使用光导的光感测系统技术方案

描述了光感测系统及其方法。光源照射排列在表面上的目标区域。光导接收从该目标区域反射的光。从目标区域反射的光的数量至少部分对应于和该目标区域相关联的物质的组成。探测器接收由光导承载的反射光。

【技术实现步骤摘要】

根据本专利技术的各实施例涉及光传感器。
技术介绍
在表面等离子体共振(SPR)波谱中，来自光源的光被导向金属薄膜，并测量从该金属薄膜反射的光的强度。从该金属薄膜反射的光的强度取决于光源的光的入射角或波长，还取决于和面向光源一侧相对立的金属薄膜一侧上的物质的折射率。SPR可用于执行对化学和生物物质的高灵敏度测量。例如，SPR可用于测量蛋白质之间的相互作用。第一蛋白质(例如配位体)被粘附到位于不面对光源的薄膜一侧上的金属薄膜，第二蛋白质(例如分析物)置于溶液中并在第一蛋白质上流过。如果第一和第二蛋白质在某种程度上结合，在金属薄膜远离光源的表面上形成第一和第二蛋白质的组合物。该组合物的折射率取决于第一和第二蛋白质的相对数量，且如果第一和第二蛋白质的相对数量随时间发生变化，则该组合物的折射率将随时间而改变。以不同波长或不同入射角的光线照射该金属薄膜。通过测量这些不同入射角或波长的反射光的强度，可以导出该结合的量。可重复该测量，从而绘制出结合的量与时间的函数关系。可以通过这种方式确定该两种蛋白质的结合及分解速率。例如在药品研发领域中这些速率让人极为关注。通过将多个样品排列在金属薄膜表面上，可以同时进行多个实验。例如，可以同时测试不同类型的配位体以测量与特定分析物的亲合力。可使用照相机对从样品反射的光进行成像。基本上，照相机以一频率对样品阵列照相，该频率对应于照相机的帧频。随后处理这些图像以测量从各个样品反射的光的强度随时间的变化。SPR所使用的照相机可采用由320×256的像素阵列组成的成像器。对于各图像帧，像素的数字值(例如320×256像素阵列的81920个像素值)被转移到计算机系统进行处理。对于被测试的各个样品，从其它值中提取和该样品相对应的像素值。随后对样品所提取的像素值求平均，从而提供该样品的数据点。理想地，增大一次可测试的样品的数目，从而可以更加有效地完成测试。同样理想地，增大数据收集的速率，从而允许可以更加详细地捕捉关于物质(例如蛋白质)之间相互作用的信息。通过增大对样品成像的速率，可以增大数据收集速率。使用能够工作于更高帧频的照相机可以实现这一点。然而，提高样品数目以及帧频会增大需要传输和处理的数据的数量。测试有可能进行好几天，因此可能收集大量的数据，对用于传输和处理数据的资源形成重大的负担。可以使用额外的计算资源以减缓数据加工和处理负载，但这会增加测试成本。此外，以较高帧频工作的照相机相当昂贵。例如，以60帧每秒(fps)工作的照相机的费用约为$20000，而以400fps工作的照相机的费用约为$50000。照相机还具有其它缺点。例如，照相机具有有限的满阱容量(fullwell capacity)(即，照相机在饱和前，每个像素上只能存储有限数量的电子)。此外，照相机的量子效率(光子被转换成电子的速率)相对较低，小于20％。
技术实现思路
因此，这样的系统和/或方法是很有价值的，即，可以采用足够大数目的样品并允许更高的数据采集速率，而基本上不增加成本或数据操作及处理负载。根据本专利技术的实施例涉及光感测(light-sensing)系统及其方法。在一个实施例中，光源照射排列在表面上的目标区域。光导接收从目标区域反射的光。从目标区域反射的光的数量至少部分对应于和该目标区域相关联的物质的组成。探测器接收由光导承载的反射光。附图说明各附图被并入本说明书并作为本说明书的一部分，这些附图阐述本专利技术的各实施例，并和本说明书一起用于解释本专利技术的原理。除非明确指出，否则不应将本说明书中提及的附图理解成按比例绘制。图1阐述了根据本专利技术的光感测系统的一个实施例。图2阐述了根据本专利技术的一个实施例中排列在表面上的样品。图3阐述了根据本专利技术的光感测系统的第二实施例。图4阐述了根据本专利技术的光感测系统的第三实施例。图5阐述了根据本专利技术的光感测系统的第四实施例。图6阐述了根据本专利技术的光感测系统的第五实施例。图7阐述了根据本专利技术的光感测系统的第六实施例。图8阐述了根据本专利技术的光感测系统的第七实施例。图9为根据本专利技术的感测反射光的方法的一个实施例的流程图。具体实施例方式现在将详细地参考根据本专利技术的各种实施例，在附图中阐述了其示例。尽管将结合这些实施例描述本专利技术，但将会了解到，这些实施例并非旨在将本专利技术局限于这些实施例。相反，本专利技术旨在覆盖包括在由所附权利要求所定义的本专利技术的精神和范围内的各种备选、修改、和等效表述。此外，在本专利技术的下述详细描述中，罗列了许多具体细节，其目的是提供对本专利技术的彻底的了解。在其它例子中，并未详细地描述公知的方法、程序、元件、和电路，从而避免不必要地使本专利技术的各方面变得模糊。图1阐述了根据本专利技术的一个实施例中的光感测系统10。在一个实施例中，系统10被用于表面等离子体共振(SPR)波谱。在本实施例中，系统10包括光源11、光学透明元件13和14、金属薄膜15、探测器阵列18、示例探测器19、以及金属薄膜15和探测器阵列18之间的光导(用光导20示意性表示)。光学透明元件(例如棱镜)13由透明材料制成。在图1的示例以及这里的其它示例中，光学透明元件13被示成(截面为)粗糙的三角形；然而，本专利技术不限于此。通常，光学透明元件13具有高于空气的折射率，该元件因此起着这样的作用，即，增大入射光12的动量从而将该光线的动量和在金属薄膜15内形成的等离子体波的动量相匹配。在一个实施例中，光学透明元件14为支撑金属薄膜15的透明板或载片。金属薄膜15可实施成被涂敷到光学透明元件14上的涂层。在一个实施例中，金属薄膜15为金薄膜，还可以使用银。样品区域被耦合到位于远离光源11的薄膜一侧上的金属薄膜15的表面上，用样品区域16示意性表示这些样品区域。在本实施例中，样品区域16和其它样品区域识别可放置配位体的位置。在不同的样品区域可以使用不同的配位体。可将一种或多种分析物呈现给缓冲通道17内的配位体。在一个实施例中，分析物置于液体内，并在样品区域上流过缓冲通道17。光源11可以是具有适当的滤波片和准直器的普通光源。备选地，光源11可以是激光器或者超辐射发光二极管(SLD)。可以使用其它类型的光源。同样地，可以使用多个光源，每个光源将光束置于和各个样品区域相对应的金属薄膜15表面的各个区域上(例如，每个样品区域具有一个光源)。备选地，可将衍射板置于光源11和样品区域之间，使得来自光源的光线被分裂成多束光线，各个光束照射和各个样品区域相对应的金属薄膜15表面上的一个区域。在一个实施例中，可以改变光源11发出的光线的波长。在另一个实施例中，可以移动光源11，使得可以改变入射角θ(入射光12与垂直于金属薄膜15平面的矢量之间形成的角度)。光源11将光线12透射到光学透明元件13及14，并穿过该光学透明元件到达金属薄膜15。在图1的实施例中，由多个光导(用光导20示意性表示)将从金属薄膜15反射的光运载到探测器阵列18，其中该探测器阵列包括多个用探测器19示意性表示的探测器。在一个实施例中，探测器阵列18为线性阵列。在一个实施例中，使用V形槽组件将光导和探测器对齐，其中该V形槽组件的间距对应于探测器的间距。在一个实施例中，探测器(例如探测器19)为光电二极管。在一个实施例中，光导(例如光导20)为光纤。采用诸如系统10的系统，而不采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面等离子体共振波谱系统，所述系统包括：　　　　照射排列在表面上的目标区域的光源；　　　　接收从相应目标区域反射的光的第一组多个光导，其中从目标区域反射的光的数量至少部分地对应于和所述目标区域相关联的物质的组成；以及　　　　接收由所述光导所承载的反射光的多个探测器。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：GD范维格伦，RP赫尔宾，DB罗伊特曼，
申请(专利权)人：阿瓦戈科技ECBUIP新加坡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]