專利名稱：具有光學匹配基板的生物傳感器的制作方法
具有光學匹配基板的生物傳感器本發(fā)明涉及傳感器，尤其涉及化學、生物化學或者生物傳感器以及制 造和操作所述傳感器的方法。所述生物傳感器特別用于臨床診斷應用，例 如傳染病的診斷，以及用于監(jiān)測食品質量、環(huán)境參數(shù)等等。靈敏度對于任何生物傳感設備來說都是至關重要的。經常使用借助熒 光或者化學發(fā)光的光學檢測。典型地，將玻璃或者無定形聚合物基板與經 由特定耦合的化學物質附著到表面的固定捕獲探針一起使用。通過由結合 在表面上的結合位點的標記物所產生的光的強度來測量生物結合。所發(fā)射 的光在所有方向傳播，但僅其一部分可投射到傳感器表面上。作于接近基 板的結果，無論傳感器是以反射模式還是以透射模式使用，大部分光被耦 合到基板中而不能到達傳感器的頂部或者其底部。已經提出非多孔基板上結構化的表面來改善光外耦合(outcoupling)。朝向表面的結合動力學由于層流(能斯特邊界層)中的擴散限制而受 到限制。這降低了結合速率和信號增強，并且由于通常不能等待平衡，因 此也降低了測量的靈敏度。為了克服這種限制，已經開發(fā)了流通型布置， 其中捕獲探針附著到垂直于基板平面的微通道壁。被分析物從小孔流過。 由于尺寸很微小，避免了擴散限制。而且，特定表面面積顯著地增加，使 每個投射區(qū)域上可固定更多的標記，從而增強信號(例如參見US6635493、 US6383748)。但是，光外耦合還受到非均質結構的影響。作為這些已知設計中各向異性孔結構的備選，在濾膜中存在的隨機結 構可被用于所述流通型設備。捕獲探針以及相應的固定標記沿著膜的厚度 方向分布。產生的光必須通過散射介質到達傳感器表面。該過程效率相當 低。熒光檢測的一個重要方面是分離來自發(fā)射光的激發(fā)。由于對于大多數(shù) 熒光體來說斯托克斯位移很小(通常為20nm)，需要高質量的濾光器(filter optical)來區(qū)分發(fā)射光與激發(fā)光。在光散射強的情況下，激發(fā)光將沿著檢測 器的方向被散射，這增加了通過濾光器的泄露，由此增加了檢測的背景水平。例如，具有200nm有效孔大小的150微米厚的多孔尼龍膜的遠場光透 射僅為0.3%，如同浸泡在水中測定的那樣。因此，使用現(xiàn)有的系統(tǒng)，許多光被損耗和/或作用于背景水平，這隨后 降低了信噪比。這種低效率的主要原因在于光在流通型設備中使用的多孔 基板中的散射。損耗的光降低了信號，雜散光增強了背景并以此降低了生 物傳感器的靈敏度。存在提高光外耦合效率并相應地提高傳感器的靈敏度 的需要。本發(fā)明的目的在于提供改進的傳感器，尤其是化學、生物化學或者生 物傳感器，以及制造和操作所述傳感器的方法。在一方面，本發(fā)明提供了用于液體被分析物溶液的流通型傳感器，其 包括多孔基板，將被分析物溶液以流通型布置輸送到多孔基板的裝置，其 中多孔基板和待用的被分析物溶液之間的折射率之差小于0.15。這為傳感 器提供了改進的光學輸出。多孔基板和被分析物溶液之間的折射率之差優(yōu) 選小于0.08，更優(yōu)選小于0.03。基板的折射率越接近于與被分析物溶液之 一匹配，傳感器就越有效，例如具有更高的靈敏度。在本發(fā)明的另一方面，提供了用于液體被分析物溶液的流通型或者流 過型傳感器，其包括多孔基板，用于將被分析物溶液輸送到多孔基板的裝 置，其中多孔基板的折射率范圍為1.24到1.42或者在1.31和1.35之間。這些范圍允許基板的折射率與被分析物水溶液的折射率匹配。在本發(fā)明的又一方面，提供了用于液體被分析物溶液的傳感器，包括 多孔基板，用于將被分析物溶液輸送到多孔基板的裝置(9)，其中，多孔基板和被分析物溶液之間的折射率之差小于0.15，所述多 孔基板具有納米孔隙度(nanoporosity)。多孔基板可包括納米孔。這些納米孔優(yōu)選具有封閉室的形狀，并可充 滿空氣。納米孔的平均直徑大小優(yōu)選從1到100nm，例如10到90nm。納 米孔隙度的使用具有納米孔可影響整體折射率而不引起散射的優(yōu)點。由于 納米室填充有具有低折射率的諸如空氣的氣體，基板中的納米室的填充分 數(shù)可被改變以調節(jié)基板的折射率。優(yōu)選地，納米孔的體積填充率Vp在多孔基板的1°/。到50%的范圍內。
優(yōu)選地，傳感器適于使用以水為基礎的被分析物。優(yōu)點是在健康和食 品診斷方面的許多重要應用使用在水溶液中的目標。
多孔膜可由設置有流體通道的支架來承載。這使得可以使用支撐的基 板，使得可在較寬范圍內選擇其厚度。這允許光效率在基板中光發(fā)射器的 數(shù)目和光的散射方面被優(yōu)化。優(yōu)選地，支架是多孔的并具有比多孔基板大 得多的孔大小。這防止了支架中的通道阻礙來自和到達基板的流動。
基板可由無機或者有機材料或者二者的結合制成。聚合物纖維形式的 有機材料可以很容易制造，且重量很輕。而且有機材料可具有較低的折射 率。無機材料具有可被精確加工的優(yōu)點，例如通過蝕刻或者模塑。與聚合 物材料相比，無機材料更加通常是親水的。例如，多孔基板可包括石英， 無定形Si02，有機改性硅氧烷或者它們的組合。
本發(fā)明的傳感器還包括使被分析物朝向和/或經過基板流動所需的支架 中的微通道。這些微通道是開放的，并且提供了用于傳感器的液體輸入導 管和基板主表面之間的連接。通道的典型直徑大小在50—500nm的f[—量級。 基板的微通道優(yōu)選為親水的。這允許利用被分析物水溶液潤濕，這是這種 生物傳感器的通常應用。
優(yōu)選地，捕獲探針被保持或者保留，例如附著或者固定在多孔基板上， 被分析物溶液中的分子，例如生物分子，與多孔基板結合。
在優(yōu)選實施方式中，傳感器是生物傳感器。在最優(yōu)選的實施方式中， 多孔基板是膜。
在另一方面，本發(fā)明提供了如前所述的傳感器用于液體溶液的用途， 其中，多孔基板和被分析物溶液之間的折射率之差小于0.15。
現(xiàn)在將參照附圖通過例子來描述本發(fā)明可如何實施，在附圖中


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多孔膜的布置；和
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的生物傳感器的框圖3顯示了用于流過型傳感器的本發(fā)明的進一步的實施方式的細節(jié)。
將參照特定實施方式并參照特定附圖對本發(fā)明進行描述，但本發(fā)明不限于此，而僅由權利要求書來限定。權利要求書中的任何附圖標記都不解 釋為對本發(fā)明范圍的限制。所描述的附圖僅僅是示意性的而不是限制性的。 在圖中，出于說明的目的， 一些元件的大小可能被夸大，而不是按比例繪 制。其中在本發(fā)明的說明書和權利要求中使用了術語"包括"，但這并不排 除其它元件或步驟。當談到單數(shù)名詞時使用了不定冠詞或者定冠詞，例如 "一"或者"一個"、"所述"，除非另外特別指明，它們也包括該名詞的復 數(shù)。
此外，說明書和權利要求書中的術語第一、第二、第三以及類似術語 用于區(qū)分相似元件，但對于描述前后順序或者時間順序來說不是必需的。 應當理解，如此使用的術語在合適的情況下是可以互換的，并且在此描述 的本發(fā)明的實施方式能夠以在此描述或者示出的順序不同的其他順序操 作。
本發(fā)明涉及傳感器，特別是化學、生物化學或者生物傳感器以及制造 和操作該傳感器的方法。特別是，本發(fā)明的傳感器可用于臨床診斷應用， 例如傳染病的診斷，以及用于監(jiān)測食品質量、環(huán)境參數(shù)等等。
本發(fā)明的一個方面是使多孔基板的折射率與與所述基板一起使用的被 分析物溶液匹配。熒光檢測的一個重要方面是分離來自發(fā)射光的激發(fā)。由
于對于大多數(shù)熒光體來說斯托克斯位移很小(通常為20nm)，需要高質量 的濾光器來區(qū)分發(fā)射光與激發(fā)光。通過防止激發(fā)光束進入光學檢測器中， 例如通過減少激發(fā)和/或發(fā)射光的散射，由于濾光器限制造成的背景被顯著 降低。當在流通型布置中使用多孔半透明基板時這提高了效率。
在實施方式中，利用具有用于改進的光學信號輸出的特定膜結構的基 板的描述了流通型或者流過型傳感器。半透明多孔膜具有捕獲探針，溶液 中的生物分子與其結合，該捕獲探針被保持、保留、附著或者固定在微通 道上。結合引起例如來自與探針相關聯(lián)的熒光體的發(fā)光度或者顏色或者光 輸出的改變。被保持、保留、附著或者固定在多孔基板上的分子可被稱為 光可變分子。傳感器的靈敏度尤其取決于從膜的光外耦合的效率。通過用 光學匹配材料代替常規(guī)的膜，避免了光散射。這導致光輸出的顯著增加， 因此導致生物結合更靈敏的測量。避免或者降低了激發(fā)光束以及發(fā)射光二 者的損耗。由于沒有散射，光路中的成分變得更加有效。膜的尺寸優(yōu)選為機械穩(wěn)定的，例如大約150微米厚，例如從IO微米到lmm的厚度范圍內。 在優(yōu)選實施方式中，膜與基于水的被分析物光學匹配。這減少或消除 了光散射并設置了膜的折射率方面的限制。水的折射率為1.33。本發(fā)明包 括有效折射率為1.24到1.42之間的多孔膜材料的使用?？捎糜诒景l(fā)明的膜 的例子是含有微通道的多孔材料形式的納米多孔石英，例如通過被分析物 的流動，生物探針可固定在或者可被保持或者保留在所述微通道中。與被 分析物水溶液有關的探針的例子是核酸探針，寡聚DNA和/或抗體、抗原、 受體、半抗原或者用于受體的配體、蛋白質或者肽、脂類、脂肪酸、碳水 化合物、碳氫化合物、輔因子、氧化還原試劑、酸、堿基、細胞部分、亞 細胞部分、病毒或細菌或者原生動物樣品、病毒、細菌或者原生動物片段。 多孔膜的折射率可通過選擇或者改變納米材料的密度來調節(jié)，例如通過設 置材料中納米孔(nanopoare)的體積分數(shù)來設定。
用于液體流動的孔隙度遠大于用于調節(jié)折射率的納米孔隙度。典型地 形成大小為IOO—IOOO微米的通道。這可通過各種技術來獲得，例如微模 塑和/或受控相分離。膜可由含有顯微或者肉眼可見的流體通道的其它支架 來承載。
已經發(fā)現(xiàn)，流通型或者流過型光學傳感器的光產額通過使用光學匹配 的多孔膜材料，尤其是光學匹配的多孔膜材料減少光散射而被顯著地增強。 散射強度大體上與多孔膜材料和膜中流動的和/或流過的流體之間的折射率 不匹配的平方成比例，這意味著甚至在不正確匹配的情況下，光輸出的增 益也是有用的。根據(jù)本發(fā)明，在測量波長處折射率0.15或者更小，優(yōu)選0.08 或更小，更優(yōu)選0.03或更小的不匹配是有用的。該不匹配可表示為折射率 10%或更少的不匹配，優(yōu)選6%或更少的不匹配，最優(yōu)選2%或更少的不匹 配。
優(yōu)選的是多孔膜材料是親水的，或者小孔涂覆有親水物質或者小孔被 處理使它們親水，例如等離子體(plasma)處理。對于具有折射率1.33的 被分析物溶液來說，優(yōu)選多孔膜的折射率在1.24到1.42之間，更優(yōu)選在1.31 到1.35之間。這增加了激發(fā)光束以及發(fā)射光兩者的透射，因而提高了測量 的靈敏度。
根據(jù)本發(fā)明的生物傳感器可與光學檢測器或者傳感器一起使用或者包括光學檢測器或者傳感器。光學檢測器可以是光學傳感器，諸如CCD照相 機的照相機或者任何其他包括顯微鏡的光學檢測設備。適用于傳感器輸入 的合適探針包括在多孔膜中。這些探針可包括發(fā)光分子或者附著有發(fā)光分 子，諸如熒光或者化學發(fā)光分子(有時候被描述為"熒光體")，當目標分 子與探針結合時這些發(fā)光分子發(fā)光或者改變它們的光輸出。所述分子將被 描述為光學可變分子?；蛘?，探針可包括或附著有分子，當目標分子與探 針結合時，該分子改變顏色或者發(fā)光度(即也是光學可變分子)。任何這些 探針可通過光學檢測手段來檢測。在下面將僅僅以熒光體為參考，但本領 域技術人員將會理解，本發(fā)明的任何實施方式都可使用當與被分析物目標 分子結合時改變它們的光學輸出或者表象的探針。
熒光體或者其他光學可變分子通過附著或固定在微通道表面上而被保 持或者約束。例如它們可共價附著到膜中的微通道內部。該膜可被結合在 流體通道中或者與具有流體通道的其他支架合并，從而進一步提高了到傳 感器表面的光外耦合。
在優(yōu)選實施方式中，膜與水之間的折射率的匹配通過使用封閉室納米 多孔材料作為膜材料來實現(xiàn)。在一種實施方式中，在微米尺度上存在共連 續(xù)形態(tài)(co-continuous morphology),即存在遍布整個膜的微通道，而在納 米尺度上存在封閉納米孔。開放的微通道的作用是允許被分析物溶液朝向 和/或遍布整個膜的流動，而納米孔的作用是降低膜材料的折射率。
例如，膜材料可以是有機改性硅氧烷。也可使用其他材料。膜材料可 以是無機的，例如包括或者基于Si02的材料，或者有機的，例如熱塑性或 者熱固性聚合物。與水的折射率1.33相比，無定形Si02折射率為1.46，尼 龍為1.53-1.56，硝化纖維為1.51。對于稀釋水溶液來說，折射率差因此在 0.13到0.23之間。如果光學透射以10到100的因子增加，折射率差則以3 到10的因子減少，即減少到0.06到0.02。
根據(jù)本發(fā)明，假如多孔基板具有納米尺度的合適孔隙度而由此降低了 折射率，則也可使用甚至具有高折射率的材料。
例如，折射率為1.39的基質可給出水的顯著改進。折射率為L35的基 質必須是透明的，即很少或者沒有散射。少量材料是可利用的，它們具有 低于1.4的折射率，例如高度氟化材料，如全氟烷烴(TeflonAF: n=1.30)。后一類材料顯示了強疏水性，這對于流經毛細管的水溶液所需的壓力來說是不利的。因為具有很小的"化學入口" (chemical access),這些材料 在它們結合捕獲探針的能力方面也是非常受限的。但是，通過調節(jié)氟化程 度和合適的等離子氧處理，可在表面產生足夠的反應性，從而允許結合層 的耦合，它們進而可結合生物捕獲探針，例如DNA寡聚物和抗體。膜的備選材料是石英或者熔凝硅石。所述材料就它們的DNA強結合方 面來說是公知的。熔凝硅石的折射率為1.46 (在550nm波長處)，其僅僅提 供了有限的光學性能。材料可由所謂的溶膠凝膠處理中的液態(tài)來合成。沿 著該路徑，可在納米尺度上引入受控的孔隙度。在小孔尺寸為光波長的數(shù)量級或者低于光波長的情況下，不會發(fā)生散 射。當小孔的形態(tài)是封閉室形態(tài)時，水將不能穿透到其中，使得折射率n 可與由下式給出的體積填充率Vp縮放n=1.46 (l-vp) +lvpn=1.33， vp=0.28其中Vp是填充空氣的小孔的體積分數(shù)。例如，28%的孔隙度將給出精 確的光學匹配。在本發(fā)明的進一步的實施方式中，低折射率膜可通過溶膠凝膠工藝產生，例如TMOS， TetraMethoxyOrthoSilicate 1摩爾MTMS， MethylTriMethoxySilicate 1摩爾水1，含蟻酸(1M酸) 7摩爾 水2 11摩爾n-丙醇CTAB，六甲基三甲基溴4七牽安(hexamethyl trimethyl ammoniumbromide) 0.2或者0.3摩爾(Si: CTAB1: 0.1和h 0.15)陰離子表面活性劑 膜按下列方式制備加入TMOS， MTMS和酸性水1并水解30分鐘。將n-丙醇加入到稀釋 溶液中以達到大約10-20wt% Si02的期望濃度。加入水2并加入0.2或0.3 摩爾的CTAB。在室溫下讓溶液老化過夜。然后存儲在冰箱中。得到的溶液可在下列條件下通過旋涂施加在載體上以IOORPM定量，以1000RPM均涂，以300RPM干燥。自旋之后在50。C下進一步干燥。在 40(TC空氣中固化15分鐘。以上面描述的方式制備的涂層具有50到55vol。/。之間的孔隙度。在很寬 的波長范圍內折射率n在1.2到1.5之間。因此，28%的孔隙度可通過使用 合適的CTAB濃度來實現(xiàn)。為了使用溶膠凝膠溶液例如滲透(微通道)多 孔聚合物膜，可增加濃度。然后將水解混合物真空蒸餾到大約80wt。/。的固 體成分是優(yōu)選的方式。在滲透之后聚合物可被洗去并且在300-40(TC下固化 溶膠凝膠基質以獲得納米孔硅石網絡。低折射率聚合物和納米孔硅石的組合可用于提高易碎硅石的機械特 性，而不犧牲光學透明度并從硅石的吸引表面特性獲益。像上面描述種類的膜材料的納米結構一樣，微結構在硅石中是需要的， 例如為了能夠將該材料用作流通型模板，以用于期望的生物結合。微結構， 例如諸如微通道可以以各種方式得到，例如通過相分離，光刻、纖維組裝 或者微模塑(微鑄造)以及它們的組合，這取決于所需的膜流阻(壓力降) 和特定表面。所述低折射率膜對本領域技術人員來說是已知的，并且生產 路徑的一些例子在下面提到。在模塑的情況下，微結構化的開放模子填充有聚合物溶液，這些聚合 物溶液然后允許被干燥。在該工藝期間，該層收縮直到厚度小于模子的微 結構高度，從而使得在該層中形成開口 (Laura Vogelaar， Rob GH. Lammertink ， Jonathan N. Barsema ， Wietze Nijdam ， Lydia A.M. Bolhuis-Versteeg， Cees J,M. van Rijn， Matthias Wessling， Small,巻1，期6， 日期2005年6月，第645-655頁)。如果使用合適的模子，微結構可以是 直接需要的微米大小。這種模子可通過根據(jù)蝕刻的硅模版復制來制造。可調節(jié)該工藝，使得在干燥過程中發(fā)生相分離，使微結構之間的層中 形成共連續(xù)2-相系統(tǒng)。在從模子釋放之后，通過蒸發(fā)或者選擇性溶解在合 適容劑中將兩個成分中的一個除去。例如在巻盤到巻盤(reel-to-red)工藝中，通過在臨時基板上鑄造、打 印或者進行其他涂覆工藝來制造所述相分離材料層(即不使用微結構化的 模子)也是足夠的。在生產多孔膜層之后，后者可被封裝在具有比膜的小孔尺寸大得多的通道結構的結構化元件之間，以便機械支撐該膜和/或提供對于液體或者光 經過膜的引導。在圖1中，多孔膜1的納米大小孔隙度通過具有封閉室形狀的納米孔3 獲得，如同在圖的右側底部處在電子顯微鏡圖像中可觀察到的那樣。中間 部分示出了開口微通道5，捕獲探針(未示出)可附著在該通道上。這些微 通道具有微米大小孔隙度。該膜由機械支架圍繞，即支架7，其包括毫米大 小孔隙度的流體通道9。備選制造技術是使諸如氟化聚合物的材料的纖維自 旋。任選地，可施加納米孔硅石包層。氈或襯墊可由可封裝或者燒結以使 它們粘在一起的這些纖維生產。所述纖維襯墊然后可被封裝到機械支架中。 小孔大小通過纖維直徑和封裝壓力測定。其中可以使用根據(jù)本發(fā)明的生物傳感器的測定可包括通過雜交來測 序，免疫測定，受體/配體測定以及類似測定。生物傳感器布置20在圖2中示意性顯示用于根據(jù)本發(fā)明的可透射流通 型膜26。反射布置也可包括在本發(fā)明的范圍內。被分析物23的源經由泵 24或者重力或者毛細管饋送供給膜26。被分析物可典型地含有要由生物傳 感器檢測的生物分子或者化學實體。任選地，照射源25例如光源定位在膜 26附近以對其進行照射。背景照明條件也可被用于照射膜26。光學檢測器 21定位在膜的一側上以記錄光輸出或者顏色變化。光檢測器21可以是光學 傳感器或者所述傳感器的陣列，或者可以是照相機諸如CCD照相機。光檢 測器可具有濾光片27以使來自光源25的光衰減并允許由光可變分子諸如 膜26中的化學發(fā)光或者熒光探針發(fā)出的光透過。輸出電子22通過導線、 光纖或者無線連接或者任何其他合適的通訊連接與檢測器21連接，在需要 時對檢測器21的輸出進行處理并提供顯示輸出、報警、硬拷貝輸出等等。在本發(fā)明的其他實施方式中，基板與流體的光學匹配也有益于具有基 板的流過型裝置。在基板中行進并且由于躍遷到更低密度介質而不耦合的 光學模式在該方式中也被避免。在界面右側產生的光將不經過光學界面， 因此將被各向同性地透過，使其可很容易地通過幾何光學向著傳感器表面 定向。未結構化的納米孔硅石可作為用于具有光學檢測的流過型傳感器裝 置的基板。在圖3中，在透射流過型傳感器中使用的納米尺寸孔隙度的多 孔膜26也可通過具有封閉室形狀的納米孔來獲得。參照前面的實施方式描述的任何納米孔材料都可在本實施方式中使用。特別是，多孔基板和待使用分析物溶液之間的折射率之差優(yōu)選小于0.15。多孔基板和分析物溶液之 間的折射率之差優(yōu)選小于0.08，更優(yōu)選小于0.03?；宓恼凵渎试浇咏?與分析物溶液中的一種匹配，傳感器的效率越高，例如具有更高的靈敏度。 多孔基板的折射率可在1.24到1.42的范圍內或者1.31到1.35之間。這些 范圍允許基板的折射率與分析物水溶液的折射率匹配。膜26定位在導管28中。分析物源由泵或者重力或者毛細力供給到膜 26。分析物可典型地包含待由傳感器檢測的生物分子或者化學實體。任選 地，照射源25例如光源定位在導管28附近，對膜26進行照射。背景照明 條件也可被用于照射膜26。光檢測器21定位在導管的一側上以記錄光輸出 或者顏色變化。光檢測器可以是光學傳感器或者所述傳感器的陣列，或者 可以是照相機諸如CCD照相機。光檢測器可具有濾光片27以使來自光源 25的光衰減并允許由光可變分子諸如膜26中的化學發(fā)光或者熒光探針發(fā)出 的光透過。如參照圖2描述的那樣，輸出電子22通過導線、光纖或者無線 連接或者任何其他合適的通訊連接與檢測器21連接，在需要時對檢測器21 的輸出進行處理并提供顯示輸出、報警、硬拷貝輸出等等。根據(jù)本發(fā)明，反射和透射型生物傳感器都可使用。發(fā)射輻射的有效收 集角對于布置的靈敏度很重要。光檢測器可浸入分析物溶液中，避免內反 射。光源的激發(fā)強度與光源類型和照明場有關。例如，可使用0.1-1W的光 源，并且其可以是任意類型的光源，例如LED、激光等。優(yōu)選地，光源應 當被選擇為將熒光體激發(fā)到大約飽和強度的一半。暴光時間應當很短，避 免熒光體的光致退色。因此，優(yōu)選脈沖光源。圖2或3的生物傳感器布置可被集成在微流裝置中，由此分析物流可 通過重力給料、毛細作用或者微流泵驅動。本發(fā)明還涉及包括上述生物傳 感器中任何一種的試劑盒。所述試劑盒可另外包括用于確定在探針和分析 物之間是否發(fā)生結合的檢測部件。優(yōu)選地，所述檢測部件可以是與提供有 標記物的分析物中的生物分子結合的物質。優(yōu)選地，標記物能夠誘導顏色 反應和/或能夠誘導生物發(fā)光或化學發(fā)光或者光致發(fā)光或熒光。當根據(jù)本發(fā)明的生物傳感器被用于獲得核算序列信息時，在膜上設置較大的目標區(qū)域陣列，每個區(qū)域包括不同堿基對序列的寡聚DNA探針作為 結合物質。如果含有具有未知(或部分未知)序列的DNA或RNA片段的 樣品與膜接觸，則發(fā)生專一性雜交模式，通過該模式可推導DNA/RNA序 列。對于任何數(shù)量的分析物來說，根據(jù)本發(fā)明的生物傳感器還可被用于篩 選生物樣本，諸如血液。陣列可由包括對病原體諸如細菌病原體專一的寡 聚DNA探針的區(qū)域構成。如果血樣與裝置接觸，則產生的雜交模式可被光 檢測器讀取，據(jù)此可推斷細菌的存在。根據(jù)本發(fā)明的生物傳感器適用于病 毒的檢測。在方法中測定病毒RNA的單點突變。根據(jù)本發(fā)明的生物傳感器還適于進行夾層免疫測定。在夾層測定中， 第二配體諸如抗體被用于結合到被結合的分析物。第二配體優(yōu)選可識別， 例如使用專一性抗體來識別。用于實現(xiàn)本發(fā)明的目的和采用本發(fā)明的其他 布置對本領域技術人員將是顯而易見的。應當理解，雖然已經在本文中討論了根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施方 式、特定構造和配置以及材料，但可進行形式和細節(jié)的各種變化和修改， 也不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
權利要求
1、一種用于液體被分析物溶液的流通型傳感器，包括多孔基板(1)，將所述被分析物溶液以流通型布置輸送到所述多孔基板(1)的裝置(9)，其中，所述多孔基板(1)和所述被分析物溶液之間的折射率之差小于0.15。
2、 一種用于液體被分析物溶液的傳感器，包括 多孔基板(1)，將所述被分析物溶液輸送到所述多孔基板(1)的裝置(9)，其中，所述多孔基板(I)和所述被分析物溶液之間的折射率之差小于0.15，所述多孔基板具有納米孔隙度。
3、 一種用于液體被分析物溶液的傳感器，包括多孔基板(1)，將所述被分析物溶液輸送到所述多孔基板(1)的裝置(9)， 其中，所述多孔基板(1)的折射率在1.24到1.42的范圍中。
4、 根據(jù)前述任一權利要求所述的傳感器，其中，所述多孔基板(O 和所述被分析物溶液之間的折射率之差小于0.08。
5、 根據(jù)前述任一權利要求所述的傳感器，其中，所述多孔基板(1) 和所述被分析物溶液之間的折射率之差小于0.03。
6、 根據(jù)前述任一權利要求所述的傳感器，其中，用于所述多孔基板(O 的材料選自下列組成的組，即無機材料、有機材料以及它們的混合物。
7、 根據(jù)前述任一權利要求所述的傳感器，其中，所述多孔基板(1)包括選自下列組成的組的化合物，即石英、無定形Si02，和有機改性硅氧垸以及它們的混合物。
8、 根據(jù)前述任一權利要求所述的傳感器，其中，所述多孔膜(1)包 括納米孔(3)。
9、 根據(jù)權利要求8所述的傳感器，其中，所述納米孔(3)具有封閉 室形狀。
10、 根據(jù)權利要求9所述的傳感器，其中，所述納米孔(3)填充有空氣。
11、 根據(jù)權利要求10所述的傳感器，其中，所述納米孔(3)的體積 填充率Vp在所述多孔基板(1)體積的1%到50%范圍中。
12、 根據(jù)權利要求11所述的傳感器，其中，所述納米孔(3)的平均 直徑大小明顯低于用于光學分析的光的波長。
13、 根據(jù)權利要求12所述的傳感器，其中，所述納米孔(3)的平均 直45大小小于50nm。
14、 根據(jù)前述任一權利要求所述的傳感器，其中，所述被分析物是基 于水的。
15、 根據(jù)前述任一權利要求所述的傳感器，其中，所述多孔基板(1) 是自支撐的。
16、 根據(jù)前述任一權利要求所述的傳感器，其中，所述多孔基板(1) 由設置有至少一個流體通道(9)的支架(7)支撐，所述流體通道用于將 所述被分析物溶液輸送到所述多孔膜(O。
17、 根據(jù)前述任一權利要求所述的傳感器，其中，所述多孔基板(1) 包括微通道(5)。
18、 根據(jù)權利要求14所述的傳感器，其中，所述微通道(5)的平均 直徑大小小于5iim。
19、 根據(jù)權利要求17或18所述的傳感器，其中，所述多孔基板(1) 的微通道(5)是親水的或者涂覆有親水材料。
20、 根據(jù)前述任一權利要求所述的傳感器，其中，捕獲探針固定在所 述多孔基板(1)上，所述被分析物溶液中的分子與所述多孔基板結合。
21、 根據(jù)前述任一權利要求所述的傳感器，其為生物傳感器。
22、 根據(jù)前述任一權利要求所述的傳感器，其中，所述多孔基板(1) 是膜。
23、 杈利要求1到22中的任一所述的傳感器用于液體被分析物的用途， 其中，所述多孔基板(1)和所述被分析物溶液之間的折射率之差小于0.15。
全文摘要
本發(fā)明描述了納米孔膜的折射率匹配，其中該膜在傳感器中使用，其被用于液體分析物溶液。激發(fā)和/或發(fā)射光的散射通過折射率的匹配而被減少。當在流通型或者流過型傳感器諸如生物傳感器中使用多孔半透明膜時，這使效率得到提高。
文檔編號G01N33/52GK101278187SQ200680036709
公開日2008年10月1日 申請日期2006年9月25日 優(yōu)先權日2005年10月3日
發(fā)明者M·A·維爾斯儲雷恩, R·溫貝格爾-弗里德爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司