[发明专利]具有渐逝波导和集成传感器的生物传感器

说明书

技术领域

本发明涉及基于渐逝场的传感器系统。更具体来说，本发明涉及具有渐逝波导和集成检测器的传感器系统，其用作检测生物分子的化学或生物传感器。

背景技术

渐逝发光激发在分析领域内有很重要的意义，这是因为激发被限于波导层的直接环境。特别地，由于其特有的灵敏性，渐逝场激发的荧光是用于生物传感器的一种非常重要的技术。

检测利用渐逝波激发的结合荧光分子的一个重要的优点在于，可以在水相反应溶液外部检测到所发射的荧光。大多数复杂的生物溶液都包含会与荧光发射发生干扰的分子。这意味着当荧光分子受到激发时其发射光子，光子常常被位于发射点与检测器之间的水悬浮液中的周围生物碎屑或材料所捕获或吸收，而不是作为特定结合反应的信号被检测到。同样地，光还可能激发水悬浮液中的分子，并且发射出与表面处的特定结合不相关的辐射。这种贡献常常被称作背景辐射或噪声辐射，并且已经与发射光子以便在检测之前穿过复杂生物基质的传统化验配置相关联。

在最简单的情况下，波导生物传感器通常包括3层系统，第一固体基板、无机导波层以及包括用于化验的样品的第二固体基板，其中无机导波层被夹在第一和第二固体基板之间。在US 2002/0110839 A1中公开了波导生物传感器的一个例子，其被合并在此以作参考。

在US 2002/0110839 A1中所公开的渐逝场波导生物传感器使用一种反应矩阵系统，其包括能够导向和引导光的波导并且在所述波导的表面上具有包覆层，该包覆层具有至少一个纳米阱形式的耗尽区域，其中可以通过在所述波导中引导的光的渐逝波来照射置于所述耗尽区域内的物质。这种纳米阱微阵列包覆层的制造需要更为复杂并且更为精确的工艺。此外，非常小的纳米阱需要把结合分子更为精确并且还要更为复杂地定位在所有阱内，从而导致另外的缺陷。此外，所述现有技术的渐逝场波导生物传感器没有夹在波导层与传感器之间的集成滤光器。

因此，本发明的一个目的是提供一种适于用作检测生物分子的化学或生物传感器的基于渐逝场的光学波导传感器，其对于由目标物质生成的发光辐射的检测精度更高，可以容易地生产并且具有较低的垂直制造范围。

发明内容

上述目的是通过提供一种基于渐逝场的波导传感器而实现的，所述波导传感器包括：

波导层；

被施加在所述波导层的上表面上的捕获化合物，其用于特别结合到目标物质；

被相接触地设置在所述波导层的下表面上的包覆层；

透射发光辐射同时吸收和/或反射激发辐射的辐射的滤光器，其中滤光器被设置在所述包覆层的下表面的下方；

至少一个用于感测发光辐射的检测器，其中检测器被设置在所述滤光器的下表面的下方；以及

与检测器相连接的基板，其包括所述检测器的电接口。

可能优选的是波导传感器包括集成在其中的激发光源，比如激光器、LED、OLED和/或PLED。此外，波导传感器可以包括集成在其中的光学透镜，比如射束成形器透镜和/或棱镜。

根据本发明，最为优选的是基于渐逝场的波导传感器，其中至少一个滤光器和至少一个检测器被集成在渐逝场感应的传感器/传感器系统中，从而在所述包覆层、(多个)滤光器和(多个)检测器的光学接触之间没有空气间隔。这样就提高了渐逝场感应的波导传感器和波导传感器系统的灵敏度，这是因为其避免了所发射的辐射在波导、包覆层和检测器之间的空气界面处的反射，所述反射对于发光辐射的检测灵敏度有负面影响。

本发明的另一个目的是针对一种渐逝场感应的传感器系统，其包括外壳和集成的波导传感器，所述波导传感器包括：

波导层；

被施加在所述波导层的上表面上的捕获化合物，其用于特别结合到目标物质；

被相接触地设置在所述波导层的下表面上的包覆层；

透射发光辐射同时吸收和/或反射激发辐射的辐射的滤光器，其中滤光器被设置在所述包覆层的下表面的下方；

至少一个用于感测发光辐射的检测器，其中检测器被设置在所述滤光器的下表面的下方；

与检测器相连接的基板，其包括所述检测器的电接口，其中

在波导层的上表面与外壳的下表面部分之间并且至少沿着外壳的下表面部分形成用于接收流体探测物(fluidic probe)的通道；并且通过目标物质作为受到渐逝场激发的结果而发光生成发光辐射。

发光辐射优选地是荧光。

超基板(superstrate)围绕和/或接触至少波导层的上表面。超基板通常是折射率n为1.33的水。