允許實(shí)時(shí)地執(zhí)行 定量PCR。盡管DNA結(jié)合染料不能區(qū)分特異性PCR產(chǎn)物與非特異性PCR 產(chǎn)物,熒光標(biāo)記核酸探針具有僅與特異性PCR產(chǎn)物反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)時(shí)PCR 的情況下,典型地,PCR引物在其結(jié)合到信號分子時(shí)開始發(fā)光。與信號分 子的結(jié)合典型地可能發(fā)生在樣品中,而不結(jié)合到表面或襯底上的位點(diǎn)。作 為替代,在諸如其他基于熒光的感測和/或量化技術(shù)的其他應(yīng)用中,探針可 以是固定的或者通過非共價(jià)鍵或共價(jià)鍵附連到所述位點(diǎn)或者可以機(jī)械地限 制或保留在例如網(wǎng)格或纖維結(jié)構(gòu)中。
探針可以是任何適當(dāng)?shù)姆肿踊蚨鄠€(gè)分子,例如抗體或其結(jié)合片段、DNA 或RNA、 DNA或RNA片段、縮氨酸、蛋白質(zhì)、碳水化合物、細(xì)胞、細(xì)胞 部分諸如外部或內(nèi)部細(xì)胞膜或細(xì)胞器、細(xì)菌、病毒等。探針也可以包括這 些的組合,例如細(xì)胞蛋白質(zhì)。如果在感測裝置或方法中使用固定的探針, 可以對探針位點(diǎn)表面進(jìn)行處理以獲得有用的特性來使樣品固定,例如可以 使位點(diǎn)表面是疏水的或親水的。典型地,這些位點(diǎn)可以通過將生物分子沉 積或點(diǎn)樣成點(diǎn)來產(chǎn)生,從而當(dāng)這些點(diǎn)干燥時(shí),其直接接觸或?qū)?zhǔn)輻射探測
10器。這些生物分子優(yōu)選是結(jié)合到分析物分子的探針,該分析物分子的出現(xiàn) 是意圖確定的。將生物分子探針附連到襯底的表面的通用方法對本領(lǐng)域技
術(shù)人員來說是已知的--參見例如"Micorarray Technology and Its
Application", Miiller和Nicolau, Springer, 2005,第2章和第3章。點(diǎn)區(qū)
域或探針位點(diǎn)可以稱為"像素"。點(diǎn)沉積可以通過任何適當(dāng)技術(shù)來完成,例 如液體樣品的接觸或非接觸點(diǎn)樣、微點(diǎn)陣點(diǎn)樣(microspotting)、實(shí)心針或 開尾針(solid or split pin)或翎管(quill)點(diǎn)樣、移液點(diǎn)樣或熱點(diǎn)樣、螺線 管或壓電噴墨點(diǎn)樣,例如以生物分子的形式。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式,適 用于照射的探針典型地對準(zhǔn)大量輻射探測器位點(diǎn)的陣列。包括探針的樣品 可以對準(zhǔn)大量輻射探測器位點(diǎn)的陣列,而且/或者大量位點(diǎn)(可以將探針固 定在所述位點(diǎn)處)的陣列可以對準(zhǔn)輻射探測器位點(diǎn)的陣列。
除了可以應(yīng)用光屏蔽以將光與鄰近的照射探針(自由地位于樣品中或 固定在探針位點(diǎn)處)屏蔽開以例如防止不同照射探針之間的串?dāng)_??梢詫?光屏蔽與探測器的使用相組合以提供與點(diǎn)的位點(diǎn)對準(zhǔn)的探測器,或獨(dú)立地 使用光屏蔽。
分析物分子可以是需要探測的任何分子,例如DNA或RNA、 DNA或 RNA片段、縮氨酸、蛋白質(zhì)、碳水化合物、細(xì)胞、細(xì)胞部分諸如外部或內(nèi) 部細(xì)胞膜或細(xì)胞器、細(xì)菌、病毒等。為使結(jié)合探針和分析物分子發(fā)光,探 針和/或分析物分子可以包括例如通過熒光、磷光、電致發(fā)光、化學(xué)發(fā)光等 提供發(fā)光的標(biāo)記物或附連到該標(biāo)記物上。當(dāng)加上標(biāo)記后,可以將探針或分 析物分子描述為"光可變分子"。 一旦相結(jié)合,來自照射探針的光發(fā)射就發(fā) 生變化,例如,如果用正確波長輻射進(jìn)行激發(fā),它可能發(fā)射化學(xué)發(fā)光或者 它可能發(fā)射熒光。通過例如提供諸如電流的適當(dāng)刺激,其他形式的光發(fā)射 (例如電致發(fā)光)可以用于本發(fā)明。同時(shí),可以使用任何適當(dāng)形式的探測, 例如垂直光方向即在基本垂直于襯底的主表面的方向上,或者例如利用被 屏蔽的光電二極管的橫向光探測,從而只探測發(fā)源于一個(gè)照射探針的光。 這將能夠?qū)崿F(xiàn)醫(yī)學(xué)診斷應(yīng)用的筒體(cartridge)的制造工藝中至關(guān)重要的質(zhì) 量控制。
所描述的實(shí)施方式涉及具有集成輻射探測器(例如光電探測器)和反 射器的光學(xué)生物傳感器。特別的實(shí)施方式顯示了具有光學(xué)生物傳感器的一次性裝置,該光學(xué)生物傳感器包括諸如光電傳感器的輻射傳感器,例如基
于顯示器中常用的有源矩陣(AM)技術(shù)(例如低溫多晶硅-LTPS)。這些技 術(shù)有助于解決尋找抑制激發(fā)光的更廉價(jià)方式的問題,否則該激發(fā)光將導(dǎo)致 熒光探測器(即光電傳感器)上的背景信號。將反射器安裝到一次性裝置 上以定向激發(fā)光越過光電傳感器(遠(yuǎn)離它且不到其上)。重定向的激發(fā)光可 以用于激發(fā)樣品。作為替代,通過重定向激發(fā)光,可以在靠近反射器的樣 品位置處產(chǎn)生倏逝場激發(fā)輻射,且這一倏逝場激發(fā)輻射因此可以用于激發(fā) 樣品。
生物傳感器可以基于有源矩陣(AM)技術(shù)。這種生物傳感器的優(yōu)點(diǎn)在
于它可以以一次性方式使用以在同一時(shí)間執(zhí)行不同的測定。盡管可以使用 很多其他測試方法,實(shí)時(shí)PCR可以有利地用于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式。實(shí)時(shí)PCR 以及快速循環(huán)實(shí)時(shí)PCR在Reischl、 Wittwer、 Cockerill的"Rapid cycle real-time PCR", Springer Verlag, 2001中有所描述,特別是在名為 "Applications and Challenges of Real-Time PCR for the Clinical Microbiology Laboratory"的章節(jié)中。
在將本發(fā)明應(yīng)用于一次性裝置的情況下,優(yōu)選廉價(jià)地制造該裝置。本 發(fā)明的一些特征基于對典型地用在熒光探測器前方的探測濾波器是昂貴的 的認(rèn)知。根據(jù)本發(fā)明的反射器可以提供新的更廉價(jià)的方案來抑制到達(dá)探測 器的激發(fā)光。原則上反射器可以用作備選方案,或者與這些探測濾波器相 結(jié)合。這些反射器可以是棱鏡并引導(dǎo)激發(fā)光遠(yuǎn)離集成光電傳感器,即從旁 經(jīng)過或越過該集成光電傳感器(而不到其上)。反射的激發(fā)光可以用于激發(fā) 樣品,或者所產(chǎn)生的倏逝場激發(fā)輻射可以用于激發(fā)樣品。
圖3示出本發(fā)明的一種實(shí)施方式,其中來自外部源(未示出)的激發(fā) 光50從上方照明以棱鏡10的形式的反射器。該棱鏡將激發(fā)光重定向?yàn)槌?向吸收器/反射鏡30,而由包括探針(例如生物分子或生物樣品)的樣品40 所發(fā)射的熒光60用以二極管20的形式的輻射探測器(例如光電探測器) 進(jìn)行探測。該二極管形成在襯底80上,棱鏡可以附連到襯底和/或附連到(例 如該裝置的)頂層70。在本實(shí)施方式中,探針可以表現(xiàn)為是非固定的,例 如在提供在反應(yīng)池內(nèi)的樣品(例如液體樣品)中,或者固定在結(jié)合位點(diǎn)處。 例如,可以利用襯底和/或利用例如多孔介質(zhì)來將結(jié)合位點(diǎn)引入到層70與層80之間??梢蕴峁┛諝忾g隙來使樣品之間在一定程度上熱絕緣。
在基本實(shí)施方式中,激發(fā)輻射(例如光)照明生物傳感器(例如從上 方)。優(yōu)選地,將激發(fā)光源和光學(xué)路徑布置為使得激發(fā)光僅照明不存在輻射
探測器的區(qū)域。例如可以使用準(zhǔn)直光源或者在頂層70上的有孔掩膜。在照 明區(qū)域內(nèi),安置諸如棱鏡的反射器,其將光定向?yàn)槌蚝刑结樀臉悠?0。 例如,可以將輻射(例如光)定向?yàn)檫M(jìn)入與生物傳感器表面平行的平面內(nèi)。 由于這一原因,將光定向?yàn)橥ㄟ^存在于傳感器上方的樣品40 (例如具有探 針的流體),但是因?yàn)樵摲较蚱叫杏趥鞲衅鞅砻妫ぐl(fā)光將不會撞擊傳感器 的光敏部分。以這種方式,激發(fā)光可以激發(fā)傳感器上方的樣品流體內(nèi)存在 的熒光團(tuán)探針。由于在所有方向上均發(fā)射熒光,傳感器可以探測所產(chǎn)生的 熒光的一部分。
在傳感器的另一側(cè),即遠(yuǎn)離反射器的一側(cè),光可以撞擊邊界30,例如 光吸收表面、用于反射光以使其第二次穿過流體的反射鏡或另一個(gè)棱鏡, 邊界用于將光重定向?yàn)榉祷刂凉庠矗蛘呦蛳律涑鲆淮涡匝b置。
典型地,激發(fā)光僅照明不存在傳感器的區(qū)域,例如使用準(zhǔn)直光源來實(shí) 現(xiàn)。在另一種實(shí)施方式中, 一次性裝置的頂部或底部上存在掩膜(例如黑 色掩膜或反射掩膜等),從而只照明不存在傳感器的那些區(qū)域。激發(fā)光的光 源可以是外部的,或者可以是例如集成在反射器(例如這種情況下的棱鏡) 上方的頂層70上的LED或OLED。
圖4示出第二種示例性實(shí)施方式,其中用通道或凹槽產(chǎn)生兩個(gè)相鄰的 反射器(例如棱鏡)?,F(xiàn)在將激發(fā)光源布置為使得激發(fā)光從下方照明生物傳 感器,也就是說襯底80需要是透明的。例如,諸如棱鏡的反射器可以形成 在透明的襯底上,或者可以由塊體切割而成。在其他方面該裝置以如上面 針對圖3所述的方式操作,而且已經(jīng)適當(dāng)?shù)厥褂昧讼鄳?yīng)的附圖標(biāo)記。激發(fā) 光的光源可以是外部的,或者可以是例如集成在反射器(例如這種情況下 的棱鏡)下方的襯底上的LED或OLED。
圖5示出一個(gè)四分之三視圖,其顯示反射器(例如棱鏡)10如何與光 電傳感器一起合并到有源矩陣系統(tǒng)中。在這種情況下,棱鏡10顯示為在延 伸的二極管20每一側(cè)上的條帶。很明顯這一布置可以沿其長度方向進(jìn)行劃 分以使得能夠產(chǎn)生很多探測器。這些探測器可以被獨(dú)立地尋址并且是可選擇的,從而用戶可以識別很多探測器中的哪些或者有多少探測器正在進(jìn)行 積極的探測??梢酝ㄟ^向每個(gè)探測器提供至少一根在襯底上的導(dǎo)電線路來 使得這些探測器是獨(dú)立地可尋址的。也可以將讀出電子電路集成到襯底80 上,由此便于探測器的讀出。不同的樣品可以置于每個(gè)探測器(例如二極 管)之上,以使得能夠同時(shí)執(zhí)行不同的測試。在這一實(shí)施方式中,可以從 兩側(cè)照明樣品以增大照明量。
圖6和圖7示出具有不同形狀的反射器。在圖6中,示出一對棱鏡以 能夠?qū)崿F(xiàn)來自下方的照明。去除了棱鏡10的頂部,由此向每個(gè)棱鏡提供平 坦的頂表面110。如圖7所示,反射器可以是反射鏡而非棱鏡。應(yīng)該注意到, 在圖6和圖7中,并未示出屏蔽和探測元件。
在任一種實(shí)施方式中,可以以和襯底平面成一定角度的方式布置反射 器,例如可以將反射鏡角度或棱鏡角度布置為使得激發(fā)光以水平線以上一 定角度進(jìn)行反射以提供安全裕度并確保沒有激發(fā)光到達(dá)探測器(例如二極 管)。可以使用吸收器來降低激發(fā)光在多重反射事件后到達(dá)反射器(例如反 射鏡或棱鏡)的任何可能性。此外,具有彎曲反射表面的棱鏡或反射鏡(隨 著光接近包含二極管的襯底,以水平線之上逐漸增大的仰角進(jìn)行反射)可 以最大化要激發(fā)的體積,同時(shí)確保沒有激發(fā)光到達(dá)探測器(例如二極管)。 通過成逐漸增大的角度的多個(gè)平坦表面而非曲面可以實(shí)現(xiàn)類似的效應(yīng)。
使用多個(gè)反射器(例如反射鏡或棱鏡)而非一個(gè)反射器的一個(gè)原因在 于,傳感器與熒光團(tuán)之間的距離盡可能小是重要的,以便得到最優(yōu)的收集 效率。使用多個(gè)反射器(例如反射鏡或棱鏡)的缺點(diǎn)在于,可能難以產(chǎn)生 非常小的反射器(例如反射鏡或棱鏡)。因此,在其他實(shí)施方式中, 一個(gè)反 射器(例如棱鏡或反射鏡)可以用于若干二極管。優(yōu)選地,熒光團(tuán)與傳感 器之間的距離保持相對小。其優(yōu)勢在于需要更少的反射器(例如棱鏡或反 射鏡)而且反射器(例如棱鏡或反射鏡)可以更大(并因此更易于制作)。
在其他實(shí)施方式中,對于每個(gè)反射器(例如棱鏡或反射鏡),可以使用 多個(gè)探測器(例如二極管)。這樣的優(yōu)勢在于需要更少的反射器(例如棱鏡 或反射鏡)而且反射器(例如反射鏡或棱鏡)可以更大。也有可能使用光 電探測器的2維陣列,例如基于大面積的電子器件(LTPS),并有可能將其 布置成矩陣,任選地為有源矩陣。為了增強(qiáng)對激發(fā)光的抑制,探測器(例如二極管)可以裝配有光學(xué)濾波器。優(yōu)選地,該濾波器是簡單且經(jīng)濟(jì)有效 的。
盡管在主要實(shí)施方式中將棱鏡描述為將光重定向,應(yīng)該注意的是,反 射鏡也可以起到相同的作用。同時(shí),棱鏡旁邊并不是必須要有空氣(如附 圖所示)。
在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施方式中,示出根據(jù)任何前述實(shí)施方式的裝置,
其中通過在至少一個(gè)反射器10 (例如棱鏡)處提供對激發(fā)輻射束50的全內(nèi)
反射來產(chǎn)生倏逝場激發(fā),并且其中倏逝場激發(fā)用于激發(fā)樣品??梢允褂萌?br>
何能通過提供全內(nèi)反射來產(chǎn)生倏逝場激發(fā)的適當(dāng)?shù)姆瓷淦?0 (例如棱鏡)。 然而典型地可以將在至少一個(gè)反射器10處反射的激發(fā)射束50重定向?yàn)槌?向吸收器或反射鏡30,靠近反射器IO產(chǎn)生能激發(fā)樣品的倏逝場激發(fā)。后者 用圖8中示例的方式進(jìn)行圖示說明,其指示出用于利用倏逝場激發(fā)輻射探 測來自被激發(fā)樣品的發(fā)射輻射(例如熒光60)的裝置。在本示例中,在多 個(gè)棱鏡處產(chǎn)生倏逝場激發(fā)輻射。這些棱鏡可以附連到襯底80和/或頂層70 上。典型地,至少一個(gè)輻射探測器20可以用于探測這種發(fā)射輻射。該至少 一個(gè)輻射探測器20可以是例如在襯底80上形成的以二極管的形式的光電 探測器。在本實(shí)施方式中,優(yōu)選將樣品固定在靠近反射器10的結(jié)合位點(diǎn)處, 以便使樣品處于倏逝激發(fā)場中。吸收器或反射鏡30可以在兩個(gè)側(cè)面吸收或 反射,由此吸收和/或反射激發(fā)輻射和熒光輻射。這一布置的優(yōu)點(diǎn)在于激發(fā) 光和熒光之間存在極好的隔離,因?yàn)閷忡R的角度進(jìn)行設(shè)置,從而使得基 本上垂直入射到棱鏡底部的光在棱鏡介質(zhì)界面處發(fā)生全內(nèi)反射并留在棱鏡 中,而熒光經(jīng)由介質(zhì)到達(dá)探測器。由于存在這一自動(dòng)隔離,很少需要或不 需要屏蔽探測器,且棱鏡的整個(gè)斜邊均可用于激發(fā),這可以給出大而有用 的結(jié)合面積。寬場照明和聚焦/窄射束照明(在這種情況下需要射束掃描) 都是可能的。聚焦/窄射束照明具有降低激發(fā)體積并因此提高SNR(信噪比) 的優(yōu)點(diǎn)??梢韵氲綆в邢嗥ヅ涞狞c(diǎn)/源陣列的2維棱鏡陣列。通過平移該陣 列,可以并行探查不同的棱鏡(通過例如不同的粘附層等)。
在本實(shí)施方式中,至少一個(gè)反射器10 (例如棱鏡)與至少一個(gè)探測器 20之間的間隔可以用作在探測器中泵浦樣品的流控通道。本實(shí)施方式的變 型包括每個(gè)反射器對應(yīng)多于一個(gè)探測器、僅使用單個(gè)反射器等。
15在任何上述實(shí)施方式中,可以利用LAE (大面積電子器件)諸如適當(dāng) 絕緣襯底(諸如玻璃)上的多晶硅或非晶硅技術(shù)來實(shí)現(xiàn)該裝置。襯底優(yōu)選 是透明的或半透明的,例如玻璃。傳統(tǒng)的大面積電子器件(LAE)技術(shù)在 絕緣襯底(諸如玻璃)上提供電子功能。玻璃是一種廉價(jià)的襯底并具有使 光學(xué)探測透明的優(yōu)勢。提議在這一應(yīng)用中使用有源LAE多晶硅或非晶硅襯 底,以便在無需外部光電探測器的情況下探測哪些樣品點(diǎn)在發(fā)射??梢允?用標(biāo)準(zhǔn)LAE技術(shù)(以很小或沒有額外成本)將光電二極管或光電TFT探測 器與常規(guī)尋址TFT和電路集成在一起。如上述所指示的,可以用任何適當(dāng)
的接觸或非接觸方法來放置包括探針的生物樣品,這些方法包括液體的微 點(diǎn)陣點(diǎn)樣、 一體針或分叉針或翎管點(diǎn)樣、移液點(diǎn)樣或熱點(diǎn)樣、螺線管或壓 電噴墨點(diǎn)樣,然后使該液體在反應(yīng)池中保持為液態(tài)或可以將其烘干。樣品 可以是任何適當(dāng)?shù)奶结?,諸如DNA片段/寡核苷酸,或針對其他應(yīng)用的任 何大范圍的其他生物元素。生物樣品(例如DNA片段)可以通過具有彼此 靠近的兩個(gè)區(qū)(疏水區(qū)和親水區(qū))來與光電探測器相對準(zhǔn)。當(dāng)沉積或點(diǎn)樣 親水(例如含親水基團(tuán)的)液體樣品時(shí),它自動(dòng)地在親水區(qū)牽拉自身,并 且然后干燥或變化成與這一位置對準(zhǔn)的凝膠。作為替代,也可以以非固定 的方式展現(xiàn)該生物樣品,例如典型地對于實(shí)時(shí)PCR來說可能是這樣。在這 種應(yīng)用中,典型地用熒光標(biāo)記對探針做標(biāo)記,這些熒光標(biāo)記允許實(shí)時(shí)探測 和量化PCR產(chǎn)物。 一些實(shí)施方式可以具有集成到襯底上的非晶硅光電二極 管(或光電TFT)。
可以例如通過將樣品(例如液體樣品)暴露于包含要識別的分子的未 知樣品(例如DNA片段),或者通過將探針樣品的干燥點(diǎn)暴露于包含要識 別的分子的未知樣品(例如DNA片段)來使用該裝置。如果未知樣品含有 相關(guān)分子,則該未知樣品將結(jié)合到生物樣品中的探針上。例如,如果該DNA 片段是與DNA探針互補(bǔ)的DNA,則將發(fā)生雜交且樣品變得在被照明時(shí)會 發(fā)出熒光。這可以通過光電二極管進(jìn)行探測并用于確認(rèn)給定互補(bǔ)類型DNA 的存在。當(dāng)然可以正視其他應(yīng)用,且可以使用其他類型的光電探測器。例 如,如果執(zhí)行實(shí)時(shí)PCR,典型地使用熒光標(biāo)記寡核苷酸探針或DNA結(jié)合熒 光染料,其與特異性(在DNA結(jié)合染料情況下是非特異性的)PCR產(chǎn)物反 應(yīng)以允許對它們進(jìn)行實(shí)時(shí)探測和量化。可以手動(dòng)實(shí)現(xiàn)或者可以例如通過氣
16動(dòng)泵、電滲或借助于用于驅(qū)動(dòng)流體沿微通道進(jìn)入或流出位點(diǎn)的MEMS裝置
自動(dòng)實(shí)現(xiàn)探針(例如熒光標(biāo)記探針)與分析物分子的接觸。如果需要,可 以通過加熱元件(例如電阻器)來精確控制流體和位點(diǎn)的溫度。
可以布置光電探測器結(jié)構(gòu)(例如非晶硅PIN 二極管)以突出在襯底主 表面之上。例如非晶硅PIN 二極管大約0.2-1.0mjii高,而在很多示例中包含 探針的生物樣品一旦干燥后高度小于50nm。因此二極管結(jié)構(gòu)可能突出,且 反射器可能需要更突出或以一定仰角反射照明而不是平行于襯底反射照 明。
集成光探測可以比利用外部光電探測器給出更好的穩(wěn)健性,特別是對 于手持應(yīng)用更是如此,例如沒有濕氣或污染物能夠進(jìn)入點(diǎn)與探測器之間。 應(yīng)該將探測器優(yōu)選布置為使得其僅對來自一個(gè)位點(diǎn)(也稱為像素)的光敏 感。優(yōu)選地,這些像素可以被獨(dú)立地尋址,即提供可以獨(dú)立區(qū)分每個(gè)像素 的探測系統(tǒng)。這有助于實(shí)現(xiàn)基于沉積的質(zhì)量控制。在用于醫(yī)學(xué)診斷的筒體 的制造和質(zhì)量保證中這一質(zhì)量控制可能是至關(guān)重要的。任選地可以在照明 光與光電探測器之間添加自測試照明反饋路徑。
可以基于有源矩陣原理來實(shí)現(xiàn)輻射探測器(例如光電探測器)。優(yōu)選利 用熟知的大面積電子器件技術(shù)(諸如非晶硅(a-Si)技術(shù)、低溫多晶硅(LTPS) 技術(shù)或有機(jī)技術(shù))中的一種來制作這種裝置。TFT (薄膜晶體管)、二極管 或MIM (金屬-絕緣體-金屬)可以用作有源元件。輻射探測器可以集成到 包括n型和p型TFT的有源板中。TFT可以柵偏置到關(guān)閉狀態(tài),或者以相 同的薄半導(dǎo)體膜制成的橫向二極管作為TFT,或者是由第二個(gè)更厚的半導(dǎo) 體層形成的縱向二極管。為了良好的靈敏性,可以使用縱向a-Si:H NIP 二 極管,且這些二極管可以集成到尋址TFT和電路中。該系統(tǒng)可以是基本矩 陣的一部分,該基本矩陣包括與光電探測器相結(jié)合的尋址晶體管和存儲電 容器的有源矩陣。該電容器允許光經(jīng)由長的幀周期時(shí)間周期進(jìn)行積分并讀 出。這也允許添加其他電路,諸如驅(qū)動(dòng)積分(integration of drive)電路、電 荷積分電路和讀出電路。由于很多顯示效應(yīng)例如LCD、 OLED和電泳顯示 等的驅(qū)動(dòng),有源矩陣技術(shù)被應(yīng)用于平板顯示器領(lǐng)域。它提供了經(jīng)濟(jì)有效的 方法來制作生化模塊(例如一次性生化模塊)。這是有利的,因?yàn)樯镄酒?或類似系統(tǒng)可能包含多重組件,隨著器件變得更有效和更通用,這些組件的數(shù)量將只會增加。
典型地可以通過例如粘合或鍵合(例如真空鍵合) 一個(gè)或多個(gè)反射器(例如反射器陣列)到襯底的表面來將這些反射器合并到探測裝置中,在該襯底表面之內(nèi)/之上提供探測器元件。在已經(jīng)向探測裝置的表面提供平坦化層以便平整要連接反射器的表面后,典型地可以執(zhí)行鍵合。合并反射器元件的另一種備選方案可以是粘合或鍵合(例如真空鍵合)透明材料(例如玻璃或有機(jī)聚合物材料)的層或板到襯底表面,在該襯底表面之內(nèi)/之上提供探測器元件。然后可以處理(例如但不限于刻蝕或激光處理)該層或該板以便在其中形成反射器(例如棱鏡)。作為替代,可以已經(jīng)預(yù)先處理該層或該板。
在圖9所示的示例性設(shè)置中,將有源矩陣即有源矩陣技術(shù)用作分配網(wǎng)絡(luò)來經(jīng)由獨(dú)立的信號線路(在這種情況下以列線路的形式,本發(fā)明并不局限于此)發(fā)送由輻射探測器20探測到的電信號給測量單元202,所述信號線路是用于選擇和讀取輻射探測器20的電路200的一部分。所示的示例性設(shè)置僅提供作為示例,本發(fā)明并不局限于此。在這一示例中,將輻射探測器20提供成相同單元的規(guī)則陣列,其中將輻射探測器20經(jīng)由有源矩陣的開關(guān)204 (例如晶體管)連接到測量單元202。將該裝置的控制電極(例如晶體管的柵極)連接到選擇驅(qū)動(dòng)器206,該選擇驅(qū)動(dòng)器可以配置為用于有源矩陣液晶顯示器(AMLCD)的標(biāo)準(zhǔn)移位寄存器柵極驅(qū)動(dòng)器,同時(shí)將第一電極(例如源電極)連接到輻射探測器單元,例如一組電流或電荷放大器。這一 陣列的操作可以例如如下
-為了激活給定的輻射探測器20,將合并有所需輻射探測器的整行隔室中的開關(guān)204 (例如晶體管)切換到傳導(dǎo)狀態(tài)(通過例如從選擇驅(qū)動(dòng)器對控制電極(例如柵極)施加正電壓)。
-將來自輻射探測器的信號通過傳導(dǎo)開關(guān)(例如TFT)傳到測量單元202,在此對其進(jìn)行測量。如果測量單元202允許的話(即其包括多重信號測量裝置),也有可能通過測量來自被尋址的線路中的所有輻射探測器20的信號來同時(shí)探查給定行中的多于一個(gè)輻射探測器20。
-已經(jīng)測量信號后,該線路中的開關(guān)204 (例如晶體管)再一次設(shè)置為非傳導(dǎo)狀態(tài),防止該線路中的輻射探測器的進(jìn)一步測量。
18照此,該矩陣優(yōu)選使用"每次一行(line-at-a-time)"的尋址原則來操作,這不同于基于CMOS裝置所釆用的常規(guī)隨機(jī)存取方法。有可能通過(利用選擇驅(qū)動(dòng)器206)激活另一條線路并測量陣列中一個(gè)或多個(gè)列上的輻射探測器20信號來按順序探査不同行中的輻射探測器20。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以正視權(quán)利要求范圍內(nèi)的其他變型和添加。
權(quán)利要求
1、一種集成裝置,用于在樣品被照明時(shí)探測來自所述樣品的輻射發(fā)射,所述裝置具有-輻射探測器(20),-位點(diǎn),用于保持所述樣品(40)鄰近所述輻射探測器以能夠?qū)崿F(xiàn)對來自所述樣品的輻射發(fā)射(60)的探測,并用于接收撞擊所述樣品(40)的激發(fā)輻射,和-反射器(10),用于向所述樣品位點(diǎn)提供所述激發(fā)輻射并基本引導(dǎo)所述激發(fā)輻射遠(yuǎn)離所述輻射探測器。
2、 如權(quán)利要求1所述的集成裝置,其中,所述探測器包括襯底(80)上的層,并且布置所述反射器(IO)以將輻射重定向?yàn)榇怪庇谒鲆r底(80)以基本平行于所述層經(jīng)過。
3、 如權(quán)利要求l所述的集成裝置,其中,所述裝置是一次性裝置。
4、 如權(quán)利要求l所述的集成裝置,其具有探測位點(diǎn)陣列,每個(gè)具有反射器(10)、輻射探測器(20)和輻射屏蔽(30),所述輻射屏蔽用于將所述輻射探測器(20)與來自其他樣品的發(fā)射屏蔽開。
5、 如權(quán)利要求l所述的集成裝置,其中,所述反射器(10)是棱鏡或反射鏡。
6、 如權(quán)利要求1所述的集成裝置,其中,在所述樣品位點(diǎn)上布置掩膜,以允許所述激發(fā)輻射到達(dá)所述反射器(10)并基本降低到達(dá)所述探測器(20)的激發(fā)輻射量。
7、 如權(quán)利要求1所述的集成裝置,其中,布置同一探測器(20)的不同側(cè)上的兩個(gè)或更多反射器(10)以偏轉(zhuǎn)越過所述同一探測器(20)的輻射。
8、 如權(quán)利要求1所述的集成裝置,其中,布置所述反射器(10)以偏轉(zhuǎn)越過多于一個(gè)探測器(20)的輻射。
9、 如權(quán)利要求1所述的集成裝置,其具有電路(200)以便進(jìn)行選擇并從所述探測器(20)的陣列中的任一個(gè)讀取。
10、 如權(quán)利要求9所述的集成裝置,其中,所述電路(200)基于大面積電子器件。
11、 如權(quán)利要求1所述的集成裝置,其中,所述樣品位點(diǎn)中的各個(gè)包括用于結(jié)合到要探測的不同類型分子的不同類型探針。
12、 如權(quán)利要求2所述的集成裝置,其中,所述襯底是透明的,將所述輻射探測器布置在所述襯底的一側(cè)上,且將所述反射器布置在所述襯底的同一側(cè)上以便反射經(jīng)過所述襯底后的外部輻射。
13、 如權(quán)利要求1所述的集成裝置,其中,所述輻射探測器包括玻璃襯底上的硅。
14、 如權(quán)利要求1所述的集成裝置,其中,用于向所述樣品位點(diǎn)提供所述激發(fā)輻射的所述反射器適于將所述激發(fā)輻射偏轉(zhuǎn)到所述樣品位點(diǎn)上。
15、 如權(quán)利要求1所述的集成裝置,其中,用于向所述樣品位點(diǎn)提供所述激發(fā)輻射的所述反射器適于在所述樣品位點(diǎn)處產(chǎn)生倏逝場激發(fā)輻射。
16、 一種制造集成裝置的方法,所述集成裝置用于在樣品被照明時(shí)探測來自所述樣品的輻射發(fā)射,所述方法具有以下步驟在襯底(80)上形成輻射探測器(20);形成用于保持所述樣品(40)鄰近所述輻射探測器以能夠?qū)崿F(xiàn)對來自所述樣品的發(fā)射(60)的探測的位點(diǎn);以及形成反射器(IO),所述反射器布置為將所述照明偏轉(zhuǎn)到所述樣品位點(diǎn)上并基本引導(dǎo)所述激發(fā)輻射遠(yuǎn)離所述輻射探測器。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法,其中,所述襯底是透明的,執(zhí)行形成所述輻射探測器和所述反射器的所述步驟以將二者形成在所述襯底的相同側(cè)上,將所述反射器布置為反射經(jīng)過所述襯底后的外部輻射。
18、 如權(quán)利要求16所述的方法,其具有將探針加載到所述樣品位點(diǎn)的步驟,所述探針適于與要探測的樣品(40)中的分子相結(jié)合。
19、 一種使用如權(quán)利要求1所述的裝置的方法,其具有添加樣品(40)到所述樣品位點(diǎn)的步驟和照明所述樣品(40)的步驟。
全文摘要
一種集成生物傳感裝置在樣品被照明時(shí)探測來自樣品的發(fā)射。光電探測器(20)鄰近用于保持樣品(40)或接收撞擊樣品(40)的激發(fā)輻射的位點(diǎn)。反射器(10)將照明偏轉(zhuǎn)到樣品位點(diǎn)并基本引導(dǎo)激發(fā)輻射遠(yuǎn)離光電探測器。通過提供反射器,可以提高期望的發(fā)射探測與不期望的照明光探測之間的比率。這可以通過降低到達(dá)光電探測器的照明量,和/或通過增加樣品的照明量并因此增加到達(dá)探測器的發(fā)射量來實(shí)現(xiàn)。這可以比利用濾波器更經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)。如果襯底是透明的,則照明可以來自上方或下方。
文檔編號G01N21/64GK101467027SQ200780022157
公開日2009年6月24日 申請日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者D·J·W·克隆德, M·L·M·巴利斯特雷里, M·M·J·W·范赫佩恩, M·T·約翰遜, M·W·G·蓬吉 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司