[發明專利]基于光子干涉儀的傳感

有效

• 申請號: 201880064502.7
• 申請日: 2018-09-01
• 公開（公告）號: CN111164417B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: J-W·何斯德
• 申請（專利權）人: 邁普有限公司
• 主分類號: G01N21/77
• 分類號: G01N21/77;G01N21/45;G01J9/02;G02B6/12;G02B6/293
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 崔雁;吳東亮

公開了一種用于表征樣品中的感興趣的分析物的傳感系統。它包括帶有集成干涉儀的光子集成電路。所述集成干涉儀被配置用于光譜操作。所述集成干涉儀包括至少傳感臂和參考臂，所述傳感臂和所述參考臂都具有可用于與所述樣品相互作用的可暴露區段，由此所述參考臂的所述可暴露區段的光程長度小于所述傳感臂的所述可暴露區段的光程長度的兩倍。所述傳感臂的所述可暴露區段對所述感興趣的分析物有選擇性，而所述參考臂的所述可暴露區段對所述感興趣的分析物沒有選擇性。

技術領域

本發明涉及傳感器領域。更具體地，本發明涉及使用光子干涉儀、光譜干涉儀基于特異性結合事件來對感興趣的分析物進行傳感，從而允許進行高質量分析的系統和方法。

背景技術

被設計用于傳感目的的無標簽折射率傳感器本質上是非特異性的。在傳感器附近改變折射率的任何事物都會對信號產生影響。為了使傳感器對諸如蛋白質等生物分子具有特異性，傳感器通常涂覆有僅與需要檢測的蛋白質結合的生化層。然而，由于流體的變化、溫度的變化、非特異性結合、物理吸附、應變、壓力、表面的離子負載等，折射率仍可能會局部變化。這使得這些傳感器的使用面臨不受控制的定點照護(point-of-care)環境、易于改變的環境條件和變化的患者樣品組成的挑戰。

消費者最常用的自我測試之一是妊娠測試。所述妊娠測試成功的主要原因是易于使用：無需除了施加樣品以外的操縱。然而，只有側流免疫測定(諸如妊娠測試)才能使該單步使用(臟污測定)成為可能。其他性能更高的測試方法(諸如在臨床實驗室和醫生辦公室中使用的那些方法)通常需要若干個操縱步驟來執行該測定。為了設計易于由未經培訓的人員使用的傳感器系統(如在消費者或定點照護場所中的情況下)，必須將操縱次數減少到最少，并且必須使成本比專業系統低幾個數量級。理想地，只需施加樣品即可進行測量，而無需施加不同的流體或將樣品與試劑混合。這給無標簽傳感器帶來了問題。由于這些傳感器對許多不同的現象做出響應，因此它們通常需要三步方案：首先使用特定的環境條件或在傳感器頂部使用特定液體進行基線測量，然后使用戶樣品流動并使生物分子與傳感器結合，最后返回到初始環境條件或用與基線測量相同的液體進行流動。這是必需的，因為必須保證可以將信號響應分配給生物分子的存在，因此必須將環境因素保持盡可能恒定。這樣，在步驟3和1中測量傳感器的狀態(即特定波長下的光譜或強度)，并將差異分配給特定濃度的生物分子。最后一步的第二個原因是洗去非特異性結合或吸附的分子。

由Iqbal在IEEE?J.Sel.Top.Quantum?Electron.(2010)654-661中提出了通過省略最后的洗滌步驟、將流體步驟的數量從三個減少到兩個而進行的針對現有基于折射率的傳感系統的復雜性的部分解決方案。這是通過測量當流體從緩沖液切換成含有分析物的緩沖液時光譜的變化率來完成的。但是，這仍然需要兩步過程，并且僅在實驗室環境中當用分析物對已知流體加標(spiking)時才能起作用，而這不能轉化為具有未知組成的流動人類樣品的真實生活情況。當使用未知的患者樣品時，結合曲線的斜率將被同時發生的各種現象所遮蔽。因此，減少流體步驟的量需要減少傳感器對除特定結合事件以外的任何事物的響應。