专利名称：用于粒子分类系统的光学检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于监视流过通道的粒子的系统和方法。
背景技术：
在诸如通过一个或多个通道传输粒子的微流体系统的系统中，可使用光学系统进行监视、分析、或检测该粒子。光学系统在例如粒子分类系统中是有用的，其中该粒子分类系统基于预定义特性对流过一个或多个通道的粒子流进行分类。
传统检测系统具有显著的缺点。例如，由于当光信号在大区域上扩展时难以观察来自粒子上荧光标签的低亮度级(light level)信号，使得现有的光学检测系统有时不精确并提供不良结果。当待检测光信号持续时间短，例如小于一毫秒时，现有的光学系统检测该光信号也有困难。例如，传统的CCD(电荷耦合装置)技术的帧频大于一毫秒。
用于问询微通道的现有系统也受限于将光线聚焦到小于约500微米的区域的单个通道上，并捕捉来自类似有限区域的光线。
发明内容
本发明提供了用于采集来自空间通道阵列的快速光谱的光学系统。该系统设计成用于问询微流体粒子分析或对含有间隔1至200毫米的一个或多个平行流体通道阵列的芯片进行分类。在该通道中传输的粒子的速度为每秒0.1至10米，因此检测器观察到的信号的持续时间为亚毫秒，需要采用1至100兆赫兹带宽的检测器和电子器件观察该信号。
该光学检测系统包括用于产生光束的光源，其中该光束穿过待监视的微流体芯片或通道；一个或多个透镜或光纤，用于捕捉该光源和该微流体通道中的粒子或化学物质相互作用后形成的光线；以及一个或多个检测器。该检测器可包括光放大元件，且检测器检测各个光信号并将该光信号转换成电信号。分别代表光信号强度的该电信号从各个检测器传递到电子数据采集系统用于分析。该一个或多个光放大元件可以包括光电管阵列、多阳极光电管、或耦合光电二极管检测器阵列的基于多通道平板的图像增强器。
该光学系统可以立刻有效并同时捕捉来自一个或多个粒子传输通道阵列的消光信号、一个或多个光学散射信号、以及一个或多个荧光信号，其中这些信号都具有低的亮度级且具有高的带宽(＞1MHz)。该系统提供了在各种条件下对各种粒子的高效和精确的监视。
通过本说明书以及附图本发明将变得显而易见，其中附图中的相同附图标记表示所有不同视图中的相同部分。
图1阐述了适用于实施本发明的示例实施例的，具有用于传送粒子流的多个通道的系统的示意图。
图2为本发明的光学检测系统的示意图。
图3阐述了贯穿一微通道并位于和该微通道垂直的平面内的截面。
图4为本发明的光学检测系统的示意图，其详细阐述了该荧光检测器的部件。
图5阐述了适用于分析微流体系统的多个通道中的粒子的光学检测系统。
图6A至6C示出了在图2的光学检测系统中，在90度角或消光位置检测光学散射的子系统的实施例。
图7为适用于图2的光学检测系统的束成型光学元件的示意图。
图8阐述了适用于本发明的光学检测系统的分段反射镜。
图9为图8分段反射镜的沟槽的局部视图。
图10为示出了基于相应斑点宽度的分段反射镜沟槽的不同配置的表格。
图11为在本发明示例实施例的光学检测系统中采用分段反射镜的束成型光学元件的示意图。
图12阐述了适合与本发明示例实施例的光学检测系统一起使用的图像增强器。
具体实施例方式
本发明提供了用于监视和检测流过通道阵列的粒子流的光学系统。下面将参考各示例实施例描述本发明。本领域技术人员将会了解到，本发明可应用于许多不同的用途和实施例，且本发明并不特别受限于这里所描述的在具体实施例中的应用。
图1阐述了适用于实施本发明的示例实施例的微流体系统10，该微流体系统包括用于从其间传送诸如粒子或细胞物质的多个通道。该示例微流体系统10包括衬底1，该衬底具有置于其中的诸如微通道3的多个通道。这些通道通过微流体系统10传输流体和/或粒子，其中该微流体系统10用于加工、处理和/或执行对流体样品的任何适当的操作。这里所使用的术语“微流体的”指用于加工、处理、排除、和/或分析包括具有微观尺寸的至少一个通道的流体样品的系统或者装置。这里所使用的术语“通道”指在介质中形成的或贯穿介质的允许诸如液体和气体流体移动的路径。术语“微通道”指优选地形成于微流体系统或装置中的通道，其截面尺寸范围为约1.0μm至约500μm，优选为约25μm至约350μm，最优选为约50μm至约300μm。本领域技术人员将能够确定通道的恰当体积和长度。这些范围旨在包括上述值作为上限或下限。该通道可具有任何选定的形状或排列，其示例包括线性或非线性配置和U形配置。微流体系统10可包括任何适当数目的微通道3，以用于通过微流体系统10传输流体。
本发明提供了可以和诸如图1的微流体系统的微流体芯片一起使用的光学检测器。本发明的光学检测器可实施于微流体系统的测量区域2内从而在该区域内问询所述系统。本发明有助于创建可缩放到微流体芯片的检测系统，其中在微流体芯片中，1至200个通道的平行通道阵列排部在一个或多个问询区域2上，该问询区域的物理宽度为1至250mm，优选宽度为1至100mm。
光学检测器可同时监视芯片内多个通道中流过的流体。该光学检测器或光学检测器系统可检查各个粒子的一个或多个具体特性诸如尺寸、形状、荧光强度光学散射、以及本领域技术人员显而易见的其它特性。例如，在示例实施例中，本发明的光学检测器可置于芯片的相对较大的区域上(例如直径约为12毫米到50毫米的有效区域)，该区域包括一百个以上的待观察的流动粒子通道。该光学检测器能够节省成本地同时捕捉来自多个或所有通道的快速的、低亮度级的信号。本领域技术人员将会意识到，该光学系统不限于用于粒子或细胞分类系统，而可用于具有待监测的流过一个或多个通道的诸如粒子物质的任何合适系统。
图2阐述了本发明示例实施例的光学检测系统8的概览，该光学检测系统可用于图1的微流体系统。本领域技术人员将会意识到，该光学检测系统可用于任何合适的系统而非限于图1的微流体系统。
光学检测系统8包括光源11，该光源被示成激光并耦合到束成型光学元件12以产生和形成穿过光学掩模13的光束14，其中该光学掩模13被示成和微流体芯片10中的粒子传输通道3的阵列对齐的针孔阵列。被针孔准许进入的光随后穿过传输通道3本身。通过一个或多个关联针孔被各个通道准许进入的光束和通过通道3传输的粒子相交，从而产生光信号。在光学粒子分析、血细胞计数或分类中，当光束和粒子相交时可以产生的光信号的示例包括光学消光、角度相关的光学散射、以及荧光光线。光学消光是指穿过粒子而没有相互作用的光的数量。角度相关的光学散射是指被散射或以各个角度(θ)被弯曲而偏离入射光束的光线的比例。荧光光线是指被粒子中的分子吸收并在更长波长被再次发射的光线。
位于通道3上和光源11相对的一侧上的检测器光学元件15、16、17捕获并观察光束与通道内的粒子相交所产生的光信号。光学消光检测器15被置成与光源11相对立，并和入射光路径14对齐以检测光学消光。光学散射检测器16被置成基本上垂直于入射光路径14，其中该路径14位于由入射光向量及其相交的微流体通道形成的平面内。优选地，该光学散射检测器位于相对于入射光路径14成大约90度角的位置上。供选择地，可在同一个平面内在其它角度放置光学散射检测器以在这些角度上进行测量。荧光检测子系统17捕捉来自荧光的光信号。该荧光检测子系统17可包括大尺寸的高数值孔径透镜以及附带的光学元件。如图所示，该荧光检测子系统置于微流体芯片10上方以捕捉尽可能多的荧光光子并将其成像到检测器(未示出)上。
可在芯片10的问询区域2实现光学检测系统8。所示问询区域2包括24个通道3，尽管本领域技术人员将会意识到，使用光学检测系统8可以观察任何恰当数目的通道。在所示实施例中，该问询区域2约为10mm宽(跨越多个通道3)乘以4mm长(沿各个通道3的方向)，尽管本领域技术人员将会意识到本发明不限于此范围。
当来自激光11或其它光源的光14入射到芯片10上时，只有穿过粒子流过的窄区的光线才会与粒子相互作用以产生光信号。穿过位于通道3之外的芯片10的光线或者穿过不包括粒子的通道区域的光线只对背景或噪声有贡献而对信号无贡献，因此这些光线为杂散光并应被最小化。还要考虑到，穿过该芯片而不穿过待观察粒子的光线代表了被浪费的激光源功率，因此出于成本和散热管理的原因而必须最小化这些光线。由针孔层形成的光学掩模13以及束成型光学元件12两者都使得杂散光最小化并使得激光功率的浪费最小化。
如图所示，光源11提供相对于通道3成约45度角的入射光。按照这个方式，正向散射/消光在通道3的对立侧上沿相同方向扩展。如图所示，正向散射14b的扩展方向与通道3成45度角。侧向散射14c的扩展方向和入射光成90度，为荧光光学元件17提供了锥形的机械自由度170。锥形机械自由度170在正向散射14b和侧向散射14c之间为检测器提供了90度的自由视界(unobstructed view)。
图3示出了贯穿包括一对微通道3a和3b的微流体芯片10的一部分的截面示意图。该截面为穿过微通道以及掩模13的针孔13a、13b的平面。入射光14被针孔层13部分阻拦，且初始光束14变窄成由各个针孔13a、13b定义的聚焦束18。聚焦束18和各个通道相交以照射其中允许粒子18以常规核流动(core flow)方式流过的区域31。许多杂散光被针孔层13阻断，该针孔层可以与微流体芯片分离，或者可以使用光刻或芯片制造领域技术人员知道的其它方法将该针孔层制作在芯片的表面上。
该微流体系统包括任何含有用于流过诸如粒子或细胞物质的通道的系统。例如，微流体系统10可以包括粒子分类系统，如在美国专利申请序列号10/179488和10/329008中所描述的粒子分类系统，这两个专利申请的内容在此被引用作为参考。在美国专利申请序列号10/028852、10/027484、10/027516、和10/607287中描述了其它适用的微流体系统，所有这些专利申请在此引用作为参考。
图4阐述了图2的光学检测系统的示意图，该图详细地阐述了荧光检测子系统17的部件。荧光检测子系统17包括高数值孔径(低F#)的会聚透镜45，该透镜被配置并放置成捕捉尽可能多的从被照射粒子发射的光子。透镜45可以是现货供应的50mm的F#＝1透镜，且其焦距是市场上可获得的。一个示例为Leica Noctilux 50mm F#1透镜。还可以得到更大的透镜并将其用于成像多层平板。被示成Littrow光栅的色散元件46位于第一会聚透镜45上。色散元件46根据具体光束的波长而弯曲该光线。所示Littrow光栅46的直径为76.2mm，有效面积为73mm。Littrow光栅46每mm具有720个沟槽，在550nm的闪耀角为43.1度(光栅偏离垂直方向的角度)。Littrow角为23.33度，即图4中550nm的光线被弯曲偏离垂直方向的角度。本领域技术人员将会意识到，根据本发明的教导可以使用任何合适的工具以特殊的方式弯曲光线。以Littrow角放置重构透镜47以捕捉来自光栅46的一阶衍射光线，并将衍射光线在像平面48内重构成被照射粒子的图像。
光纤阵列49从像平面48延伸并将信号传递到检测器50以分析该信号。这些检测器可以为照相机或其它合适的装置。
由于在光路中存在Littrow光栅，被照射的微通道3内的粒子被成像到平面48内时，长波长光子被倾斜的角度要大于短波长光子被倾斜的角度，使得该粒子在像平面上具有光谱展宽。当透镜45和47使用50mm焦距的透镜时，波长为500nm到700nm的光子在像平面48内的展宽为约7841微米。所示实施例的光谱分辨率为39.2微米每纳米波长。
光学检测系统8可用于观察标记有抗体的粒子，其中该抗体结合到血细胞计数领域技术人员所熟知的荧光团或其它荧光颗粒标记。当激发光波长为488nm时，例如可以使用标记有抗体的粒子，该抗体结合到荧光团FITC(异硫氰酸荧光素)、PE(藻红蛋白)、APC(别藻蓝蛋白)以及PerCP(多甲藻黄素叶绿素蛋白)，这些荧光团的峰值荧光发射分别位于530nm、575nm、630nm、和695nm。分别将来自FITC、PE、APC、和PerCP的光子置于像平面上-784微米、980微米、3136纳米、以及5684微米的位置(以550nm为0作为参照)。不透明平板具有400微米的孔洞且在这些孔洞内放置了直径为400微米的光纤，该不透明平板将使各个光纤49具有约为10nm的波长捕捉带宽。将光纤49置于和理想荧光团的峰值发射相对应的位置，可以形成有效和紧凑的多色检测系统。光纤49的一端位于像平面48内，另一端连接到检测器。在所示实施例中，光纤的第二端部在和单个阳极相对应的位置被耦合到光电管的光阴极窗口(例如Hamamatsu公司生产的单阳极的H6780-20或者32个阳极的H7260-20光电管)，从而放大荧光光信号并将其转换成电信号。也可以使用诸如图像增强器或雪崩光电二极管阵列或光学领域技术人员熟知的其它光放大检测器来检测光信号并将其转换成电信号。
在图4中，问询所示通道中的粒子的光纤49位于和微流体芯片内通道平面相同的平面内。如果在多通道阵列上使用该系统，则其它通道位于所示通道的平面之前或位于所示通道的平面之后。
图5示出了用于观察微流体芯片中多个通道的光学检测器系统80的透视图。光学检测器系统80还包括针孔阵列13，该针孔阵列阻断绝大多数的入射光14并照射微流体芯片六个通道的各个通道3内的小检测区域2。会聚透镜、Littrow光栅、和重构透镜的光学列类似于图4所示，并可具有相同的透镜和光栅规格实施例。通常，透镜和光栅组的元件尺寸必须足以在芯片上形成大于检测区域(通过针孔被照射的通道的区域)的尺寸的视场。在像平面48内放置了支撑六个阵列490的平板480，每个阵列分别包括四个光纤。放置四个光纤49的各个阵列以采样从关联通道3发射的光谱。该阵列的各个光纤置于一个荧光团的峰值发射位置。这里适合使用高数值孔径的光纤或有透镜的光纤，本领域技术人员将会明白这一点。
图6A至6C示出了用于检测90度角的光学散射或消光的子系统的实施例。在本实施例中，光学消光柱状(columnated)检测器带63置于通道之间间隔约为500微米的多通道芯片10上。图6B示出了光学消光柱状检测器带63的截面，该检测器带为这样的机械构件，钻孔的直径为300微米，钻孔深度小于带厚度63d，且该机械构件中心之间间距为500微米从而使这些孔与通道间距对齐。在各个孔内放置高数值孔径光纤65以形成光纤阵列61，其中每个通道置有一个光纤。在各个孔内钻出直径更小但是与光纤孔63c为同心圆的柱状孔。该柱状孔穿过带连接器63b，允许光线穿过柱状孔63c并到达置于直径更大的轴内的光纤65内。为了使该子系统工作，入射光68以接近45度角与针孔及通道相交，光学消光检测器带63直接沿着入射光矢量安装(即与入射光成180度角)，如图该带的位置所示。柱化器(Columnator)的孔径必须超过针孔的孔径，使得对于被严格柱状化的入射光来讲，所有穿过针孔的光线都可以在柱化器端部的光纤中被检测到。选择足够长的柱化器从而除去来自其它通道的任何杂散光。例如，在一个实施例中，针孔孔径为150微米，柱化器直径为250微米，光纤直径为300微米，置于2mm的通道内的柱化器的长度为1mm。在光纤阵列61的远端，各个光纤被附着到光电管或其它光学检测器。光学消光通常是足够亮的，可以使用光电二极管作为其检测器。
在图6C中，第二带66的构造和所描述的第一带63基本上相同，但第二带66被置成与入射光成90度角，该角度适用于测量来自细胞或粒子的90度散射或侧散射信号。本领域技术人员将会意识到，可以在其它角度放置类似的带以观测其它散射参数。感兴趣的特殊角度为沿几乎向前方向的光学散射的所谓正向散射，该向前方向通常靠近直接向前放置(几乎和入射方向成180度)而无需在消光路径上采集直通光。
在又一个实施例中，光源11为Coherent Sapphire 488/200激光器，这是一种体积小、空气冷却的固态装置，从气体激光管发射产生约200mW的激光，且该激光器的噪声很小或没有噪声。备选地，可以使用OPSS(光学泵浦固态)激光器，这种激光器也能够产生执行监视所需的所有不同激发波长。本领域技术人员将会意识到，可以使用任何恰当的光源。
图7为适合与本发明示意实施例的光学检测器一起使用的束成型光学元件12的一个实施例的截面图。在x-z平面内绘制该光学示意图，其中光传输的整体方向沿z轴。各个虚线向上指向光束的x-y剖面草图14’，以示出成型光学元件是如何操纵该光束。该光束在单个激光器11输出时的截面为直径700微米的近似圆形，在经过低通或带通滤波器74之后变为波长滤波束。该光束随后经过第一对圆柱准直透镜73，该透镜的焦距为5mm，焦距为250mm，且该透镜产生基本上为矩形的光束。该光束随后穿过圆柱透镜和焦距为150mm的聚焦透镜71，从而使光束14在y轴上锐化为100微米。本实施例中经过聚焦透镜71之后的整体剖面图为36mm乘以100微米，并可用于照射间隔为500微米且多达70个针孔/通道的针孔阵列13。由于这些针孔在y轴方向小于约100微米，对光束的限制防止了光线的浪费。在中心间距500微米的N个针孔芯片上，优选地使该光束沿x轴略大于500×N微米，沿y轴为200微米(略大于100微米)，从而使得所浪费的激光功率最小化。该柱状及成型光束随后与针孔阵列13相交，并变成被分隔以与通道3的匹配阵列相交的N个针孔成型光束78。
图7的束成型实施例是非常有用的，可以实现最小的杂散光和约为10％的可接受的功率效率，鉴于这个设计可以一次同时观察来自许多通道的快速(带宽大于10MHZ)消光、散射、以及荧光。
图8示出了适用于本发明光学检测系统的基于沟槽反射镜的反射分束器80。分束器80包括用于将入射光束分裂成多个光束的分段反射镜83。柱状入射束82进入分束器80，并在入射镜81上被反射，该入射经81被用于设置光束在分段反射镜83上的正确入射角(通常为小角度)，该分段反射镜将入射光束分裂成更小光束的阵列84。该更小光束的阵列84向上延伸，并平行于入射束82。
分段反射镜83包括反射沟槽的均匀阵列。优选地，该均匀阵列包括被各向异性腐蚀的硅。备选地，使用由光学磨光的传统方法加工的金属制作该沟槽的均匀阵列。在另一个实施例中，在塑料材料中形成该沟槽的均匀阵列，随后在该沟槽阵列上覆盖反射涂层。
图9示出了指导这种分段反射镜的设计的角度和公式。入射光束82被反射镜内各个沟槽83a部分修剪，并以固定角度反射被修剪的部分而形成更窄的光束84a。由相邻的沟槽84b形成第二窄光束84b。各个沟槽之间的间隔为沟槽间距A，分束器产生均匀斑点宽度(假设沟槽是均匀的)且光束或通道间距为L的光束，其中将该间距L设计成与微流体芯片内的针孔和通道间隔相匹配。
图10为图8分束器的实施例的表格，其中通道间隔L为500微米且使用硅各向异性腐蚀制作这些沟槽(固定的沟槽角度e＝54.74)。该表格指出了选定斑点尺寸的恰当的反射镜配置。例如，100微米斑点尺寸适合于小于100微米的针孔，对应于A＝575微米的沟槽间距、G＝29.7度的沟槽倾角、以及I＝25度的入射角。
图11示出了适合用于光学检测器系统的束成型子系统112的实施例。该示意性束成型子系统112在采用了与参考图7所描述的束成型光学元件12相似的束成型光学元件12之后的最后阶段利用了诸如图8分段反射镜的分段反射镜80。
备选实施例包括在各个微流体芯片上制作针孔阵列13，而不是将该阵列分离地安装在该光学系统上。
在图4和图5的像平面中所使用的光纤阵列的检测器的备选实施例则是将图像增强器放置在该平面内并将光纤置于图像增强器之后以读出在其荧光粉上产生的光信号。通过对所有荧光信号只使用一个光放大元件(图像增强器)，并使用光电二极管将图像增强器之后的光信号转换成电信号，这种备选可以降低成本。
图12示出了标准Hamamatsu图像增强器220的图像，但本领域技术人员将会意识到，在本备选中可以使用具有高空间分辨率的任何大面积光放大元件。图像增强器220用于在将信号传送到光电二极管阵列或任何其它合适的检测装置之前放大光学图像的强度。如图所示，该图像增强器包括图像信号的输入窗口221、用于将光转变成光电子的诸如光阴极222的光敏电子发射器、用于电子倍增的MCP 223、用于将电子转换成光的荧光屏224、以及被示成纤维光学面板(fiber optic plate)的输出窗口225。根据一示意实施例，图像增强器可以包括25mm-40mm的Hamamatsu图像增强器，尽管本领域技术人员将会意识到可以使用任何合适的装置。
束成型子系统12和荧光检测子系统17两者的备选实施例包括短通或长通或波长带通或带阻滤波器，从而在荧光检测系统中消除杂散或乱真(spurious)源光，或者从光源11发射的光线中除去杂散或乱真波长分量。
消光和散射检测器15、16的一个备选实施例为，在系统中添加一独立的激光功率监视器，用于归一化这些信号。这一点是有用的，这是因为那些信号都和激光功率成正比，因此激光上的噪声会使这些信号失真。
和检测器15、16、及17一起使用的光纤阵列的一个备选实施例为，使用光电二极管或雪崩光电二极管阵列或其它光学检测器阵列替代各个光纤阵列。本领域技术人员将会意识到，在这里可以采用备选检测器，只要这些检测器匹配样品的亮度级要求以及将使用的具体芯片实施例的波形系数要求。
分束器的备选实施例可以使用反射沟槽阵列，其中可以通过各向异性地腐蚀结晶材料或者通过对金属的传统加工或者形成塑料并随后进行适当的光学抛光或涂敷反射涂层而制造该反射沟槽阵列。
在本发明的所有实施例中，针孔阵列通常在间距上和微流体通道匹配。当在束成型光学元件中使用反射分束器时，该分束器还必须和针孔匹配。
尽管最简单的实施方法使用了均匀地阵列排列的通道和均匀地阵列排列的针孔以及分束中可能均匀地阵列排列的沟槽，但本发明并没有这些要求，相似的实施例可设计成使用不规则的通道间隔或图形。
荧光检测子系统A7的一个备选实施例为，在像平面(3-5)，(2-8)之前或之后添加窄带通滤波器。该平面内400微米的光纤将捕捉10nm的带宽。添加10nm或5nm的带通滤波器将在某些情形中改善灵敏度并降低噪声。
已经参考示例实施例描述了本发明。由于不离开本发明的范围可以对上述构造进行特定的改变，因此上述描述或附图中所示的所有事物都应被理解成是阐述性质的而非限制性质。
还应了解到，下述权利要求书将覆盖这里所描述的本发明的所有一般特征和具体特征，对本发明范围的所有表述都落在下述权利要求书的范围之内。
权利要求
1.一种用于观察微流体系统的光学检测系统，该微流体系统包含用于传输粒子或分子的通道阵列，该光学检测系统包括用于产生光束的光源；用于聚焦该光束的一组束成型光学元件；针孔阵列，每个针孔和微流体系统内所述通道阵列内的微流体通道相匹配和关联；至少一个列状检测器带，用于检测该光束通过所述针孔之一穿过所述通道之一后形成的光学消光、前向散射和侧面散射之一；以及高数值孔径的荧光检测器，用于接收当任一所述通道阵列中的粒子和所述光束相互作用时该粒子产生的光信号。
2.一种使用反射分束器将单个入射光束形成为间距受控的更小光束阵列的系统，该系统包括反射沟槽的均匀阵列；以及用于以选定的角度将反射沟槽阵列呈现给入射束的定位器。
3.一种用于对包括传输粒子的微流体通道阵列的微流体系统进行问询的光学检测系统，该光学检测系统包括用于产生光束的光源；包括反射分束器的一组束成型光学元件，用于将该光束分裂成多个辅助光束；和该微流体系统内的微流体通道阵列相匹配的针孔阵列，其中该束成型光学元件将各个所述多个辅助光束引导穿过所述针孔之一。
4.一种用于观察微流体系统的光学检测系统，其中该微流体系统含有传输粒子或分子的通道，该光学检测系统包括用于产生光束的光源；用于聚焦该光束的一组束成型光学元件；和该微流体通道相匹配的针孔阵列，其中该组束成型光学元件使该光束穿过所述针孔阵列；至少一个列状检测器带；以及高数值孔径的荧光检测器，用于同时问询该微流体系统内的多个通道并同时检测三个荧光波段。
5.一种用于观察微流体系统的光学检测系统，其中该微流体系统包括传输粒子或分子的通道，该光学检测系统包括用于产生光束的光源；用于聚焦该光束的一组束成型光学元件；和该微流体系统的通道相连通的针孔；以及高数值孔径的荧光检测器，用于同时问询该微流体系统内的多个通道并使用图像增强器作为光学放大元件。
6.一种用于观察微流体系统的光学检测系统，其中该微流体系统包括用于传输粒子或分子的通道，该光学检测系统包括一个或多个激光，该激光通过只在斑点位置开口的掩模而照射一空间扩展斑点阵列；第一高数值孔径透镜，该透镜被置成立刻捕捉来自整个空间扩展斑点阵列的光线；光谱分离元件，用于接收和弯曲来自第一透镜的光线；第二高数值孔径透镜，用于捕捉被该光谱分离元件弯曲的光线并将所捕捉的光线成像到第二针孔阵列；位于第二针孔阵列之后的图像增强器，用于检测和放大穿过该针孔阵列的光线；以及光电二极管检测器阵列，用于捕捉和转换来自图像增强器的光线。
7.权利要求6的检测器，进一步包括耦合到该光电二极管检测器以采集来自该光电二极管检测器的电子输出的电子数据采集系统。
8.权利要求6的检测器，进一步包括置于所述斑点阵列和图像增强器之间的激光波段闭塞滤波器。
9.权利要求6的检测器，其中该检测器能够放大来自空间扩展多个斑点的且持续时间小于一毫秒的低强度光谱，并能够将该光谱转换成电信号。
10.一种光学系统，包括光源，用于产生穿过待监视对象的光束；透镜，用于捕捉来自该光源的光线；以及包括光放大元件的检测器，用于检测光信号并将所述光信号转换成电信号。
11.权利要求10的光学系统，其中该光放大元件包括光电管阵列。
12.权利要求10的光学系统，其中该光放大元件包括耦合到光电二极管检测器阵列的基于多通道平板的图像增强器。
全文摘要
用于采集来自空间通道阵列的快速光谱的光学系统，该光学系统包括用于产生光束的光源，其中该光束穿过待监视的微流体芯片或通道；一个或多个透镜或光纤，用于捕捉该光源和该微流体通道中的粒子或化学物质相互作用后形成的光线；以及一个或多个检测器。该检测器可包括光放大元件，且检测器检测各个光信号并将该光信号转换成电信号。每个代表光信号强度的该电信号从各个检测器传递到电子数据采集系统用于分析。该一个或多个光放大元件可以包括光电管阵列、多阳极光电管、或耦合光电二极管检测器阵列的基于多通道平板的图像增强器。
文档编号G01N21/00GK101072997SQ200480030084
公开日2007年11月14日 申请日期2004年8月16日 优先权日2003年8月14日
发明者J·R·吉尔伯特, E·辛诺夫斯基, M·德什潘德 申请人:塞通诺米公司