[发明专利]灵敏的发射光收集和检测系统

说明书

发明领域

本发明涉及包括在可以保持样品的最小波导样品保持器处的灵敏的发光检测系统。本发明还涉及一种系统，该系统包括激励光源和用于检测来自波导样品保持器中的样品的激励和发光信号的变化的灵敏的检测系统。波导样品保持器在收集发射光和把发射光引导到检测器方面是有效的。可以配置波导样品保持器设计、激励光照度的安排以及滤光器以促进对密度极低的样品和发光反应物的检测和便于使用。

背景技术

如这里所使用，术语“积分式波导传感器”技术是指在波导表面上或在波导样品保持器内的溶液中检测激励和发光信号。

积分式波导生物传感器的固相实施是基于检测的，所述检测使用波导表面上的发光反应物。适合于发光反应物的光源在90度角度处照亮光波导。通过波导有效地收集发射的光，并且从波导的末端射出。发光信号经由一组透镜和滤光器发送到检测器。在Mark J.Feldstein，Brain D.MacCraith和FrancesS.Ligler于2000年10月24日公布的美国专利6,137,117号，“IntegratingMulti-Waveguide Sensor”以及Frances S.Ligler，Marc Breimer，Joel P.Golden，Delana A.Nivens，James P.Dodson，Tiffanee M.Green，DanielP.Haders和Omowunmi A.Sadik的“Integrating Waveguide Biosensor”(Anal.Chem.2002，74，713-719)中描述这个技术。这里结合两个文件的完整的揭示作为参考。

发明内容

本发明的目的是积分式波导传感器的液相实施，其中发光反应物是在容器内的溶液中的，所述容器可以保存溶液，并且容器和溶液一起的作用如同波导。适合于发光反应物的光源从垂直于波导样品保持器的表面的方向或从与波导样品保持器的表面成一个角度的方向照亮包含溶液的波导。波导有效地收集发射的信号连同激励光，并且从波导的末端射出。激励和发光信号经由一组透镜和滤光器发送到检测器。

如这里所使用的，术语“样品”的意思旨在突出地指出液体，并且该液体还可以包含多种其它材料，诸如小的固体微粒、化学制品、分子、蛋白质、DNA、发光反应物、微生物、细胞等。

如这里所使用的，术语“光学元件”包括一些元件，这些元件包括透镜、滤光器、光波导(诸如光纤，但是不包括波导样品保持器)以及光栅中的任何一个或它们的组合。光学元件用于：(1)例如，通过使用透镜和光波导(诸如光纤)提高发射光的收集和提高到检测器的光的引导而增加信号(发射光)；以及(2)通过使用滤光器、光栅等消除不需要波长的光以降低噪声、背景和/或其它不需要的荧光性源。

如这里所使用的，术语“波导样品保持器”是指可以保存样品和样品的组合的容器，并且容器的作用如同波导，把样品中产生的发射光引导到检测器。

如这里所使用的，术语“发射光”和/或“发光信号”是指通过发光、荧光、磷光和/或包括胶状的金、胶状的银、其它胶状的金属和非金属、胞质基因谐振微粒、量子点、其它荧光微型粒子、光栅微粒、光子晶体反应物等的其它发光反应物产生的光。

如这里所使用的，术语“发光”是指通过作为发光反应物或通过发光反应物产生的化学制品或生物化学材料的电磁辐射的产生。“化学发光”是指当从化学反应得到激励能量时的光的产生。“生物体发光”是指生物体发光的子集，其中通过生物反应或生物化学反应产生光。生物体发光的一个特定例子是通过萤火虫的光的产生，其中虫萤光素底物与虫萤光素酶和反应物ATP(三磷酸腺苷酶)和氧组合。“电化学发光(ECL)”是发光的一种形式，其中电化学反应在发射化学发光反应的光之前。

如这里所使用的，术语“荧光”是指跟随在从外部光源能量吸收之后的光发射。荧光发射可以来自化学反应物或生物化学反应物。所发射的波长比吸收波长要长。荧光材料的特定例子包括诸如Cy-3和Cy-5等有机染料、Alexafluor、绿色荧光蛋白质(GFP)、硅微型粒子、量子点以及本技术领域中已知的其它材料的多种多样的集合。

如这里所使用的，术语“磷光”是指与荧光相似的现象，除了激励的产物相对更稳定。因此，与荧光相比较，直到释放能量的时间较长，在已经除去激励光之后还产生辉光。还可以从化学反应物或生物化学反应物得到磷光发射。