[发明专利]用于生物传感器的优化检测器读出

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物传感器的光学检测器的改进读出的方法，并涉及一种用于所述方法的系统。

背景技术

近来，对生物传感器的需求一直在增加。通常，生物传感器能够检测分析物内的给定特异性分子，其中，所述分子的量通常很小。因此，如果分析物内存在要检测的分子，则使用仅结合到特异性结合位点或点的目标粒子，例如超顺磁性标记珠。一种用以检测结合到结合点的这些标记粒子的已知技术是FTIR。其中，光以全内反射角耦合到样品中。如果靠近样品表面不存在粒子，光被完全反射。不过，如果标记粒子结合到所述表面，破坏了全内反射的条件，一部分光被散射到样品中，由此表面反射的光量减小。通过利用光学检测器测量反射光的强度，可以估计结合到表面的粒子的量。

通常，将光电二极管用作光学检测器。然而，通过(CCD)相机或任何其他多像素系统进行检测要高效得多，这是由于相机能够并行检测很多结合位点或点。不过，使用相机的缺点在于，由于读出系统中的增益误差和偏移误差而很难精确测量结合点的强度。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于生物传感器的改进的光学检测器读出。这一目的是利用权利要求的特征实现的。

本发明基于这样的想法，即：调制耦合到样品中的光的振幅并同时检测由样品表面反射的或源自样品的光。从而，可以精确地测量(一个或多个)结合点的相对变暗。

本发明提供了一种生物传感器系统，包括：光源；适于被所述光源照射的盒(cartridge)；适于检测源自所述盒的信号的光检测器；适于在至少两种不同状态之间改变对所述盒的照射的照射控制器件；用于生成具有第一频率的第一振荡的器件；以及用于生成具有第二频率的第二振荡的器件，其中，由所述第一振荡确定，例如触发所述光检测器的帧率，并且由所述第二振荡确定，例如触发所述照射控制器件。

由第一振荡触发检测器的帧率不表示同样由所述振荡确定检测器的积分时间。可以由检测器或其控制确定，或由所述第一振荡的波形确定积分时间。对于由第二振荡触发照射控制器件而言，也是同样的情况。

其中，所述第二频率优选地等于所述第一频率的一半。因此，盒经历两种不同的照射状态，例如，基本为暗的一种照射状态，和基本为亮的第二照射状态。由于由第一振荡触发光检测器，所以交替从暗状态和亮状态拍摄图像。这实现了改进的图像分析，这是由于所述暗状态包含了与噪声、背景、不均匀照射等有关的信息。

然而，除1∶1之外的暗帧与亮帧的其他频率比也是可能的。具体而言，这取决于干扰，即噪声的带宽。1∶1的比率既能最大降低带宽又能获得最大数量的亮帧。不过，只要必需抑制缓慢变化的暗电流，这个比例可以是例如1∶10。在那种情况下，大部分的帧是亮的，从而能够从结合点自身收集到更多信息。

具体而言，光检测器可以包括视频或CCD相机。在那种情况下，或者可以使用相机的(电子)快门来在两个值之间调制光振幅，而不是调制光源自身。不过，这样不会在相机传感器受抑制之前诱发背景光。

不过，也想到了其他检测器，例如分立的光电二极管或任何适当的多像素系统。

系统还可以包括用于分析视频或CCD相机输出的视频处理软件以及用于将由盒反射或源自盒的光投射到光检测器或相机上的光学装置。

本发明还涉及一种检测生物传感器盒的结合点处相对变暗的方法。所述方法包括如下步骤：在第一照射下拍摄所述结合点及其周围的第一图像，并分析所述第一图像中所述结合点处的强度I₁(A)及其周围处的强度I₁(B)。然后，在第二照射下拍摄所述结合点及其周围的第二图像，并分析所述第二图像中所述结合点处的强度I₂(A)及其周围处的强度I₂(B)。最后，计算所述结合点的相对变暗。其中，所述第二照射具有比所述第一照射更高的强度。任选地，该方法还包括识别结合点的步骤。

优选地，通过D＝(I₂(A)-I₁(A))/(I₂(B)-I₁(B))计算所述结合点的相对变暗D。不过，其他计算相对变暗的方法也是可能的。例如，可以逐个像素地执行分析第一和第二图像的强度的步骤。

当然，生物传感器系统或检测方法都不限于逐帧的照射调制。可以对帧的不同部分进行不同的照射。例如，可以想到检测器渐进地扫描像素或类似例如图像的水平条的区域。