[发明专利]可缩放光谱检测和测量

说明书

相关申请案

本申请要求在2011年3月31日提交的美国临时专利申请序列号No.61/469,889的优先权。

前述申请和其中或在其审查期间引用的所有文件(“申请引用文件”)和在申请引用文件中引用或参考的所有文件和在此引用的所有文件(“在此引用文件”)，以及在此引用文件中引用或参考的所有文件，与在此或在作为参考包括在此的任何文件中提到的任何产品的任何制造商说明书、描述、产品规格和产品表一起因此作为参考包括在此，并且可以在本发明的实践中采用。更特定地，所有参考文件同样作为参考包括以至如同每个个别文件都具体且个别表示为作为参考包括。

技术领域

本发明属于光学的技术领域。更特定地，本发明涉及用于检测和测量样品的光谱性质的系统、方法和套件。

发明背景

已开发需要高成本且灵敏的试剂的许多化学和生化检测方法。寻求其中检测装置必须紧凑的这些检测方法的应用。这些是包括其中反应和检测在微尺度通道中承载的流体或悬浮固体上执行的分析系统的微流体装置开发的一些动力。用于这些反应和检测的非常少量的材料尤其允许成本有效分析和在其中空间受限的环境中仪器的使用。

许多检测方法涉及确定源自样品的光的光谱性质，其中光可以从样品散射或作为化学发光由样品内化学过程发射，或通过样品透射，或由样品选择性吸收，或在激发之后作为荧光从样品发射。

光电倍增管(PMT)普遍用来检测例如荧光信号。采用PMT的已知系统受PMT不能分辨入射光频率的约束。为提供该灵敏性，系统还必须在PMT前面结合经挑选从而仅选择所关注的特定波长的滤光器。使用PMT检测多颜色的系统需要在若干PMT之间分配观察光的装置，有待检测的每道离散光一个，其每个都必须具有其自己的特定滤光器。用于一次测量源自若干样品的发光的基于PMT的系统必须为有待观察的每个样品重复该分布、滤光和检测硬件中的全部。另外，在有待检测光的颜色上的任何改变需要对应滤光器的更换。

因此，具有如由以下本发明提供的能够在非常小的目标中有效执行任意光谱性质的大量高速离散测量的系统的需要。

在本申请中任何文件的引用或识别不是这样的文件作为现有技术可用于本发明的承认。

发明概要

本发明一般涉及用于检测和测量源自样品的光的光谱性质，或同时可缩放检测和测量源自在多个样品之间存在的每个样品的光的光谱性质的系统，其中该系统包括：包括色散元件的光具组(optical train)；以及图像传感器。检测和测量的光可以包括在样品的照射之后从样品散射的光；作为化学发光由样品内化学过程发射的光；在样品处沿宽带光源的方向由样品选择性吸收的光；或在激发之后作为荧光从样品发射的光。源自每个样品的光可以由色散元件光谱地色散，并且光的光谱性质可以作为在特定样品和图像传感器之间相对运动的函数随时间推移在图像传感器上测量。取决于应用，样品可以包括其组成可以随时间变化的单相流；包括但不限于珠或细胞的离散目标；或微滴。在一个实施例中，所关注的一个或多个样品可以在乳液中存在。在另一实施例中，一个或多个样品可以在微流体装置内在乳液中存在。

本发明也涉及用于检测和测量源自样品的光的光谱性质，或同时可缩放检测和测量源自在多个样品之间存在的每个样品的光的光谱性质的方法，其中系统可以包括：包括色散元件的光具组；以及图像传感器。检测和测量的光可以包括在样品的照射之后从样品散射的光；作为化学发光由样品内化学过程发射的光；在样品处沿宽带光源的方向由样品选择性吸收的光；或在激发之后作为荧光从样品发射的光。源自每个样品的光可以由色散元件光谱地色散，并且光的光谱性质可以作为在特定样品和图像传感器之间相对运动的函数随时间推移在图像传感器上测量。取决于应用，样品可以包括其组成可以随时间变化的单相流；包括但不限于珠或细胞的离散目标；或微滴。在一个实施例中，所关注的一个或多个样品可以在乳液中存在。在另一实施例中，一个或多个样品可以在微流体装置内在乳液中存在。