(57)【要約】  本発明は、試料チャンバの同じサブ領域中で効果を持つ加熱電極HE及びフィールド電極FEを有するマイクロエレクトロニクス装置の異なるデザインに関する。適切な電圧をフィールド電極FEに印加することによって、電場Eが試料チャンバ中に生成されることが可能である。適切な電流を加熱電極HEに適用することによって、試料チャンバは、所望の温度プロフィールによって加熱されることが可能である。加熱電極HEは、オプションとして、それらが試料チャンバ中に電場を生成するように、フィールド電極として動作することも可能である。
2009529909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を操作するためのマイクロエレクトロニクス装置であって、
ａ）試料チャンバ、
ｂ）電気エネルギーにより駆動される場合に、前記試料チャンバの少なくとも１つのサブ領域と熱を交換するための少なくとも１つの加熱電極、
ｃ）電気ポテンシャルが印加される場合に、前記試料チャンバの前記サブ領域に電場を生成するための少なくとも１つのフィールド電極、
ｄ）選択的に前記電極を駆動する制御ユニット、
を有する装置。
【請求項２】
前記加熱電極が加熱層と呼ばれる第１層中に配置され、前記フィールド電極がフィールド層と呼ばれる第２層中に配置され、前記層は、一方が他方の上に、前記試料チャンバに隣り合って配置されることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項３】
前記フィールド層が前記試料チャンバと前記加熱層との間に配置されることを特徴とする、請求項２に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項４】
前記加熱層及び前記フィールド層が各々、複数の加熱電極及びフィールド電極をそれぞれ有し、異なる層の電極が好ましくは互いに対してアライメントされていることを特徴とする請求項２に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項５】
前記フィールド電極が、少なくとも部分的に前記加熱電極間の間隔の上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項６】
前記フィールド電極が、少なくとも部分的に前記加熱電極の上に配置されることを特徴とする請求項４に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項７】
前記フィールド電極が少なくとも部分的に、前記加熱電極に対して角度をなして、好ましくは直角をなして配置されることを特徴とする請求項４に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項８】
加熱電極のアレイを有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項９】
前記制御ユニットが、前記アレイの外に配置され、電気エネルギーを選択的に運ぶための電力線によって前記加熱電極に接続されることを特徴とする請求項８に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項１０】
前記制御ユニットが、それを前記電力線に接続するためのデマルチプレクサを有することを特徴とする請求項９に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項１１】
各々の加熱電極が、ローカル駆動ユニットに結合することを特徴とする請求項８に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項１２】
全てのローカル駆動ユニットが共通電力線に結合され、全ての加熱素子が他の共通電力線に結合されることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項１３】
前記制御ユニットの一部が、前記アレイの外に配置されてローカル駆動ユニットに接続され、当該ローカル駆動ユニットが、前記加熱電極のところに配置され、制御信号を伝達するための制御線を介して当該加熱電極に結合されることを特徴とする請求項８に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項１４】
制御信号が、パルス幅変調、パルス振幅変調及び／又はパルス周波数変調されていることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項１５】
前記ローカル駆動ユニットが、前記制御信号の情報を記憶するためのメモリを有することを特徴とする請求項１３に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項１６】
前記フィールド電極が二機能電極であり、本質的に加熱電極としても動作することができることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項１７】
全て二機能電極であるいくつかのフィールド電極を有することを特徴とする請求項１６に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項１８】
前記制御ユニットが、フィールド電極として及び加熱電極として同時に及び／又は逐次的に前記二機能電極を駆動することを特徴とする請求項１６に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項１９】
前記二機能電極が、第１の極を第１電位に接続され、前記制御ユニットにより制御されたスイッチを介して、その第２の極を異なる第２電位に接続されることを特徴とする請求項１６に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項２０】
少なくとも２つのフィールド電極を有し、当該２つのフィールド電極は、それらの間に電圧が印加される場合に、前記試料チャンバの前記サブ領域中に電場を一般に生成することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項２１】
前記加熱電極が前記試料チャンバから熱を除去することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項２２】
前記加熱電極が、電気抵抗小片、透明電極、ペルチェ素子、無線周波数加熱電極、又は放射加熱電極であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項２３】
少なくとも１つの温度センサを有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項２４】
前記加熱電極が温度センサとして動作することができることを特徴とする請求項２３に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項２５】
前記制御ユニットが、前記温度センサに結合され、前記試料チャンバにおける予め定められた温度プロフィールに従って閉ループで前記加熱電極を制御することを特徴とする請求項２３に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項２６】
前記試料チャンバ中の流体の流れ及び／又は粒子の動きを制御するための微小機械装置若しくは電気装置、好ましくはポンプ若しくはバルブを有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項２７】
前記加熱電極が、熱毛細管効果により、前記試料チャンバ中の流体の流れを引き起こすことを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項２８】
前記フィールド電極が、電気浸透、電気泳動、誘電泳動、電気流体力学及び／又はこれらの効果の組み合わせにより、前記試料チャンバ中の流体の流れを引き起こすことを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項２９】
前記試料チャンバ中の試料の特性を検知するためのセンサ素子、好ましくは光学センサ素子、磁気センサ素子又は電気センサ素子を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項３０】
前記試料チャンバが、断熱により少なくとも２つの区画に分割されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項３１】
電気的絶縁層若しくは部分的絶縁層及び／又は生体適合性層が、前記試料チャンバと前記電極との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項３２】
前記加熱電極及び前記フィールド電極が、前記試料チャンバの対向する側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項３３】
層中で互いに平行に配置され、互い違いの端において前記制御ユニットに接続される複数のフィールド電極を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項３４】
前記加熱電極及び／又は前記フィールド電極が湾曲していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項３５】
前記加熱電極及び／又は前記フィールド電極が、その形状並びに／又は断面において、矩形、テーパー及び／若しくは非対称であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項３６】
前記加熱電極及び／又は前記フィールド電極が、いくつかの平行な導線から成ることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項３７】
フィールド電極が四重極として配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項３８】
５０μm未満、好ましくは１０μm未満の間隔で、少なくとも２つのフィールド電極を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項３９】
いくつかの平行な加熱電極を有し、それらの間の間隔が、５０μmより大きい、好ましくは１００μmより大きいことを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項４０】
前記制御ユニットが、選択可能な強さ及び／又は周波数の交流電流により前記加熱電極を駆動することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項４１】
薄膜電子工学で実現されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項４２】
複数の加熱電極を備える加熱アレイ、及び複数のフィールド電極を備えるフィールドアレイを有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項４３】
前記電極にコンタクトするために、大面積電子工学マトリクスアプローチ、好ましくはアクティブマトリクスアプローチが用いられることを特徴とする請求項４２に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項４４】
前記試料チャンバと前記アレイとの間の界面が、前記電極のパターンに適合したパターンで化学的にコーティングされることを特徴とする請求項４２に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項４５】
前記フィールド電極の電場によって試料物質が捕捉されることができる場所において、前記界面に結合分子が取り付けられていることを特徴とする請求項４４に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項４６】
アドレス指定素子、駆動ユニット、メモリユニット及び／若しくは周波数発振器が、各々の加熱電極並びに／又はフィールド電極に局所的に関連付けられていることを特徴とする請求項４２に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項４７】
前記周波数発振器が、同調発振器、好ましくは緩和発振器又はリング発振器であることを特徴とする請求項４６に記載のマイクロエレクトロニクス装置。
【請求項４８】
分子診断、生体試料分析又は化学試料分析のための、請求項１から請求項４７のいずれか一項に記載のマイクロエレクトロニクス装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を操作するためのマイクロエレクトロニクス装置に関し、当該装置は、試料チャンバ及び少なくとも１つの加熱又は混合電極を有する。さらに本発明は、バイオセンサとしてのそのようなマイクロエレクトロニクス装置の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサは、例えば、多くの生体分子が小さな温度ウィンドウ（通常37°C周辺）中でのみ安定しており、すなわち温度がこの温度ウィンドウの外側である場合に非活性化されるので、動作するために適切に制御された温度をしばしば必要とする。温度調整は特に、ハイブリッド形成分析のために非常に重要である。これらの分析中に、温度はしばしばその相補鎖に対するＤＮＡ鎖の結合の厳重さを調整するのに用いられる。例えば、単一の点変異が重要な場合、高い厳重さが要求される。単一の点変異ハイブリッド形成のための溶融温度範囲（すなわちＤＮＡ鎖の変性）は、野生型と比較して、5°C未満で異なる可能性がある。ハイブリッド形成の間の厳重さの制御は、特に例えばDNAマイクロアレイ上のDNAハイブリッド形成のマルチパラメータ検査に、追加のフレキシビリティを与えることができる。これらの分析において、多重化されたフォーマットでの突然変異間の区別をするために、適切に制御された態様で温度を一定の率で増加させることが望まれる。
【０００３】
US6864140B2において、いくつかの上述の問題は、（生）化学反応が行われる試料チャンバに隣接する基板上の多結晶シリコン上に構成される薄膜トランジスタ状の局所的な発熱体によって対処される。試料チャンバ中の試料の更なる操作は、しかしながらこの既知の装置によって可能ではない。さらに、US6876048B2は、センサ素子アレイを有するマイクロチップが、発熱体を有する薄膜上に配置されているマイクロエレクトロニクスバイオセンサを開示する。薄膜は、全てのセンサ素子に対して同様に、隣接した試料チャンバ中の温度を制御することを可能にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この状況に基づいて、マイクロエレクトロニクス装置中の試料のより汎用的な操作のための手段を提供することが本発明の目的である。
【０００５】
この目的は、請求項１に記載のマイクロエレクトロニクス装置及び請求項48に記載の使用によって達成される。好ましい実施の形態は、従属請求項に開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によるマイクロエレクトロニクス装置は、試料、特に粒子を含む場合がある生体体液のような液体又は気体の化学物質の操作を対象としている。用語「操作」は、前記試料との任意の相互作用（例えば試料の特性量を測定すること、その特性を調査すること、それを機械的又は化学的に処理することなど）を示すべきである。マイクロエレクトロニクス装置は、以下の構成要素を含む。
a) 操作されるべき試料がその中に供給されることができる試料チャンバ。試料チャンバは、一般的に、空のキャビティ、又は試料物質を吸収することができるゲルのようななんらかの物質によって満たされるキャビティである。それは開放キャビティ、密閉キャビティ、又は流体接続流路によって他のキャビティに接続されたキャビティであることができる。
b) 電気エネルギーによって駆動されるときに、 試料チャンバの少なくともサブ領域と熱を交換するための少なくとも１つの加熱電極。名前「加熱電極」が示すように、 電極は、好ましくは電気エネルギーを試料チャンバに輸送される熱に変換する。しかしながら、加熱電極は、試料チャンバから熱を吸収して、電気エネルギーの消費の下でそれをどこかほかの所に転送することも可能である。
c) 少なくとも１つのフィールド電極。フィールド電極は、当該フィールド電極に電位が印加される場合に、試料チャンバの前記サブ領域中に電場を発生させる。
d) 加熱電極及びフィールド電極を選択的に駆動するための、すなわち加熱電極に電気エネルギーを供給し、ポテンシャルをフィールド電極に印加するための、制御ユニット。
【０００７】
「試料チャンバのサブ領域中の電場」又は「試料チャンバのサブ領域との熱交換」の存在は、そのような場/交換が、操作されるべき試料の所望の/観測可能な反応を引き起こすためにサブ領域の中で十分に強い場合に仮定されることに留意すべきである。この定義は、電極中の任意の（移動）電荷と不可避的に関係する小さな「寄生的な」電場及び熱効果を除外するべきである。一般的に、本発明の意味における熱フローは0.01W/cm2より大きくて、１ミリ秒を上回る期間を持ち、本発明の意味における電場の強度は1000V/mより大きい。
【０００８】
上述のマイクロエレクトロニクス装置は、試料チャンバの同じサブ領域が、加熱電極を介して温度制御されることができ、そして電場にさらされることができ、それによって前記サブ領域中の試料が、（例えば流体の流れ及び／又は粒子の運動を引き起こす）所望の態様で操作されることができるという利点を有する。
【０００９】
A. 電極層
以下では、本発明の第１の態様によるマイクロエレクトロニクス装置の実施の形態が説明され、それらは全て層中の電極の配置に基づく。
【００１０】
より詳しくは、これらの実施の形態において、加熱電極は、（以下で「加熱層」と呼ばれる）第１層中に配置され、フィールド電極は、（以下で「フィールド層」と呼ばれる）第２層中に配置され、前記層達は一方が他方の上に配置され、前記試料チャンバに隣接している。異なる積み重ねられた層中に加熱電極及びフィールド電極を配置することは、各々の種類の電極が、その最適のレイアウトで、例えば隣り合う電極間の最適な距離によって設計されることができるという利点がある。層は、幾何学的に二次元であり、平面であることができて、又はオプションとして三次元形状を持つ。
【００１１】
上述の実施の形態において、フィールド層は、好ましくは試料チャンバと加熱層との間に配置される。したがって、それは可能な限り試料チャンバに近く、それにより電場の最大の強度/勾配がそこで達成され得ることを保証する。
【００１２】
他の実施の形態において、加熱層は複数の加熱電極を含み、フィールド層は複数のフィールド電極を含み、これらの異なる２つの層の電極は好ましくは、互いに対してアライメントされる。前記アライメントのために、加熱及びフィールド電極は異なる位置において同様に相互作用し、したがって、前記層の領域にわたって均一な/周期的な状態を提供する。
【００１３】
上述のアライメントは、オプションとして、フィールド電極が加熱電極間の間隔の上に少なくとも部分的に配置されている状況を含むことができる。ここ以降では、用語"〜の上"は、フィールド層が垂直方向に加熱層より上にある、任意に選択された幾何学的配置に関する。さらに、用語「部分的に」は、間隔の上のこの位置取りが、（全てではなく）いくつかのフィールド電極に対してのみ真であることができ、及び／又は、この状態が、電極全体ではなく、フィールド電極の一部分だけにあてはまることを意味する。
【００１４】
他の種類のアライメントは、フィールド電極が加熱電極の上に少なくとも部分的に配置されている状況を含むことができる。このデザインは、例えばいくつかのフィールド電極が間隔の上に位置していくつかが加熱電極の上に位置する場合、又はフィールド電極の一部分が間隔の上に位置して残りの部分が加熱電極の上に位置する場合、上述のデザインと組み合わせられることができる。
【００１５】
上述の２つの実施の形態は、フィールド電極が少なくとも部分的に加熱電極に平行に走ることを意味するが、他の実施の形態は、フィールド電極が少なくとも部分的に加熱電極に対して角度を成して配置されることを含む。好ましくは、前記角度は90°の直角であり、すなわちフィールド電極が加熱電極に対して直交して走る。
【００１６】
B. 加熱電極のアレイ
以下では、加熱電極のアレイの存在に基づく本発明の第１の態様によるマイクロエレクトロニクス装置の実施の形態が論じられる。類似の実施の形態が、フィールド電極のアレイによって、必要な変更を加えて実現されることができることに留意すべきである。最も一般的な意味において、「加熱電極のアレイ」は単に複数の加熱電極の任意の三次元配置を意味する。しかしながら、一般的にそのようなアレイは、二次元、好ましくは平面であり、加熱電極は規則的なパターン（例えば格子又はマトリクスパターン）で配置される。
【００１７】
上述のマイクロエレクトロニクス装置の好ましい実施の形態によれば、制御ユニットは、加熱電極のアレイの外に配置され、選択的に加熱電極へ又は加熱電極から電気エネルギーを運ぶことができる電力線によって加熱電極に接続される。転送される電気エネルギーの量又はレートが、熱が試料チャンバと交換される程度を決定するので、制御ユニットは、試料チャンバ中の所望の温度プロフィールを達成するために、転送される電気エネルギーを適切に割り当てなければならない。加熱電極が更なる処理をせずに単に電気エネルギーを熱に変換しなければならないだけなので、加熱アレイはこのアプローチにおいて最も単純に保たれることができる。制御ユニットは、好ましくは、所望の空間的及び／又は時間的温度プロフィールが試料チャンバ中で達成されるように加熱電極を駆動するように適応される。これは、例えば敏感な生体試料の操作のために最適の（特に不均一な及び／又は動的な）状態を提供することを可能にする。
【００１８】
上述の実施の形態の更なる発展において、制御ユニットは、制御ユニットを電力線に結合するためのデマルチプレクサを有する。これは、いくつかの電力線に電力を（続けて）提供するために１つの回路を使用することを可能にする。
【００１９】
加熱電極のアレイを有するマイクロエレクトロニクス装置の他の実現において、各々の加熱電極は、ローカル駆動ユニットと結合している。そのようなローカル駆動ユニットは、特定の制御タスクを引き継ぎ、ひいては制御ユニットを楽にすることができ、加えて、例えば外部電流源と加熱電極アレイとの間の駆動電流のリークを回避することによってアレイの効率を増加させることができる。
【００２０】
上述の実施の形態の更なる発展によれば、前記駆動ユニットは共通の電力供給線に結合され、加熱電極は他の共通の電力供給線（例えばグラウンド）に結合される。この場合には、ローカル駆動ユニットが、共通の電力供給線から受け取られる電気エネルギーの量又は電力を決定する。電気エネルギーの適切に割り当てられた量がアレイ全体を通して特定の加熱電極に輸送される必要がない限り、これはデザインを簡単にする。
【００２１】
上述のデザインと有利に組み合わせられることができる、加熱電極のアレイを有するマイクロエレクトロニクス装置の他の実施の形態において、制御ユニットの一部は加熱電極のアレイの外側に配置され、制御信号を伝達するための制御線を介して（制御ユニットの残りの部分を構成する）ローカル駆動ユニットに接続される。前記ローカル駆動ユニットは、加熱電極の所に配置され、それらに結合される。この場合には、制御ユニットの前述の外側部分は、どれくらいの電気エネルギー又は電力を特定の加熱電極が受け取るべきであるかを決定することができる。しかしながら、このエネルギー/電力は、外部の制御ユニットから加熱電極に直接に転送されないことを必要とする。その代わりに、関連情報だけが制御信号を介してローカル駆動ユニットに転送されなければならず、そしてそのローカル駆動ユニットが必要なエネルギー/電力を共通の電力供給線から引き出すことができる。
【００２２】
上述の実施の形態の他の実現において、制御信号はパルス幅変調される（PWM）。そのようなPWMシグナルによって、ローカル駆動ユニットは、選択可能なレート及びデューティーサイクルでオンオフを切り替えられることができ、これらのパラメータは、共通の電力供給線からの平均電力抽出を決定する。オンオフ挙動だけが要求されるので、ローカル駆動ユニットのそれぞれの特性はそれほど重大でない。パルス振幅変調（PAM）、パルス周波数変調（PFM）若しくは変調技術の組み合わせによって、加熱器又はフィールド電極を駆動することも可能である。
【００２３】
上述の実施の形態の更なる発展において、ローカル駆動ユニットは、制御ユニットの外側部分によって送信される制御信号の情報を記憶するためのメモリを有する。そのようなメモリは、制御信号の電圧を記憶するキャパシタによって、例えば実現されることができる。メモリは、関連する制御線が駆動ユニットから再び切り離されて、他の駆動ユニットを制御するのに用いられる間、加熱電極の命じられた動作を続けることを可能にする。
【００２４】
C. 二機能電極
以下では、加熱電極としても機能することができるフィールド電極に基づく本発明の第１の態様によるマイクロエレクトロニクス装置の実施の形態が論じられる。この事実によって、そのようなフィールド電極は、以下において「二機能電極」と呼ばれる。
【００２５】
そのようなマイクロエレクトロニクス装置は、いくつかの二機能電極を含むことができる。好ましくは、マイクロエレクトロニクス装置の全ての電極が二機能電極であり、すなわち、それらは、試料チャンバとの熱交換のため及び電場の生成のために用いられることができる。
【００２６】
二機能電極は、定義上、電場を生成するためのフィールド電極として及び熱を試料チャンバと交換するための加熱電極として、機能することができる。それは特に、これらの２つの機能を続いて成し遂げることができる。しかしながら、好適な実施の形態によれば、制御ユニットは、同時にフィールド電極及び加熱電極として二機能電極を駆動するように適応され、二機能電極は、同時に、電場を生成し、熱を試料チャンバと交換する。もちろん混合した動作も可能であり、二機能電極は、時には、排他的にフィールド電極として動作して排他的に加熱電極として動作し、又は同時にフィールド電極及び加熱電極として動作する。
【００２７】
二機能電極を実現するための多くの異なる態様がある。特定の単純なデザインにおいて、二機能電極は、１つの極を第１の電位に接続され、そして制御ユニットによって制御されるスイッチを介して、その第２極を異なる第２の電位に接続される（ここで、電極がそれを異なる電位に接続するための２つの極又は端部を持つと一般に仮定される）。スイッチが開放される場合、電極は第１の電位で浮き、スイッチが閉じられる場合、第１の電位と第２の電位との間の差による電流が電極を通して流れる。
【００２８】
D. 種々の実施の形態
以下では、本発明の第１の態様によるマイクロエレクトロニクス装置と関連して実現されることができる本発明のいくつかの更なる特定の実施の形態が説明される。
【００２９】
例えばマイクロエレクトロニクス装置は、電圧がそれら間の印加されるときに試料チャンバのサブ領域中に一般に電場を生成する少なくとも２つのフィールド電極を含むことができる。２つのフィールド電極の協力するペアを使用することは、生成される電場の非常に正確な制御を可能にする。
【００３０】
加熱電極はほとんどの場合熱を生成することが可能であることはすでに言及された。しかしながら、オプションの実施の形態において、加熱電極は、試料チャンバから熱を除去するように適応されることもできる。そのような除去は、例えば、加熱電極をヒートシンクに結合することによって、又はファンでそれを冷却することによって、達成されることができる。これらの場合、加熱電極は、依然として内部で熱を生成する可能性があるが、その熱はヒートシンクによって吸収される熱より少なく、結果として熱の正味の吸収が生じる。
【００３１】
加熱電極は特に、電気抵抗小片、透明電極、ペルチェ素子、RF（radio frequency）加熱電極又は放射加熱（IR）素子によって実現されることができる。全てのこれらの素子は、電気エネルギーを熱に変換することができ、ペルチェ素子はさらに、熱を吸収することができ、ひいては冷却機能を提供することができる。
【００３２】
マイクロエレクトロニクス装置は、オプションとして、試料チャンバ中の温度をモニタすることを可能にする少なくとも１つの温度センサを含むことができる。好ましくは、微小流体装置は、複数の温度センサを含む。他の好ましい実施の形態として、前記温度センサは、加熱層中に含まれる。特定の実施の形態において、加熱電極は温度センサとして機能することができ、追加のハードウェアなしで温度を測定することを可能にする。
【００３３】
温度センサが利用可能である場合において、制御ユニットは、好ましくは前記温度センサに結合されて、試料チャンバ中の予め定められた（時間的及び／又は空間的）温度プロフィールに従ってループで加熱電極を制御するように適応される。これは、例えば敏感な生体試料の操作のために最適の状態を確実に提供することを可能にする。
【００３４】
マイクロエレクトロニクス装置はさらに、試料チャンバ中の流体の流れ及び／若しくは粒子の運動を制御するための微小機械装置又は電気的装置（例えばポンプ若しくは弁）有することができる。試料の又は粒子の流れを制御することは、微小流体装置中の試料の汎用的な操作のために非常に重要な能力である。
【００３５】
特定の実施の形態において、加熱電極は、熱毛細管効果によって試料チャンバ中に流体の流れを引き起こすように適応されることができる。したがって、その加熱能力は、試料を動かすために活用されることができる。
【００３６】
さらに、フィールド電極は、交流若しくは直流の電気浸透、電気泳動、誘電泳動、電気流体力学及び／又はこれらの効果の組み合わせによって、粒子若しくは液体の運動を発生させるのに用いられることができる。誘電泳動の場合、試料中の現実のバイオ粒子は、操作のためにはあまりに小さく、したがって、所望の電気的性質を有するより大きな直径の粒子が、混合を容易にするために液体に追加されることができる。
【００３７】
マイクロエレクトロニクス装置は、オプションとして、試料チャンバ中の試料の特性を検知するためのセンサ素子、好ましくは光学的、磁気的又は電気的センサ素子を有する。磁気センサ素子を有するマイクロエレクトロニクス装置は、例えばWO2005/010543A1、WO2005/010542A2において説明される。前記装置は、磁気ビーズによってラベルをつけられた生体分子の検出のための微小流体バイオセンサとして用いられる。それは、磁場の生成のためのワイヤを含んでいるセンサユニットのアレイ及び磁化されたビーズによって発生する漂遊磁場の検出のための巨大磁気抵抗装置（GMR）を備えている。
【００３８】
本発明の好ましい実施の形態によれば、マイクロエレクトロニクス装置は、いくつかの加熱電極の「加熱アレイ」、並びに（上述のセンサ素子及び／又は前述の温度センサを含む）いくつかのセンサ素子の「検知アレイ」を含み、加熱電極はセンサ素子に対してアライメントされる。この「アライメント」は、加熱アレイ中の加熱電極及び検知アレイ中のセンサ素子の位置の間に一定の（並進不変）関係があることを意味し、加熱素子及びセンサ素子は例えばペアで配置され、又は各々の加熱電極がいくつかのセンサ素子のグループと関連している（その逆もまた同じ）。アライメントは、加熱素子及びセンサ素子が異なる位置で同様に相互作用するという利点を持つ。したがって、均一な/周期的な状態がアレイ全体に提供される。
【００３９】
検知アレイ及び加熱アレイにおけるそれらの配置のパターンがそれぞれ同一である場合に、センサと加熱電極との間の好ましい種類のアライメントが達成される。この場合には、各々のセンサ素子は、ただ１つの加熱電極と関連付けられる。
【００４０】
別の実施例において、１つより多くの加熱電極が各々のセンサ素子に関連付けられる。これは、空間的に不均一な加熱プロファイルを引き起こすことを可能にし、結果として、１つのセンサ素子の領域中に空間的に不均一な又は空間的に均一な温度プロフィールを引き起こすことができ、ひいてはより良い温度制御をもたらすことができる。好ましくは、加熱電極とセンサ素子との間に上述した種類のアライメントが更にある。
【００４１】
試料チャンバ中に異なる温度のサブ領域を持つことが必要又は要求される場合、これはオプションとして、熱絶縁部によって試料チャンバを少なくとも２つの区画に分割することによって達成されることができる。
【００４２】
試料チャンバとフィールド電極との間に、部分的電気的絶縁層及び／又は生物学的適合性の層が配置されることができる。そのような層は、ポリアクリルアミド又はポリイミドのようなヒドロゲル材料であることができる。
【００４３】
フィールド電極層と加熱電極層との間に絶縁層が配置されることができる。そのような層は、例えば、ポリイミド、二酸化ケイ素SiO2又はフォトレジストSU8から構成されることができる。
【００４４】
加熱電極及びフィールド電極が、試料チャンバの一方の側における異なる層中に配置されることができることが既に言及された。しかしながら、加熱電極及びフィールド電極は、試料チャンバの垂直方向に対向する側に配置されていることもできる（試料チャンバの同じ側に位置するいくつかの加熱電極及びフィールド電極がさらに存在する場合を含む）。
【００４５】
マイクロエレクトロニクス装置は特に、層の中で互いに平行に配置され、互い違いの端部において制御ユニットに接続される複数のフィールド電極を有することができる。これは、あるフィールド電極がその左端において制御ユニットに接続され、隣のフィールド電極が右端において接続され、さらに１つ置いて隣が左端において接続される等を意味する。この交互のスキームは、両方の側において、接続を形成するための最大の空間を提供する。
【００４６】
加熱電極及び／又はフィールド電極は、まっすぐであることができ、又はまっすぐでない（すなわち湾曲している若しくは曲がっている）ことができる。これらのデザインの実施例は、更に詳細に図に関して論じられる。
【００４７】
電極はさらに、それらの形状中及び／又はそれらの断面において、矩形、テーパー及び／又は非対称であることができる。テーパー付きフィールド電極は、例えば、電場線の集中に関して有利であることができる。
【００４８】
さらに、加熱電極及び／又はフィールド電極は、いくつかの平行な導線から構成されていることができる。これらの導線は好ましくは一端において接続され、それで電極の共通の極を構成する。
【００４９】
さらに、フィールド電極はオプションとして、四重極として配置されることができる。そのようなデザインは、試料の特定の集束位置に粒子を集結させるために有利であることができる。
【００５０】
隣り合うフィールド電極間の間隔は、好ましくは50μm未満であり、最も好ましくは10μm未満である。これらの間隔は、大きな強度及び勾配の電場を発生させることを可能にする。
【００５１】
さらに、マイクロエレクトロニクス装置は、平行に配置されるいくつかの加熱電極を有することができ、隣り合う加熱電極間の間隔は、50μmより大きく、好ましく100μmより大きい。
【００５２】
本発明の別の実施例では、制御ユニットは、選択可能な強さ及び／又は周波数の交流電流によって加熱電極を駆動するように適応される。加熱電極のそのような動作と関連する電場は、特定の場合、例えば誘電泳動の場合において、それらが適切な強さ及び周波数を持つ場合には、試料の動きを発生させることができる。他方では、交流電流の強さ及び周波数は、熱発生量の平均レートを決定する。それで、単に印加電流の強さ及び／又は周波数を適切に変更することによって、そのような電極の加熱及び操作機能を実行することが可能である。特にクロスオーバー周波数において、誘電泳動力はゼロであり、したがって、粒子の運動は誘発されない。本質的には、この周波数の場が印加されるとき、加熱だけが発生する。これは、混合粒子が追加された場合、それらが適切に定められた直径及び電気的性質、ひいては適切に定められたゼロ周波数を持つので、特に重要である。
【００５３】
加熱電極及び／又はフィールド電極は、薄膜電子工学で好ましくは実現されることができる。
【００５４】
以下では、複数の加熱電極を備えた「加熱アレイ」及び／又は複数のフィールド電極を備えた「フィールドアレイ」を有するマイクロエレクトロニクス装置に基づくいくつかの好ましい実施の形態が説明され、前記アレイは、オプションとして合併されることができる。
【００５５】
そのような装置を実現する場合、大面積電子工学（LAE）マトリクスアプローチ、好ましくはアクティブマトリクスアプローチが、電極とコンタクトするために用いられることができる。LAEの技術、特に、例えば薄膜トランジスタ（TFT）を用いたアクティブマトリクス技術は、例えばフラットパネルディスプレイ（例えばLCD、OLED及び電気泳動ディスプレイ）の製造に適用される。
【００５６】
上述の実施の形態において、行単位（line-at-a-time）アドレス指定アプローチは、制御ユニットによって電極のアドレス指定を行うのに用いられることができる。
【００５７】
加熱及び／又はフィールド電極のアレイを有するマイクロエレクトロニクス装置の更なる発展によれば、試料チャンバと前記アレイとの間の界面は、電極のパターンに対応するパターンで化学的にコーティングされる。それで、電極の効果は、化学的効果と組み合わせられることができる。
【００５８】
上述の実施の形態において、例えば、試料物質がフィールド電極の電場によって捕捉されることができる位置において、結合分子が界面に取り付けられることができる。それで、フィールド電極は、更なる分析のために試料を界面に結合するプロセスを促進することができる。その後、力の極性は、結合していない材料を除去するために反転されることができる。
【００５９】
フィールド及び／又は加熱電極のアレイを有するマイクロエレクトロニクス装置の他の実施の形態において、各々の加熱電極及び／又はフィールド電極は、アドレス指定素子、駆動ユニット、メモリユニット及び／又は周波数発振器に局所的に結合される。発振器は特に、同調発振器、好ましくは緩和発振器又はリング発振器であることができる。
【００６０】
本発明はさらに、分子診断、生体試料分析、化学的試料分析、食品分析及び／又は法医学分析のための上記したマイクロエレクトロニクス装置の使用に関する。分子診断は、例えば、直接に又は間接的にターゲット分子に取り付けられる磁気ビーズ又は蛍光粒子の助けを借りて達成されることができる。
【００６１】
これらの及び他の本発明の態様は、以下に記載される実施の形態から明らかになり、それらを参照して説明される。これらの実施の形態は、添付の図面の助けを借りて一例として説明される。
【００６２】
図中の同様の参照番号/記号は、同一の又は同様の構成要素を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
分子診断のような（バイオ）化学分析のためのバイオチップは、様々な医療、法医学及び食品アプリケーションのための重要なツールになる。一般に、バイオチップはバイオセンサを有し、その大部分において、ターゲット分子（例えばタンパク、DNA）は、捕捉分子（capturing molecule）によって生化学面に固定されて、続いて、例えば光学的、磁気的又は電気的検出スキームを使用して検出される。磁気バイオチップの例が、WO2003/054566、WO2003/054523、WO2005/010542A2、WO2005/010543A1及びWO2005/038911A1において説明され、それらは参照によって本出願に組み込まれる。
【００６４】
生化学面に対するターゲット分子の結合キネティックスが、バイオセンサの速度及び特異性を決定する。大きな生体分子の低い濃度（pMol）に対しては、結合キネティックスは拡散律速であり、それにより、高感度バイオセンサの速度は制限される。電気的な操作及び局所的な流体制御は、表面に対する分子の結合キネティックスに影響を与える能力を提供し、測定の速度を増加させることを可能にする。濃度が低下したバイオマーカーが測定されるべき場合には、それは不可欠になる。弱く結合した（特異的に吸着された）分子を特に除去するために、制御された態様で表面からターゲット分子を「引っ張る」こと（厳重さテスト）によって、結合の特異性を改善することがさらに考えられる。
【００６５】
バイオセンサの特異性を改善するためのより明確にされた態様は、温度を制御することであり、それは、官能化表面に対するターゲット生体分子の結合（例えばＤＮＡ鎖のその相補鎖に対する結合）の厳重さを調整するためにハイブリッド形成分析においてしばしば用いられる。例えば、単一の点変異が重要な場合、高い厳重さが要求される。ハイブリッド形成分析のために非常に重要である他に、バイオセンサの温度制御は、一般に必要である。したがって、文献において、集積化生医学的装置中の加熱素子及び温度検知素子のための電気抵抗電極の使用が報告された。さらに一般的にいえば、温度及びバイオチップ上の流体を制御する能力は、不可欠である。一般的な温度又は流れ管理の他に、温度制御と共に局所的に流体対流を制御する能力は、試剤の溶解を促進し、（生）化学物質の混合を促進し、そして温度の均一性を高めるためのオプションを提供する。
【００６６】
バイオセンサの性能を最適化するために、電気的な流体駆動及び生体分子の電気的な操作のための手段と同様に、温度を制御するための素子はバイオセンサ中に集積化されることを必要とする。したがって、温度処理アレイをバイオセンサ中に組み込んで、それを混合又はポンピング素子と組み合わせることがここで提案される。しかしながら、（大きな電場強度及び電場勾配が望まれ、）電気的な粒子/流体操作に用いられる電極アレイは、一般的に100μmより小さい、時には10μmの範囲の電極間隔を持ち、温度制御素子（例えば加熱器、センサ）の集積化ための横方向の空間はほとんど残っていない。よって、解決すべき問題は、温度制御のための電極と電気的な粒子又は流体操作のための電極とは、一般に互いの隣に堆積されることができず、したがって、単一の導電性/電気抵抗層からパターニングされることができないことである。
【００６７】
1) 垂直に積み重ねられた電極アレイ
実施の形態の第１のシリーズにおいて、温度制御及び流体/生体分子の電気的な操作のための電極の少なくとも２つの垂直に積み重ねられたアレイの使用が提案される。図1は、一般的な構成を概略的に示す。加熱素子即ち"加熱電極"HEは電気抵抗電極から構成され、電極を運ぶ基板SUに最も近いパターニングされた電極層中に好ましくは配置される。加えて、流体/生体分子の電気的な操作のために使用される"フィールド電極"FEは、試料チャンバSCの最も近くに好ましくは配置され、それは、試料中に大きな電場E及び電場の大きな勾配を得る能力に関して有利である。好ましい実施例において、電気抵抗電極からなる少なくとも１つの温度検知素子は、パターニングされた電極層のうちの少なくとも１つに組み込まれる。加熱電極HE及びフィールド電極FEは、適切な電圧及び／又は電流をそれらに供給する制御ユニットCUに結合される。
【００６８】
電気絶縁層が、第１及び第２の電極層の間に存在する。この構造を実現するための好ましい技術は、（反射型及び半透過型）LCDの製造に使用される周知の"フィールド遮蔽ピクセル"（field shielded pixel）アクティブマトリクス技術であり、厚さ数ミクロンの丈夫な（高分子）層が、（一般に基板上へ直接堆積される）第１の層から第２の金属層を分離するために用いられる。
【００６９】
電気的に絶縁している他に、上述の層は、生物学的適合性のトップコートを有することができる。また、フィールド電極層は、部分的電気的絶縁層及び／又は生物学的適合性のトップコート（例えばポリイミド、多孔性SiO2、ポリアクリルアミド）でおおわれることができる。両方の電極層は、電極の上に自然酸化物を有することもできる。更なる生物学的適合性層及び／又は絶縁層が、電極層のスタックの上に堆積されることができる。
【００７０】
他の実施の形態において、第１のパターニングされた層中の加熱電極は、加熱のため、及び第２のパターニングされた層中のフィールド電極FEによって引き起こされる電場をガードするために、引き続き用いられる。加熱及び電界発生のためのそれらの２つの機能のために、これらの電極は、図2-4において引用符号FHEによって示される（他の図中に示される加熱電極HEは一般に二機能FHE電極であることもできる）。FHE電極の電界発生は、流体/生体分子の電気的な操作に特に関連する所望の電場を得るための更なるパラメータを提供するので有利である。例えば、第１及び第２の層中の電極を同じ電位に設定することによって、より均一な面内電場が引き起こされることができる（図2）。他方では、第１及び第２の層中の電極に異なる電位を適用することによって、電場の垂直の成分が調整されることができる（図3）。更なる実施の形態において、加熱/温度検知及び操作のために用いられる電極FHEは、浮遊電流源に接続され、又は、電圧源に接続される間、電流源から切り離されることができる。
【００７１】
フィールド層電極に加えて加熱層電極を用いて電場がより良い方向に導かれることができるが、フィールド層（又は追加層）電極の存在は、加熱電極からの通過する力線の強度を低下させる可能性がある。この効果を低減するための実施の形態の代わりのセットは、加熱電極（約100μm）よりも非常に小さなピッチ（約10μm）でフィールド電極を設けることである。熱はいずれにせよ拡散する。
【００７２】
所望の電場強度及び勾配を調整するためのパターニングされた電極の第１及び第２の層の使用は、複数の電極層に拡張されることができる。加えて、加熱のために使用される（パターニングされた）電極層は、また、最初に言及された基板の上の他の基板上に存在することもできる。
【００７３】
図4-7は複数の基板によって囲まれる試料チャンバ即ちフロー流路SCの模式的な表現を示し、そのうちの１つの基板は少なくとも１つの電極を運び、他方の基板は少なくとも２つのパターニングされた電極層を運ぶ。そのような構造は、基板の平面方向の操作に加えて、基板に対して垂直に生体分子を操作することに特に適している（図4）。本発明のこの部分は、示された実施の形態に制限されず、一般に様々な構成に適用されることができることが理解されなければならない。
【００７４】
フィールド及び加熱電極層は、好ましくは、互いに対してアライメントされる。図8及び9は、アライメントのいくつかの特定の実施の形態を示す。これらの図において、加熱のために使用される電極HE（又はFHE）は、第１のパターニングされた電極層中に配置され、流体/生体分子の電気的な操作のために使用される電極FEは、第２のパターニングされた電極層中に配置されることが仮定される。この分野の専門家が理解できるように、本発明は示された実施の形態に制限されない。本発明は、四重極又は多重極のような、まっすぐでない電極構成にも適用される。アライメントのいくつかの態様を説明する他に、図8及び9はまた、各々の層の個々の電極がショートせずにどのようにコンタクトされることができるかについて説明する。明確にするため、加熱素子HE（又はFHE）及び温度検知素子TSは、電流が電極を通して流れなければならないので、少なくとも２つの接点を必要とすることが留意される。流体/生体分子の電気的な操作に用いられる電極FEは、電極を特定の電位に導くために少なくとも１つの接点を必要とする。
【００７５】
図8は、お互いに対してアライメントされた２つの垂直に積み重ねられたパターニングされた電極層を有する基板の模式図a)-f)を、断面図（各々の図a-fの上部）及び平面図（各々の図a-fの下部）で示す。より詳しくは、個々の図はそれぞれ以下のことを示す。
【００７６】
a) 及びc)：第２層中のフィールド電極FEは、第１層の加熱電極HEに平行で、加熱電極HEの間に配置され、片側に接点を有する。フィールド層電極の接点は、第１層中の加熱電極の接点の間に配置される。図c)において、各々のフィールド電極FEは、いくつかの平行導線から構成されている。
【００７７】
b), d)及びe)：第２層中のフィールド電極FEは、第１層の加熱電極HEに平行で、加熱電極HEの間に配置され、２つの対辺に接点を有する。フィールド層電極の接点は、第１層中の加熱電極の接点の間に配置される。図d)及びe)において、各々のフィールド電極FEは、いくつかの平行導線から構成されている。図d)において、電極FEは、両方の側から交互にコンタクトされ、一方e)において、それらはアレイの中央までのみ走り、したがって両側においてコンタクトされなければならない。
【００７８】
f)：第２層中のフィールド電極FEは、第１層の加熱電極HEに直交して配置される。フィールド層電極の接点は、第１層中の加熱電極の接点の間に配置される。
【００７９】
図9は、お互いに対してアライメントされた２つの垂直に積み重ねられたパターニングされた電極層を有する基板の模式的な平面図を同様に示す。
【００８０】
a), b)：第２層中のフィールド電極FEは、第１層の加熱電極HEに平行で、加熱電極HEの上に配置され、片側に接点を有する。フィールド層電極の接点は、第１層中の加熱電極の接点の間に配置される。図b)において、各々のフィールド電極FEは、いくつかの平行導線から構成されている。
【００８１】
c), d)：第２層中のフィールド電極FEは、第１層の加熱電極HEに平行で、加熱電極HEの上に配置され、２つの対辺に接点を有する。フィールド層電極の接点は、第１層中の加熱電極の接点の間に配置される。図c)において、電極FEは両側から交互にコンタクトされ、一方d)において、それらはアレイの中央までのみ走り、したがって両側においてコンタクトされなければならない。
【００８２】
e)：第２層中のフィールド電極FEは、平行に、そして第１層の加熱電極HEの上で且つその間に交互に配置され、２つの対辺に接点を有する。フィールド層電極の接点は、第１層中の加熱電極の接点の間に配置される。
【００８３】
f)：第２層中のフィールド電極FEは、第１層の加熱電極HEの間に配置され、２つの対辺に接点を有する。フィールド層中の対向する電極は、お互いに対して変位する。第１層中の加熱電極HEは、まっすぐではない。フィールド層電極の接点は、第１層中の加熱電極の接点の間に配置される。
【００８４】
一般に、図8及び9は、フィールド層及び加熱層中の電極は、同じ辺上で互いの隣にそれぞれの電極の接点を配置することができるように、まっすぐでなくてもよいことを示す。さらにまた、電極は異なる辺の方へ分岐するためにまっすぐでなくてもよいことが示される（例えば図9f）。オプションとして、FE電極のまっすぐでない長さは、それらが試料空間中に不均一な場を引き起こすことを防ぐために、絶縁体によっておおわれることができる。
【００８５】
示される矩形状に成型された電極の他に、様々なパターン（例えば鋭くされた電極及び非対称の電極、並びに四重極）が、用いられることができる。これらの構造は、流体/生体分子の電気的な操作にとって特に有利である。
【００８６】
電気抵抗加熱素子は、また、いわゆる熱毛細管効果を用いて流体フローを引き起こすのに用いられることができる。流体フローは、それによって流体中に含まれる粒子を引きずる。生体分子の電気的な操作と組み合わせて、これは有利であることができる。例えば、粒子が電気的な操作に使用される電極によって捕捉される場合には、加熱素子は、流体フローを引き起こすことができ、それによって新たな粒子を供給することができる。これと同様に、対流フローが、セルに導入されることができる。
【００８７】
フィールド電極も、流体フローを引き起こすのに用いられることができる。これは、交流若しくは直流の電気浸透、電気泳動、誘電泳動、電気流体力学及び／又はこれらの効果の組み合わせによって液体を動かすことで、達成されることができる。
【００８８】
他の好ましい例として、大面積電子工学（LAE）マトリクスアプローチ、さらにより好ましくはアクティブマトリクスアプローチ（例えば低温ポリシリコン（LTPS）、アモルファスSi）が、第１及び第２のパターニングされた層中の電極とコンタクトするのに用いられる。それが外界に対して必要な入出力接点の数を低減するので、これは有利である。大面積電子工学、特に例えば薄膜トランジスタ（TFT）を用いたアクティブマトリクス技術は、多くのディスプレイ効果（例えばLCD、OLED及び電気泳動）の駆動のためにフラットパネルディスプレイの分野において一般に用いられる。加熱及び／又は操作のために用いられる（金属）電極は、さらに、アクティブマトリクス電子回路を含むバックプレーンの上に堆積されることができる。他の実施の形態において、アクティブマトリクス素子（例えばTFT、ダイオード）を構築するために用いられる金属層は、また、温度制御及び／若しくは生体分子/流体の電気的な操作のための電極層の一方又は両方を作るために用いられる。
【００８９】
導電性経路（ビア）が、アクティブ素子（TFT、ダイオード、キャパシタ）と第１及び第２の層中の電極との間に必要である。これは、図10及び11に示される。ビアVIA1、VIA2は、アクティブマトリクス素子（例えばTFT、ダイオード）の部分を作るために堆積される層と同じ金属層から作られることができる。第１及び第２の層中の電極がお互いの上でアライメントされていない場合には、ビアの適用は簡単である。
【００９０】
図10は、第１及び第２の層中の電極がお互いの上にアライメントされている場合を特に示す。ビアVIA1は、第１層の加熱電極HE中のホールを通して、第２の層中のフィールド電極FEと、LAEバックプレーン中に配置されるその電場制御回路FCを接続するために利用されることができる。第１層中の加熱電極HEは、ビアVIA2によって、LAEバックプレーン中のその加熱制御回路HEに直接的に接続されることができる。
【００９１】
しかしながら、第１層中の電極HEが加熱のために用いられる場合、ホールの存在が抵抗を、したがって温度を局所的に増加させるので、上述のデザインは好ましくない。ビアのためのホールを有する電極は、ホールの抵抗の増加を補償するために、やや幅広く作られることができる。しかしながら、これは、不必要な電流プロファイル及び温度勾配に結びつく可能性がある。図11に示すように、第２の層中のフィールド電極FEへのビアVIA1は、その場合、加熱電極HEの周囲に適用されることができる。しかしながら、第２の層中のフィールド電極が流体/生体分子を電気的に操作するために用いられる場合、ビアと電極との間の接触が電場を乱すので（例えばある意味で電極を広げるので）、これは好ましくない場合がある。第２の電極層中のフィールド電極FEの数がより多くなる場合、問題はより厳しくなる。特定の電圧（振幅、位相、周波数）が同じ瞬間に複数の電極に印加される場合、可能なソリューションは、唯ひとつのビアを多数の密集した櫛状の電極に取り付けることである（図示せず）。
【００９２】
図10及び11が電極層の下のLAEバックプレーン中の電子回路HC, FCの位置取りを示すが、本発明はそのような構成に制限されない。電子回路は、電極の隣に、又は十分なスペースがある他の場所に配置されることもでき、そして加熱器、センサ及び操作電極への接続にファンを用いることができる。
【００９３】
2) 温度制御及び流体/生体分子の電気的な操作のための単一電極層
実施の形態の第２のシリーズにおいて、逐次的な、（電気抵抗）電極FHEを横切る（すなわち加熱及び温度検知のための（図12a））電圧印加と、電極FHE間の（すなわち流体/生体分子の電気的な操作のための（Figure12b））電圧印加によって、温度制御及び流体/生体分子の電気的な操作の両方のために電極FHEの単一のパターニングされた層を用いることが提案される。パターニングされた電極層は、（部分的）電気的絶縁層（例えばSU-8、ポリイミド、SiO2、自然金属酸化物）によって、及び／又は生物学的適合性層（例えばSU-8）によって、覆われることができる。各々の電極FHEは、少なくとも２つの接点を持つ。（電気抵抗）電極が加熱又は温度検知のために用いられる場合には、少なくとも２つの接点が用いられる（図12a）。電極が流体/生体分子の電気的な操作のために用いられる場合には、（異なる）電圧V1、V2、V3、V4が少なくとも１つの接点を介して印加される（図12b）。１つよりも多くの接点を介してこれらの電圧を印加すること（図12b中の右端の電極で示される）は、電極全体を所望の電位にするために要する時間を低減するために有利であることができる。
【００９４】
単一電極は、抵抗とみなされることができる。加熱/温度検知及び流体/生体分子の電気的操作のために同じ電極を交互に使用することは、電極中に電流を適用することと電極に電位を印加することとの間で、電極に接続される電気回路を切り替えることを必要とする。図13は、これを実現するための２つの構想を示す。交流信号及び直流信号の両方が適用されることができる。図13aは、電極FHE（抵抗）とグラウンドGRとの間のスイッチT1（例えばトランジスタ）による１つの電圧源V1の使用を示す。スイッチが閉じている場合、電流は電極中を流れる。スイッチが開いている場合、電極は電源の電圧に駆動される。TFTスイッチは、加熱のための電流源として使われることもできる。図13bは、２つの電圧源（加熱のために１つのV1、操作のために１つのV2）の使用を示す。スイッチT2、T3、T4は、電極FHE（抵抗）に必要な電圧を提供する。電圧源は交流又は直流であることができる。交流の場合において、スイッチのゲートは、交流場の範囲を越えた電圧に保持されることを必要とする。電源は、外部に対する接続から適用されることができる。
【００９５】
他の実施の形態において、同じ電極は、温度制御（加熱、検知）及び生体分子/流体の操作のために同時に使用される。例えばDEP（誘電泳動）運動の場合には、高い周波数が、加熱効果を引き起こすために用いられ、又は用いられることができる。したがって、以下の機能を実現するように単一の電極をさらに駆動することが可能である。
- DEPのみ，加熱無し：低い強度又は低いデューティーサイクルの交流信号のいずれかを使用する。
- 加熱のみ，正味の粒子運動無し： +DEP及び-DEPを相互に補償するための２つの周波数の高強度交流。デューティーサイクルによる温度制御。
- クロスオーバー周波数におけるDEP。したがって加熱だけが発生する。これは、適切に定められた粒子（例えば適切に定められた直径のミキサー粒子又は磁性粒子）を有するシステムに対して最も適切である。
- 運動+加熱：必要な周波数における高強度交流。
【００９６】
温度制御及び流体/生体分子の電気的な操作のための単一のパターニングされた電極層の使用は、外界に対する必要な入出力ピンの数をすでに低減する。好ましくは、電極アレイは、薄膜電子部品を用いて実現される。必要な入出力ピンの数をさらに低減するために、及び／又は電子回路を基板に集積化するために、アレイは、マトリクスアレイの形で、特にアクティブマトリクスアレイ（例えばLTPS、アモルファスSi）の形で実現されることができる。
【００９７】
加熱及び／又は操作のために用いられる（金属）電極は、アクティブマトリクス電子回路を含むバックプレーンの上に堆積されることができる。他の実施の形態において、アクティブマトリクス素子（例えばTFT、ダイオード）を構築するために用いられる金属層は、また、温度制御及び／又は生体分子/流体の電気的な操作のための電極層を作るために用いられる。
【００９８】
導電性経路（ビア）が、アクティブ素子（例えばTFT、ダイオード）と電極との間に必要である。ビアの適用は簡単である。電極全体に又は電極間に逐次的に電圧を印加することを可能にするために、電子回路は、LAEバックプレーン中に集積化されることができる。
【００９９】
3) 電極と並んで堆積されるハイブリッド形成スポット
実施の形態の第３のシリーズにおいて、表面に固定されるプローブ分子（例えば単一のＤＮＡ鎖、抗リガンド）から一般的に構成されるハイブリッド形成スポットを、温度制御並びに流体及び生体分子の電気的な操作のために用いられる電極にアライメントすることが提案される。
【０１００】
通常、ハイブリッド形成スポットは、電極が製造された後で、表面上に堆積される。例えば、インクジェット印刷が、DNA捕獲プローブ（DNA capturing probe）を堆積させるために用いられることができる。ハイブリッド形成スポットは、電極に対する特定の位置に、例えば、生体分子の捕獲サイトにおいて及び／又は温度制御された領域上に、堆積されることができる。あるいは、自己組織化捕獲分子は、特定の表面（例えばAu）上に成長することができる。
【０１０１】
電極構造及び印加された（交流, 直流）電圧に従って、生体分子は捕捉されることができる。例えば、図12のような電極構造は、周波数に依存する誘電泳動力を用いて、試料中に存在する様々な粒子を電気的に塗りつけるために用いられることができる。
【０１０２】
電気的捕獲サイトにおけるハイブリッド形成スポットの存在は、電極の電圧が変更される間、生体分子が捕捉されたままにするための手段を提供する。電圧及び／又は周波数を切り替えることによって、生体分子に作用する負及び正の誘電力（例えば、引く力/押す力）の間の切り替えを行うことができ、それは、結合の厳重さを制御し、任意の結合していない材料を洗い流すための単純な電気的方法を提供する。同様に、単一の電極層が温度制御及び電気的操作のために用いられる場合には、電気的捕獲と生化学的捕獲と組み合わせは有利である。最初に、電極は生体分子を捕らえるために用いられることができる。それから、生体分子がハイブリッド形成スポットを備えた位置に保持された場合、同じ電極は、例えば結合の厳重さを制御するために、温度を制御するために用いられることができる。
【０１０３】
4) 微小流体バイオセンサの様々なデザイン
すでに言及されたように、プログラム可能な温度プロセシングアレイをセンサモジュールに組み込むことによって、バイオセンサの性能はかなり改善されることができる。センサ領域全体にわたって一定温度を保つために、あるいは、バイオセンサがまたアレイの形で構成されてバイオセンサの異なる部分が異なる温度で最適に動作する場合、定められた温度プロフィールを引き起こすために、温度プロセシングアレイが用いられることができる。全ての場合に、温度プロセシングアレイは、多数の個別にアドレス指定可能で駆動可能な加熱素子を有し、温度センサ、混合又はポンピング素子、及び検出素子自体（例えばフォトセンサ）のような更なる素子をオプションとして有することができる。好ましくは、温度プロセシングアレイは、薄膜電子回路を用いて実現され、オプションとして、アレイはマトリクスアレイ（特にアクティブマトリクスアレイ）の形で実現されることができる。本発明は、バイオセンサのいかなる特定の種類にも制限されないが、光学的（例えば蛍光）、磁気的又は電気的な（例えば容量、誘導）検知原理に基づくバイオセンサに有利に適用されることができる。以下では、そのようなバイオセンサの様々なデザインが、更に詳細に説明される。
【０１０４】
各々のそれぞれの加熱素子HE、FHEは、例えば、電気抵抗小片、ペルチェ素子、無線周波数加熱素子、放射加熱素子（例えば赤外線光源又はダイオード）などの、熱生成のための任意の周知のコンセプトを有することができる。各々の加熱素子は、個別に駆動可能であり、それにより、多数の温度プロフィールが引き起こされることができる。
【０１０５】
温度制御、特に熱循環を促進するため、動作の間にバイオセンサを冷却するために、アクティブ冷却素子（例えば薄膜ペルチェ素子）、ヒートシンク又は冷塊に熱的に接触した熱伝導層、及びファンのような手段が提供されることができる。
【０１０６】
5) 加熱素子のアクティブマトリクスアレイ
既に何度か指摘されたように、加熱電極のアレイは、マトリクス装置、好ましくは（選択的に多重化された仕方で駆動される）アクティブマトリクス装置の形で実現されることができる。アクティブマトリクス又は多重化装置において、各々の加熱器が２つの接点端子によって外界に接続されることを必要とすることなく、１つのドライバから多数の加熱器へ駆動信号をリダイレクトすることが可能である。
【０１０７】
図14に示された実施の形態において、アクティブマトリクスは、中央ドライバCUから個々の電力線iPLを介して加熱素子HEに、加熱器に必要とされる電気的信号を送るための配信網として用いられる。この例では、加熱器HEは、同じユニットの規則的なアレイとして提供され、加熱器は、アクティブマトリクスのトランジスタT1を介してドライバCUに接続される。トランジスタのゲートは、選択ドライバ（全ての場合において、アクティブマトリクス液晶ディスプレイAMLCDに用いられるような標準的なシフトレジスタゲートドライバ）に接続され、ソースは、加熱器ドライバ（例えば一組の電圧又は電流ドライバ）に接続される。このアレイの動作は次の通りである。
- 所与の加熱器素子HEを活性化するために、必要な加熱器を組み込んでいる区画の全てのロウのトランジスタT1は、（例えば選択ドライバから正の電圧をゲートに印加することによって）伝導状態に切り替えられる。
- 加熱器が位置するカラム中の個々の電力線iPL上の信号（電圧又は電流）は、その所望の値に設定される。この信号は導通しているTFT中を加熱器素子まで通過して、局所的な温度増加をもたらす。
- 全ての他のカラム中の駆動信号は、加熱を引き起こさない電圧又は電流（これは一般的に0V又は0Aである）に保たれる。
- 温度増加が実現された後で、ライン中のトランジスタは再び非伝導状態に設定されて、更なる加熱器の活性化を防ぐ。
【０１０８】
このように、マトリクスは、好ましくは、CMOSに基づく装置によって用いられる通常のランダムアクセスアプローチとは対照的に、「行単位」（line-at-a-time）アドレス指定原理を用いて動作する。
【０１０９】
アレイ中の１つより多くのカラムに信号を印加することによって、所与のロウ中の１つより多くの加熱器HEを同時に活性化することも可能である。（ゲートドライバを使用して）他のラインを活性化して、アレイ中の１つ以上のカラムに信号を印加することによって、異なるロウ中の加熱器を逐次的に活性化することが可能である。
【０１１０】
図14の実施の形態において、アレイの全てのカラムに（必要とされる場合）個々の信号を同時に提供することが可能であるドライバが考慮されるが、デマルチプレクサの機能を有するより単純なドライバを考慮することも可能である。これは、図15に示され、１つの出力ドライバSDだけが、加熱信号（例えば電圧又は電流）を生成するために必要とされる。デマルチプレクサ回路DXの機能は、単に加熱器信号の経路をカラムの１つに定めることであり、それによって、そのカラム中の選択されたロウにおいてのみ、加熱器が活性化される。あるいは、デマルチプレクサDXは、複数の加熱素子に直接取り付けられることができる（図15において１つのロウだけの場合に対応する）。その時、デマルチプレクサ回路の機能は、単に加熱器信号の経路をその出力の１つに定めることであり、それによって所望の加熱器だけが活性化される。
【０１１１】
２つの接点端子を通して各々の加熱素子を個別に駆動する単純なアプローチに関する問題は、電気信号を各々の加熱器に提供するために外部ドライバが必要とされることである（すなわち抵抗性加熱器のための電流源）。その結果として、各々のドライバは一度に一つの加熱器を活性化することができるだけであり、それは、同じドライバに取り付けられた加熱器が順番に活性化されなければならないことを意味する。これは、定常状態の温度プロフィールを維持することを難しくする。さらに、駆動電流が必要とされる場合、リーク効果のために、電流のロスを伴わずにドライバから加熱器まで電流を導くことは必ずしも可能ではない。
【０１１２】
このために、加熱素子ごとに集積化されたローカル加熱器ドライバを構築するためにアクティブマトリクス技術を用いることが好ましい。図16は、アレイ全体のための制御ユニットの一部分を構成するそのようなローカルドライバCU2を説明する。前記制御ユニットの他の部分CU1は、加熱電極HEのアレイの外側に位置する（注：アレイ全体のうちの１つの加熱電極HEだけが図16中に示される）。ここで、すべての加熱器素子HEは、選択トランジスタT1だけでなく、ローカル電流源も有する。そのようなローカル電流源を実現するための多くの方法があるが、最も単純な実施の形態はただ第２のトランジスタT2の追加を必要とし、このトランジスタ中を流れる電流は、ゲートにおける電圧によって定められる。ところで、解放信号のプログラミングは単に、外部電圧ドライバCU1から個々の制御線iCL及び選択トランジスタT1を介して、電流源トランジスタT2のゲートに特定の電圧を提供することであり、そして電流源トランジスタT2は、共通電力線cPLから必要な電力を受ける。
【０１１３】
図17に図示された更なる実施の形態において、ローカルドライバCU2は、ローカルメモリ機能を備えていることができ、それによって、区画がアドレス指定される時間を越えて駆動信号を延長することが可能になる。多くの場合、メモリ素子は単純なキャパシタC1であることができる。例えば、電流信号の場合、追加のキャパシタC1は、例えば加熱器素子の他のラインがアドレス指定されている間に、電流源トランジスタT2のゲート上の電圧を記憶して、加熱器電流を保つために配置される。メモリを追加することで、加熱信号がより長い間印加されることを可能にし、それによって、温度プロフィールは、より適切に制御されることができる。
【０１１４】
全ての上記の実施の形態は、加熱素子を活性化するために薄膜電子回路（及びアクティブマトリクスアプローチ）の使用を考慮するが、最も単純な実施の形態において、個々の加熱素子は、例えば電気抵抗加熱素子の場合、定められた電流を２つの接点端子を介して素子中に通過させることによって、全て個別に駆動されることができる。これは比較的少ない数の加熱素子にとって有効なソリューションであるが、そのようなアプローチに関する１つの問題は、個別に駆動されるべき各々の追加の加熱素子のために、少なくとも１つの追加の接点端子が必要とされることである。その結果として、（より複雑な又はより均一な温度プロフィールを引き起こすために）より多数の加熱素子が必要とされる場合、接点端子の数が極端に多くなる可能性があり、装置を容認不可能な程に大きく、扱いにくくする。ダイオード及びMIM（metal-insulator-metal）装置のような他のアクティブマトリクス薄膜切換技術を用いたいくつかの実施の形態を実現することも可能である。
【０１１５】
6) 生体分子/流体操作のための発振器を有する駆動回路
切り替えられるべき加熱電極HEにスイッチを単に組み込むことが可能であるが、各々の加熱電極HEにおいてガラス上に周波数発振器を組み込むことがしばしば有益である。高周波（>1MHz）が小さな粒子の閉じ込めのためにしばしば必要であり、ローカル周波数発振器によってライン静電容量はもはや重要でない（したがって、より高い周波数を可能にし、消費電力をかなり低減する）ので、これは特に、生体分子の捕獲にあてはまる。加えて、それは、透明酸化物のようなより高抵抗の透明電極を用いることを可能にし、さらにまたRC遅延及び電力が小さい。
【０１１６】
図18に示される模式的なデザインによれば、粒子操作に用いられる各々のフィールド電極は、アドレス指定素子、メモリ機能、発振素子、オプションとして駆動機能、及び１つ以上の電極を有するアクティブマトリクス回路と結合している。これらの機能の中で、アドレス指定素子は、単純なスイッチであることができ、又は同じ電極が温度制御及び生体分子/流体駆動のために用いられる場合（上記参照）にはより複雑なスイッチであることができ、メモリ機能は記憶キャパシタであることができる。
【０１１７】
同調発振器を作成する多くの方法がある。（緩和発振器として知られている）発振器の１つの種類は、集積化電子回路に供給される電流を変更することによって周波数が可変であり、この種類の発振器の例は図20に示される。ここでは、データ電流がスイッチングキャパシタCを充電する割合が、発振周波数を決定する。この発振器の実施例の利点は、全てのTFTが同じ極性を持つことであり、それはこの回路をa-Si技術で実現可能にする。
【０１１８】
この種類の発振器において、発振器周波数を設定するために必要とされる電流は、データ駆動回路によって直接供給されることができ、図20及び21に示される回路を用いてピクセル上へ反映されることができる。図20の回路の動作は次の通りである。
【０１１９】
サンプル：S1及びS2を閉じる。電流I1がT1に流れ、電流I2（= k・ I1）がT2及び発振器に流れる。
【０１２０】
ホールド：S1及びS2を開放する。電流I2はT2及び発振器に流れ続ける。
【０１２１】
図21の回路の動作は次の通りである。
1. T1及びT2を閉じる。T4に電流I1が流れる。
2. T1及びT2を開放する。
3. T3を閉じる。電流I1がT4及び発振器に流れる。
【０１２２】
図20は従来の電流ミラー回路を示すが、図21において、電流ミラーは、データドライバ電流のサンプリング及び発振器の駆動のために同じトランジスタT4を用いる。この単一TFT電流ミラー回路は、それが自己補償し、TFT特性（例えば可動度及び閾値電圧）のいかなる変動をも補正するという利点を有する。p-Si TFTが用いられている場合、相当な可動度（5-10%）及び閾値電圧（+/-1V）変動が見いだされるので、これは重要である。駆動電流中のいかなる不均一性も、発振器周波数の同等のシフトに反映される。
【０１２３】
あるいは、データは電圧の形でアドレッシングされることができ、この電圧は、図22及び23に示される電流源回路を用いて、ピクセルレベルで必要な電流に変換される。これらの回路において、データ電圧は電流源TFTのゲートに印加され、その相互コンダクタンス特性が電流を定めるために用いられる（ソース-ゲート電圧が大きくなるにつれて、電流は増加する）。図23は、左右方向のクロストーク（基板を横切って移動する場合の電力線に沿った電圧低下に起因する出力電流の減少）に対してそれほど感度が高くない改良版の基本回路を示す。
【０１２４】
ｎ型及びｐ型の両方のトランジスタが利用可能な場合（例えばp-Si技術又はCMOS技術）、より少ないTFTで発振器を作成することが可能である。これは、背面照明及び検出に用いられることができる基板上のオープンスペース（開口）のために有利である。そのような発振器の実施例は、電子回路参考書中に見つけることができる。
【０１２５】
図21に示される種類の緩和発振器は、通常、出力信号の振幅が出力周波数によって変化する特性を持つ。多くのアプリケーションにとって、一定振幅の出力電圧を確保すること、より一般的には、周波数から独立して出力電圧が可変であることを確保することが必要である。これらの状況の両方は、出力バッファを用いることにより達成されることができ、これらは本発明の好ましい実施の形態を構成する。一定出力電圧バッファを有する図19の緩和発振器の実装の例は、図24に与えられている。この図において、p-Si中の回路の実際の実施態様が挙げられる（すなわち、電流源及び抵抗がTFTによって定められる）。この回路素子はさらに、300Hz-10kHz帯域の発振を提供するために必要な大きさにされるが、他の素子の選択が他の帯域を可能にする。出力電圧の周波数及び振幅が独立して可変であるピクセル回路の例が、図25に示される。このピクセル回路は、２つのデータ信号を必要とし、一方は周波数（電流）用、一方はピクセル電圧（電圧）用である。
【０１２６】
ローカル同調発振器ピクセル回路において実現されることができる発振回路の更なる種類は、リング発振器である。この種類の発振器の例が図26に示される。この例では、出力電圧の周波数及び振幅が独立して可変である。また、回路素子は、ディスプレイアプリケーションのために必要とされたような300Hz-10kHz帯域の発振を提供するために必要な大きさにされる。他の素子を選択することによって、この帯域は変更されることができる。
【０１２７】
ほとんどの場合、発振器の出力（電圧）は、電極を駆動するために直接用いられる。場合によっては、電極は発振出力電流を必要とする。これはまた、すでに図22及び23に示されるように、（例えば）電流源TFTの相互コンダクタンス特性を用いることにより、発振出力電圧を電流に変換することによって達成されることができる。
【０１２８】
上記の図の説明において、一般的なトランジスタについて述べた。実際には、温度制御されたセルアレイが、低温ポリシリコン（LTPS）薄膜トランジスタ（TFT）を用いて製造されるのに適している。したがって、好ましい実施の形態において、上記において参照されるトランジスタは、TFTであることができる。特に、LTPSは大面積に用いられる場合に特に費用効率が高いので、アレイは、LTPS技術を用いて大面積ガラス基板上に製造されることができる。
【０１２９】
さらに、本発明は低温ポリシリコン（LTPS）ベースのアクティブマトリクス装置に関して説明されたが、アモルファスSi薄膜トランジスタ（TFT）、マイクロ結晶若しくはナノ結晶性Si、高温ポリSi TFT、例えばCdSe, SnOに基づく他の無機TFT、又は有機TFTが、同様に用いられることができる。同様に、MIM（すなわちmetal-insulator-metal）装置、又は、例えばリセット付き双二極管（Double Diode with Reset:D2R）アクティブマトリックスアドレッシング方法を用いたダイオード装置は同様に、周知のように、本願明細書において開示される本発明を発展させるために用いられることができる。
【０１３０】
上記の多数の実施の形態において説明されたようなプログラム可能な温度プロセシングアレイは、医療、保健及び健康製品において意図されるさまざまな装置の非常に重要な素子である。主要なアプリケーションは、バイオチップ中に、例えばバイオセンサの下に、又は反応チャンバの下に、温度プロセシングアレイを用いることであり、制御された加熱は、機能的な能力（例えば混合、タンパク及び核酸の熱変性、増速拡散速度、表面結合係数の変更など）を提供する。
【０１３１】
特別のアプリケーションは、アレイ素子の再現可能かつ正確な多重化された（すなわち並列の及び独立した）温度制御を必要とするPCRを用いたDNA増幅である。ほかのアプリケーションは、圧力駆動、熱的に駆動された流体ポンピングなどのためのMEMS関連の装置を作動させることである。
【０１３２】
最後に、本願において、用語「有する，含む」は他の要素やステップを除外せず、単数形での表現はそれが複数存在することを除外せず、単一のプロセッサ又は他のユニットがいくつかの手段の機能を満たすことができることが指摘される。本発明は、各々の及び全ての新規な特長及び各々の及びすべての特長の組み合わせにも属する。さらに、請求項中の引用符号は、それらの範囲を制限するように解釈されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】加熱電極及びフィールド電極の積み重ねられた層を有するマイクロエレクトロニクス装置中の断面を概略的に示す図。
【図２】更なる電場が二機能加熱電極によって発生する場合の、図1の装置のようなマイクロエレクトロニクス装置を示す図。
【図３】更なる電場が二機能加熱電極によって発生する場合の、図1の装置のようなマイクロエレクトロニクス装置を示す図。
【図４】対向電極が試料チャンバの対向する側に位置する、図1の装置の変形を示す図。
【図５】両側に基板及び電極を有する試料チャンバの異なるデザインを示す図。
【図６】両側に基板及び電極を有する試料チャンバの異なるデザインを示す図。
【図７】両側に基板及び電極を有する試料チャンバの異なるデザインを示す図。
【図８】互いに対してアライメントされた２つの垂直に積み重ねられた電極層を有する基板の一覧を概略的に示す図。
【図９】互いに対してアライメントされた２つの垂直に積み重ねられた電極層を有する基板の一覧を概略的に示す図。
【図１０】大面積電子工学においてビアによって電極を接続するための選択的なアプローチを示す図。
【図１１】大面積電子工学においてビアによって電極を接続するための選択的なアプローチを示す図。
【図１２】二機能電極のパターニングされた層の平面図を概略的に示す図。
【図１３】択一的に電流又は電圧を二機能電極に適用するための２つの代わりの回路を示す図。
【図１４】アレイの外側に加熱器ドライバ回路を有するアクティブマトリクス加熱器アレイを概略的に示す図。
【図１５】単一の加熱器ドライバがデマルチプレクサを介して加熱電極のアレイに接続される図14の変形を示す図。
【図１６】ローカル駆動ユニットを有するアクティブマトリクス加熱器システムの回路を概略的に示す図。
【図１７】更なるメモリ素子を有する図16のデザインを示す図。
【図１８】ローカル発振器を有するアクティブマトリクスシステムを示す図。
【図１９】図18のローカル発振器に関する異なるデザインを示す図。
【図２０】図18のローカル発振器に関する異なるデザインを示す図。
【図２１】図18のローカル発振器に関する異なるデザインを示す図。
【図２２】図18のローカル発振器に関する異なるデザインを示す図。
【図２３】図18のローカル発振器に関する異なるデザインを示す図。
【図２４】図18のローカル発振器に関する異なるデザインを示す図。
【図２５】図18のローカル発振器に関する異なるデザインを示す図。
【図２６】図18のローカル発振器に関する異なるデザインを示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【図８ｆ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図９ｅ】
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【図９ｆ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
2009529909.tif 000041
2009529909.tif 000042
2009529909.tif 000043
2009529909.tif 000044