[发明专利]使用线栅增加腔体能量的生物传感器

说明书

技术领域

本发明涉及生物传感器，特别地，涉及用于检测生物分子产生的 发光的生物传感器。

背景技术

包含生物分子的生物样本可以通过利用辐射束照射该生物样本 并且检测发射的光来进行分析。为了能够检测通常称为目标分子的特 定生物分子的存在(可替换地检测该特定生物分子的数量)，可以利 用其中所述目标分子结合到相应的探针分子的方法。目标分子包括 DNA、RNA、细胞、蛋白质、病毒、细菌和抗体等等。相应地，能 够结合到探针分子的目标分子形成目标-探针配对，例如抗体-抗原、 细胞-抗体以及受体-配体配对。另外的实例包括例如DNA-DNA配对、 RNA-RNA配对以及DNA-RNA混合体的结合或杂交。诸如荧光体的发 光体(luminophore)可以附着到目标分子上，可替换地可以附着到 探针分子上，从而可以通过检测从发光体发射的荧光确定目标分子的 存在或者数量。

为了检测专用体积中的或者结合在专用结合表面处的目标分子 的存在或数量，在区分发光与照明辐射方面出现了问题，这是因为该 发光的功率通常远低于照明辐射的功率。在区分由存在于专用体积中 的或者结合在专用结合表面处的目标分子产生的发光与别处产生的 发光方面出现了另一个问题。因此，可以将从检测系统产生发光的足 够的并且优选地充分局部化的辐射功率看作是个问题。

因此，生物传感器将是有利的，特别地，更加高效和/或可靠的 生物传感器将是有利的。

未公布的欧洲专利申请05105599.4公开了对溶解在穿透上部板的 狭缝或孔洞内的流体中的发光体进行激发，其中激发光可以穿透上部 板地发送。如果该激发辐射是经过TE偏振的，那么可以产生渐消失 的场，并且只要狭缝足够深，那么激发辐射基本上不透过狭缝传播。 然后，可以透过上部板以及透过下部板检测产生的发光。当使用狭缝 和渐消失激发体积时，经过TE偏振的激发光相对于经过TM偏振的光 是优选的，因为前者进入狭缝的穿透深度小得多。

发明内容

因此，本发明优选地寻求单个地或者以任意组合地减轻、缓解或 消除上述问题中的一个或多个。特别地，可以视为本发明的目的的是 提供解决上述问题的生物传感器，该生物传感器通过提供能够从位于 改进的发光传感器的腔体中的供应发光粒子产生发光辐射的所述发 光传感器来提供。

在本发明的第一个方面中，这个目的以及若干其他目的是通过提 供包括输入反射器和输出反射器的发光传感器来获得的，所述输入反 射器能够接收具有第一预定波长的输入辐射，其中

-输入反射器和输出反射器之间的间隙构成能够增加具有所述 第一预定波长的辐射的腔体激发能量的腔体，所述腔体能够输出发光 辐射，

-输入反射器和输出反射器中的至少一个是具有孔洞的线栅 (wire-grid)，其中这些孔洞在线栅平面内的至少一个维度低于输入 辐射的衍射极限，

-对于具有所述第一预定波长以及输入辐射的偏振的辐射，输入 反射器的反射系数大于0.5，并且

-对于具有所述第一预定波长以及所述输入辐射的偏振的辐射， 输出反射器的反射系数大于0.5。

本发明对于获得能够从位于输入反射器和输出反射器之间的腔 体中的发光粒子产生的发光辐射的发光传感器是特别地但非排他性 地有利的。

撞击所述发光检测器的输入反射器的输入辐射的相当大部分，优 选地大于50％的部分，可以反射离开该发光传感器。输入辐射的另一 部分，优选地小于50％的部分，可以透射到腔体中。由于腔体可以满 足输入辐射的共振条件并且由于输出反射器可能具有大的反射系数 (可能大于0.5)，腔体中的输入辐射部分可能经受辐射的腔体激发能 量的增加。由于增加了激发所供应的发光粒子的腔体激发能量，发光 辐射的能量可以与腔体激发能量的增加相应地增加。

所述第一个方面的优点可以是产生了增加的腔体激发能量，因为 这种增加的腔体激发能量可以增加从位于腔体内的发光粒子的发光 辐射产生的能量。

所述第一个方面的优点也可以是增大了发光辐射相对于辐射出 所述发光传感器的输入辐射的比值。这个优点可以通过结合输入反射 器和输出反射器的反射系数大于0.5而增加的腔体激发能量来实现。

另一个优点可以是，从位于腔体内的发光粒子产生的发光功率/ 能量远高于从位于腔体之外的发光粒子产生的发光功率/能量，因而 所产生的发光辐射基本上局部化在腔体处。