[发明专利]用于液体样品的光学测量的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及液体样品的光学测量。更确切地说，本发明涉及用于放置在样品井中的液体样品的光学测量的方法和装置，其中样品井中的样品暴露于来自激发光源的激发光，以及其中用检测器测量由光的激发产生的光发射。

背景技术

荧光是由已吸收了光或其他电磁辐射的物质进行的光（光子）发射。能量的吸收将分子的轨道电子激发到较高的电子态并且弛豫到基态发射出光子。这是一种发光（luminescence）形式。通常，相比于所吸收的辐射，所发射的光具有较长的波长，并且因此具有较低的能量。

化学发光是由于化学反应导致的光发射（发光）。

荧光团吸收一个波长处的光能，并且作为响应，重新发射另一个较长波长处的光能。每个荧光团具有在该处吸收光的区别性的波长范围，以及在该处发射光的另一个有区别的波长范围。该性质使得它们能够通过分析仪器和技术用于生物制品的特定检测。

从现有技术已知基于光致发光的不同样品测量方法，其中利用进入样品的光的激发获得来自样品的光发射。当测量了由样品发射的光时，可确定样品的不同性质。已知测量方法包括Ullman等人的美国专利6,409,913中描述的AlphaScreen（放大发光邻近均匀测定屏）光化学测量技术和LOCI（发光氧通道免疫测定），其中由光的激发和样品中化学反应两者产生光发射。

AlphaScreen测量技术方法和设备中通常使用的光源为激光，由于产生的光的波长均匀性以及获得的光的高功率密度，该高激发能量有效地引起从涂覆有发光剂的珠形成修改的氧分子。修改的氧分子最终引发化学反应级联，导致所检测的化学发光信号的产生。

AlphaScreen测量方法为基于珠的邻近测定，其中供体珠和受体珠通过可特异性地相互反应和与珠反应的各种生物分析物材料相连接。当用670-690nm波长的红色激光激发连接的供体珠时，该连接的供体珠将周边氧转化为激发单重态。释放的单重态氧扩散到周围的样品井矩阵，以及如果供体珠和受体珠经由待测定的特定生物反应连接，受体珠足够靠近以被单重态激发，并且光发射在520-620nm波长（其是蓝-绿、绿或黄光）之间产生且与相互作用水平成比例。通过测量发射光，有可能确立化学反应已发生的有效程度和正在测定的样品的什么性质。

来自样品的激发光和发射光之间的波长差异允许分离并检测从激发光发射的光。

在AlphaScreen方法中，一般而言激发光和发射光的波长与荧光相比具有相反的关系，即激发光波长比发射光波长更长。

在荧光测量中，通常，向样品发送激发光脉冲，并且有效地实现发射光的测量，而没有诱导延迟。在时间分辨荧光光谱（TRF）中，在一个或多个激发光脉冲之后，根据时间的函数监测样品。利用TRF来减少背景荧光，以及例如在动力学研究中。

激光潜在地为一种通常生成准直光束的精确且强大的光源，该准直光束减少了在分析仪器中使用单独的准直装置的需要，但是使用激光作为激发光源也产生一些问题。产生激光所需要的高电功率也生成热，但是因为激光二极管的谐振器对自己生成的热和温度变化是高度敏感的，所以激光二极管需要诸如珀耳帖冷却器之类的单独设备的经常性主动冷却，这导致增加分析设备的复杂性和尺寸。进一步地，激光二极管也非常昂贵，这提高了利用激光器的分析设备的价格。在实践中已经观察到，当以例如在AlphaScreen应用中的激光源激发样品时，只有一些测量，典型地只有一个测量可以被执行，因为在后续测量中，获得显著降低的发射信号或没有发射信号。

通过使用适当的稳定荧光参考材料（其将较短的波长激发辐射转化为较长的波长发射辐射）可以稳定荧光读取仪器。这些种类的材料可广泛获得并例如用于Thermo Scientific的Fluoroskan Ascent微型板荧光计。

在Alphascreen测量中，激发波长（685nm）比发射波长（520nm-620nm）长。不存在将685nm的激发波长转化为较短波长的可用的适当的稳定材料。这是有问题的，因为向较短波长移位事实上为Alphascreen测量的好处之一，因为在测量中不存在光学背景信号。同样，使用的参考材料因为缺乏TRF表现（behavior），不能在包括Alphascreen化学过程的TRF测量中用作参考荧光材料。

发明内容

本发明提供一种用于液体样品的光学测量的新颖的方法和装置，当激发光生成单重态氧（其进而导致发射化学发光的光）时，使得激发光的波长大于观察到的化学发光发射光的波长。