减少干涉传感系统中的光学干扰技术方案

本发明专利技术介绍一种在干涉检测系统中防止(即减少或消除)由光波导和探针之间的不平整的光学耦合面引起的高频干涉条纹。这个方法可以降低当光波导，如光纤，与探针直接耦合时发生的高频干涉条纹。具体来说，光波导的耦合面可以通过砂纸、喷砂或酸蚀等方法进行处理，以形成雾状表面。在使用中，雾状表面散射出入光波导的光纤，防止高频干涉条纹的形成。防止高频干涉条纹的形成。防止高频干涉条纹的形成。

【技术实现步骤摘要】
减少干涉传感系统中的光学干扰
专利

[0001]各种实施例涉及减少干涉式传感系统所经历的光学干涉的方法，例如，在样品中的分析物分子与探针结合的生化测试期间。
[0002]背景
[0003]基于分析物分子和分析物结合分子之间的结合事件的诊断测试广泛用于医学、兽医、农业和研究应用中。这些诊断测试可用于检测样品中是否存在分析物分子、样品中分析物分子的量或分析物分子与分析物结合分子的结合率。分析物结合分子及其相应的分析物分子一起形成分析物
‑
抗分析物结合对(或简称“结合对”)。结合对的例子包括互补的核酸链、抗原
‑
抗体对和受体
‑
受体结合剂。分析物可以是结合对的任一成员，而抗分析物可以是结合对的另一个成员
[0004]历史上，诊断测试采用固体、平面表面，其上固定有分析物结合分子。样品中的分析物分子将在定义的检测区域内以高亲和力与这些分析物结合分子结合。在这种称为“固相测定”的测定中，固体表面在促进分析物分子与分析物结合分子结合的条件下暴露于样品。通常，通过测量质量、反射率、厚度、颜色或其他指示结合事件的特征的变化来直接检测结合事件。例如，当分析物分子用生色团、荧光标记或放射性标记进行标记时，结合事件可根据在检测区内检测到多少(如果有的话)标记来检测。或者，分析物分子可以在其与检测区内的分析物结合分子结合后被标记。
[0005]美国专利第5,804,453号公开了一种确定样品溶液中物质浓度的方法，该方法使用在其远端直接涂覆有试剂(即捕获分子)的光纤，该物质结合到该光纤上。然后将远端浸入含有分析物的样品中。分析物与试剂层的结合产生干涉图案并由光谱仪检测。
[0006]美国专利第7,394,547号公开了一种生物传感器，其中第一光学透明元件机械连接到光纤尖端，它们之间具有气隙，然后将第二光学元件作为干涉层，厚度大于50纳米(nm)连接到第一元件的远端。生物层形成在第二光学元件的外周表面上。在干涉层和第一元件之间涂覆具有5
‑
50nm厚度和大于1.8的折射率的附加反射表面层。在该参考文献中描述了基于光谱干扰的变化来检测样品中的分析物的原理，该参考文献通过引用并入本文。
[0007]美国专利No.7,319,525公开了一种不同的配置，其中一段光纤机械地附接到由一根或多根光纤组成的尖端连接器，在光纤部分的近端和尖端连接器之间具有气隙。干涉层和生物层构建在光纤部分的远端表面上。
[0008]尽管现有技术提供了利用基于薄膜干涉仪的生物传感器的功能，但仍需要改进这些干涉仪的性能。
[0009]附图的简要说明
[0010]图1A描绘了包括光源、检测器、波导和光学组件(也称为“探针”)的生物传感器干涉仪。
[0011]图1B描绘了探针的示例。
[0012]图1C说明了检测器监测的干涉图案在两种不同情况下的变化情况，即波导和探头之间的耦合界面处的表面是平行的，以及耦合界面处的表面是不平行的。
[0013]图2描绘了根据各种实施例的探针的示例。
[0014]图3描绘了根据各种实施例的探针的另一个示例。
[0015]图4A
‑
B说明了薄膜干涉仪中的检测原理。
[0016]图5描绘了根据各种实施例的载玻片的示例。
[0017]图6描绘了根据各种实施例的载玻片的另一个示例。
[0018]图7描绘了用于制造干涉式传感系统的过程的流程图。
[0019]图8A说明了给定表面的表面粗糙度参数R_a如何可以是算术平均粗糙度。
[0020]图8B说明了沿着耦合界面粗糙化至少一个不平行的表面——在这种情况下，波导的远端——如何导致干扰在很大程度上(如果不是完全的话)被减轻。
[0021]实施例在附图中以示例而非限制的方式示出。尽管出于说明的目的，附图描绘了各种实施例，但是本领域技术人员将认识到可以采用替代实施例而不背离本技术的原理。因此，虽然在附图中示出了特定实施例，但该技术可以进行各种修改
[0022]专利技术详述
[0023]定义
[0024]术语“约”是指在所述值的
±
10％以内。
[0025]术语“分析物结合分子”是指能够参与与分析物分子的结合反应的任何分子。分析物结合分子的实例包括但不限于(i)抗原分子，用于检测针对该抗原的特异性抗体的存在；(ii)抗体分子，用于检测抗原的存在；(iii)蛋白质分子，用于检测该蛋白质的结合伴侣的存在；(iv)配体，用于检测结合伴侣的存在；(v)单链核酸分子，用于检测核酸分子的存在。
[0026]术语“干涉传感器”是指其上形成生物层以产生干涉图案的任何传感装置。干涉式传感器的一个示例是设计成悬浮在含有具有分析物分子的样品的溶液中的探针。干涉传感器的另一个例子是具有平坦表面的载玻片，在生化测试过程中可以在其上形成生物层。
[0027]术语“探针”是指具有至少2比1的纵横比(长宽比)的单片基板，在传感侧涂有薄膜层。
[0028]术语“单片基板”是指具有均匀组成的固体材料片，例如玻璃、石英或塑料，具有一个折射率。
[0029]术语“波导”是指设计用于限制和引导电磁波作为光传播的设备。波导的一个例子是通过将玻璃、塑料或另一种透明材料拉成小直径(例如，大致与人头发的直径)制成的柔性透明光纤。这些波导通常被称为“光纤”。波导的另一个例子是用于引导超高频波的金属管。波导也可以采用管道或同轴电缆的形式。
[0030]介绍
[0031]一些实体已经开发出干涉测量传感系统(也称为“干涉仪”或简称为“系统”)，旨在进行生化测试。图1A
‑
B说明了这种系统的一个例子。具体而言，图1A描绘了干涉仪100，其包括光源102、检测器104、波导106和光学组件108(也称为“探针”)。探头108可以通过耦合介质连接到波导106。
[0032]光源102可以发射由波导106向探头108引导的光。例如，光源102可以是发光二极管(LED)，其被配置为在100至给定光谱内的至少50纳米(nm)、100纳米或150纳米(例如，400纳米或更小到700纳米或更大)。备选地，干涉仪100可以采用具有不同特征波长的多个光源，例如被设计为在可见光范围内发射不同波长的光的LED。相同的功能可以通过具有合适
滤光片的单个光源来实现，该滤光片用于将不同波长的光引导到探头108上。
[0033]检测器104优选地是光谱仪，例如海洋光学USB4000，其能够记录从探头108接收的干扰光的光谱。或者，如果光源102操作以将不同波长引导到探头108上，则检测器104可以是能够记录每个波长的强度的简单光电检测器。在另一个实施例中，检测器104可以包括允许检测多个波长中的每一个的强度的多个过滤器。
[0034]波导106可以被配置为将由光源102发射的光传输到探头108，然后将由探头108内的表面反射的光传输到检测器104。在一些实施例中，波导106是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造干涉检测系统的方法，包括：获取一段与光源、检测器和单体基底连接的光波导；对光波导的第一端进行表面处理，使第一端的表面粗糙度落入预设的参数范围内；将光波导的第一端光学与单体基底光学耦合，使两者中间没有间隙；并且将光波导的第二端与光源和检测器光学耦合。2.权利要求1中，表面处理包括对光波导第一端进行研磨。3.权利要求1中，表面处理包括对光波导第一端进行喷砂处理。4.权利要求1中，表面处理包括对光波导第一端进行酸蚀处理。5.权利要求1中，预设参数的范围是介于0.5微米和10微米之间的表面粗糙度，定义为光波导第一端的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭洪，姚建波，李根乾，曹二华，
申请(专利权)人：万迈医疗仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：