[发明专利]对基于衍射的诊断的结果进行观察和分析的方法

说明书

本申请是分案申请，原申请是申请日为2002年8月30日，申请号为02827995.6的中国专利申请，其发明名称为“对基于衍射的诊断的结果进行观察和分析的方法”。

技术领域

概括而言，本发明属于在介质中检测分析物的领域，具体而言，本发明涉及对能够指示介质中分析物存在的基于衍射的诊断装置进行观察和/或分析的方法。

背景技术

有许多系统和装置能用于在各种介质中检测多种分析物。大多数这类系统和装置相对昂贵，并需要经过专门训练的技术人员执行检测。在许多情形中如果能迅速、廉价地确定分析物是否存在则非常有利。因此需要一种能简单、廉价制造且能可靠、灵敏地检测分析物的系统。

Sandstrom等人(24Applied Optics 472，1985)描述了一种以一层一氧化硅和一层硅作为介电膜的硅光学基质的应用。他们指出薄膜厚度的改变会改变光学基质的性质，产生与薄膜厚度有关的不同颜色。薄膜厚度与观察到的颜色有关，且设置在光学基质顶部上的薄膜可以产生可观察到的颜色改变。作者提出可使用数学模型对颜色变化进行定量，并且“使用计算机执行的计算表明，使用多层结构得到的光学效能非常微小...，不过，表面上的生物层对这种结构反射率的改变非常小，因为光学性质主要由多层结构内部的界面决定。用于检测生物层的最灵敏系统是单层涂层，而在大多数其他应用中，可通过加入介电层来改善性质。”

Sandstrom等人继续指出，由金属上的金属氧化物形成的载片具有某些缺点，并且金属离子的存在在许多生物化学应用中还可能是有害的。他们指出，理想的顶部介电膜为2-3nm厚的二氧化硅，该薄膜是当一氧化硅在周围环境大气中沉积时自然形成的，并且在玻璃或塑料基质上可使用在40-60nm一氧化硅层上的70-95nm的二氧化硅层。他们还描述了通过选择性蚀刻一氧化硅，用二氯二甲基硅烷处理二氧化硅表面，然后涂覆抗原和抗体生物层，从而形成楔形一氧化硅。根据这种楔形结构，能用偏振光椭圆计测定膜厚度，并指出在最大反差见于约65nm的区域，在此干涉衍射由紫变蓝。

授予Kumar等人的美国专利5,512,131批露了一种包括聚合物基质的装置，其中聚合物基质具有金属涂层。在经过涂覆的基质上压模一个具有分析物特异性的受体层。该装置用于冲模过程，或者作为开关。当分析物与该装置结合时，产生衍射图像。然后使用显象装置如光谱仪确定衍射图像的存在。

不过，Kumar等人描述的装置具有多个缺点。一个缺点是需要复杂的显象装置来观察任何衍射图像。

授予Bogart等人的美国专利No.5,482,830描述了一种包括一种基质的装置，该基质具有光学活性表面，其在光入射到其上时呈现出第一种颜色。所述第一种颜色定义为射气光的光谱分布。该基质还呈现出与第一种颜色不同的第二种颜色(通过具有与第一种颜色中存在的组合不同的光波长组合，或者具有不同光谱分布)。当表面上存在分析物时，响应于相同光呈现出第二种颜色。可通过使用仪器或者通过眼睛检测从一种颜色到另一种颜色的改变。这种灵敏的检测优于上面Sandstrom和Nygren所述的装置，且该装置的使用可商业化并具有竞争力。

不过，Bograt等人专利中披露的方法和装置具有若干缺陷。一个缺陷是装置的成本高。该装置的另一问题是难以控制处于晶片上的各层以便获得可靠读出。

Bogdanski等人的专利WO94/13835中描述了用于检测大分子的方法和系统。该系统包括预定尺寸样板的探针，其以已知图案衍射光。通过结合大分子(例如分析物)，衍射峰的位置由于这种结合而改变。

因此，该系统必须包括更加复杂的检测器和分析仪来检测衍射图样的改变。与之相比，当前所披露的基于衍射的系统检测衍射图样或图像的信息，从而必须检测的仅为衍射光的外观。从而，Bogdanski等人披露的方法和系统的一个缺点是，需要更加复杂的装置来检测衍射图样的变化。另一缺点是需要更加复杂的方法来制备探针，包含在易碎的二氧化硅表面上进行光刻和/或蚀刻步骤；这些方法由于费用高而不适于全规模制造过程。

授予Backman等人的美国专利No.5,196,350描述了一种光学检测方法，其使用免疫测定装置和产生衍射图案的掩模。免疫测定装置处于掩模和光源之间，从而与分析物结合会引起掩模产生的衍射或干涉图案改变。因此，该专利具有与Bogdanski专利相同的缺点，因为其使用了基于对衍射图案的改变进行检测的方法，而不是一种由结合产生的信息。这使得分析更加复杂，因为与存在被检测物时简单的是/否形成衍射图像相比，这些改变更细微。