辐射载体及其在光学传感器中的使用制造技术

一种用于承载至少一个辐射束(103)的辐射载体(100)，在其表面(102)上具有至少一个激发光栅(101)，用于将至少一个激发辐射束(104)定向地引导出辐射载体，从而照亮感兴趣的区域(105)；以及用于重定向从感兴趣的区域放射出的发射辐射的至少一个结构(108)。进一步提供了包括至少一个这样的辐射载体(100)和至少一个检测器的传感器，该结构(108)被适配成用于将来自感兴趣的区域(105)的辐射重定向到至少一个检测器(110)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】辐射载体及其在光学传感器中的使用
本专利技术涉及粒子检测和光学分析的领域。更具体地说，它涉及通过光学方法的粒子检测和可选分析。具体而言，其涉及基于发光的检测，例如，对处于流动中的粒子的基于荧光的检测或者对处于流动中的粒子的基于拉曼散射的检测。专利技术背景细胞计量术，尤其是流式细胞计量术存在于基于形态学和/或化学特性的分析物(例如，肿瘤细胞)的标识中。在后一种情况下，标记(例如，发光标记(诸如举例而言，荧光标记))通常被用来标记可标识细胞的特定分子，诸如蛋白质。这通常需要一种聚焦激光以激发发光体(例如，荧光团)并收集和过滤来自细胞的发光(例如，荧光)的光学系统。对粒子的发光(例如，荧光)检测是一种用一个或多个发光体(例如，荧光团)来染色或标记流体样本中的感兴趣的粒子的技术。为了检测粒子，被附着到粒子的发光体(例如，荧光团)由光信号激活，并且来自发光体(例如，荧光团)的发光(例如，荧光)接着由光学检测器检测。在染色或标记粒子的阶段期间，若干发光体(例如，荧光团)绑定到粒子上，并且剩余数量的发光体(例如，荧光团)不绑定。在现有技术的设备中，剩余数量的未绑定的发光体(例如，荧光团)必须在激活被绑定到粒子的发光体(例如，荧光团)之前被移除，因为背景噪声降低了通常具有低分辨率的检测器的灵敏度。移除未绑定的标记的这些附加的步骤增加了过程的复杂性，并且洗掉标记所需要的区域以及用于流量控制的可控泵及其他元件通常使设备体积庞大。即使简单的细胞计数测试也需要大量的吞吐量。为了执行细胞计数，细胞需要非常快地流过系统，这意味着只有很少的来自每个单个细胞的信号可用。因此，需要要求激光器和光学系统的精密对准的极其敏感的系统。为了操纵激光输入，波导被经常使用。然而，发光(例如，荧光、灯(宽带谱))的频谱的宽度阻碍或妨碍波导中的有效输入。专利技术概述本专利技术的各实施例的目的是提供一种紧凑且易于使用的光学传感器和分析器，以用于执行发光(例如，荧光或拉曼散射)检测。一方面，本专利技术提供一种用于传感器的辐射载体，该辐射载体被适配成用于承载至少一个辐射束，该辐射载体包括表面。辐射载体包括在该至少一个辐射载体的表面上的至少一个激发光栅，该至少一个激发光栅被定位并适配成将激发辐射束定向地耦合出辐射载体，从而照亮感兴趣的区域(ROI)，以及被定位并适配成用于重定向(例如用于接收和重定向，诸如用于收集和重定向(例如，用于反射))从感兴趣的区域放射出的发射辐射的另外至少一个结构。从感兴趣的区域放射出的发射辐射可以是激发辐射，其例如被简单地反映在例如存在于感兴趣的区域中的粒子上，或者可以是不同于激发辐射的辐射类型，其通过激发辐射与存在于感兴趣的区域中的粒子的相互作用(诸如荧光或磷光辐射)而被生成在感兴趣的区域中。在本专利技术的实施例中，用于重定向发射辐射的结构可以是用于反射发射辐射的结构。替代地，用于重定向发射辐射的结构可以是用于传送发射辐射的结构。用于重定向发射辐射的结构可包括结构化或图案化的表面。在本专利技术的各实施例中，用于重定向发射辐射的该至少一个结构可以是被适配成将发射辐射反射到检测器的至少一个发射光栅。在替代实施例中，其可以是被适配成用于将发射辐射耦合到辐射载体中的至少一个发射光栅。该辐射载体可以是用于承载辐射束的辐射载体，或者可以是另一个第二辐射载体。第二辐射载体可被定位在辐射载体的用于承载辐射束的平面中，或者与其成角度，例如基本上垂直。在又一替代实施例中，被定位并适配成用于重定向发射辐射的该至少一个结构包括平面光学器件，诸如举例而言平面透镜。便宜的一次性辐射载体可以用不贵的材料获得是有利的。在一些实施例中，辐射载体包括平面光学器件，用于产生展开的辐射束并引导该展开的辐射束朝向感兴趣的区域。本专利技术的各实施例的一个优点在于，紧凑的设备可被获得。在另外的方面，本专利技术提供了一种传感器，包括-用于承载至少一个辐射束的至少一个辐射载体，该辐射载体包括表面，-在该至少一个辐射载体的表面上的至少一个激发光栅，用于将至少一个激发辐射束引导到感兴趣的区域(ROI)中，-至少一个检测器，-至少一个结构，例如但不限于，用于重定向(例如，将来自感兴趣的区域的辐射反射到该至少一个检测器中)的发射光栅或平面光学器件。本专利技术的各实施例的优点在于，光学系统的对准可在紧凑的设备中被简化或甚至被避免。在根据本专利技术的各实施例的传感器中，被定位并适配成用于重定向(例如，反射)辐射的该至少一个结构(例如，平面光学器件的发射光栅)可被适配成进一步将经重定向的(例如，经反射的)来自感兴趣的区域的辐射准直到至少一个检测器。辐射的准直允许尽可能多的辐射击中检测器，使得用于获得可靠结果的可用量的辐射击中检测器。本专利技术的各实施例的一个优点在于，检测器的整个区域可被使用，从而改善了其灵敏度。在根据本专利技术的各实施例的传感器中，用于重定向(例如，反射)辐射的该至少一个结构(例如，发射光栅或平面光学器件)可被适配成进一步将经重定向的(例如，经反射的)来自感兴趣的区域的辐射聚焦到至少一个检测器。本专利技术的各实施例的一个优点在于，成像及良好的分辨率可被获得。在根据本专利技术的各实施例的传感器中，该至少一个辐射载体可包括平面光学器件，用于产生展开的激发辐射束并引导该展开的激发辐射束朝向感兴趣的区域。本专利技术的各实施例的一个优点在于，ROI可包括宽长度或体积的微流体通道或者大区域。较大的ROI可被创建。将聚焦光学器件集成在芯片上的一个优点在于，可以使光学器件与按相同工艺制造的微流体非常好地对准。在另外的方面，本专利技术提供了一种微流体设备，包括根据第一方面的各实施例中的任一个的传感器，并且还包括至少对辐射束而言透明的基板，其中感兴趣的区域被限定。根据本专利技术的各实施例的微流体设备可进一步对经重定向的发射辐射而言是透明的。本专利技术的各实施例的一个优点在于，适于荧光分析的集成光学传感器可被获得。在根据本专利技术的各实施例的微流体设备中，基板可进一步包括微流体通道。本专利技术的各实施例的一个优点在于，几乎不要求维护的便宜的小型化的流式细胞仪可被获得。在根据本专利技术的各实施例的微流体设备中，该至少一个检测器可以是检测器阵列，并且微流体通道可被夹在辐射载体和检测器阵列之间。本专利技术的各实施例的一个优点在于，紧凑且简单的流式细胞仪可被获得。在进一步的实施例中，本专利技术提供了一种系统，其包括作为分开的设备的-微流体芯片，包括至少一个微流体通道，以及用于承载至少一个辐射束的至少一个辐射载体，该辐射载体包括具有至少一个激发光栅的表面，该至少一个激发光栅被定位并适配成将激发辐射信号定向地耦合出辐射载体，从而照亮微流体通道的预定义的体积，以及至少一个结构(例如，发射光栅或平面光学器件)，该至少一个结构被定位并适配成重定向(例如，反射)源自预定义的体积的发射辐射；以及-读出设备，被适配成与微流体芯片可操作地耦合，其中该读出设备包括至少一个检测器，用于在微流体芯片和读出设备被可操作地耦合时检测源自预定义的体积的经重定向的发射辐射。根据本专利技术的各实施例的系统的一个优点在于，更昂贵的灵敏检测器可被使用。通过使这样的传感器存在于分开的读出设备中，传感器可被重复使用，而非一次性的。灵敏检测器的使用允许在高吞吐量系统中进行检测。由于在这些实施例中检测器不在一次性芯片上，因此在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于传感器的辐射载体(100,200,400)，所述辐射载体被适配成用于承载至少一个辐射束(103,203)，所述辐射载体包括表面(102,202,402)，其中所述辐射载体包括在所述至少一个辐射载体(100,200,400)的所述表面(102,202,402)上的至少一个激发光栅(101,201,401)，所述至少一个激发光栅被定位并适配成将激发辐射束(104,204,404)定向地耦合出所述辐射载体，从而照亮感兴趣的区域(105,205)，以及被定位并适配成用于重定向从所述感兴趣的区域(105,205)放射出的发射辐射的至少一个结构(108,208,403a,403b,503,504)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.30 EP 15174678.11.一种用于传感器的辐射载体(100,200,400)，所述辐射载体被适配成用于承载至少一个辐射束(103,203)，所述辐射载体包括表面(102,202,402)，其中所述辐射载体包括在所述至少一个辐射载体(100,200,400)的所述表面(102,202,402)上的至少一个激发光栅(101,201,401)，所述至少一个激发光栅被定位并适配成将激发辐射束(104,204,404)定向地耦合出所述辐射载体，从而照亮感兴趣的区域(105,205)，以及被定位并适配成用于重定向从所述感兴趣的区域(105,205)放射出的发射辐射的至少一个结构(108,208,403a,403b,503,504)。2.根据权利要求1所述的辐射载体(400)，其特征在于，被定位并适配成用于重定向发射辐射的所述至少一个结构是被适配成用于将发射辐射反射到检测器的至少一个发射光栅。3.根据权利要求1所述的辐射载体(400)，其特征在于，被定位并适配成用于重定向发射辐射的所述至少一个结构是被适配成用于将发射辐射耦合到辐射载体中的至少一个发射光栅。4.根据权利要求1所述的辐射载体(400)，其特征在于，被定位并适配成用于重定向发射辐射的所述至少一个结构包括平面光学器件。5.一种传感器，包括根据权利要求1到4中任一项所述的至少一个辐射载体，至少一个检测器(110,211,212,213,405,501,502)，被适配成用于将来自所述感兴趣的区域(105,205)的发射辐射重定向到所述至少一个检测器(110,211,212,213,405)中的所述至少一个结构(108,208,403a,403b,503,504)。6.根据权利要求5所述的传感器，其特征在于，被定位并适配成用于重定向发射辐射的所述至少一个结构被适配成将来自所述感兴趣的区域(105,205)的所述经重定向的辐射进一步准直到所述至少一个检测器(110,211,212,213,501,502)。7.根据权利要求5所述的传感器，其特征在于，被定位并适配成用于重定向发射辐射的所述至少一个结构被适配成将来自所述感兴趣的区域(205)的所述经重定向的辐射进一步聚焦到所述至少一个检测器(405)。8.一种包括根据权利要求7至7中任一项所述的传感器的微流体设备，还包括对至少所述辐射束而言透明的基板(409)，其中所述感兴趣的区域(205)被限定。9.根据权利要求8所述的微流体设备，其特征在于，所述基板(409)进一步对所述经重定向的发射辐射而言是透...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·韦克吕斯，
申请(专利权)人：IMEC非营利协会，
类型：发明
国别省市：比利时,BE