具有提高的信-噪比和提高的精度的传感器制造技术

本发明专利技术提供用于探测样品（３）中光学地可变的分子（９）的传感器和方法。该传感器包括激发辐射源（１），用于辐照样品（４）并激发光学地可变的分子（９），从而生成发光信号（７）。该传感器还包括调制装置（４），用于在不同于优选地基本垂直于样品（３）上的激发辐射束（２）的扫描方向的方向上调制激发辐射束（２）。根据本发明专利技术的方法和传感器通过减小并甚至最小化发光信号（７）中的背景信号导致了提高的信－噪比和通过最小化来自假阳性的信号导致了提高的精度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有提高的信-噪比和提高的精度的传感器本专利技术涉及发光传感器，诸如是发光生物传感器或发光化学传感器， 其包括用于调制激发束的调制装置，利用该激发束照明传感器。本专利技术还 涉及用于探测分析物分子的方法，此探测通过光学地可变的分子，例如通 过样品中总是发光或仅当连接到基底时才发光的例如荧光团的发光团，或 通过连接到基底的当分析物分子与它们结合时发光的发光团，此探测使用 根据本专利技术的传感器。传感器广泛用于测量物理属性或物理事件(physical event)。它们作为 电、光或数字信号输出测量的功能性读数。该信号是能够由其它设备转换 成信息的数据。传感器的特别的范例是生物传感器。生物传感器是探测目 标分子的存在(即定性的)或测量一定量(即定量的)目标分子的设备， 该目标分子诸如例如是，但不限于，诸如例如血液、血清、血浆、唾液等 的流体中的蛋白质、病毒、细菌、细胞成分、细胞膜、孢子、DNA、 RNA 等。目标分子也称作"分析物"。在几乎所有情况下，生物传感器使用包括 用于捕获分析物的特定识别元件的表面。因此，可以通过连接特定的分子 到传感器设备的表面来更改它，该特定分子适于结合流体中存在的目标分 子。为了分析物与特定分子的最佳结合效率，大的表面区域和短的扩散长 度是很有利的。因此，已经提出将微或纳可渗透基底(膜)作为生物传感 器基底，其以迅速的结合动力学结合大的区域。尤其是当分析物浓度低时 (例如lnM以下或lpM以下)，扩散动力学在生物传感器化验的整个执行 中起重要作用。可以通过例如荧光的发光来探测结合的分析物的量。在此情况下，分 析物本身可以携带例如荧光的发光标签(labd)，或可选地可以执行具有例 如荧光地标注的发光地标注的第二识别元件的附加的潜伏。探测结合的分析物的量能够受到数个因素的阻碍，诸如光的散射、发光团的褪色、基底的背景发光及未完全去除的激发光。此外，为了能够辨 别结合的标签和溶液中的标签，有必要执行一个或多个冲洗步骤以去除未 结合的标签。然而，当试图探测单个珠子的例如荧光的发光时，测量的例如荧光信 号的发光信号中的噪声变得重要。由于此噪声，在探测例如荧光团的发光 团时，可能会给出假阳性或假阴性。假阳性指测量错误地表示了例如荧光 团的发光团的存在的事件，这里实际上是测量背景。假阴性指测量漏看了 例如荧光团的发光团的存在的事件。这些假阳性或假阴性的出现使得难于 以嘈杂的信号/背景比探测单个例如荧光团的发光团。此外，当单个例如荧光团的发光团的直径小于激发斑点的大小时，则 例如荧光信号的发光信号中的背景噪声依赖于利用激发束照明的总的区 域，因为斑点不仅照明例如荧光团的发光团，而且还照明其环境。此环境 引起背景信号，其导致差的信-噪比或信号-背景比，因为信号-背景比受限 于斑点的有限大小(衍射限定)。本专利技术的目的是提供具有提高的信号-背景比和/或提高的精度的传感 器和用于使用该传感器探测样品中发光团的方法。 上述目的通过根据本专利技术的方法和设备实现。本专利技术的细节的和优选的方面在所附的独立和从属权利要求中提出。 从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征和与其它从属权利要求的 特征结合，如合适的而不仅是在权利要求中清楚地提出的。在本专利技术的第一方面，提供了一种方法，用于探测样品中或样品上的 光学地可变的分子，该方法包括-在第一方向上相对于激发辐射束移动该样品，据此激发该光学地可变 的分子并且从而生成发光信号，以及-探测该生成的发光信号，其中，该方法还包括在探测该发光信号时空间地调制该激发辐射束相 对于该样品的相对位置，该调制在不同于该第一方向的第二方向上提供该 样品相对于该激发辐射束的相对移动。相对移动能够包括在第一方向和第二方向上相对于该样品移动该激发辐射束，或在两个方向上相对于该激发辐射束移动该样品，或能够包括该 两个移动的一个，即该激发束相对于该样品的移动，和该两个移动的第二 个，即相对于该激发辐射束移动该样品。该激发辐射束可以例如是单个激发辐射束。光学地可变的分子可以是用于发光分析的任何合适的分子，例如用于 标注分析物分子的分子，并且在由照明束辐照时其总是发光。结合的光学 地可变的分子是可看见的，而未结合的光学地可变的分子被冲洗掉。可选 地，光学地可变的分子可以是用于标注分析物分子的标记分子，并且它们 仅在结合到连接到基底的分子时才发光。这造成施主-受主对。冲洗用于获 得严格。轻微结合的分子被冲洗掉。在另一实施例中，连接到基底的分子 在与分析物分子结合时发光。冲洗用于获得严格。轻微结合的分子被冲洗 掉。在根据本专利技术的第一方面的优选实施例中，第二方向可以基本垂直于 第一方向。根据本专利技术的方法给出具有提高的信-噪比(SNR)和提高的精度的例 如荧光的发光信号。通过使用减小电噪声并至少部分地去除背景信号的调 制方案获得提高的SNR。获得提高的精度的一个原因是由假阳性引起的信 号能够由使用根据本专利技术的方法最小化。假阳性指测量错误地表示了存在 光学地可变的分子的事件，这里实际上是测量背景。这些假阳性的出现使 得难于以嘈杂的信号/背景比探测单个光学地可变的分子，例如荧光团。因 此，通过最小化来自假阳性的信号，根据本专利技术的方法给出具有提高精度 的信号。根据本专利技术的实施例，该方法还可以包括解调探测的发光信号，从而 生成解调的信号。根据本专利技术的实施例，该解调的信号的符号和/或幅度可以用作针对该 光学地可变的分子(9)的位置的误差信号。可以利用第一频率执行调制，并且用于解调的解调信号可以具有第二 频率，该第一和第二频率不同。根据本专利技术的实施例，第二频率或用于解 调探测的发光信号的频率可以是调制频率的两倍或任何其它因子。在此情 况下，根据本专利技术的方法可以用于从探测的发光信号去除背景信号，如通过根据这些实施例解调探测的信号，可以获得解调的信号，其中，背景信 号被最小化或甚至完全去除。在根据本专利技术的另外的实施例中，第二频率，即用于解调探测的发光 信号的频率可与第一或调制频率相同。通过使用根据此另外的实施例的方 法，能够定位光学地可变的分子。在根据本专利技术的进一步的实施例中，激发辐射束的斑点具有大小并且 该方法进一步包括-从该探测的发光信号确定该光学地可变的分子相对于该激发辐射束的 相对位置，-相对该光学地可变的分子使该激发辐射束居中， -减小该斑点的大小，以及 -确定进一步生成的发光信号。为了居中，或者束能够相对于样品移动，或者样品能够相对于束移动。在另一实施例中，方法还可以包括使用该进一步生成的发光信号确定 该生成的发光信号是否表示假阳性。这些假阳性的出现使得难于以嘈杂的 信号/背景比探测单个光学地可变的分子，例如荧光团。因此，通过最小化 来自假阳性的信号，可以提高根据本专利技术的方法的精度。在本专利技术的第二方面，提供了一种传感器，用于探测样品中或样品上 的光学地可变的分子。该传感器包括-激发辐射源，用于生成激发辐射束，-扫描装置，用于在第一方向上该激发辐射束相对于该样品的移动，以 扫描该样品，其中，该传感器还包括调制装置，用于空间地调制该激发辐射束相对 于该样品的相对位置，以在不同于该第一方向的第二方向上提供该激发辐 射束相对于该样品的相对移动。相对移动能够包括在第一方向和第二方向上相对于该样品移动该激发 辐射束，或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，用于探测样品（３）中或样品（３）上的光学地可变的分子（９），该方法包括：－在第一方向上相对于激发辐射束（２）移动该样品，据此激发所述光学地可变的分子（９）并且从而生成发光信号（７），以及　－探测所述生成的发光信号（７），其中，该方法还包括在探测该发光信号（７）时空间地调制该激发辐射束（２）相对于该样品的相对位置，所述调制包括在不同于所述第一方向的第二方向上该激发辐射束相对于该样品的相对移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MMJW范赫佩恩，MLM巴利斯特雷里，DJW克隆德，CTHF利登巴姆，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]