荧光读取器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于包括聚合物样品基板（1）的光学分析装置的荧光读取器（10），该聚合物样品基板（1）具有反应位置表面和基板表面（3），该荧光读取器包括设置成通过基板表面照射反应位置表面的光源（5）、和设置成检测从反应位置表面发射的并透过基板表面的荧光的检测器件（6），基板表面设置有全内反射抑制部件（15）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于光学分析装置中样品基板的改进的荧光/磷光读取器。本专利技术还涉及所述荧光/磷光读取器的应用，以及适用于所述荧光读取器的样品基板。
技术介绍
基于样品中分析物，如核酸、缩氨酸、蛋白质、抗体、激素或药物的检测，通过光学分析对液体样品进行分析和诊断测定。光学分析一个重要的应用是免疫学领域，其中借助特定的抗体检测分析物，例如通过用荧光团标记分析物，或通过在光学检测之前提供荧光团标记的抗体，该抗体能结合到分析物，从而形成可光学检测的复合物。可通过荧光读取器进行荧光团的检测，荧光读取器能用激发光源照射分析支撑基板并能检测从荧光团发射的荧光。通过包含样品支撑基板和荧光读取器的光学分析装置进行包括检测从荧光团发射的突光在内的光学分析。突光读取器包括用于光学波长范围内(即在大约40nm与Imm之间)的电磁辐射的光源和检测器、以及适当的光学滤波器和波导部件。样品支撑物包括例如在激发光和发射光的波长范围中具有较高光学透射率的聚合物材料的基板，其还具有对其他波长的较高吸收性。基板设置有一个或多个反应位置区域，包含探针分子，例如抗体的点和/或线，为样品中存在的分析物分子，即目标分子提供结合位置。基板还设置有用于形成例如微柱或微杆的突出微结构的图案，其设置成形成用于样品的毛细管流道。当样品与支撑表面上被捕获的分子接触，且荧光或磷光抗体检测共轭(conjugate)时，形成可光学检测的点或线。当用荧光读取器的激发光源照射基板时发出荧光或磷光，由此表示在样品的目标分子与反应位置的探针分子之间发生了反应。荧光和磷光定义为由被吸收的激发电磁辐射导致的电磁辐射的发射物，在激发之后荧光持续小于lX10_8s，在暴露于激发光之后磷光持续较长时间，即其衰退更慢。在荧光(和磷光)中，激发辐射通常具有比发射辐射短的波长(即较高的能量)，但对于多光子荧光来说是相反的事实。可以以稳态或时间分辨来研究荧光行为，荧光光谱学涉及例如单光子和多光子荧光、FRET (荧光共振能量转移)、和荧光上转换(up-conversion)。在突光分析中，激发和发射福射的波长依赖于突光团的类型,突光团可以是有机源或无机源的，如青色染料、荧光蛋白染料或纳米晶。作为一个例子，一般用649nm激发普通荧光团Cy-5 (GE卫生保健)，测量发射光为670nm。激发最大值与发射最大值之间的波长差通常称作斯托克斯偏移。在光学分析中，通过荧光读取器的检测器件，通过测量发射荧光或磷光的强度来确定样品中分析物的浓度，由此能进行定量测量。因而，用激发光照射反应位置区域的效率，以及发射的荧光的收集效率将对光学分析的性能产生影响。此外，基板表面上的反应位置可设置不同探针分子的点或线的阵列，结合不同的目标分子。因此，荧光读取器设计成能通过不同荧光团，或通过使用探针分子的空间分离来确定样品中几种分析物的存在。荧光读取器可设置成通过扫描反应位置区域进行发射荧光的检测或者作为二维像素阵列来检测整个反应位置区域的图像。扫描荧光读取器通过光学部件与样品基板之间的相对移动扫描样品基板的表面，光学部件优选包括窄带激发光源，如激光，LED或设置有光谱滤波器的白光源，来自该窄带激发光源的光聚焦在每个单独的检测位置。从每个检测位置发射的荧光聚焦在光学检测器，如光电二极管或PMT (光电倍增管)上。成像荧光读取器能检测二维像素阵列，光学部件包括用于照射样品基板的大部分表面区域(或整个表面区域)的激发光源、和能同时检测从整个检测位置区域发射的光的检测器，如使用MOS (半导体上金属(Metal-On-Semiconductor))技术的CO)(电荷稱合器件)成像器。W001/575501中描述了一种现有技术的光学读取器，该文献公开了在透明基板上 包含样品的分析物的光学成像。该光学读取器包括用于激励从样品发射可检测光的激发能量源，基板设置有位于样品下面的用于将发射光反射进检测部件的反射表面。W099/46596中公开了一种光检测光学器件，其包括耦合到滑块的光导体，由此可提高光收集效率。W003/103835描述了现有技术的样品基板，其设置有布置成形成用于样品的毛细管流道的突出微柱。本专利技术的一个目的是提供一种改善的荧光/磷光读取器，其能有效照射基板的反应位置区域并有效收集和检测发射光，由此可实现高性能的光学分析装置。
技术实现思路
通过依照所附权利要求的荧光读取器和样品基板获得这些和其他目的。权利要求涉及用于具有反应位置表面和相对基板表面的样品基板的荧光读取器。该荧光读取器包括设置成将光线注入到基板表面中的激发光源、和设置成检测从反应位置表面发射的并透过基板表面的荧光的检测器件。基板表面设置有位于发射的荧光光路中的全内反射抑制部件，从而提高供检测器件检测的基板表面的透射，全内反射抑制部件设置成释放陷在(trapped within)基板内的供检测器件检测的发射突光。此外，光源设置成将激发光线以大致与发射荧光的最大发射角一致的相对于反应位置表面法线的入射角注入基板表面中。因而，基板表面设置有位于激发光线的光路中的入射角控制部件。入射角控制部件包括有表面凹凸结构的入射部分，其设计成使激发光相对于反应位置表面以增大的入射角进入基板，表面凹凸结构包括衍射或折射结构。全内反射抑制部件包括有表面凹凸结构的出射部分，其设计成将发射的荧光光线衍射或折射出基板，其进一步设计成将发射光线聚焦。有表面凹凸结构的出射部分包括衍射或折射结构。表面凹凸结构的设计设置成根据入射荧光的发射角变化而在出射部分上变化，出射部分(12)的位置和延伸确定被分析的反应位置区域的位置和延伸。此外，设置光收集透镜器件来接收透过基板表面的发射荧光。可选择地，靠近设置于所述基板表面上的有表面凹凸结构的出射部分设置光收集部分。 全内反射抑制部件包括与所述基板表面光学浸润接触设置的光收集部分。光收集部分设计成通过全内反射的方式收集并传输光，其大致是椭球形的。其还可设置有用于激发光的输入端口，和/或至少一个输出端口，折射率大致与基板的折射率对应或比其大。可选择地，全内反射抑制部件可包括具有适当折射率的光学浸润层，所述光学浸润层的至少一部分附着到设置成将发射的荧光聚焦在检测器件上的透镜器件。折射率比基板的折射率高，比透镜器件的折射率低。此外，所述光学浸润层的至少一部分附着到检测器 件。入射角控制部件也可包括具有适当折射率的光学浸润层。光学浸润层包括软质聚合物材料。此外，检测器件设置有设置成阻止检测激发光波长的光谱滤波部件，和/或偏振滤波部件。光源也设置有光谱滤波部件，该光谱滤波部件设置成阻止与荧光发射一致的波长的透射，在不同的几何平面中进行激发和发射的测量。权利要求还涉及荧光读取器在光学分析装置中的应用。此外，权利要求涉及一种具有反应位置表面和相对基板表面的样品基板，该样品基板适用于根据本专利技术的荧光读取器。样品基板由聚合物材料形成，反应位置表面设置成形成荧光团的线和/或点，此夕卜，反应位置表面设置有突出微结构，例如能进行毛细管流动的微柱的图案。基板表面设置有构造成抑制发射的荧光光线的全内反射的有表面凹凸结构的出射部分，和/或构造成增大激发光线的入射角的有表面凹凸结构的入射部分，表面凹凸包括衍射或折射结构。本专利技术的其他特征和进一步的优点将从下面描述和附图以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·林斯特龙，伊布·曼德尔哈特维格，奥韦·奥曼，约翰·巴克伦，肯尼特·维尔赫尔姆森，
申请(专利权)人：阿米克公司，
类型：发明
国别省市：