[发明专利]用于样本阵列的自参考检测与成像的系统和方法

说明书

背景技术

本发明涉及检测与成像，更具体而言，涉及用于样本阵列的光学检测与成像的系统和方法。

表面等离子体共振（SPR）检测是用于检测分子吸收和相互作用的光学检测技术。SPR检测被用于包含生物传感器的多种多样的化学系统。典型而言，SPR传感器包括棱镜支持薄金属层的布置。配体分子被固定在薄金属层的一侧，以从该薄金属层形成改性金属表面。样本被设置在改性金属表面上。入射到样本上的光束以共振方式激发薄金属层中的表面等离子体。表面等离子体在平行于薄金属层与棱镜之间形成的界面（金属/棱镜界面）的方向扩散。由于表面等离子体存在于薄金属层与外部介质（例如空气或水）的边界，因此表面等离子体的震荡响应于金属与外部介质的边界的任何改变、诸如金属表面上的分子的吸收。SPR现象典型地通过对薄金属层的表面附近的折射率改变进行感测来检测。改性金属表面的反射光谱可以通过测量作为入射光的入射角或者波长的函数的、反射光的强度来确定。SPR现象对在边界的折射率改变的敏感性对于观察并量化在薄金属膜/样本溶液界面的化学反应是有用的。

典型而言，SPR系统在干涉仪中使用两个不同的路径。第一路径可以被称为参考臂，第二路径可以被称为样本臂。从辐射源朝向参考的大方向被称为参考臂，从辐射源朝向样本的大方向被称为样本臂。来自辐射源的入射光被分离为两个部分，第一部分经由参考臂传播并入射在参考样本上，第二部分经由样本路径传播并入射在样本上。在干涉仪中具有两个不同的路径使得系统易受到诸如振动的环境因素的影响，导致检测与成像中的噪声。在干涉仪配置中的SPR技术对于诸如振动和温度波动的环境因素相对更敏感。振动可能使干涉仪中的两个臂之间未对准，这可能导致经由两个不同的路径传播的光缺少相干性，因此影响检测的灵敏度。

因此，期望具有用于样本阵列的检测与成像的改善的系统和方法。

发明内容

在一个实施例中，提供一种用于检测具有可检测样本和至少一个参考样本的样本阵列的系统。该系统包括：电磁辐射源；感测表面，包括多个样本域，其中，所述多个样本域包括至少一个参考域；相位差产生器，配置成导入样本阵列中的一个或更多的样本的路径长度的差异；以及成像光谱仪，配置成对样本阵列中的一个或更多的样本进行成像。

在另一个实施例中，提供用于对样本阵列进行检测与成像的检测与成像系统。该系统包括：宽带光源，配置成照射样本阵列；光学引擎；图像获取单元，配置成获取图像数据；以及信号处理单元，用于处理获取的图像数据。该光学引擎包括：SPR感测表面，具有样本域和至少一个参考域；相位差产生器，配置成导入样本阵列中的一个或更多的样本的路径长度的差异，图像获取单元配置成获取图像数据，信号处理单元用于处理获取的图像数据。

在一个示例中，提供一种用于对阵列中的样本进行成像的方法。该方法包括：提供入射辐射；用入射辐射照射样本阵列中的样本，以生成结果束，其中，样本阵列包括参考样本；导入样本阵列的一个或更多的样本的路径差异；使结果样本束与结果参考束进行干涉，以形成干涉光谱；获取干涉光谱；以及重构一个或更多的样本的光谱特性。

附图说明

当参考附图阅读下面的具体实施方式时，本发明的上述和其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中，各图中同样的附图标记代表同样的部分，其中：

图1是用于同时检测样本阵列的示例自参考检测与成像系统的框图；

图2是图1的光学引擎的示例的概要图；

图3是用于同时检测样本阵列的自参考表面等离子体共振（SPR）检测与成像系统的示例的概要图；

图4是配置用于自由溶液（free solution）的SPR的感测表面的示例的剖视图；

图5是配置用于定域的SPR的感测表面的示例的剖视图；

图6是配置用于纳米光栅SPR的感测表面的示例的剖视图；

图7是配置用于反射干涉分光法的感测表面的示例的剖视图；

图8是用于重构对于样本阵列的样本位置的光谱特性的图像的、用于对样本阵列自参考检测与成像的示例方法的流程图；

图9是用于对感测表面上的三个点的吸收系数的高斯分布的仿真结果的示例的图表；

图10是对应于对图11的三个点计算了傅里叶逆变换的图表；以及

图11是对于图10的三个点的检索的SPR的图表。

具体实施方式