本发明专利技术涉及用于核酸探针检验的集成波导的核酸分析芯片与光学设备。提供了一种用于核酸分析的芯片包括本体（２，９），其中形成了检测腔（７）用于容纳核酸探针（１２，１２′）。波导（８）被集成在本体（２，９）中且布置在检测腔（７）的底部从而使得当光辐射在波导（８）内传送时在波导（８）的界面（８ａ）处产生的倏逝波（ＥＷ）朝检测腔（７）的里面照射。一种用于核酸探针检验的设备包括：支架（２２），其上承载了用于核酸分析的芯片（１），该芯片包含核酸探针（１２，１２′）；光源（２４），用于供应激励辐射到核酸探针（１２，１２′）；和光传感器（２５），其被布置以便接收来自核酸探针（１２，１２′）的辐射。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到用于核酸分析的芯片，其集成了波导，以及用于核酸 探针检验的光学设备。
技术介绍
如已知的，根据不同的模态，对应于寻求的序列，核酸分析需要 生物材料样品的制备、其中包含的核材料的扩增、以及单独的参照链或 耙标链的杂交这些的预备步骤。如果样品包含与靶标链互补的链，则发 生杂交(且测试产出了积极成果)。在预备步骤的最后，样品必须被检查以控制杂交是否已发生(所谓 的检测步骤)。为此，已知了各种检验方法和设备，例如光或电类型的 方法与设备。特别是，光学类型的方法和设备通常是基于荧光现象。进 行扩增和杂交的反应，使得包含于支架中制成的检测腔内的杂交链，包 括荧光分子或荧光剂(fluorofor)(杂交链可以是要么移植到检测腔底 部或保持在液体悬浮液中)。支架被暴露到具有适当发射光谱的光源， 以便激发荧光剂。继而，所激发的荧光剂以高于激发光谱峰值的发射波 长发射出次级辐射。荧光剂发射的光被光传感器收集和捕获。为了消除 代表了扰动源的背景光辐射，光传感器设置有中心在荧光剂发射波长处 的带通或干扰滤光器。然而，荧光剂发射光镨的最大峰值与激发光谱的峰值之间的差值 (也被称作"斯托克斯频移")不是非常高，且不管滤光器是如何有选 择性的，滤光器只可以衰减由源发射并随后散射的光，然而却不将其一 起消除掉。也应考虑到，被用来提供支架的材料常常具有高的反射功率。 例如，集成在半导体芯片中用于核酸分析的微流体器件是日趋普及的。 在集成的微流体器件中，检测腔经常具有覆盖有一层二氧化硅涂层的底 部，且有时也存在金属电极，例如金或铝的金属电极。因此，实际上， 由源发射的仅相对较小的一部分光被吸收，而显著的部分被反射且很可 能能够扰乱由荧光剂发射的光的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于核酸分析的芯片和用于核酸探针检验的 光学设备，其能克服所说明的限制。根据本专利技术，提供了用于核酸分析的芯片和用于核酸探针检验的光学设备，分別如权利要求1和13所限定的。 附图说明为了更好理解本专利技术，现在说明其实施例，完全通过非限制性例子 和参考所附的版图，其中图1是根据本专利技术的第一实施例用于核酸分析的芯片的顶部平面图2是根据图1的II-II线的图1的芯片的横截面视图； 图3图示了图2视图的扩增细节； 图4和5图示了图1的芯片的第一变体和第二变体； 图6是用于核酸检测的光学检验设备的简化方块图，其使用图1的 芯片；图7是载入图6的设备内的图1的芯片的详细示例性图解； 图8示出了与图1的芯片中传播的光辐射相关联的强度分布； 图9是根据本专利技术第二实施例用于核酸分析的芯片的横截面视图； 图10是用于核酸检测的光学检验设备的简化方块图，其使用图9 的芯片；和图ll是载入图IO的设备内的图9的芯片的详细示例性图解。 具体实施例方式图1和2示出了其中提供用于核酸(此处为DNA)分析的化学微反 应器的芯片1。芯片1包括由半导体材料制成的基片2;入口储存器4; 多个微流体通道5;关联到微流体通道5的加热器6;检测腔7;和波导 8。更精确地，入口储存器4和检测腔7被限定在布置于基片2表面上 的结构层9中(例如，结构层9可以要么包括淀积在基片2上的抗蚀剂 层或者粘合到该处的玻璃片)。微流体通道5被埋入到基片2内，例如在EP-A-l 043 770中、在 EP-A-l 130 631中或在公开的专利申请US2005/282221中所说明的，并 在入口储存器4和检测腔7之间延伸。此外，微流体通道5通过入口开 口 10流体耦合到入口储存器4,以便可以从外侧进入，并通过出口开口 11到达检测腔7。加热器6，此处包括由多晶硅制成的电阻元件，被形成在基片2的 表面上并在微流体通道5的横向方向上延伸。此外，加热器6可以用已 知方式电连接到外部电功率源(未示出)且可以;故驱动以释放热功率到 微流体通道5以便根据预定的热特性循环地控制它们里面的温度。检测腔7被设计为接收包含了先前处理过的悬浮核材料的流体，以 执行核酸序列的光学检测的步骤。如在图3中更详细图解的，检测腔7 被形成在波导8上方并容纳了多个所谓的"DNA探针"12,包括了单链 参照DNA,其包含核苷酸的预定序列。更精确地，DNA探针12被布置 在预定位置中以便形成阵列并被直接移植到波导8,所述波导8形成了 检测腔7的底部。在杂交步骤之后，标明为12'的某些DNA探针被杂交， 即，它们被约束到单独的互补DNA序列，且包含荧光剂15。波导8被形成在基片2上并至少在DNA探针12、 12'的阵列之下延 伸且，优选地，在整个检测腔7的底部延伸。此外，波导8包括具有预 定的主折射率1Sh的光导材料的平面层。例如，可以使用氮氧化硅或二 氧化硅，其适当地掺杂锗、磷或硼(主折射率N！的值实际上取决于掺 杂剂种类的浓度)。可选地，有可能扩散钛，而获得了由于离子交换的 导向效应。由检测腔7的里面将波导8 —侧限定在第一界面8a,且由基片2将 波导8相对侧限定在第二界面8b。选择主折射率Np从而使得关联到 波导8中所传送的电磁辐射的能量部分保持限制在波导里面，除了预定 部分或尾部以外，它们离开了波导(倏逝波；evanescent wave)。更精 确地(也参看图8),相对于次折射率N2选择了主折射率N"其是引 入到检测腔7用于检测步骤的流体的特征，从而使得通过第一界面8a 离开的电磁能量(倏逝波EW的能量)是总数的预定部分。此外，主折 射率A与次折射率N2之间的关系为使得倏逝波EW的强度变为在距笫 一界面8a大约1 - 2ym的衰减距离Do处基本上可忽略。优选地，波导8的主折射率&与基片2的折射率之间的比率为达到了基本上阻止了通过第二界面8b能量的分散。如图3中详细图解，芯片1的面la被标明为暴露到外部激励的光 源，所述面la^L切割以便形成相对于第一界面8a和第二界面8b的预定 角度。波导8的外边缘被暴露在面la上且限定了光耦合表面8c用于在 波导8的方向上从外面传送可见的电磁辐射。在图4中图解的变体中，DNA探针12被移植到波导8上淀积的锚 定层14。在此情况下，第一界面8a被限定在波导8与锚定层14之间。 也考虑到锚定层14的厚度和折射率，确定了主折射率N!。在实践中， 倏逝波的衰减距离(距第一界面8a)大约比锚定层14的厚度大1-2ju m。在图5中图解的又一变体中，光导8包括核心8d和覆层8e,所述 核心8d具有主折射率N!,所述覆层8e覆盖核心8d的两面且具有次折射 率N2。在此情况下，第一界面8a^皮限定在核心8d与覆层8e之间，DNA 探针12在该侧被锚定到所述覆层8e。优选地，覆层8e在DNA探针12 被锚定处被减薄，以促成可能出现的荧光剂15激发。如果需要，可以 构想(此处未示出)用于DNA探针12的锚定层。芯片1中集成的微反应器被预先布置用于执行核材料扩增的反应， 例如通过PCR (聚合酶链式反应)以及DNA探针12的杂交。为此，液 体悬浮液中的生物样品包含了先前处理的核材料，该生物样品被供应到 入口储存器4并被注入到微流体通道5。这里，样品经受热循环以便以 已知方式扩增存在的DNA。在扩增步骤的最后，还使得生物样品前进到 远至检测腔7处，在该处定位了 DNA探针12。如果生物样品包含与DNA 探针本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于核酸分析的芯片，包括本体（２，９；１０２，１０９）和检测腔（７；１０７），所述检测腔形成在所述本体（２，９；１０２，１０９）中用于容纳核酸探针（１２，１２′；１１２，１１２′），其特征在于：其包括集成在所述本体（２，９；１０２，１０９）中并邻近所述检测腔（７；１０７）设置的波导（８；１０８）从而使得当激励辐射在所述波导（８；１０８）中传送时在所述波导（８；１０８）的界面（８ａ；１０８ａ）处产生的倏逝波（ＥＷ）将朝所述检测腔（７；１０７）里面辐射。
【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：PP波姆帕，F弗拉拉，R里纳尔迪，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]
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