一种用于检测结合亲和力的装置(1)，包括布置在基板(22)上的平面波导(2)。波导(2)具有外表面(21)和用于将相干光束耦合到波导(2)中，使得平行的相干光束(62)沿着波导(2)传播的多个输入耦合线(31)。输入耦合线(31)是弯曲的且在相邻的输入耦合线(31)之间具有渐增距离。预定波长的发散的相干光束(61)耦合到波导(2)中，使其沿着波导(2)传播。多个结合部位(51)沿着布置在波导(2)的输出耦合部中的至少一个另外的多个衍射线附着到外表面(21)上。这些衍射线包括在相邻输出耦合线之间具有渐减距离的多个弯曲的输出耦合线(41)。这些输出耦合线将相干光的衍射部分从平面波导(2)解耦，且相干光(63)的解耦部分汇聚到预定第二焦点位置(631)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测结合亲和力的装置，以及涉及根据相应的独立权利要求的方 法。
技术介绍
该装置在各种应用中被用作例如生物传感器。一个特别的应用是检测或监控结合 亲和力或过程。例如，借助于这种生物传感器，能够执行检测目标样本到结合部位的结合的 各种测定。典型地，在以二维微阵列的布置在生物传感器表面上的点处，在生物传感器上进 行大量的这种测定。微阵列的使用提供了在高吞吐量筛查中同时检测不同目标样本的结合 亲和力或过程的工具。为了检测目标样本结合到特定的结合部位的亲和力，例如，目标分子 结合到特定捕获分子的亲和力，大量的捕获分子在各个点处固定在生物传感器的外表面上 (例如，通过喷墨测定点位法或光刻法）。每个点都形成预定类型的捕获分子的单个测量区 域。目标分子到特定类型的捕获分子的结合被检测且用来提供关于目标分子相对于特定捕 获分子的结合亲和力的信息。 已知的用来检测目标样本的结合亲和力的技术使用荧光标记。荧光标记能够在激 发时发射荧光。所发射的荧光具有识别在特定点处的当前荧光标记的特征发射谱。所识别 的荧光标记指示，加标记的目标分子已经与存在于该点处的特定类型的结合部位结合。 一种用于检测加标记的目标样本的传感器描述于以下论文中："Z印tosens的蛋 白质微阵列：一种用于低丰度蛋白质分析的新颖的高性能微阵列平台"，Proteomics2002， 2，S. 383-393，Wiley-VCHVerlagGmbH，69451Weinheim，Germany。其中所描述的传感器 包括布置于基板上的平面波导。平面波导具有能够将多个结合部位附着于其上的外表面。 而且，平面波导具有多个用于以相干光束沿着平面波导传播的方式将相干光束耦合到平面 波导中的输入親合线（incouplinglines)。在相干光的渐逝场沿着平面波导的外表面传播 的情况下，相干光在总反射下传播通过平面波导。在平面波导的外表面处的渐逝场贯入较 低折射率介质中的深度在传播通过平面波导的相干光的波长的小部分的量值的数量级上。 渐逝场对与布置在平面波导的表面上的结合部位结合的加标记的目标样本的荧光标记进 行激发。由于在平面波导的外表面处渐逝场贯入光学上较薄介质中的极小深度，因此仅仅 使与固定在平面波导外表面上的结合部位结合的加标记样本被激发。随后，借助于CCD照 相机来检测由这些标记发射的荧光。 虽然原理上能够利用荧光标记来检测结合亲和力，但是该技术的不利之处在于， 检测的信号是通过荧光标记产生的，而不是通过结合配对者本身产生。另外，对目标样本加 标记需要额外的制备步骤。而且，加标记的目标样本相对昂贵。另一缺点在于，由荧光标记 在目标样本处的位阻所导致的结果的证伪，可能妨碍目标样本与捕获分子的结合。另外的 缺点在于，由于标记的光致退色或淬火效应导致的结果的证伪。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于检测目标样本与结合部位之间的结合亲和力的装置，以 及能够提供表征克服或者至少大幅减少了上述现有技术的缺点的结合亲和力的信号的方 法。 根据本专利技术，该目的是通过用于检测结合亲和力的装置来实现的。该装置包括布 置在基板上的平面波导。平面波导具有外表面以及多个输入耦合线，所述多个输入耦合线 用于以在操作中平行的相干光束沿着平面波导传播且渐逝场沿着其外表面传播的方式将 相干光束耦合到平面波导中。多个输入耦合线是弯曲的且布置成，当平行的相干光束沿着 平面波导传播的方向上观看时，在相邻的输入耦合线之间具有渐增的距离，多个输入耦合 线的布置以及相邻输入耦合线之间的距离使得，在操作中，来自预定的第一焦点位置且撞 击多个输入耦合线的预定波长的发散相干光束以平行的相干光束沿着平面波导传播的方 式耦合到平面波导中。能够结合目标样本的多个结合部位附着到外表面上。附着的结合部 位沿着布置在平面波导的输出親合部（outcouplingsection)中的至少一个另外的多个衍 射线布置。至少一个另外的多个衍射线包括多个弯曲的输出耦合线，这些弯曲的输出耦合 线布置成当在撞击其上面的相干光传播的方向上观看时在相邻的弯曲输出耦合线之间具 有渐减的距离，从而能够衍射预定波长的相干光的一部分，以使其以预定波长的相干光的 解耦部分汇聚到预定的第二焦点位置的方式从平面波导解耦，从而在第二焦点位置处提供 表征结合部位与目标样本之间的结合亲和力的信号。 值得注意的是，术语"弯曲的输出耦合线"包括两者，S卩，"真实"线（reallines)， 其具有光学衍射效应（物理上存在的线，例如光栅线）且将预定波长的相干光的一部分 衍射到预定的第二焦点位置（在该情况下，结合部位沿着另外的多个"虚拟"线（virtual lines)布置而与目标样本一起形成生物格栅，从而朝向"真实"线衍射平行的相干光束的一 部分），以及"虚拟"线（物理上未存在于波导的外表面上或者本身不具有光学衍射效应但 是通过沿着这些"虚拟"线布置的结合部位形成而与目标样本一起形成生物格栅的线）。两 种"弯曲的输出耦合线"、"真实"线以及"虚拟"线将预定波长的相干光的一部分衍射到预定 的第二焦点位置。在后者情况下，即，当弯曲的输出耦合线由生物格栅的"虚拟"线形成时， 除了生物格栅之外，诸如光栅的那些线的"真实"线可以存在或者可以不存在。 术语"弯曲的输入耦合线"也包括两者，S卩"真实"线，其具有光学衍射效应（物理 上存在的线，例如光栅线）且衍射预定波长的相干光的一部分以将相干光的衍射部分耦合 到平面波导中，以及"虚拟"线（物理上未存在于波导的外表面上或者本身不具有光学衍射 效应但是通过沿着这些"虚拟"线布置的结合部位形成从而连同目标样本一起形成生物格 栅的线）。"真实"线可以例如实施为弯曲的物理线，其将发散相干光束耦合到波导中，而"虚 拟"线可以是弯曲的线，其将分散的相干光束耦合到平面波导中，结合部位沿着这些虚拟线 布置而衍射（连同与其结合的目标样本一起）来自点光源（布置在预定位置处）的发散相 干光束的一部分且将相干光的衍射部分耦合到平面波导中。当在耦合到平面波导中的相干 光的传播方向上观察时，弯曲的输入耦合线（"真实"线或"虚拟"线）具有彼此渐增的距 离。因此可能的是，输入耦合线和输出耦合线可以都仅包括生物格栅（无"真实"线）。这 在制造这些格栅时是有益的，因为输入耦合线和输出耦合线两者的制造随后能够利用光刻 技术在单个步骤中进行。这可以使得格栅的制造更加廉价。 在操作中，在与所施加的目标样本结合的附着结合部位处的输出耦合部中衍射的 相干光（一起形成生物格栅）能够设置在第二焦点位置处，作为结合亲和力的度量。例如， 将设在预定的第二焦点位置处的相干光的强度进行检测且与已经仅由结合部位衍射（不 具有施加的目标样本）的相干光的已知强度进行比较。强度的变化表征结合部位与目标样 本之间的结合亲和力（即，是结合部位与目标样本之间的结合亲和力的度量），这是因为， 由于目标样本已与结合部位结合，所以当与在仅由结合部位引起的预定的第二焦点位置处 的强度相比时，在预定的第二焦点位置处的强度显著不同。这克服了对目标样本加标记的 需要，因为相干光的输出耦合部分在预定的第二焦点位置处建设性地干涉而提供可检测信 号。"在预定的第二焦点位置处建设性地干本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于检测结合亲和力的装置(1)，所述装置(1)包括布置在基板(22)上的平面波导(2)，所述平面波导(2)具有外表面(21)以及多个输入耦合线(31)，所述多个输入耦合线用于将相干光束耦合到所述平面波导(2)中，使得在操作中平行的相干光束(62)沿着所述平面波导(2)传播并且渐逝场沿着其外表面(21)传播，其特征在于，所述多个输入耦合线(31)是弯曲的且布置成当在平行的相干光束(62)沿着所述平面波导的传播方向上观看时相邻的输入耦合线(31)之间具有渐增的距离，所述多个输入耦合线的布置以及相邻输入耦合线之间的距离使得，在操作中，来自预定的第一焦点位置(611)且撞击所述多个输入耦合线的预定波长的发散的相干光束(61)耦合到所述平面波导(2)中，使得平行的相干光束(62)沿着所述平面波导(2)传播，其中能够结合目标样本的多个结合部位(51)沿着布置在所述平面波导(2)的输出耦合部中的至少一个另外的多个衍射线附着到所述外表面(21)上，所述至少一个另外的多个衍射线包括多个弯曲的输出耦合线(41)，所述多个弯曲的输出耦合线(41)布置成当在撞击在其上面的相干光(62)的传播的方向上观看时在相邻的弯曲输出耦合线之间具有渐减的距离，从而能够衍射撞击所述弯曲的输出耦合线的预定波长的相干光(62)的一部分，以使其从所述平面波导(2)解耦，使得预定波长的相干光的解耦部分(63)汇聚到预定的第二焦点位置(631)，从而在所述第二焦点位置(631)处提供表征所述结合部位(51)与所述目标样本(52)之间的结合亲和力的信号。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫·法蒂格尔，
申请(专利权)人：弗·哈夫曼拉罗切有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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