[发明专利]基于光子干涉仪的传感有效

专利信息
申请号: 201880064502.7 申请日: 2018-09-01
公开(公告)号: CN111164417B 公开(公告)日: 2023-06-23
发明(设计)人: J-W·何斯德 申请(专利权)人: 迈普有限公司
主分类号: G01N21/77 分类号: G01N21/77;G01N21/45;G01J9/02;G02B6/12;G02B6/293
代理公司: 北京市铸成律师事务所 11313 代理人: 崔雁;吴东亮
地址: 比利时根*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 基于 光子 干涉仪 传感
【说明书】:

公开了一种用于表征样品中的感兴趣的分析物的传感系统。它包括带有集成干涉仪的光子集成电路。所述集成干涉仪被配置用于光谱操作。所述集成干涉仪包括至少传感臂和参考臂,所述传感臂和所述参考臂都具有可用于与所述样品相互作用的可暴露区段,由此所述参考臂的所述可暴露区段的光程长度小于所述传感臂的所述可暴露区段的光程长度的两倍。所述传感臂的所述可暴露区段对所述感兴趣的分析物有选择性,而所述参考臂的所述可暴露区段对所述感兴趣的分析物没有选择性。

技术领域

发明涉及传感器领域。更具体地,本发明涉及使用光子干涉仪、光谱干涉仪基于特异性结合事件来对感兴趣的分析物进行传感,从而允许进行高质量分析的系统和方法。

背景技术

被设计用于传感目的的无标签折射率传感器本质上是非特异性的。在传感器附近改变折射率的任何事物都会对信号产生影响。为了使传感器对诸如蛋白质等生物分子具有特异性,传感器通常涂覆有仅与需要检测的蛋白质结合的生化层。然而,由于流体的变化、温度的变化、非特异性结合、物理吸附、应变、压力、表面的离子负载等,折射率仍可能会局部变化。这使得这些传感器的使用面临不受控制的定点照护(point-of-care)环境、易于改变的环境条件和变化的患者样品组成的挑战。

消费者最常用的自我测试之一是妊娠测试。所述妊娠测试成功的主要原因是易于使用:无需除了施加样品以外的操纵。然而,只有侧流免疫测定(诸如妊娠测试)才能使该单步使用(脏污测定)成为可能。其他性能更高的测试方法(诸如在临床实验室和医生办公室中使用的那些方法)通常需要若干个操纵步骤来执行该测定。为了设计易于由未经培训的人员使用的传感器系统(如在消费者或定点照护场所中的情况下),必须将操纵次数减少到最少,并且必须使成本比专业系统低几个数量级。理想地,只需施加样品即可进行测量,而无需施加不同的流体或将样品与试剂混合。这给无标签传感器带来了问题。由于这些传感器对许多不同的现象做出响应,因此它们通常需要三步方案:首先使用特定的环境条件或在传感器顶部使用特定液体进行基线测量,然后使用户样品流动并使生物分子与传感器结合,最后返回到初始环境条件或用与基线测量相同的液体进行流动。这是必需的,因为必须保证可以将信号响应分配给生物分子的存在,因此必须将环境因素保持尽可能恒定。这样,在步骤3和1中测量传感器的状态(即特定波长下的光谱或强度),并将差异分配给特定浓度的生物分子。最后一步的第二个原因是洗去非特异性结合或吸附的分子。

由Iqbal在IEEE J.Sel.Top.Quantum Electron.(2010)654-661中提出了通过省略最后的洗涤步骤、将流体步骤的数量从三个减少到两个而进行的针对现有基于折射率的传感系统的复杂性的部分解决方案。这是通过测量当流体从缓冲液切换成含有分析物的缓冲液时光谱的变化率来完成的。但是,这仍然需要两步过程,并且仅在实验室环境中当用分析物对已知流体加标(spiking)时才能起作用,而这不能转化为具有未知组成的流动人类样品的真实生活情况。当使用未知的患者样品时,结合曲线的斜率将被同时发生的各种现象所遮蔽。因此,减少流体步骤的量需要减少传感器对除特定结合事件以外的任何事物的响应。

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