具有降低的荧光范围噪声的检测器制造技术

公开了具有降低的荧光范围噪声的检测器。本文提出了一种设备，包括：限定被配置用于支撑生物或化学物质的检测器表面的结构，以及包括光传感器和使用由光传感器检测到的光子传输数据信号的电路的传感器阵列。该设备可以包括一个或更多个用于降低传感器阵列的检测波段中的荧光范围噪声的特征。

Detector with reduced fluorescence range noise

A detector with reduced fluorescence range noise is disclosed. In this paper, a device is proposed, which includes a structure defining a detector surface configured to support biological or chemical substances, and a sensor array including a light sensor and a circuit using a photon transmission data signal detected by the light sensor. The device may include one or more features for reducing the fluorescence range noise in the detection band of the sensor array.

【技术实现步骤摘要】
具有降低的荧光范围噪声的检测器相关申请的交叉引用本申请要求2017年12月28日提交的标题为“DetectorWithReducedFluorescenceRangeNoise”的美国专利申请号62/611,464的优先权，该申请通过引用以其整体并入本文。本申请还要求2018年3月19日提交的标题为“DetectorWithReducedFluorescenceRangeNoise”的美国专利申请号62/644,804的优先权，该申请通过引用以其整体并入本文。
本申请涉及具有降低的荧光范围噪声的检测器。
技术介绍
生物或化学研究中的各种方案涉及进行受控反应。然后可以观察或检测指定的反应，随后的分析可以帮助识别或揭示参与反应的化学物质的性质。在一些多重测定中，具有可识别标记(例如，荧光标记)的未知分析物可以在受控条件下暴露于数千个已知探针。每个已知探针可以沉积到微孔板的相应阱中。观察阱内已知探针和未知分析物之间发生的任何化学反应能够帮助识别或揭示该分析物的性质。这种方案的其他示例包括已知的DNA测序过程，诸如合成测序(SBS)或循环芯片测序(cyclic-arraysequencing)。在一些荧光检测方案中，使用光学系统将激发光引导到荧光团(例如，荧光标记的分析物)上，并且还检测可以从附着有荧光团的分析物发出的荧光发射信号光。然而，这种光学系统可能相对昂贵，并且需要更大的台式占地面积。例如，光学系统可以包括透镜、滤光器和光源的布置。在其他提出的检测系统中，流动池中的受控反应由固态光传感器阵列(例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器或电荷耦合器件(CCD)检测器)确定。这些系统不涉及检测荧光发射的大型光学组件。
技术实现思路
本文提出了一种设备，包括：限定被配置用于支撑生物或化学物质的检测器表面的结构，以及包括光传感器和使用由光传感器检测到的光子传输数据信号的电路的传感器阵列。该设备可以包括一个或更多个用于降低传感器阵列的检测波段中的荧光范围噪声的特征。本文提出了一种设备，包括：限定被配置用于支撑生物或化学样品的检测器表面的结构；以及传感器阵列，其包括光传感器和使用由光传感器检测到的光子传输信号的电路；包括光导的引导阵列；其中，引导阵列的光导从检测器表面接收激发光和发射信号光，其中光导朝向传感器阵列的各个光传感器延伸并且包括阻挡激发光并允许发射信号光朝向各个光传感器传播的过滤材料，并且其中过滤材料包括金属络合染料。本文提出了一种方法，包括：制造使用由光传感器阵列检测到的光子传输数据信号的电路；在引导腔阵列的引导腔内沉积过滤材料，该引导腔与光传感器阵列的各个光传感器对准并设置在光传感器阵列的各个光传感器上方，其中过滤材料包括悬浮在聚合物基质中的染料，该染料包括光子发射猝灭剂；以及制造限定用于支撑生物或化学样品的检测器表面的结构，其中制造限定检测器表面的结构包括在引导腔阵列的腔和光传感器阵列的光传感器上方制造限定检测器表面的结构。本文提出了一种设备，包括：限定用于支撑生物或化学样品的检测器表面的结构；传感器阵列，其包括光传感器和基于由光传感器检测到的光子传输数据信号的电路；以及包括光导的引导阵列；其中，引导阵列的光导从检测器表面接收激发光和发射信号光，其中光导朝向传感器阵列的各个光传感器延伸并且包括阻挡激发光并允许发射信号光朝向各个光传感器传播的过滤材料，其中该检测器表面包括反应凹部，该反应凹部包括足以抵消入射在检测器表面上的在传感器阵列的检测波段中的背景光能量的折射率和尺寸。附图说明当参考附图阅读下面的详细描述时，本主题内容的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相似的字符表示相似的部分，其中：图1是根据一个示例的用于生物或化学分析的系统的示意性剖面侧视图，该系统具有包括用于支撑生物或化学样品的检测器表面的检测器；图2是示出根据一个示例的激发波长、吸收波长、荧光发射信号波长和检测波段波长之间的协调的光谱轮廓协调图；图3是示出根据一个示例的过滤材料的自发荧光特性的光谱轮廓图；图4是示出根据一个示例的辐射染料的能量状态转变的能量状态转变图；图5是示出根据一个示例的具有光子发射猝灭剂的染料的能量状态转变的能量状态转变图；图6是示出根据一个示例的具有光子发射猝灭剂的金属络合染料的能量状态转变的能量状态转变图；图7描绘了根据一个示例的光学密度(OD)膜厚度图，其示出了OD对具有金属络合染料的过滤材料的膜厚度的依赖性；图8是根据一个示例的检测器的剖面侧视图，该检测器具有被配置为抵消选择性波长波段中的入射光能的检测器表面；图9是根据一个示例的具有传感器阵列、光导阵列和反应阵列的检测器的剖面侧视图；和图10是根据一个示例的具有光传感器、光导和由检测器表面限定的反应凹部的检测器的剖面侧视图。具体实施方式在图1中，显示了用于在分析(诸如生物或化学分析)中使用的系统100。系统100可以包括光能激励器10和检测器组件20。检测器组件20可以包括检测器200和流动池282。检测器200可以包括多个光传感器202和用于支撑样品502(诸如要测试的生物或化学样品对象)的检测器表面206。检测器200还可以包括将光从检测器表面206引导到光传感器202的多个光导。检测器表面206、侧壁284和流动盖288可以限定和界定流动池282。检测器表面206可以具有相关联的检测器表面平面130。在另一方面中，检测器表面206可以凹陷以包括反应凹部210(纳米阱)。根据一个示例，每个光传感器202可以对准一个光导214和一个反应凹部210。根据一个示例，每个反应凹部210可以在其中限定一个或更多个反应位点，并且样品502可以支撑在这样的反应位点上。在另一方面中，检测器200可以包括位于光导214中间的介质堆叠区域218。介质堆叠区域218可以在其中形成电路，例如用于从光传感器202读出信号、数字化存储和处理。根据一个示例，检测器200可以由固态集成电路检测器提供，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路检测器或电荷耦合器件(CCD)集成电路检测器。根据一个示例，系统100可用于使用荧光团进行生物或化学测试。例如，可以使用入口289和出口290使具有一个或更多个荧光团的流体通过入口流入和流出流动池282。荧光团可以吸引到各种样品502，因此，通过它们的检测，荧光团可以充当对于样品502的标记物，例如它们吸引到的生物或化学分析物。为了检测流动池282内荧光团的存在，光能激励器10可以被激励，使得激发波长范围内的激发光101由光能激励器10发射。在接收到激发光101时，附着在样品502上的荧光团辐射发射信号光501，这是光传感器202用于检测的感兴趣信号。由于附着在样品502上的荧光团的荧光，发射信号光501将具有相对于激发光101的波长范围红移的波长范围。光能激励器10可以包括至少一个光源和至少一个光学部件以照亮样品502。光源的示例可以包括例如激光器、弧光灯、LED或激光二极管。光学部件可以是例如反射器、发射镜(dichroics)、分束器、准直器、透镜、滤光器、光楔、棱镜、反射镜、检测器等。在使用照明系统的示例中，光能激励器10可以被配置成将激励光101引导到反应位点。作为一个示例，荧光团可以被绿色波长范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有降低的荧光范围噪声的检测器，包括：结构，其限定被配置用于支撑生物或化学样品的检测器表面；传感器阵列，其包括光传感器和使用所述光传感器检测到的光子传输信号的电路；和引导阵列，其包括光导；其中，所述引导阵列的光导从所述检测器表面接收激发光和发射信号光，其中所述光导朝向所述传感器阵列的各个光传感器延伸，并且包括阻挡所述激发光并允许所述发射信号光朝向所述各个光传感器传播的过滤材料，并且其中所述过滤材料包括金属络合染料。

【技术特征摘要】
2017.12.28 US 62/611,464;2018.03.19 US 62/644,804;1.一种具有降低的荧光范围噪声的检测器，包括：结构，其限定被配置用于支撑生物或化学样品的检测器表面；传感器阵列，其包括光传感器和使用所述光传感器检测到的光子传输信号的电路；和引导阵列，其包括光导；其中，所述引导阵列的光导从所述检测器表面接收激发光和发射信号光，其中所述光导朝向所述传感器阵列的各个光传感器延伸，并且包括阻挡所述激发光并允许所述发射信号光朝向所述各个光传感器传播的过滤材料，并且其中所述过滤材料包括金属络合染料。2.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述过滤材料包括悬浮在聚合物粘合剂基质中的金属络合染料。3.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述过滤材料包括金属络合染料和聚合物粘合剂的均质基质，并且其中所述均质基质包括70∶30至90∶10范围内的金属络合染料与聚合物粘合剂的重量浓度比。4.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述检测器表面包括用于支撑样品的反应凹部，其中，所述反应凹部包括用于抵消所述传感器阵列的检测波段中的背景辐射的折射率和尺寸。5.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述金属络合染料包括过渡金属络合染料。6.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述金属络合染料包括过渡金属和染料组分，并且其中所述过渡金属具有与所述染料组分的荧光发射光谱轮廓重叠的吸收光谱轮廓。7.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述金属络合染料降低了所述过滤材料的自发荧光。8.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述过滤材料包括与所述金...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯缔时，普尔亚·萨布基，伯纳德·希尔施拜因，约瑟夫·平托，塔伦·库拉纳，兰德尔·史密斯，冯文毅，
申请(专利权)人：伊鲁米那股份有限公司，
类型：新型
国别省市：美国,US