[发明专利]为数字测定使用横向照明的光学成像系统

说明书

紧凑的光学成像系统，其包括单个过滤器和光源，该光源为数字测定中的珠粒检测提供横向照明。该光源被配置成朝向检测器皿发射光。该单个过滤器被定位成接收从检测器皿中的样本反射的、源自光源的光，并且接收来自检测器皿中的样本的输出。检测器被配置成接收反射光的一部分和传过单个过滤器的输出的一部分。

相关申请的交叉引用

本申请是2016年12月21日提交的美国临时专利申请No.62/437,534的非临时申请并且要求其权益，该临时专利申请的全部内容通过引用结合于本文。

技术领域

本公开涉及一种光学成像系统，其包括单个过滤器和光源，该光源为数字测定中的分析物分析提供横向照明。

背景技术

可以准确分析样本中的（一个或多个）关注分析物的设备和方法对于诊断是必不可少的，诸如例如诊断疾病、病症或病状、预后、环境评估、食品安全、化学或生物战剂的检测等等。用于量化样本中的低水平分析物分子的大多数当前技术使用扩增程序来增加报告分子的数量从而提供可测量的信号。当前技术的示例包括：用于在基于抗体的测定中扩增信号的酶联免疫吸附测定（ELISA）、以及用于在基于DNA的测定中扩增靶DNA链的聚合酶链式反应（PCR）。大多数检测方案要求在整体中存在大量分子，以用于使聚合信号高于检测阈值。该要求限制了大多数检测技术的灵敏度以及动态范围（即，可以检测到的浓度的范围）。许多已知方法和技术进一步受到非特异性结合问题的困扰，这导致背景信号中的增加并且限制了可以准确地或可再现地检测到的最低浓度。

数字ELISA是针对下一代免疫测定的候选者，因为它可以使用偶联物（conjugate）来检测一个酶的分子。参见图1和图2。在数字ELISA中，在捕获抗体与检测抗体之间的珠粒（bead）上捕获靶分子，其中检测抗体与酶结合。然后将珠粒与酶的基质一起俘获在液滴腔中，并且用重油来替代水相，从而允许在分析之前去除水相。

在基于珠粒的数字ELISA中，将单个珠粒封装在阵列的微腔中。其中珠粒已经捕获了免疫复合型种类的一些腔在荧光成像时提供明亮点（即，明亮的腔）。有珠粒存在的腔的百分比与抗原浓度相关。因此，有必要在阵列微腔中标识珠粒和酶的方位。

光学成像是一种用以在测定中确定珠粒位置的方法。光学成像还可以使用珠粒/酶双通道成像来一次检测大量（超过10000）微腔的数据。然而，由于用于荧光/荧光类型的珠粒/酶双通道成像的复杂光学器件，用于双通道成像的常规光学系统对于要安装在现有产品上而言是大型且昂贵的。常规光学系统要求用于相应通道的多个光学过滤器，以及用于交换模式的外部致动器。

发明内容

因此，提供一种用于数字免疫测定的简化光学成像系统是合期望的，该系统提供了紧凑且低成本的数字免疫测定设备。本发明的实施例提供了一种使用光散射光学器件以用于数字免疫测定的成像系统，其中与常规光学成像系统相比，其大幅度降低了大小和成本。

本发明的实施例通过采用将光散射应用于用以珠粒检测的测定的光源来简化光学成像系统。光学成像系统利用光散射/荧光类型，并且已经通过去除用于在常规系统中所使用的模式交换的光学组件和对应的致动器结构而被简化。为了演示根据该系统的实施例的光学成像系统的能力，设计并测试了用于数字ELISA的紧凑设备。光学成像系统的实施例演示了良好的性能，并且与常规光学成像系统相当或优于常规光学成像系统。（值得注意的规格总结在图1中）检测器的体积和成本分别是近似几十分之一和100分之一。

在一个实施例中，本发明提供了一种紧凑的数字测定装置，其包括：检测器皿；光源，其被配置成朝向检测器皿发射光；单个过滤器；以及检测器。单个过滤器被定位成接收从检测器皿中的样本反射的、源自光源的光，并且接收来自检测器皿中的样本的输出。检测器被配置成接收反射光的一部分和传过单个过滤器的输出的一部分。