多点检验设备制造技术

本发明专利技术涉及通过由隐失波生成的多个样本光点（５０１）检验样本材料的方法和设备。通过多点发生器，例如，多模干涉仪（１０６）生成源光点（５１０）阵列，并通过（微）透镜（２０２，２０３）或通过Ｔａｌｂｏｔ效应将其映射到样本层（３０２）内的样本光点（５０１）上。对由所述源光点（５１０）构成的输入光（５０４）整形，从而使所有输入光都在透明载体板（３０１）和样本层（３０２）之间的界面处受到全内反射。因而，所述样本光点（５０１）仅由隐失波构成，并被限制在有限体积。在优选应用中，采用ＣＣＤ阵列（４０１）通过空间分解探测在样本光点（５０１）中激励的荧光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及采用光点阵列检验样本材料的方法和设备。
技术介绍
WO 02/097406A1公开了一种用于检验生物样本材料的设备，其中，通过衍射装置将激光束分割为多个激发束。将所述激发束引导至存储样本材料的平台，在该处通过样本光点阵列激励荧光。通过采用CCD阵列以空间分解的方式测量所述荧光，以获得有关样本材料的存在和/或量的信息。
技术实现思路
基于这一状况，本专利技术的目的在于提供一种采用光精确有效地检验样本材料的装置。这一目的是通过根据权利要求1所述的设备以及根据权利要求16所述的方法实现的。在相关权利要求内公开了优选实施例。根据其第一方面，本专利技术包括一种采用光处理样本材料的设备。由于所述处理可以具体指对样本材料的检验，因而在下文中也将所述设备称为“检验设备”，其不对本专利技术的范围构成限制。此外，要从非常一般的含义理解“样本材料”一词，例如，其包括化学元素、化学化合物、生物材料(例如细胞)和/或其混合物。所述设备包括下述部件a)存储单元，其含有透明载体和样本层，其中，所述样本层与所述载体的一侧(在下文中将其称为“样本侧”)相邻设置，并且其中，所述样本层可以存储将要处理的样本材料。尽管所述载体从理论上可以具有任何三维形状，但是优选将其构造为具有两个平行侧面的板，所述侧面之一就是上述样本侧。所述载体典型地由玻璃或透明聚合物构成。所述样本层也可以具有任意形状，例如，其包括划分为小隔间。典型地，它是可以填充样本材料，例如，生物分子的水溶液的空腔。在某些实施例中，样本层还可以包括探针，即可以和样本材料结合的位点(分子)。b)用于生成“输入光”的多点发生器(下文中简称为MSG)。典型地，在所述MSG的输出侧将所述输入光提供为由光点构成的阵列，在下文中将其称为“源光点”，从而将它们与其他类型的光点区分开。所述阵列可以具有由源光点构成的规则排列，例如，按矩形矩阵排列。此外，特别地，所述源光点均可以具有(基本)相同的形状和强度。c)透射部分，其用于将来自MSG的输入光投射到存储单元的透明载体内。如果MSG产生了源光点，那么在载体的样本侧的内表面上将生成其图像。此外，抵达所述内表面的所有输入光都应当在该处受到全内反射。由于这一全内反射(TIR)的作用，仅通过隐失波在相邻样本层内生成了样本光点，没有输入光能够直接传播到样本层内。在下文中将联系本专利技术的优选实施例讨论满足TIR所需的条件的集中方式。上述类别的检验设备具有两个优点首先，同时在多个(样本)光点处检验样本层的样本材料，其中所述过程分别在每一点处发生。这一并行性加速了整个进程，允许同时测量多种被测物，并且由于提高了信噪比而提高了准确性。第二个优点在于仅由隐失波生成样本光点，其意味着，它们的体积非常小，被限制到紧邻载体和样本之间的界面处。因而，避免了在别处与样本材料发生不符合要求的相互作用，从而提高了信噪比。根据优选实施例，存储单元包括与载体的样本侧间隔一定距离设置的盖。具体地，载体和盖二者都可以是在其间界定样本室的板，其中，与所述载体板相邻的样本室的层构成了样本层。具体地，所述盖可以是对光透明的，从而允许在该样本层中生成的光通过。有几种方式实现适用于检验设备的多点发生器MSG。所述MSG可以优选包括幅度掩模、相位掩模、全息掩模、衍射结构、(微)透镜阵列、垂直腔面发射激光器阵列和/或多模干涉仪(MMI)，从而在MSG的输出侧生成由源光点构成的阵列。将联系附图更详细地描述这些实施例中的一些。在本专利技术的优选实施例中，MSG包括用于生成原始光束的(单个)光源和用于将所述原始光束在所述MSG的输出侧分束为由源光点构成的阵列的光学倍增单元。例如，可以通过MMI实现倍增单元，在下文中将对其进行更详细地说明。对原始光束的分束的优点在于，只需要一个光源(或几个光源)，所得的源光点自动具有相同的特征(波长、形状、强度等)。在前述实施例的进一步展开当中，MSG包括用于根据预期的强度图案对原始光束整形的光束整形单元。例如，所述光束整形单元可以包括掩模元件、折射元件和/或反射元件，其中，所述元件阻挡所述原始光束中的某些部分(尤其是中央部分)。所述阻挡将会影响那些将不会在载体的内表面发生全内反射的光线，这一点能够通过结合附图得到更好的理解。在本专利技术的优选实施例中，MSG适于生成相干光源光点阵列，其中，所述光在其进一步传播过程中生成Talbot图案。由于Talbot效应的自成像特征，所述源光点将在某些距离处周期性再现，从而在所述载体的样本侧的内表面处生成它们的图像。Talbot效应的这一应用的优点在于，所述透射部分需要最少的光学元件(透镜)。为了生成相干源光点，MSG可以具体包括一个相干光源。有很多种不同的方式取得在载体的内表面发生TIR的条件。在优选实现方式中，所述检验设备包括吸收元件、反射元件和/或折射元件构成的掩模阵列，其中，所述元件混合去掉(blend out)了将不会在所述载体的内表面处发生全内反射的来自MSG的输入光的部分。在上述实施例的进一步展开中，将至少一个探测器元件(例如，光电二极管)设置在所述掩模阵列的吸收、反射或折射元件中的至少一个的阴影中。由于其位置的影响，来自MSG的输入光将不会抵达所述探测器元件，但是在样本层中生成的光，例如，在样本光点中激发的荧光光将能够抵达。因此，所述探测器元件允许沿“反向”测量来自样本层的信号，而不受输入光的干扰。可以将上述设备用于通过光点对样本材料做任何预期类型的处理，这一点已经提到过了。因而，例如，可以采用其在样本光点的有限体积内激发样本材料的某些化学反应。在另一类非常重要的应用中，其目标在于探测、监视和/或测量来自样本层的信号，尤其是测量受到样本光点激发的荧光。对于这些应用而言，所述设备优选包括用于探测在样本层内生成的光的探测装置。例如，可以通过光电倍增管实现所述探测装置。前述探测装置优选包括至少一个探测器元件阵列，例如，CCD阵列和用于将样本层映射到所述阵列上的光学系统。因而，来自所述样本光点的发射将被引向不同的探测器元件，从而实现了对来自独立样本光点的信号的空间分解测量。通过这种方式，能够并行执行多个不同的测量和/或多个同一类型的重复测量。在很多种情况下，例如，在荧光的观测过程中，在样本层中生成的信号光沿所有方向传播。因而，可以沿“正向”，即在其沿与输入光从MSG传播到存储单元的同一方向行进之后，探测所述光。或者，可以沿“反向”，即与所述输入光的传播方向相反的方向探测来自所述样本层的信号光。反向测量的优点在于，来自样本层的信号光未必一定基本上穿过样本传输，穿过样本将增添噪声。此外，相对于样本操纵而言，优选采用反向测量，因为在样本之后不需要光学部件或探测器，因而能够容易地将所述样本连接至系统，而不需要防止样本的背面接触(例如)灰尘。为了实现反向测量，透射部分优选包括(二向色)分束器，其将来自MSG的输入光引向样本层，将来自样本层的信号光引向探测装置。所述分束器具体可以包括针对不同的光波长表现不同的光学特性的二向色部件，例如，透射具有第一波长的入射光，同时反射具有其他波长的荧光的棱镜。上述检验设备实现了通过多个样本光点检验样本层内的区域。在某些情况下，所述受到检验的区域将不会覆盖整个样本层，而只是其部分。为了在这些情况下实现对整个样本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用光处理样本材料的设备，包括：ａ）存储单元（３００），其具有透明载体（３０１）和与载体（３０１）的一侧（“样本侧”）相邻设置的样本层（３０２）；ｂ）用于生成输入光（５０４）的多点发生器ＭＳＧ（１００）；ｃ）透射部分（２００），其用于将所述输入光透射至所述载体（３０１），其中，所有抵达所述载体（３０１）的所述样本侧的内表面的输入光在该处受到全内反射，并且通过隐失波在样本层（３０２）内生成样本光点（５０１）阵列。

【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：DJW克隆德，M范赫佩恩，M巴利斯特雷里，C利登巴姆，M普林斯，R温贝格尔弗里德尔，R库尔特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]