專利名稱：具有溝槽的孔生物傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物傳感器領(lǐng)域并且具體地涉及亞波長傳感器、即亞 衍射極限傳感器。
背景技術(shù)：
生物傳感器技術(shù)在本領(lǐng)域中眾所周知。
美國專利申請(qǐng)第2003/0174992號(hào)公開一種用于提供包括如下分 析物的零模波導(dǎo)的方法和裝置，該分析物受到電磁輻射的激活以便分 析該分析物。
于2005年6月23曰提交、標(biāo)題為"Luminescence sensors using sub-wavelength apertures or slits"的歐洲專利申請(qǐng)第05105599.4 號(hào)公開一種在流體內(nèi)操作的具有亞波長空間分辨率的生物傳感器。
在這樣的傳感器中，分析物可以布置于具有至少部分亞波長尺度 的孔中.可以在流體中包括該分析物.存在于流體中的發(fā)光體在暴露 于激勵(lì)能量時(shí)發(fā)出輻射，發(fā)出的輻射由檢測(cè)器收集.
這些類型的生物傳感器的一個(gè)弊端在于源于個(gè)別發(fā)光體的發(fā)光能 量可能依賴于發(fā)光體在孔內(nèi)的位置。因而這些類型的生物傳感器可能 具有與待分析的分析物的量化關(guān)系欠佳的響應(yīng)、導(dǎo)致被檢測(cè)性質(zhì)的準(zhǔn) 確性欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的一個(gè)目的在于單獨(dú)地或者組合地減輕、緩解或者 消除一個(gè)或者多個(gè)上述不足和弊端。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種將在傳感器、優(yōu)選為發(fā)光傳感 器中包括的襯底，該襯底包括非透明襯底結(jié)構(gòu)，具有用以包括分析 物的至少一個(gè)孔；透明襯底結(jié)構(gòu)，布置到或者鄰近于所述第一結(jié)構(gòu)并 且具有表面部分，該表面部分具有與所述分析物的結(jié)合能力；所述表 面部分布置于與所述孔的一端有預(yù)定距離處.
在一個(gè)實(shí)施例中，表面部分可以布置于所述孔的一端以外的預(yù)定
4距離處.表面部分可以包括至少一個(gè)配位體，所述配位體對(duì)于包括在 分析物中的靶分子具有親合性.所述距離可以約等于配位體長度的平 均值.
在另一實(shí)施例中，所述距離等于配位體長度、靶分子尺寸和恒定
長度之和.恒定長度可以是lnm到50nm，比如lmn到lOnm,
在又一實(shí)施例中，所述距離可以是lnm到60nm,比如3nm到25mn。 可替換地，所述距離可以是lnm到15nm。所述距離可以是60mn到 lOOOmn。
在又一實(shí)施例中，所述表面被布置于所述透明結(jié)構(gòu)中形成的溝槽 中.溝槽可以具有與孔對(duì)應(yīng)的尺度并且可以與孔相對(duì)布置.
在又一實(shí)施例中，所述孔可以具有小于所述分析物中包括的發(fā)光
50%更小的至少一個(gè)橫向尺度.所述孔可以具有比衍射極限或者有效 波長的50%更小的笫一橫向尺度和在衍射極限以上或者比有效波長的 50%更大的第二橫向尺度?？商鎿Q地，所述孔可以基本上為圃形、橢 圓形.
根據(jù)本發(fā)明，還提出一種用于發(fā)光傳感器的傳感器襯底和一種包 括這一傳感器襯底的發(fā)光傳感器.


本發(fā)明的更多目的、特征和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)參照以下附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施 例的下文具體描述將變得清楚
圖l是生物傳感器的第一和第二實(shí)施例的示意圖； 圖2是生物傳感器的另一實(shí)施例的示意圖；并且 圖3是生物傳感器的又一實(shí)施例的示意圖.
具體實(shí)施例方式
下文將參照附圖描述本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施例。出于說明的目的來描 述這些實(shí)施例以便使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明并且公開最佳實(shí) 施方式.然而，這樣的實(shí)施例沒有限制本發(fā)明.另外，不同特征的其 它組合在本發(fā)明的范圍內(nèi)是可能的.
下文描述的根據(jù)實(shí)施例的生物傳感器村底可以包括在如下第一類
5型的孔中布置的分析物，該笫一類型的孔具有小于填充該孔的介質(zhì)中 的所用激勵(lì)光的衍射極限的兩個(gè)橫向面內(nèi)尺度.在其它實(shí)施例中，所 述孔為如下笫二類型，該第二類型具有小于填充該孔的介質(zhì)中的衍射 極限的第一橫向面內(nèi)尺度和大于填充該孔的介質(zhì)中的衍射極限的第二
橫向面內(nèi)尺度。面內(nèi)尺度意味著在與村底平行的平面中的尺度.
由于在孔的至少一個(gè)面內(nèi)尺度中的亞衍射極限尺度，所以激勵(lì)輻 射穿透到孔中，但是孔的透射率小，因而孔后面的激勵(lì)能量基本上受 抑制.就第一類型的孔而言對(duì)于光的所有偏振都是這種情況，而就第
二類型的孔而言僅對(duì)于R偏振光才是這樣情況.R偏振光被定義為其電 場(chǎng)在與孔的如下透射平面垂直的方向上的光，該透射平面是與襯底垂 直而與沿著孔的笫一尺度的矢量平行的平面。被檢測(cè)的發(fā)光能量因此 基本上僅源于孔內(nèi)的發(fā)光體并且孔內(nèi)的少量發(fā)光體可以區(qū)別于孔外和 孔后面的常常大量的發(fā)光體，
可以在流體中包括分析物.存在于流體中的發(fā)光體在暴露于激勵(lì) 能量時(shí)發(fā)出電磁輻射。發(fā)出的輻射由檢測(cè)器收集。
總輻射能量，即由發(fā)光體發(fā)出的各個(gè)發(fā)光體的輻射能量之和，與 分析物的性質(zhì)具有預(yù)定關(guān)系，比如與分析物的靶分子的濃度成比例。 通過分析發(fā)出的輻射，可以定量地和/或定性地確定分析物的性質(zhì)。
可以在生物傳感器襯底的任一側(cè)檢測(cè)由發(fā)光體發(fā)出的輻射.如果 分析物流體存在于一側(cè)上，則可以在另一側(cè)上檢測(cè)輻射，在這一情況 下，由于孔大量抑制激勵(lì)光，所以由在孔以外的流體中存在的發(fā)光體 發(fā)出的輻射明顯地小于由在孔入口部分(在這里激勵(lì)光沒有被衰減) 附近存在的發(fā)光體發(fā)出的輻射。因此，檢測(cè)的輻射實(shí)質(zhì)上僅為由在孔 的入口部分附近存在的發(fā)光體發(fā)出的輻射。因此，可以獲得高的信號(hào) 與背景之比和信號(hào)與噪聲之比，因?yàn)榭梢詼p少背景輻射.
配位體或者俘獲分子可以布置或者固定于孔的特定部分。所述配
位體或者俘獲分子可以具有與耙分子的親合性，從而靶分子可以與所 述配位體或者俘獲分子特別地結(jié)合，因而靶分子可以在孔的所述特定
部分特別地結(jié)合。靶分子可以是發(fā)光分子或者可以由發(fā)光分子標(biāo)記。 配位體或者俘獲分子與靶分子由此形成的聚集體形成了發(fā)光體.在本
發(fā)明的背景中，發(fā)光體是指能夠發(fā)出發(fā)光輻射的粒子、珠子、分子或 者分子或粒子或珠子的組合，發(fā)光體這樣的形成可以在不同方式中實(shí)現(xiàn)，比如在通過引用將4支術(shù)內(nèi)容結(jié)合于此、S. Weiss在Science第283 巻第 1676-1683 頁的 "Fluorescence spectroscopy of single biomolecules" —文中描述的方式。在本發(fā)明的背景中，發(fā)光體也指 代被發(fā)光標(biāo)記的分子，配位體可以固定發(fā)光體，從而它們?cè)诩?lì)時(shí)從 固定的位置發(fā)出輻射，作為第一例子，考慮配位體如寡核苷酸，這些 寡核苷酸與在孔的特定部分固定的具有互補(bǔ)序列的核酸(靶分子)特 別地結(jié)合。對(duì)于脫氧寡核苷酸(DNA)，聚合酶鏈反應(yīng)常常用來放大DNA
濃度和所得靶分子(擴(kuò)增子)的熒光標(biāo)記。擴(kuò)增子的序列片段與在孔 的特定部分固定的寡核苷酸互補(bǔ)并且可以與這些寡核苷酸結(jié)合(雜 化).作為笫二例子，考慮如下夾心分析，該分析是在孔的特定部分 固定的特別用于靶蛋白質(zhì)的抗體.首先，被靶向的蛋白質(zhì)分子與抗體 結(jié)合，其中在包含流體的分析物中存在的抗體在被熒光標(biāo)記之后與被 靶向的蛋白質(zhì)分子結(jié)合。兩個(gè)粒子均獲得在孔的特定部分固定的有熒 光標(biāo)記的聚集體，
根據(jù)沿著孔的位置，激勵(lì)光和發(fā)出的輻射將在不同程度上被孔衰 減，這可以造成來自出口側(cè)的孔內(nèi)存在的發(fā)光體的輻射與入口側(cè)附近 的發(fā)光體相比將給出來自檢測(cè)器的更小響應(yīng)。因此，如果發(fā)光體存在 于整個(gè)孔，則檢測(cè)器響應(yīng)將不會(huì)與存在于孔中的發(fā)光體的數(shù)目成比例， 而在與入口部分更近處存在的發(fā)光體將比孔內(nèi)存在的發(fā)光體對(duì)檢測(cè)器 信號(hào)起更大作用.其中限定孔的村底結(jié)構(gòu)可以部分地或者完全地由諸 如鋁、金、銀、鉻等金屬組成。接近金屬的發(fā)光體如熒光體(通常少 于10nm)可以經(jīng)由近場(chǎng)交互將它們的熒光耦合到金屬從而獲得熒光的 淬火。因而，用于在孔的金屬附近的發(fā)光體的發(fā)光功率不同于與金屬 更遠(yuǎn)的發(fā)光功率.
可以用不同方式、比如通過電能或者化學(xué)能來激勵(lì)發(fā)光體以發(fā)出 輻射.發(fā)出的輻射可以通過不同物理過程來實(shí)現(xiàn)，比如發(fā)光、磷光、 熒光、拉曼散射光、超拉曼散射光或者超瑞利散射光等.發(fā)出的輻射 可以是電磁輻射，比如光、包括紅外光.
下文將考慮電磁輻射，特別是如下光(包括紅外光)的激勵(lì)，該 光在相關(guān)介質(zhì)中具有比孔的至少一個(gè)橫向尺度更大的波長。有效波長 是輻射在真空中的波長除以介質(zhì)的折射率。
如果孔的至少一個(gè)橫向尺度小于在填充孔的介質(zhì)中的有效波長的一半，則將在孔中建立瞬息電磁場(chǎng).對(duì)于一個(gè)橫向尺度比有效波長的
一半更大的孔，瞬息電磁場(chǎng)也涉及到R偏振光.
這樣的瞬息場(chǎng)可以激勵(lì)孔中存在的發(fā)光體.瞬息場(chǎng)將從孔的入口 側(cè)或者側(cè)面在孔中具有指數(shù)式衰退。因此，在進(jìn)口附近處存在的發(fā)光 體將比在孔的另一側(cè)存在于孔內(nèi)和孔外的發(fā)光體被更高效地激勵(lì)。
在一個(gè)實(shí)施例中，由發(fā)光體發(fā)出的輻射的出口側(cè)與激勵(lì)輻射的進(jìn) 口側(cè)相同。在這一情況下，如果發(fā)光體在與孔的進(jìn)口/出口側(cè)有一定距 離處存在或者固定于孔內(nèi)，則沿著孔長度(該長度在與平行于襯底的 平面垂直的方向上)的降低激勵(lì)效率將增加孔對(duì)發(fā)光體發(fā)出的輻射的 衰減。
另外，激勵(lì)輻射雖然被孔衰減(這一衰減的典型值為因子1000 )
但是將穿過孔并且在孔的另一側(cè)射出.這樣的穿行輻射將激勵(lì)在介質(zhì) 中存在的發(fā)光體并且形成背景輻射.這樣的輻射將以背景輻射的形式 穿過孔并且增添到檢測(cè)器中的信號(hào).如果降低有用信號(hào)，則如上文說 明的那樣，將降低信號(hào)與背景之比并且也降低信號(hào)與噪聲之比。 如果發(fā)光體如上文說明的那樣由配位體固定，則配位體可以在孔
的出口部分附著到表面。然而，配位體具有可以例如為lmn到60nm的 某一長度.由于孔的長度可以在50n邁到1000nm的范圍中，所以這樣 的配位體長度將造成發(fā)光體定位于孔內(nèi)大段距離或者在一些情況下甚 至于孔外。由于激勵(lì)能量呈指數(shù)衰弱，所以配位體在孔內(nèi)的定位將造 成發(fā)光體暴露于更少激勵(lì)能量，因此朝著檢測(cè)器發(fā)出更少輻射，另外， 發(fā)出的光沿著孔穿行并且變得在某一程度上衰減，從而也對(duì)減少有用 信號(hào)起作用。由于背景輻射不變，所以有用信號(hào)的減少造成降低的信 號(hào)與背景之比和信號(hào)與噪聲之比.
如果配位體定位于表面附近，則固定于該表面的配位體可能具有 與把分子較少的親合性。因此，配位體可以包括間隔物從而進(jìn)一步增 加配位體總長度，
圖1公開了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的生物傳感器襯底.生物傳感器襯底包 括襯底結(jié)構(gòu)1.襯底結(jié)構(gòu)對(duì)于相關(guān)輻射、比如波長(在真空中)約為 700mn的光而言基本上不透明或者非透明。襯底結(jié)構(gòu)可以部分地或者完 全地由諸如金、鋁、銀、鉻等金屬組成。部分地或者完全地組成襯底 的材料應(yīng)當(dāng)具有如下折射率，該折射率具有相當(dāng)大的虛部。折射率的所述虛部優(yōu)選為大于l、更優(yōu)選為大于3并且最優(yōu)選為大于6.
村底結(jié)構(gòu)1包括至少一個(gè)孔2,該孔具有比用于填充該孔的介質(zhì)的 有效波長的50%更小的第一面內(nèi)橫向尺度.數(shù)個(gè)孔可以布置于襯底1 的表面，例如具有規(guī)則隔開的間隔?？卓梢匀缭诿绹鴮＠暾?qǐng)第 2003/0174992號(hào)中公開的那樣分組.
孔可以具有諸如圓形、橢圃形、三角形、矩形、六邊形等任何形 狀?？卓梢圆贾脼槿缦碌目p，該縫具有比用于填充該孔的介質(zhì)的有效 波長的50%更小的第一面內(nèi)橫向尺度和比用于填充該孔的介質(zhì)的有效 波長的50%更大的第二面內(nèi)橫向尺度。孔可以如在2005年9月2日提 交的歐洲專利申請(qǐng)?bào)?5198773. 2號(hào)中公開的那樣布置為兩種縫設(shè)置的 組合.
第一面內(nèi)橫向尺度可以小于在用于填充該孔的介質(zhì)中的有效波長 的40%、更優(yōu)選為15 %與25%之間并且最優(yōu)選為10%與15%之間.
對(duì)于第二類型的孔，笫二面內(nèi)橫向尺度可以在用于填充該孔的介質(zhì)中 的有效波長的l倍與IO倍之間、更優(yōu)選為10倍與200倍之間并且最 優(yōu)選為多于200倍，激勵(lì)光的輻射可以約為633nm，在以水(折射率為 1. 33)作為用于填充孔的介質(zhì)時(shí)對(duì)應(yīng)的有效波長為476nm。笫一面內(nèi)橫 向尺度可以小于190nm、更優(yōu)選為71nm與119nm之間并且最優(yōu)選為 48nm與71nm之間，對(duì)于第二類型的孔，第二面內(nèi)橫向尺度可以在0. 48m 與5m之間、更優(yōu)選為5m與100m之間并且最優(yōu)選為大于100m?？商鎿Q 地，激勵(lì)光的波長可以約為350nm，在以水(折射率為1.35)作為用 于填充孔的介質(zhì)時(shí)對(duì)應(yīng)的有效波長為260nm。第一面內(nèi)橫向尺度可以小 于103nm、更優(yōu)選為39nm與65mn之間并且最優(yōu)選為25nm與391nm之 間。對(duì)于笫二類型的孔，第二面內(nèi)橫向尺度可以在O. 26m與2.5m之間、 更優(yōu)選為2. 5m與50m之間并且最優(yōu)選為大于50m.
透明結(jié)構(gòu)3布置于該襯底結(jié)構(gòu)1之下以支撐所述村底結(jié)構(gòu).透明 結(jié)構(gòu)3由對(duì)于激勵(lì)而言基本上透明而對(duì)于發(fā)出的輻射而言也可以是透 明的材料制成.該材料可以是玻璃、丙烯酸玻璃、環(huán)氣樹脂、聚氯乙 烯(PVC)等。為了充分地透明，該材料應(yīng)當(dāng)具有虛部小于l(T的折射率.
透明結(jié)構(gòu)3的表面如圖1中所示形成孔2的底部。該表面具有與 孔2重合的凹陷或者溝槽4。通過蝕刻與孔相對(duì)的透明材料來制作所述
9溝槽，形成溝槽的其它方法可以按照規(guī)則間隔將間距部件添加到透明 材料。
溝槽4中的表面是修改成包括俘獲分子(如配位體5)的表面.配 位體5具有與在孔2中和在襯底1上存在的流體6中的靶分子7的親 合性.把分子7由發(fā)光體8標(biāo)記.
發(fā)光體是在暴露于來自激勵(lì)源的能量時(shí)生成發(fā)光輻射的分子或者 粒子。熒光體是在暴露于來自包括紅外光的光源的能量時(shí)通過熒光來 生成電磁輻射(如光或者紅外光)的分子或者粒子。在本說明書中無 論何時(shí)提及熒光或者熒光體都可以代之以用來意味著發(fā)光或者發(fā)光 體.
圖3的實(shí)施例的操作如下。附著有熒光體8的靶分子7進(jìn)入孔2 并且由固定于溝槽4的表面上的配位體5捕獲。在圖1中的溝槽中示 出了配位體5、靶分子7和熒光體8的三個(gè)這樣的聚集體9.流體基本 上是折射率為1. 3的水。
對(duì)于第一類型的孔，生物傳感器襯底暴露于來自透明結(jié)構(gòu)3這一 側(cè)的光IO。光10在真空中具有700nm的波長，在水中對(duì)應(yīng)的有效波長 為538nm,孔的兩個(gè)橫向面內(nèi)尺度小于約269nm、即小于有效波長的50 %,比如70nm。因此，瞬息電磁場(chǎng)存在于使場(chǎng)強(qiáng)度呈指數(shù)衰弱的孔內(nèi)。
對(duì)于第二類型的孔，生物傳感器襯底暴露于來自透明結(jié)構(gòu)3這一 側(cè)的R偏振光10' R偏振光10在真空中具有700mn的波長，在水中對(duì) 應(yīng)的有效波長為538nm.孔的第一橫向面內(nèi)尺度小于約269nm、即小于 有效波長的50%，比如70nm?？椎牡诙M向面內(nèi)尺度大于約269nm、 即大于有效波長的50%,比如lmm,因此，瞬息電磁場(chǎng)存在于使場(chǎng)強(qiáng) 度呈指數(shù)衰弱的孔內(nèi)，
也可以使用其它波長輻射，比如微波、紅外光、近紅外(NIR)光、 可見光、紫外光、X光等.
在溝槽4的表面存在的聚集體9a中存在的熒光體被激勵(lì)并且如箭 頭lla和llb所示發(fā)出輻射.根據(jù)箭頭lla的輻射的約50。/。被引向存 在于夾層部件3以下的檢測(cè)器12。如箭頭lib所示的發(fā)出的輻射的另 50%被引向孔并且在孔中衰減，因?yàn)闊晒怏w由非衰減激勵(lì)光激勵(lì)—— 由于孔對(duì)激勵(lì)光10的反射，激勵(lì)光在溝槽中的能量實(shí)際上按照約為2 的因子來增加，并且因?yàn)榘l(fā)出的輻射中的大部分到達(dá)檢測(cè)器，所以獲得高效率。
附著到存在于孔內(nèi)的靶分子7的熒光體(如聚集體9b所示)暴露 于在孔內(nèi)已經(jīng)衰減很多的激勵(lì)輻射.因此，這樣的熒光體比存在于聚 集體9a中的熒光體發(fā)出更少輻射，因?yàn)榘l(fā)出的熒光的功率與對(duì)于熒光 體9b而言減少的激勵(lì)輻射的強(qiáng)度成比例。如箭頭13a所示引向檢測(cè)器 12的發(fā)出的輻射因孔的作用而衰減，該作用也與在如箭頭13b所示另 一方向上引導(dǎo)的輻射有關(guān).
激勵(lì)輻射的小部分到達(dá)孔外進(jìn)入存在于孔上的流體中.在實(shí)際生 物傳感器中，這樣的輻射的衰減約為iooo并且對(duì)于孔的給定橫向尺度
而言依賴于孔的長度.對(duì)于孔長度160nm和第一橫向面內(nèi)尺度70mn, 已經(jīng)穿過孔的激勵(lì)輻射的衰減約為1000。這樣的輻射將激勵(lì)存在于流 體中的熒光體，比如標(biāo)記到自由靶分子的熒光體以及未附著到靶分子 的自由熒光體。這樣的熒光體將發(fā)出輻射，并且其小部分如箭頭14a 所示將進(jìn)入孔并且在再次由孔衰減的情況下傳遞到檢測(cè)器12。這樣的 輻射13a和14a形成背景輻射.此外，反射回到檢測(cè)器的激勵(lì)輻射將 增添背景輻射.透射熒光輻射并且阻止激勵(lì)輻射的波長濾波器可以用 來衰減反射的激勵(lì)輻射.
可以通過洗掉自由把分子和熒光體來減少背景輻射。然而，這樣 的清洗可能在實(shí)時(shí)測(cè)量中是不可能的。另外，盡管有這樣的清洗，一 些靶分子和熒光體仍然可以留存.
如圖1中所示，溝槽具有與配位體5的長度對(duì)應(yīng)的某一深度，從 而發(fā)光體存在于孔的出口表面。例如，對(duì)于夾心分析，靶分子夾入于 結(jié)合界面處的笫一受體分子與被熒光標(biāo)記的第二受體分子之間。
深度可以等于配位體的長度.對(duì)于夾心分析而言它通常為lOnm到 60mn;對(duì)于縮氨酸-抗體分析而言它為3nm到25nm;對(duì)于DNA雜交分析 而言它可以是lnm到15nm。
由于激勵(lì)能量在孔外近似地恒定，所以溝槽的深度可以略大于配 位體長度，比如大lnm到50mn。
深度可以是配位體長度、靶分子的尺寸和預(yù)定常數(shù)之和.
適當(dāng)深度為lnm到60nm，但是可以在某些應(yīng)用中使用上至1000nm 的深度.
如果配位體沒有如圖1中所示凹陷而是布置于透明結(jié)構(gòu)3與非透明結(jié)構(gòu)1之間的界面處，則激勵(lì)能量將如上文說明的那樣在到達(dá)熒光
體之前大量衰減。因此，由聚集體9a生成的輻射的檢測(cè)功率可以在一 個(gè)實(shí)際實(shí)施例中按照因子IO來減少，而檢測(cè)的背景輻射保持實(shí)質(zhì)上相 同，因此造成背景抑制的減少，
圖2公開了另一實(shí)施例，其中使溝槽24的至少一個(gè)橫向面內(nèi)尺度 明顯地大于孔22的對(duì)應(yīng)(也就是與之平行的)橫向面內(nèi)尺度.溝槽可 以由表面上與孔對(duì)應(yīng)的配位體25a提供.此外，溝槽可以具有表面之 上在各孔之間的配位體25b.
在又一實(shí)施例中，配位體僅存在于與孔相對(duì)的位置.
在圖3中所示又一實(shí)施例中，溝槽34僅存在于孔的出口區(qū)域的一 部分之上.
溝槽之間的區(qū)域可以形成如下結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)用于支撐包括孔的 襯底結(jié)構(gòu)。如果孔由接線結(jié)構(gòu)形成，則溝槽可以在多個(gè)接線之上延伸 并且充當(dāng)用于接線的支撐結(jié)構(gòu).
溝槽表面具有配位體，這可以在任何常規(guī)方式中實(shí)現(xiàn).配位體可 以是蛋白質(zhì)、縮氨酸、抗體或者其片段、與被靶向的DNA序列互補(bǔ)的 序列特定探測(cè)器、碳水化合物、激素、抗氣化劑、糖蛋白、脂蛋白、 活性染料或者其組合.
在上述實(shí)施例中，在反射模式中操作生物傳感器，其中在與布置 激勵(lì)輻射相同的一側(cè)檢測(cè)信號(hào).在這一情況下，應(yīng)當(dāng)防止激勵(lì)輻射到 達(dá)檢測(cè)器，這可以通過濾波器來實(shí)現(xiàn)，這些濾波器比如是阻止激勵(lì)輻 射的偏振濾波器或者波長濾波器.
也可以在透射模式中運(yùn)用相同原理，其弊端在于生成的熒光輻射 略受抑制，因?yàn)樗仨毥?jīng)過孔傳播.
雖然上文已經(jīng)參照具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本意并非限于 這里闡述的具體形式。實(shí)際上，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求限定，并且 除了上述之外的實(shí)施例在這些所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)同樣是可能的，
在權(quán)利要求書中，字眼"包括"并不排除其它單元或者步驟的存 在。另外，多個(gè)裝置、單元或者方法步驟雖然被個(gè)別地列舉但是可以 由例如單個(gè)單元或者處理器實(shí)施.此外，雖然可以在不同權(quán)利要求中 包括個(gè)別特征，但是可以有可能有利地組合這些特征，但是包含于不 同權(quán)利要求中并不意味著特征的組合不是可行和/或有利的。此外，單數(shù)引用并不排除多個(gè)。字眼"一個(gè)/一種"、"第一"、"第二"等并 不排除多個(gè)。提供權(quán)利要求中的標(biāo)號(hào)僅作為闡明例子并且不應(yīng)將這些 標(biāo)號(hào)理解為以任何方式限制權(quán)利要求的范圍.
權(quán)利要求
1.一種傳感器襯底，包括-非透明襯底結(jié)構(gòu)(2)，具有用于包括分析物的至少一個(gè)孔(5)；-透明襯底結(jié)構(gòu)(3)，布置到或者鄰近于所述第一結(jié)構(gòu)(2)并且具有表面部分，所述表面部分與所述分析物的結(jié)合能力高于與所述透明襯底上別處的所述分析物的結(jié)合能力；-所述表面部分布置于與所述孔的一端有預(yù)定距離處。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的傳感器襯底，其中所述表面部分布置于 所述孔的所述端以外的預(yù)定距離處.
3. 根據(jù)權(quán)利要求2戶/f述的傳感器襯底，其中所述表面部分包括至 少一個(gè)配位體，所述配位體具有與所述分析物中包括的把分子的親合 性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器襯底，其中所述距離約等于配位體長度的平均值.
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器襯底，其中所述距離等于所述配 位體的長度、所述靶分子的尺寸和恒定長度之和。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器襯底，其中所述恒定長度為lnm 至ij 50nm， t匕如lnm多10nm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器襯底，其中所述距離為lnm到 60nm，比如3nm到25nm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器襯底，其中所述距離為lnm到
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器襯底，其中所述距離為60nm到 1000mn,
10. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的傳感器襯底，其中所述表面布 置于在所述透明結(jié)構(gòu)(3)中形成的溝槽中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器襯底，其中所述溝槽具有與所 述孔對(duì)應(yīng)的尺度并且與所述孔相對(duì)布置.
12. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的傳感器襯底，其中所述孔具有 至少一個(gè)橫向尺度，其比對(duì)于所述分析物中包括的發(fā)光體的發(fā)射輻射 或者激勵(lì)輻射的有效波長的50%更小。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的傳感器襯底，其中所述孔是其第二面內(nèi)尺度比有效波長的50%更大的縫。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12、 13或者14所述的傳感器襯底，其中所述 孔的長度在所述小橫向尺度的0. 5倍到IO倍之間.
15. —種發(fā)光傳感器，包括根據(jù)任一前述權(quán)利要求所迷的傳感器 襯底。
全文摘要
一種發(fā)光傳感器包括非透明襯底結(jié)構(gòu)(2)，具有用以包括分析物的至少一個(gè)孔(5)；以及透明襯底結(jié)構(gòu)(3)，布置到或者鄰近于所述第一結(jié)構(gòu)(2)。孔具有比激勵(lì)輻射(比如波長為700nm的光在水中獲得約538nm的有效波長)的有效波長的一半更小的最小橫向尺度。透明結(jié)構(gòu)具有溝槽(4)，該溝槽具有表面部分，該表面部分具有配位體，這些配位體具有與靶分子的親合性。溝槽造成附著到靶分子的發(fā)光體將定位于激勵(lì)能量最大的孔入口表面。
文檔編號(hào)B01L3/00GK101568823SQ200780047867
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者D·J·W·克倫德, H·R·斯塔珀特, M·M·J·W·范赫彭 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司