[发明专利]成像方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及与光学透明材料边界的内反射结合的成像技术和装置，更具体地说，涉及这样的技术和装置的使用，即，用于检测光学透明衬底上的物质的存在、成分、数量、和/或空间分布。

背景技术

本发明涉及生物芯片(也称为基因芯片、蛋白质芯片、微阵列和其它名称)的成像。为了鉴别与阵列接触的测试材料的成分，在衬底表面形成生物或化学活性位点的阵列是已知的。一般，这种处理要求例如低聚核苷酸、无性繁殖DNA、抗体、肽、受体、酶、抑制剂等的位点，它们被处理成显示荧光、电致发光、电流变化、电压变化等，用于提供所测试材料中成分存在的可检测信号。

发明内容

根据本发明的原理，来自光源部件具有偏振光束的光通过透明衬底照射，并且在衬底表面进行反射，例如，全内反射(TIR)。在1991年由牛津Pergamon出版社出版的M.Born和E.Wolf的“Principles of Optics(光学原理)”第6版第47-55页描述了全内反射。反射光用偏振传感二维阵列检测器或其它类型检测器检测。在光束横截面中，由标本阵列引起的局部偏振状态的变化用于获得在衬底表面的表面每点的物质的存在和成分的信息。

在光束横截面内任一点的全内反射在入射面偏振的光成分和垂直于入射面偏振的成分之间产生相移。反射光通过偏振传感检测器(诸如二维阵列检测器)检测，然后，来自这个检测器的信号在计算机中处理，以提供在标本表面上的物质的二维信息。在反射光束的横截面中的偏振状态的空间分布变化可表示对应于检测器位置的标本阵列位置上的标本中的物质。

根据本发明的一个实施例，提供一种成像装置，其包括发射偏振光束的光源，和包括控制层和光反射表面的光学组件。光束通过控制层并且被光反射表面反射，以在光反射表面附近提供具有控制高度和强度的渐逝场(evanescent field)，光反射表面适于在其上提供标本阵列，使得在渐逝场中的标本阵列导致在光束的横截面中的空间分布偏振变化。该装置还包括定位的检测器，以检测光束中的空间分布偏振变化，提供标本阵列的图像。

根据本发明的另一实施例，提供一种成像装置，其包括具有光反射表面的光学组件，其中光束被光反射表面反射，以在光反射表面附近提供渐逝场，光反射表面包括在其上提供标本阵列的连接部分(coupling means)，使得渐逝场中的标本阵列导致在光束横截面中的空间分布偏振变化。

根据本发明的又一实施例，提供一种成像方法，其包括使偏振光束射入具有控制层和光反射表面的光学组件，利用控制层在光反射表面附近提供具有控制高度和强度的渐逝场。该方法还包括：提供在渐逝场中的标本阵列，所述标本阵列导致在光束横截面中的空间分布偏振变化；以及使经反射的光束从光学组件出来，在所述光学组件中，检测并处理光束中的空间分布偏振变化，以提供标本阵列的图像。

根据本发明的又一实施例，提供一种成像方法，其包括：使偏振光束射入具有光学反射的光学组件，其中光学组件具有在其上提供捕获剂阵列的连接部分；和在光反射表面附近提供渐逝场。该方法还包括：提供感兴趣分子(molecules of interest)，使得在渐逝场中与感兴趣分子连接的捕获剂阵列导致在光束横截面上的空间分布偏振变化；使反射光束射出光学组件，其中检测并处理光束中的空间分布偏振变化，以提供与感兴趣分子连接的捕获剂阵列的图像。

根据本发明的又一实施例，提供一种供成像装置使用的盒，该盒包括：光反射表面，含有连接部分，以让在其上形成标本阵列；控制层，其构成为将来自光源的偏振光束引导到光反射表面，使得在光反射表面的偏振光束的反射在标本阵列附近产生控制的渐逝场；和连接光反射表面的流槽(flowcell)，流槽包括用于在标本阵列上使分析物流动的入口和出口。

本发明的装置和方法特别适于水溶液的成像材料。而且，特别适于检测位于光反射表面、作为部分分子薄膜系统的二维生物分子阵列的分析物连接和分离。在各种应用中，多个离散标本位点以阵列形式出现，其中该方法和装置使阵列成像，以区分每个离散标本位点。有利地，在本发明中不是必需而是选择性地使用荧光或分子标记。

结合附图，从下面表述的实施例的详细描述，更容易理解本发明的这些和其它特征及优点。

附图说明

图1是根据本发明原理的图示系统的框图；

图2是图1的系统的实施例的框图；和

图3、4、和5是图1的系统的可替换部分的框图。

在不同的图中使用的相同附图标记表示相似或相同的特征。还应该注意，附图可以不按比例画出。

具体实施方式