[发明专利]基于倏逝照明和荧光的分子诊断系统

说明书

技术领域

本发明涉及照明检测系统和方法，特别是在分子诊断领域。

背景技术

检测系统中使用的照明的一个实例是荧光，并且使用荧光检测的实例是在核酸测试(NAT)中。这是用于检测疾病的遗传倾向的分子诊断中的核心要素，其用于确定RNA表达水平或者识别造成感染的病原体(比如细菌和病毒)。

荧光的检测可以用于定性确定特定靶DNA样本的存在性并且用于定量确定样本中存在的DNA的量。本发明涉及用来检测荧光的设备以及使用方法。

在典型的分子诊断实验中，对生物样本(bio-sample)进行筛选(screen)以便检测特定生物成分(“靶”)，例如基因或蛋白质。这通过检测靶到捕获探针的选择性结合(称为杂化)的发生来完成，所述捕获探针附接到固体表面。杂化步骤之后典型地为其中所有未结合的靶分子被冲走的清洗步骤，并且最后执行检测步骤。

所述检测基于附接到靶分子的荧光标记的荧光检测。荧光检测需要非常灵敏且是表面特定的，以便最小化生物背景。理想地，荧光检测需要能够进行单荧光标记检测，同时该过程保持时间有效。

在不久的将来，所述检测需要在医院或者被设置用于诊断的实验室之外执行。这要求设备能够在相对较短的时间内进行灵敏的测量。

生物传感器中荧光检测的缺陷之一是该生物背景信号。在典型的实验中，需要检测结合到表面的分子的荧光。然而，表面邻近的生物成分可能产生大的背景信号。因此，需要相对较长的测量时间以便补偿背景。减轻该问题的一种标准方法是使用共焦滤波，使得来自小体积的激发被成像到使用的检测器上。

然而，使用共焦光学系统的问题同样是检测过程的长度，因为点聚焦(spot focus)需要跨样本的感兴趣区域扫描以便确保可靠性和灵敏性。

该问题的一种提出的解决方案是执行线扫描荧光检测。焦线跨样本扫描，从而可以缩减检测时间。然而，共焦滤波在沿着激发线的轴的方向上不是最佳的。这具有以下直接结果：检测的表面荧光受相对较大的背景信号影响并且灵敏度降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用在医护点诊断中的分析系统和方法，其中可以实现高的测量速度，而没有灵敏度和/或表面特异性的重大损失。

本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。

依照本发明，提供了一种照明检测系统。

利用依照本发明的系统，允许在不遭受灵敏度的损失的情况下实现增大速度的线扫描检测的强度。线聚焦用于增大的扫描速度使得线方向上的共焦性降低。因此，这种类型的检测的灵敏度降低。为了补偿该效应，并入了倏逝激发。利用倏逝激发给出增强的表面特异性，从而实现检测的灵敏度增强。本发明因而组合了线扫描(缩减分析时间)和倏逝激发(降低背景信号)的优点。这允许实现以上概述的医护点诊断应用。

关联的辐射处理装置优选地包括用于产生环形束形状的束定形变换器。该环形束形状可以用来利用激发辐射产生样本的倏逝激发。特别地，当聚焦束时，如果光具有超过临界角的到样本的入射角，那么将在样本中存在全内反射，并且只有近场倏逝光将进入样本以激发样本。束定形元件可以例如从激发辐射源的输出的平面平行圆形截面波前产生环形束形状。然而，所述截面不必是圆形的，并且可以是例如椭圆形、矩形或者甚至正方形。事实上，如下文进一步阐述的，只要满足临界角要求以便获得倏逝激发，那么任何形状都可以。

关联的辐射处理装置优选地还包括用于从环形束产生束形状的线形成元件，所述束形状由聚焦装置映射到激发线。这提供了允许仅在一个方向上扫描以便实现2D样本区域上的扫描的线照明。该线形成元件可以例如包括圆柱透镜或相位板。

辐射收集装置优选地用于收集来自样本的发光辐射，即荧光辐射和/或磷光辐射。优选地，使用荧光辐射检测，因为这是最灵敏的并且基于即时过程。

所述系统可以用来分析可以被激发的任何样本。这样的样本包括为固体、液体或气体的所有种类的材料，如果它们附接到表面的话。优选地，样本包括部位或腔室形式的分析表面，所述部位或腔室可以携带或包含待分析的化学物质。这样的腔室可以是所有体积的反应容器。优选地，所述系统包括寡或多核苷酸(例如DNA或RNA)分析系统。这样的系统包括基于这样的材料的复制的系统并且包括例如聚合酶链反应复制或者其他复制技术。

所述聚焦装置和辐射收集装置可以共享激发/收集透镜。这简化了所述系统，鉴于稳定性以及医院外的现场使用，这是所希望的。制造成本也将降低。

依照本发明，还提供了一种使用照明检测系统测量来自样本的分析辐射的方法。该方法尤其提供了上面关于所述设备解释的优点。