[发明专利]用于确定目标分子的存在或浓度的装置

说明书

一种用于确定目标分子的存在或浓度的装置，包括：辐射源；表面；波导；检测器；以及光谱滤波器。辐射源可操作以产生电磁辐射。表面限定二维阵列的受体地点。该波导被布置为接收由辐射源产生的电磁辐射，划分电磁辐射并将电磁辐射的一部分引导至二维阵列的受体地点中的每一个。检测器包括二维阵列的感测元件，每个感测元件被布置为从二维阵列的受体地点中的不同一个接收电磁辐射。光谱滤波器设置在表面和检测器之间。

技术领域

本公开涉及一种用于确定目标分子的存在或浓度的装置。该装置可以应用于例如测定(assay)(有时也称为分子相互作用测定)，该测定被布置成测量特定目标分子的存在或浓度。

背景技术

存在已知的能够报告或可视化生物分子之间的特定相互作用的技术。这种技术或测试可以被称为分子相互作用测定，其被布置成测量特定目标分子(可以被称为分析物)的存在或浓度。分子相互作用测定通常使用可以与分析物结合的生物受体。这种相互作用对生物受体和分析物的结合极其特定，就像钥匙和锁一样。通常，只有正确的分析物能够结合到生物受体上。

许多这样的测定还需要使用报告分子。通常只有当分析物已经结合到生物受体上时，报告分子才可操作以结合到分析物上。报告分子可以以某种方式报告分析物目标分子的存在。例如，报告分子可以使用：酶，如在酶联免疫吸附测定(ELISA)中；放射性，如在放射免疫吸附测定(RIA)中；或者更常见的是荧光团，如在荧光免疫吸附测定(FIA)中。

作为使用报告分子的替代方法，无标记的检测测定方法已经被开发出来，并且越来越受欢迎。一种已知的无标记检测方法是表面等离子体共振(SPR)。

使用表面等离子体共振作为无标记检测方法的一种布置(可以称为表面等离子体共振装置)包括棱镜，该棱镜在其一个面上设置有相对薄的金属层(例如金)。电磁辐射耦合到棱镜中，入射到棱镜和金属之间的界面上，从而发生全内反射。这在金属层中产生倏逝波，该倏逝波平行于棱镜和金属之间的界面(并且在入射平面中)传播，并且具有在垂直于棱镜和金属之间的界面的方向上指数衰减的振幅。

在金属层和相邻(介电)介质之间的界面处，可以产生表面等离子体激元。表面等离子体激元是金属层内电子(等离子体)和电介质中电磁振荡(激元)的一种耦合振荡。具体地，表面等离子体是在两层的界面处的集体传导电子振荡，这两层一层是金属(通常是贵金属)，第二层是电介质。如果金属层的厚度足够薄(相对于倏逝波的穿透深度)并且满足共振条件，倏逝波可以在金属层的与棱镜相对的一侧激发表面等离子体激元。这使用了来自入射电磁辐射的一些能量，因此降低了从棱镜和金属层之间的界面反射的电磁辐射的强度。

反射的电磁辐射被耦合出棱镜，并入射到检测器上，该检测器被布置成确定反射的电磁辐射的强度(该强度又取决于表面等离子体激元是否被激发)。

共振条件取决于入射电磁辐射的波长和入射角。共振条件还取决于金属和相邻(介电)介质的光学性质。如果金属在其表面上设置有生物受体，那么这些光学性质(以及因此共振条件)可以根据是否存在结合到生物受体的特定目标分子(或分析物)而变化。因此，通过测量与共振条件相关的信息，可以确定与金属层相邻的特定目标分子的存在和/或数量相关的信息。

在一些系统中，在金属层上提供多种不同的生物受体；每一个都被电磁辐射照射，并且从每一个反射的电磁辐射被单独的检测器检测。这种布置被称为成像SPR(iSPR)。

上述成像表面等离子体共振装置的一个挑战是共振条件非常窄，因此对入射电磁辐射的波长和入射角进行充分控制是很重要的。具体地，上述成像表面等离子体共振装置中的主要设计挑战之一是光学系统。通常，需要许多透镜来将光适当地投射到棱镜上，并观察成像传感器上的反射光。每个透镜都有特定的对准光路和焦距，以实现最佳照明和图像质量。具体地，为了正确操作，可能要求照射金属层的光学器件以0.1°量级的精度进行照射。

本公开的目的是提供一种用于确定目标分子的存在或浓度的装置，该装置解决了与现有技术方法相关联的一个或多个问题，无论是否在上面被识别。