专利名称：具有样品室和光敏元件的生物芯片设备，在生物芯片设备的至少一个样品室内检测荧光 ...的制作方法
具有样品室和光敏元件的生物芯片设备，在生物芯片设备的至少一个样品
室内检测荧光粒子的方法
技术领域：
本发明涉及一种包括至少一个样品室和至少一个光敏元件的生物芯片 设备。本发明还涉及一种在生物芯片设备的至少一个样品室内检测荧光粒 子的方法。
微流体设备在大多数生物芯片技术中处于核心地位，既用于流体(如 基于血液)样品的制备也用于它们的后续分析。包括生物传感器和微流体 设备的集成设备已为本领域所熟知。这些设备有不同的名称，例如
DNA/RNA芯片、生物芯片、基因芯片和实验室芯片(lap-on-a-chip)。具体
而言，在(微)阵列上的高通量筛选是一项用于生物化学分析的新工具， 例如用于诊断。这些生物芯片设备包括小体积的微孔(well)或反应器，可 在其中进行化学或生物化学反应检查，并可分别快速而可靠地调节、运输、 混合及存储微量液体，从而执行大量期望的物理、化学和生物化学反应及 分析。通过在微小体积中执行含量测定(assay),可在时间与靶子、化合物 和试剂的成本方面实现显著的节省。
荧光分析是生物化学和分子生物物理学领域中最广泛使用的一项技 术。由于当前的生物化学协议已引入荧光标记，因此荧光检测方法非常具 有吸引力。因此，基于芯片的含量测定可很容易合并到已有的协议中而不 需要改变其生物化学。例如，蛋白质的荧光标记法在生物科学中最为普遍， 每年全世界要进行数百万个荧光免疫测定。此外，诸如Sanger测序法和聚 合酶链反应(PCR)的反应己用于荧光标记方法中。事实上，实时定量PCR 扩增(RQ-PCR)，作为一项用于医疗诊断快速增长的技术，正通过使用荧 光标记而得到高效地执行。在该项技术中，在使用报道分子(例如分子信 标、蝎型引物等)进行温度处理过程中定量地记录放大产物的存在，这些 报道分子产生在同一设备中被实时测量的光学信号。记录到的信号是对特 定核酸分子，例如(但不局限于)细菌或一组细菌的存在及浓度的测量。总之，荧光检测可用于分析芯片上的多种应用，例如对DNA扩增期间光学 信标的荧光检测、表面的标记蛋白质和免疫或杂交(标记)核酸。
生物芯片设备通常为该领域所熟知。例如，美国专利申请US 2004/0038390Al公开了一种光学设备，其使用由光源产生的激发光束同时 照射两个或多个间隔的反应区域。准直透镜可沿着光源和反应区域之间的 光束路径布置，以形成多束经准直的激发光束，其中，每束都对应于各自 的反应区域。在根据美国专利申请US 2004/0038390 Al的生物芯片设备中， 生物芯片荧光信号的检测是使用位于台式(bench top) /实验室机器上的光 学检测系统(包括光源、光学滤波器和传感器)来完成的，从而对存在的 荧光团的数量进行量化。这种已知设备的一个缺点在于，在台式/实验室机 器中使用的荧光检测系统通常需要昂贵的光学部件来采集和分析荧光信 号。具体而言，具有尖锐的波长极限(cutoff)的昂贵光学滤波器用于获取 这些光学系统所需的灵敏度。这限制了提供这样一种生物芯片设备的可能 性，使得未经培训的人员简单并划算地和/或自动地并且不需高度精密机器 进行处理。
因此，本发明的目的是提供一种可用作一次性生物芯片设备的生物芯 片设备，其中能够以划算但不损失精确度的方式简单、容易地读出生化反 应的结果。
以上的目的通过一种包括至少一个样品室和至少一个光敏元件的生物 芯片设备来实现，至少一个样品室设置在至少一个光敏元件的第一侧，其 中，入射光设置为从与至少一个光敏元件的第一侧相对的第二侧入射。
根据本发明的设备的优点在于，与现有技术的设备和方法相比，能够 以更容易、更划算且更快的方式实现对生物测定结果的检测。例如，可以 不使用昂贵的光学滤波器和/或昂贵的台式/实验室机器而实现对生物测定 结果的检测。
另一优点在于，芯片上荧光信号采集系统改进了分析生物芯片设备的 速度和可靠性，例如，DNA芯片杂交模式分析。
此外，其优点在于，生物芯片设备以及读出生化测定的分析结果所需 的仪器两者成本的降低使得在便携式手持仪器中使用生物芯片设备，用于例如即吋(point-of-care)诊断和路旁测试成为可能，因为不再需要中央台 式机器。
另一优点在于，通过将光敏元件合并到生物芯片设备中，增加了收集 荧光的立体角。此外，减少了介质边界及相应反射的数目。
又一优点在于，台式机器将能够处理通用的生物芯片设备和各种生物 芯片。将光学传感器作为台式机器的一个部件要求针对具体测定安放具体 的滤波器组，这将妨碍对具有各种激发和/或发射频谱的荧光标记的平行 (多路)检测。因此，能够读出芯片上光学传感器(光敏元件)将允许灵 活的多用途台式机器，并打开通向生物芯片、台式机器及其组件的标准的 路线。
在本发明的一个优选实施例中，生物芯片设备包括位于至少一个光敏 元件的第一侧的封盖，其中，封盖设置为防反射封盖，和/或至少一个样品 室设置在封盖和至少一个光敏元件之间。因此，通过提供生物芯片设备不 同组件的适当几何结构和/或通过向光轴提供适合的几何条件，以便减少反 射光的数量，并且通过在入射光透射通过样品室后借助于防反射封盖适当 地对其进行吸收，这样可在没有昂贵的滤波装置的情况下增强对光检测的 敏感度。特别是，入射光对光敏元件的直接照明基本上得到抑制，从而允 许检测更微弱的荧光信号。
更加优选的是，生物芯片设备平行于检测平面延伸，其中，至少一个 光敏元件设置在检测平面中，其中，至少一个第一滤波元件设置成这样使 得入射光在从第二侧通过检测平面之前进行滤波。借助于划算的滤波材料 来实现第一滤波元件，可以防止入射光中不必要的部分射入生物芯片设备 的检测单元，即，防止入射光的这些部分通过样品室。入射光的这些不必 要的部分定义为频谱中对荧光发射的刺激不起作用(或仅相比较弱地)的 部分，或者频谱中可通过第二滤波元件的部分。
仍然更加优选的是，生物芯片设备包括至少一个第二滤波装置，其中， 至少一个第二滤波装置设置在至少一个样品室和至少一个光敏元件之间。 通过将第一和第二滤波装置组合在一起，可以在仍然使用相对划算的部件 的同时极大地增强检测系统的选择性。这使得能够提供一次性形式的生物 芯片设备。此外，优选的是，生物芯片设备包括设置在至少一个光敏元件的第二 侧上的屏蔽装置，其中，屏蔽装置防止入射光直接到达至少一个光敏元件。 因此，可有利地使得相对简单且容易地制造生物芯片设备的装配。例如， 屏蔽装置可以设置成不透明层或另一非透明介质的形式。屏蔽装置可由吸
收材料或反射材料或两者组合制成。吸收材料的示例为例如黑色掩模(black mask)。反射材料的示例为例如金属材料。有利地，屏蔽装置可导电并可合 并到光敏元件的电极结构中。
在本发明的一个优选实施例中，生物芯片设备平行于检测平面延伸， 其中，至少一个光敏元件设置在检测平面上，其中，至少一个偏转元件设 置在与至少一个光敏元件相邻的检测平面上，和/或至少一个偏转元件包括 前向散射介质或透镜。因此，可能有利的是，通过相对划算的方法极大减 少了在屏蔽装置"之后"阴影区域。
非常优选的是，至少一个偏转元件包括与前向散射介质相比具有低折 射率的偏转区域。因此，可能仍有更大的偏转。例如，甚至可以这样的方 式设置气隙使得极大增强了任一偏转元件的效果。
根据本发明的另一实施例，优选的是，至少一个第一滤波装置包括至 少一个第一偏振滤波器，并且其中，至少一个第二滤波装置包括至少一个 第二偏振滤波器。因此，可能在不增加生物芯片设备的整体成本的情况下， 极大地增强光学部件的选择性。
在本发明的一个优选实施例中，至少一个第一偏振滤波器在第一偏振 平面中对线性偏振光具有高透过率，并且其中，至少一个第二偏振滤波器 在第二偏振平面中对线性偏振光具有高透过率。通过在线性偏振光的偏振 方向上优选为90。的转向，可以仅通过两个简单的偏光镜(例如偏光镜膜) 增强其选择性。
非常优选的是，至少一个第一偏振滤波器在第一偏振方向上对圆偏振 光具有高透过率，并且其中，至少一个第二偏振滤波器在第一偏振方向上 对圆偏振光具有高透过率，其中，生物芯片设备包括位于至少一个光敏感 元件的第一侧的封盖，其中，封盖设置为反射封盖。因此，甚至可能是相 同的偏振元件，即在相同的偏振方向中偏振的偏光镜，用作第一和第二偏 振滤波器。这极大地降低了本发明的生物芯片设备的整体成本。此外，优选的是，封盖设置成金属反射封盖。这在使用具有提供圆形 偏振光的偏转滤波器的实施例时尤其有利，这是因为将通过第二偏振滤波 器来阻止入射光的反射光。
在本发明的一个优选实施例中，生物芯片设备包括第一衬底，其中， 第一衬底设置为光学透明的衬底，其中，生物芯片设备包括屏蔽装置，其 中，生物芯片设备还包括至少一个第二滤波装置，其中，屏蔽装置、至少 一个光敏元件和第二滤波装置设置在第一衬底的一侧。优选的是，生物芯 片设备包括第二衬底，其中，借助于第二衬底固定至少一个样品室和封盖。 因此，可能实现非常简单而划算的生物芯片设备的结构。
本发明还包括一种在至少一个样品室中检测荧光粒子的方法，该方法 包括使用包括至少一个光敏元件的生物芯片设备，将至少一个样品室设置 在至少一个光敏元件的第一侧，其中，光源从与至少一个光敏元件的第一 侧相对的第二侧产生入射光。因此，可能借助于一种用光源仅照射生物芯 片设备的这一简单而可靠的方法，极大地改进生化测定的结果读出。
本发明的这些和其它特点、特征和优点将从下面参照附图的说明书中 变得明显，这些附图通过举例的方式示出了本发明的原理。说明书仅为了 举例，并不限制本发明的范围。下面引用的附图标记请参看随图。
图1示意性示出了根据现有技术的光路，用以检测来自生物芯片的荧
光信号；
图2到IO示意性示出了本发明的生物芯片设备的不同实施例。
本发明将通过特定的实施例并参照一些附图进行描述，但本发明并不 局限于此，而是由权利要求书进行限定。所描述的附图仅是示意性的，而 不是限制性的。在这些附图中，为了便于图示， 一些元件的尺寸可能进行 放大而并不是按比例绘制。
当涉及单数名词时使用量词或限定词(例如"一个""该")，除非有其 它特别说明这包括这个名词的复数。
此外，说明书和权利要求书中的第一、第二、第三等类似术语用于区 别相似的元件，并不一定是用于描述顺序或时间次序。应当理解到的是，这样使用的术语可在适当的情况下互换，并且本文所描述的本发明的实施 例能够以不同于本文所图示或所描述的其它顺序进行操作。
此外，说明书和权利要求书中的顶部、底部、在…之上、在…之下等 类似术语用于方便描述，而不一定是用于描述相对位置。应当理解到的是， 这样使用的术语可在适当的情况下互换，并且本文所描述的本发明的实施 例能够以不同于本文所图示或所描述的其它方位进行操作。
应当注意到的是，本说明书和权利要求书中使用的术语"包括"不应
解释为限制到其后所列出的装置；而并不排除其它元件或步骤。因而，"一
种包括装置A和B的设备"这样表达的范围不应限定到仅由部件A和B 组成的设备。这指的是，对于本发明，该设备唯一相关的部件是A和B。
在图1中，示出了根据现有技术的光路的示意图，其用于检测来自生 物芯片，例如微流体设备的荧光信号。
一般来说，如图1所示，生物芯片荧光信号的检测是使用位于台式/实 验室机器中的光学检测系统来完成的，该系统包括光源204、光学滤波器 204'和传感器201 (例如CCD照相机，电荷耦合设备)，从而对存在的荧光 团数量进行量化。这种布置一般还包括荧光滤波器202、透镜203、荧光样 品205和载体206。在台式/实验室机器中使用的荧光检测系统一般需要昂 贵的光学部件以采集并分析荧光信号。具体而言，使用具有尖锐的波长极 限(即高选择性)的昂贵的光学滤波器，以获取这些光学系统的所需选择 性，如在激发光谱(吸收)和发射光谱(荧光)之间的频移(所谓的斯托 克斯频移)通常很小(<50nm)。因此，在基于荧光的光学系统中噪声的 主要来源是一部分激发光的反射和激发光的瑞利散射。
在图2到10中，示出了根据本发明不同实施例的生物芯片设备10的 整体构思的示意性表示。生物芯片设备10包括光敏元件70，具体而言是光 二极管、光晶体管、或者如光检测器或另一种设备的另一种光敏元件。可 用不同的技术，例如非晶硅技术、低温多晶硅(LTPS)技术或有机半导体 技术来制造光敏元件70。光敏元件还可设置为TFT (薄膜晶体管)或MIM (金属-绝缘体-金属技术)元件或二极管元件。在一个优选实施例中，生物 芯片设备的驱动(即生物芯片设备的读出)是通过基于有源矩阵原理读出 一排光二极管或光晶体管而得到的。入射光20来自光敏元件70的下方穿过第一衬底15，该衬底设置为光 敏元件70的载体衬底15。载体衬底15或第一衬底15设置为透明衬底，例 如由玻璃或透明塑料材料制成。为了屏蔽光敏元件70而不让入射光20直 接进入光敏元件70，将屏蔽装置75设置在第一衬底15上。
样品室40示出位于第二滤波装置60之上。样品室40包括样品，具体 而言是含有荧光粒子45的液体。 一般而言，这些是用荧光团标记的分子。 荧光粒子受到入射光20的刺激而激活，并且一般随意地沿各个方向发射出 荧光辐射或荧光。
非常优选的是，生物芯片设备10在与第一衬底15的主平面平行的平 面上延伸。光敏元件70具体以设置在第一衬底15的主平面上的层的形式 进行设置。光敏元件70的层限定了所谓的检测平面11。可根据该检测平面 12定义出在检测平面11 ("之上")的第一侧71和在检测平面11 ("之下") 的第二侧72。入射光20来自检测平面11的下方(之下)。第一衬底15相 对于检测平面11 (即光敏元件70)、屏蔽装置75以及第二滤波装置60的 结构和位置可根据需要，例如机械强度、抵抗化学侵蚀性物质的抗耐性等 进行改变。在图2到图9中，示出了一种可能的布置，其中，屏蔽装置75 形成为第一衬底15上的一层，其中，光敏元件70形成为第一衬底15上的 另一层(在屏蔽装置"之上")，其中，第二滤波装置60形成为第一衬底15 上的另一层(在光敏元件70 "之上")，并且其中，所有三层都形成在第一 衬底15靠近样品室40的一侧。图10中示意性示出这些层相对于第一衬底 15的其它可能布置。在图10左边所示的布置中，各层(屏蔽装置75、光 敏元件70、第二滤波装置60;在图10中未分别附注)形成在第一衬底15 远离样品室40的一侧。在图IO中右边所示的布置中，各层(屏蔽装置75、 光敏元件70、第二滤波装置60;在图IO中未分别附注)形成或置于第一 衬底15之内，g口，第一衬底15形成围绕各层的矩阵结构。
屏蔽装置75防止入射光直接到达光敏元件70。任选地，可提供具有第 一滤波装置25的本发明的生物芯片设备，入射光在到达屏蔽装置75之前 必须首先穿过该第一滤波装置25。借助于屏蔽装置75对光敏元件70的屏 蔽也引入了问题，即准直或非准直的入射光20不能照射样品室40中的一 些区域。因此，位于这些阴影区域中的荧光粒子45不能受到剌激而发射出荧光。为了减小这一问题，根据本发明的生物芯片设备IO优选地包括偏转
元件30，其优选地位于邻近光敏元件70的检测平面11中。偏转元件30 提供了入射光20的方向在不同角度的分布。这个偏转元件30 (也称为角度 分布改变元件30)可位于光学传感器的各部分之间，并可基于散射、衍射 和/或反射效应。偏转元件30令入射光20以这样的方式散射/衍射/发射， 使得激发光可穿过样品室40中由光敏元件70和/或屏蔽装置75造成阴影 (在没有偏转元件30时)的区域。
根据本发明，图2到图7的实施例中，生物芯片设备10包括称为封盖 50的结构50，并以抗反射封盖50的形式进行使用。在这些实施例中，封 盖50的功能是防止入射光反射回到样品室40并进入光敏元件70。因此， 可仅仅使用廉价的第一和第二滤波装置25、 60，而仍然提供高选择性的光 学系统。封盖50在其抗反射的实施例中具有抗发射特性并可以形成基本上 透明的材料或基本上吸收的材料或透明与吸收材料的组合。封盖与样品室 40介质之间可能的指数差别(衍射指数)仍可引起反射。因此，封盖的指 数优选地与介质(例如，水)和/或抗反射涂层的指数所匹配，如通常使用 在显示领域的介质和/或抗反射涂层可用在封盖面向光源的一侧。
提供入射光20的光源(图2到图10中未示出)可通过以下任何一种 光源(但不限制于)来实现氘灯、氙汞灯、脉冲氙灯、汞灯、连续氙灯、 激光和发光二极管。优选的是，入射到设备上的激发光20的强度为可调的。 有利的是，激发光20为准直的并且垂直入射到检测平面11，即平行于生物 芯片设备10的法线，这是因为在生物芯片设备10内部不同介质之间的界 面的反射可因此降低。根据本发明，为了使用各种荧光分子进行荧光光谱 法(例如，改变激发和/或荧光特性)，也可提供多个光源，例如，使用不 同光谱的发射光。在一个优选实施例中，光学系统用于(使用一排反应室 执行的)多路实时定量PCR，其中可使用各种荧光剂(例如，分子信标)。 此外，根据本发明，可使用附加技术以进一步增加对感兴趣荧光信号的检 测灵敏度，例如使用脉冲光源的时间分辨率荧光检测。在这种情况下，优 选地，荧光分子具有长波长的激发和发射，和/或长的衰减时间，以致本底 发光较感兴趣分子的发光衰减得更快。
在第一衬底15上也可任选地设置第一滤波元件25 (也称为激发滤波器)，其在入射光20进入生物芯片设备10之前对其进行滤波。第一滤波元 件25例如可包括交替为氧化硅、氮化硅和/或氮氧化硅的各层，以便对进 入的激发光进行光谱滤波。在检测平面11的第一侧71上设置第二滤波装 置60 (也称为检测滤波器)，其对来自荧光粒子的荧光进行滤波。
光敏元件70的结构例如设置成网格或矩阵形式或者检测平面11中的 另一种特殊布置。光敏元件70优选地由多个不同的光敏元件70制成，但 是在本发明的背景下不同的光敏元件没有区别。根据本发明， 一个或多个 不同的光敏元件70可对应于一个样品室40，另一个或多个其它光敏元件 70可对应于多个样品室40中的另一个。因此，可读出在生物芯片设备10 内同时执行不同测定的结果。
图2示出了本发明的生物芯片设备IO的横截面，其示出由缝隙隔开的 光敏元件70或多个光敏元件70，借此缝隙入射光20可到达生物芯片设备 IO的内部(样品室40)。生物芯片设备10操作上由屏蔽装置75减少光直 接射在光敏元件70上的数量，并减少经封盖50反射后的光射在光敏元件 70上的数量，同时允许光激发位于样品室40内的荧光材料。由于根据本发 明的生物芯片设备10的结构，光敏元件70相对于样品室40的立体角相对 重要，当荧光沿各个方向发射时，荧光中的相当一部分将射在光敏元件70 上。从而，可实现相当程度的信噪比增益。
图3示出了光敏元件70之上(即在第一侧71上)不透明的阴影区域， 其由光敏元件70 (和屏蔽装置75)产生。
图4到图6示出了偏转元件30的不同优选示例。
在图4中，偏转元件30包括对入射光20提供前向散射的散射介质31 。 散射介质31的一个示例是扩散性箔。因此，以这样的方式改变入射光的角 度分布，使得入射光20可照射到光敏元件70 "之后"(沿入射光的方向) 的阴影区域。这增强了对样品室40的这些部分中的荧光粒子45的激发。
在图5中，偏转元件30包括透镜32，其将进入的入射光20以这样的 方式进行转向，使得尽可能多地减少光敏元件70之后的阴影区域。偏转元 件30的另一示例是一排透镜。当并入偏转元件30时，应该注意到改变方 向的入射光20并不是直接进入光敏元件70。
在图6中，借助于与散射介质31相比具有低反射率的偏转区域33，进一步增强包括散射介质31的偏转元件30的效应。这种反射区域33的示例 是在散射介质31与样品室40之间的气隙33。由于在偏转区域33界面处的 折射(假定偏转区域33的折射率小于介质-具体是散射介质31的折射率)， 因此入射光20可以更加容易地穿过光敏元件70之后的阴影区域。
在图7和图8中，示出了生物芯片设备10的其它实施例，其使用偏振 装置以便抑制入射光20对光敏元件70的照射。在图7和图8中，第一滤 波装置25包括第一偏振滤波器26，并且第二滤波装置60包括第二偏振滤 波器61。第二偏振滤波器61 (优选地在光敏元件的"顶部"，即第一侧71 上)可防止偏振入射光20 (在穿过偏振滤波器26后)照射光敏元件70。 因此，可降低入射光20 (经反射后)射在感测元件上的数量，同时使光能 够激发荧光粒子45。当用各种偏振发射荧光时，荧光中的相当一部分将射 在传感器上。这样，可实现相当程度的信噪比增益。优势在于使用基于偏 振抑制激发光对光学传感器的照射，而不是使用光学(干涉)滤波器，这 是因为片状偏振滤波器基本上较抑制一定波长的干涉滤波器便宜。可使用 p-偏振滤波器、s-偏振滤波器、圆偏振滤波器或另一种偏振滤波器对入射光 20进行偏振。在图7和图8中，将包括第一和第二偏振滤波器26、 61的生 物芯片设备10的实施例描绘为包括散射介质31和偏转区域33。当然，这 些实施例也可合并其它各种偏转元件30，例如透镜32等。
在图7中，第一偏振滤波器26在第一偏振平面中提供光的线性偏振， 第二偏振滤波器61在第二偏振平面中提供光的线性偏振。优选地，第一和 第二偏振平面相互垂直，从而降低了入射光20 (反射后)射在传感元件70 上的数量。类似于之前描述的实施例，封盖50优选地为抗反射的。
在图8中，描绘出包括圆偏振滤波器26、 61的实施例。在该实施例中， 可使用反射形式的封盖50，替代抗反射形式的封盖50。例如，可使用具有 反射入射光20的金属表面的封盖50。如果将入射光20进行圆偏振(由第 一偏振滤波器26)，则在封盖50上的反射(时相跳跃)过程中改变偏振的 偏振方向(sense)。因此，可为第一和第二偏振滤波器26、 61使用在相同 的偏振方向中提供圆偏振的偏振滤波器。由于在反射处的时相跳跃，因此 第二偏振滤波器61阻止了反射的入射光20。
在图9中，描绘了与图8中所示的实施例类似的一个实施例。两个实施例之间仅有的区别是形成第一和第二偏振滤波器26、 61的材料设置在与 衬底15相同的一侧，因此可同时被偏振滤波器26、 61使用。这意味着在 一个步骤中应用圆偏振材料，并且在屏蔽装置75之间的位置处，实现了第 一偏振滤波器26的功能，而在屏蔽装置75上方(和光敏元件70上方)的 位置处，实现了第二偏振滤波器61的功能。
权利要求
1、一种生物芯片设备(10)，包括至少一个样品室(40)和至少一个光敏元件(70)，所述至少一个样品室(40)设置在所述至少一个光敏元件(70)的第一侧(71)，其中，入射光(20)设置为从与所述至少一个光敏元件(70)的所述第一侧(71)相对的第二侧(72)入射。
2、 根据权利要求1所述的生物芯片设备(10)，其中，所述生物芯片 设备(10)包括位于所述至少一个光敏元件(70)的所述第一侧(71)的 封盖(50)，其中，所述封盖(50)设置为抗反射封盖(50)。
3、 根据权利要求2所述的生物芯片设备(10)，其中，所述至少一个 样品室(40)设置在所述封盖(50)和所述至少一个光敏元件(70)之间。
4、 根据权利要求1所述的生物芯片设备(10)，其中，所述生物芯片 设备(10)平行于检测平面(11)延伸，其中，所述至少一个光敏元件(70) 设置在所述检测平面(11)内，其中，至少一个第一滤波元件(25)设置 成这样，使得所述入射光(20)在从所述第二侧(72)穿过所述检测平面(11)之前进行滤波。
5、 根据权利要求1所述的生物芯片设备(10)，其中，所述生物芯片 设备(10)包括至少一个第二滤波装置(60)，其中，所述至少一个第二滤 波装置设置在所述至少一个样品室(40)和所述至少一个光敏元件(70) 之间。
6、 根据权利要求1所述的生物芯片设备(10)，其中，所述生物芯片 设备(10)包括屏蔽装置(75)，其设置在所述至少一个光敏元件(70)的 所述第二侧(72)上，其中，所述屏蔽装置(75)阻止所述入射光(20) 直接到达所述至少一个光敏元件(70)。
7、 根据权利要求1所述的生物芯片设备(10)，其中，所述生物芯片 设备(10)平行于检测平面(11)延伸，其中，所述至少一个光敏元件(70) 设置在所述检测平面(11)内，其中，至少一个偏转元件(30)设置在与 所述至少一个光敏元件(70)邻近的所述检测平面(11)内。
8、 根据权利要求7所述的生物芯片设备(10)，其中，所述至少一个 偏转元件(30)包括前向散射介质(31)。
9、 根据权利要求7所述的生物芯片设备(10)，其中，所述至少一个 偏转元件(30)包括透镜(32)。
10、 根据权利要求7所述的生物芯片设备(10)，其中，所述至少一个 偏转元件(30)包括与所述前向散射介质(31)相比具有低折射率的偏转 区域(33)。
11、 根据权利要求4所述的生物芯片设备(10)，其中，所述至少一个 第一滤波装置(25)包括至少一个第一偏振滤波器(26)，并且其中，所述 至少一个第二滤波装置(60)包括至少一个第二偏振滤波器(61)。
12、 根据权利要求11所述的生物芯片设备(10)，其中，所述至少一 个第一偏振滤波器(26)在第一偏振平面中对线性偏振光具有高透过率， 并且其中，所述至少一个第二偏振滤波器(61)在第二偏振平面上对线性 偏振光具有高透过率。
13、 根据权利要求11所述的生物芯片设备(10),其中，所述至少一 个第一偏振滤波器(26)在第一偏振方向上对圆偏振光具有高透过率，并 且其中，所述至少一个第二偏振滤波器(61)可在所述第一偏振方向上对 圆偏振光具有高透过率，并且其中，所述生物芯片设备(10)包括位于所 述至少一个光敏元件(70)的所述第一侧(71)上的封盖(50)，其中，所 述封盖(50)设置为反射封盖(50)。
14、 根据权利要求13所述的生物芯片设备(10)，其中，所述封盖(50) 设置为金属封盖(50)。
15、 根据权利要求1所述的生物芯片设备(10)，其中，所述生物芯片 设备(10)包括第一衬底(15)，其中，所述第一衬底(15)设置为光学透 明衬底(15)，其中，所述生物芯片设备(10)包括屏蔽装置(75)，其中， 所述生物芯片设备(10)还包括至少一个第二滤波装置(60)，其中，所述 屏蔽装置(75)、所述至少一个光敏元件(70)和所述第二滤波装置(60) 设置在所述第一衬底(15)的一侧。
16、 根据权利要求1所述的生物芯片设备(10)，其中，所述生物芯片 设备(10)包括第二衬底(16)，其中，所述至少一个样品室(40)和所述 封盖(50)借助于所述第二衬底进行固定。
17、 一种在至少一个样品室(40)内检测荧光粒子(45)的方法，所 述方法包括使用包括至少一个光敏元件(70)的生物芯片设备(10)，所述 至少一个样品室(40)设置在所述至少一个光敏元件(70)的第一侧(71)， 其中，光源(21)从与所述至少一个光敏元件(70)的所述第一侧(71) 相对的第二侧(72)产生入射光(20)。
18、 根据权利要求17所述的方法，其中，入射光(20)被封盖(50)吸收。
19、 根据权利要求17所述的方法，其中，入射光(20)在第一偏振平 面(101)中被线性偏振。
20、 根据权利要求17所述的方法，其中，入射光(20)在第一偏振方 向(103)中被圆偏振。
21、 根据权利要求20所述的方法，其中，入射光(20)被封盖(50)反射。
全文摘要
本发明提供了一种包括至少一个样品室和至少一个光敏元件的生物芯片设备，至少一个样品室设置在至少一个光敏元件的第一侧，其中，入射光设置为从与至少一个光敏元件的第一侧相对的第二侧入射。此外，本发明提供了一种在生物芯片设备的至少一个样品室内检测荧光粒子的方法。
文档编号G01N21/64GK101317085SQ200680044512
公开日2008年12月3日 申请日期2006年11月23日 优先权日2005年11月29日
发明者D·J·W·克隆德, M·L·M·巴利斯特雷里, M·M·J·W·范赫佩恩, M·T·约翰逊, M·W·G·蓬吉 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司