[发明专利]具有单件式光学元件的检测系统

说明书

优先权申请的交叉引用

本申请基于下列专利申请并根据美国法典第35篇第119条e款要求下列专利申请的权益：为了所有的目的通过引用被全部并入本文的2013年2月1日提交的序列号为61/759,928的美国临时专利申请。

其它材料的交叉引用

本申请为了所有的目的通过引用全部合并下面的专利文件：2006年5月9日公开，美国专利号为7,041,481；2010年7月8日公布，美国专利申请公布号为2010/0173394 A1；2011年9月8日公布，美国专利申请公布号为2011/0217712 A1；2012年6月21日公布，美国专利申请公布号为2012/0152369 A1；2012年7月26日公布，美国专利申请公布号为2012/0190032 A1；以及2012年8月2日公布，美国专利申请公布号为2012/0194805 A1。

介绍

很多生物医学应用依赖于样本的高吞吐量试验。例如，在研究和临床应用中，使用目标特定试剂的高吞吐量遗传测试可提供关于样本的高质量信息用于药物发现、生物标志发现和临床诊断等。作为另一例子，传染病检测常常需要筛选用于多个遗传目标的样本以产生高置信度结果。

乳状液使彻底改革高吞吐量试验抱有相当大的希望。乳化技术可产生起生物化学反应的独立反应室的作用的数十亿含水液滴。例如，含水样本(例如200微升)可分成液滴(例如四百万个液滴，每个50皮升)以允许单独的子成分(例如细胞、核酸、蛋白质)以大规模地高吞吐量的方式分离地被操纵、处理和研究。

含水液滴可悬浮在油中以产生油包水乳状液(W/O)。乳状液可使用表面活性剂被稳定化以在加热、冷却和运输期间减少液滴的凝聚，从而使热循环能够被执行。相应地，乳状液已经用于使用聚合酶链反应(PCR)执行液滴中的核酸目标分子的单拷贝扩增。可使用泊松统计分析对目标为负(或正)的液滴的馏分以估计样本中的目标的浓度。

基于液滴的试验常常使用一个或多个荧光团作为在液滴中的标记以报告诸如扩增的反应的出现和因而在单独液滴中的目标的至少一个拷贝的存在或缺乏。液滴可被产生并起反应(例如热循环)，且然后从每个液滴中测量光发射以确定目标是否存在于液滴中。然而，制造用于敏感的、可靠的、鲁棒的和负担得起的液滴的光检测系统存在很多技术障碍。这些障碍中的一些与检测光学器件有关。例如，最近开发的硅光电倍增管将雪崩光电二极管的光灵敏度与接近光电倍增管的尺寸的感测区域尺寸相结合，同时是非常紧凑的固态设备并在相对低的成本下被制造。然而，为了最好地利用这些检测器并实现最高可能的检测器动态范围，特别是对高速荧光检测应用，使硅光电倍增管感测区域暴露于均匀地分布在所有感测元件中的所收集的荧光信号变得很重要。对于弱荧光信号，避免光损失和提供最佳检测器灵敏度同样重要。

需要用于液滴的改进的光检测系统。

概述

本公开提供了检测系统，其包括：检查区；单件式光学元件，其包括聚集从检查区接收的光的聚焦部分和使从聚焦部分接收的经聚集的光变得均匀的引导部分；以及配置成检测从引导部分接收的均匀光的检测器。

附图简述

图1是根据本公开的方面的用于样本分析的示例性光学检测系统的选定方面的示意性表示，该系统包括会聚光学器件，会聚光学器件包括聚光器。

图2是图1的聚光器的示意图。

图3是根据本公开的方面的包括示例性聚光器的两个拷贝的图1的光学检测系统的示例性实施方式的等距视图，说明性光线由虚线表示。

图4是图3的光学检测系统的平面图。

图5是通常在图4中的“5”处指示的区域处截取的图4的光学检测系统的检查区的剖视图。

图6是通常沿着图4的线6-6穿过聚光器之一并朝着系统的检测器截取的图4的检测系统的截面图。

图7是图3的光学检测系统的聚光器的有所示意性的侧视图。

图8是根据本公开的方面的通常从聚光器的光输入端截取的图3的光检测系统的聚光器的等角视图。

图9是图8的聚光器的侧视图。

图10是通常沿着图9的线10-10截取的图8的聚光器的端视图。

图11是通常沿着图9的线11-11截取的图8的聚光器的另一端视图。

图12是根据本公开的方面的图1的光学检测系的可选的示例性实施方式的平面图，其中选定的激发和发射光学器件被组合。

详细描述