Устройство, применяемое для детектирования аффинностей связывания

Устройство, применяемое для детектирования аффинностей связывания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к устройству, применяемому для детектирования аффинностей связывания, а также к системе и способу детектирования аффинностей связывания по соответствующему независимому пункту формулы изобретения.

Такие устройства используют в качестве биодатчиков в большом количестве разнообразных применений. Одним из частных применений является обнаружение или контроль аффинностей связывания или процессов. Например, с помощью таких биодатчиков можно осуществлять разнообразные исследования по детектированию связывания проб-мишеней с сайтами связывания. Как правило, большое количество таких исследований выполняют на биосенсоре в зонах, расположенных на двухмерном микрочипе на поверхности биосенсора. Применение микрочипов обеспечивает инструментарием для одновременного детектирования аффинностей связывания или обработки разнообразных проб-мишеней в высокопроизводительных скринингах, при которых возможен быстрый анализ больших массивов проб-мишеней, таких как молекулы, белки или ДНК. Для детектирования аффинностей проб-мишеней к связыванию специфичных сайтов связывания (например, аффинностей молекул-мишеней к связыванию с различными молекулами захвата), большое количество сайтов связывания иммобилизуют на поверхности биосенсора в зонах, которые могут быть нанесены с помощью, например, струйного нанесения. Каждое пятно образует самостоятельную зону для измерения определенного типа молекулы захвата. Для получения информации об аффинности связывания пробы-мишени определяют аффинность пробы-мишени к специфичному типу молекулы захвата.

В известной технологии детектирования аффинностей связывания проб-мишеней применяют метки, способные испускать при возбуждении ультрафиолетовый свет. Например, в качестве меченых участков в пробах-мишенях могут применяться флуоресцентные метки. Возбуждение флуоресцентных меток вызывает испускание флуоресцентного света, обладающего характеристическим эмиссионным спектром. Детектирование этого характеристического эмиссионного спектра в конкретном пятне указывает на то, что меченная молекула-мишень связана с конкретным типом сайтов связывания, присутствующим в соответствующем пятне.

Сенсор для выявления меченых проб-мишеней описан в статье "Zeptosens' protein microarrays: A novel high performance microarray platform for low abundance protein analysis", Proteomics 2002, 2, S. 383-393, Wiley-VCH Verlag GmbH, 69451 Weinheim, Germany. Сенсор, описанный в данной работе, содержит планарный волновод, расположенный на подложке, и решетку для ввода когерентного света определенной длины волны в планарный волновод. Дополнительную решетку размещают на крае планарного волновода, удаленном от решетки для ввода света в волновод. Когерентный свет, распространяющийся по планарному волноводу, выводят из волновода посредством дополнительной решетки. Выведенный свет применяют для юстировки ввода в планарный волновод когерентного света заданной длины волны. Когерентный свет распространяется по планарному волноводу при полном отражении затухающего поля когерентного света, распространяющегося вдоль внешней поверхности планарного волновода. Глубина проникновения поля в среду с более низким показателем преломления на внешней поверхности планарного волновода составляет по порядку величины долю длины волны когерентного света, распространяющегося по планарному волноводу. Затухающее поле возбуждает меченые флуоресцентные участки меченых проб-мишеней, связанных с сайтами связывания, размещенными на поверхности планарного волновода. Из-за очень незначительного проникновения затухающего поля в оптически более тонкую среду на внешней поверхности планарного волновода возбуждаются только меченые пробы, связанные с сайтами связывания, иммобилизованными на внешней поверхности планарного волновода. Флуоресцентный свет, порожденный этими участками, затем обнаруживают с помощью CCD камеры (камеры с ПЗС матрицей).

Хотя, применяя флуоресцентные метки, принципиально возможно определять аффинности связывания, данная технология имеет тот недостаток, что обнаруженный сигнал создается метками, а не партнерами по связыванию как таковыми. Кроме того, метка проб-мишеней требует дополнительных стадий обработки. Более того, меченые пробы-мишени являются сравнительно дорогими. Другим недостатком является фальсификация результатов, обусловленная эффектами фотообесцвечивания или гашения.

Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства, применяемого для детектирования аффинностей связывания пробы-мишени, а также системы и способа, способных обнаруживать поименованные аффинности связывания, преодолевающие или по меньшей мере сильно уменьшающие недостатки вышеописанного сенсора, известного в уровне техники.

В соответствии с изобретением эта задача решается при помощи устройства, применяемого для детектирования аффинностей связывания. Устройство содержит планарный волновод, размещенный на подложке и дополнительно содержит оптическую развязку для вывода когерентного света заданной длины волны в планарный волновод, таким образом что когерентный свет распространяется по планарному волноводу, в то время как затухающее поле когерентного света распространяется вдоль внешней поверхности планарного волновода. Внешняя поверхность планарного волновода содержится сайты связывания, способные к связыванию проб-мишеней с сайтами связывания, таким образом, что свет затухающего поля рассеивается пробами-мишенями, связанными с сайтами связывания. Сайты связывания размещают вдоль множества заданных линий, причем заданные линии размещают таким образом, что свет, рассеиваемый пробами-мишенями, связанными с сайтами связывания в заданном местоположении детектирования, интерферирует с разницей длины оптического пути, являющейся целым кратным заданной длине волны света.

Детектирование аффинностей связывания согласно изобретению не ограничена ни специфичными типами проб-мишеней, ни каким бы то ни было типом сайтов связывания, при том, что в значительной степени характеристики связывания молекул, белков, ДНК и так далее могут быть проанализированы по отношению к любому типу сайтов связывания на планарном волноводе. Детектирование аффинностей связывания может осуществляться без применения метки. В качестве альтернативы, для увеличения чувствительности детектирования могут применяться усилители рассеяния (например, метки рассеивания), сильно рассеивающие свет. Такие усилители рассеивания могут представлять собой наночастицу (как таковую или со связующим) или другую разновидность коллоидной частицы. Тип связывания, подлежащий анализу, может быть статическим (например, можно доказать наличие или отсутствие связи пробы-мишени с сайтами связывания) или динамическим (например, можно проанализировать динамику процесса связывания во времени). Сайты связывания представляют собой местоположения на внешней поверхности планарного волновода, с которыми могут связываться пробы-мишени. Например, сайты связывания могут содержать молекулы захвата, иммобилизованные на внешней поверхности планарного волновода, или могут просто содержать активированные местоположения на внешней поверхности планарного волновода, способные связывать пробы-мишени с активированными местоположениями, или могут быть воплощены любым иным способом, который в состоянии связывать пробы-мишени в искомых местоположениях на внешней поверхности планарного волновода. Множество заданных линий может содержать индивидуальные отдельные линии или может содержать систему линий, в которой индивидуальные линии соединены так, что они образуют одну линию, например систему извилистых линий. Расстояние между соседними заданными линиями, вдоль которой размещены сайты связывания, выбирают с учетом заданной длины волны света. Предпочтительное расстояния между соседними заданными линиями составляют порядка или более 100 нм. Диапазон расстояний между соседними заданными линиями от около 100 нм до около 1000 нм является предпочтительным при использовании в планарном волноводе видимого света, чтобы рассеянный свет можно было детектировать при помощи стандартных оптических средств. Вдобавок, предпочтительно, чтобы планарный оптический волновод имел более высокий показатель преломления относительно среды на внешней поверхности планарного волновода, так чтобы глубина проникновения затухающего поля была незначительной, а доля когерентного света, распространяющегося в поле, была высокой. Например, показатель преломления планарного волновода может находиться в диапазоне от 1,6 до 2,5, в то время как показатель преломления среды на поверхности планарного волновода находится как правило в диапазоне от 1 до 1,5. К примеру, сайты связывания могут содержать молекулы захвата, иммобилизованные на внешней поверхности планарного волновода. К тому же связанные иммобилизованные молекулы захвата вместе с пробами-мишенями образуют множество центров рассеяния, рассеивающих когерентный свет затухающего поля. Когерентный свет, распространяющийся вдоль планарного волновода, имеет заданную длину волны, и предпочтительно является монохроматичным (в идеале с одной длиной волны). Поскольку свет от затухающего поля, распространяющийся вдоль поверхности планарного волновода, является когерентным, так же как и свет, распространяющийся внутри планарного волновода, когерентный свет затухающего поля рассеивается когерентно центрами рассеивания, образованными молекулами-мишенями, связанными с молекулами захвата (или в более общем смысле, пробой-мишенью, связанной с сайтами связывания), расположенными на различных заданных линиях. Рассеянный свет в любом местоположении можно определить сложением вкладов от каждого индивидуального центра рассеяния. Максимум рассеянного света расположен в заданном местоположении детектирования, так как заданные линии размещают таким образом, что в заданном местоположении оптическая длина пробега света, рассеянного различными центрами рассеяния, отличается на целое кратное длине волны света. Чтобы обеспечить в местоположении детектирования максимальный сигнал, оптическая длина пробега света от оптической развязки до заданных линий и оттуда до заданного местоположения детектирования также представляет собой целое кратное от заданной длины волны. Таким образом, свет, рассеянный пробами-мишенями, связанными с сайтами связывания интерферирует в заданном местоположении детектирования. Сигнал любого рассеянного света, добавляющий к детектируемому сигналу в местоположении детектирования, отвечает требованию конструктивной интерференции. Заданное местоположение детектирования не ограничено конкретной формой, например, оно может иметь форму точки или полоски. Точное расположение сайтов связывания на заданных линиях «вдоль заданных линий» является оптимальным случаем, в котором все сайты связывания точно расположены на заданных линиях. В результате такого оптимального положения сайтов связывания достигается максимальный сигнал в местоположении детектирования. Специалисту в данной области техники очевидно, что на практике расположение сайтов связывания до некоторой степени отклоняется от такого оптимального расположения. Например, отклонение может быть обусловлено способом, с помощью которого сайты связывания размещают на внешней поверхности планарного волновода, как более подробно будет объяснено ниже.

В соответствии с одним аспектом устройства по изобретению расстояние между соседними заданными линиями уменьшается в направлении распространения света затухающего поля. Как правило, углы, под которыми рассеянный свет затухающего поля интерферирует в заданном местоположении детектирования, неодинаковы в различных центрах рассеяния (пробы-мишени, связанные с сайтами связывания), расположенных вдоль заданных линий. Поскольку необходимо, чтобы при заданном местоположении детектирования рассеянный свет интерферировал на максимуме, разность оптической длины пробега, рассеянной от различных центров рассеяния, должна быть целым кратным длины волны света. Уменьшение расстояния между соседними заданными линиями проводят с учетом этого факта и тем самым свет в местоположении детектирования вынуждают интерферировать на максимуме, что позволяет отказаться от формы детектора в виде точки или маленького пятна, но позволяет придавать ему форму полоски или любую другую желаемую форму.

В соответствии с дополнительным аспектом устройства по изобретению, множество заданных линий, на которых размещены сайты связывания, содержит кривые линии. Кривизна линий такова, что свет затухающего поля, рассеянный пробами-мишенями, связанными с сайтами связывания, расположенными вдоль этих заданных линий интерферирует на максимуме в заданном местоположении детектирования. Местоположение детектирования предпочтительно имеет форму точки. Каждая из индивидуальных заданных линий может иметь кривизну, отличную от кривизны других заданных линий. На практике местоположение детектирования не является точкой, но может представлять собой маленькое пятно или полоску длиной, меньшей длины заданных линий, вдоль которых размещены сайты связывания. Кривизну каждой из индивидуальных кривых линий выбирают такой, чтобы оптическая длина пробега света, распространяющегося от оптической развязки к индивидуальной заданной линии и оттуда в заданное местоположение детектирования, являлась целым кратным от заданной длины волны распространяющегося света для кривой линии на всем протяжении. Это полезно в том отношении, что свет, рассеиваемый центрами рассеяния, сосредоточенный на удаленных частях заданных линий, вносит вклад в сигнал в пространственно уменьшенной области точечного (или в форме пятна, или в форме полоски) положения детектирования.

В соответствии с еще одним дополнительным аспектом устройства по изобретению множество заданных линий размещают на внешней поверхности планарного волновода таким образом, что их геометрические положения в координатах x_j, y_j определяют уравнением

где

λ представляет собой длину волны света, распространяющегося в вакууме,

N представляет собой эффективный показатель преломления канализированной моды в планарном волноводе; N зависит от толщины и показателя преломления планарного волновода, показателя преломления подложки, показателя преломления среды на внешней поверхности планарного волновода и поляризации канализированной моды,

n_s представляет собой показатель преломления подложки,

f представляет собой толщину подложки,

А₀ представляет собой целое число, которое выбирают близким к произведению показателя преломления n_s на толщину f подложки деленному на длину волны λ, и

j представляет собой переменную, выраженную целым числом, показывающую индекс соответствующей линии.

Выбранному целому числу А₀ приписывают отрицательные значения χ в центре линий при отрицательных значениях j, и положительные значения x в центре линий при положительных значениях j. Или говоря другими словами, целое число А₀ определяет начало отсчета в системе координат x, y, применяемой для определения места линий y внешней поверхности планарного волновода; выбранное значение А₀ задает местоположение детектирования при x=0, y=0, z=-f.

Как уже подчеркивалось выше, для улучшения сигнала в заданном местоположении детектирования, предпочтительно, чтобы множество заданных линий было размещено таким образом, чтобы центры рассеяния, размещенные вдоль этих заданных линий, были сосредоточены на изогнутой решеткообразной структуре с уменьшенным расстоянием между соседними заданными линиями. Такое размещение удовлетворяет следующему условию: разность оптической длины пробега света, распространяющегося от оптической развязки, и расстояния от заданного местоположения детектирования до индивидуальных заданных линий, и рассеянного центрами рассеяния, является целым кратным заданной длине волны света, распространяющегося в волноводе. Также оптическая длина пробега света, распространяющегося от оптической развязки до индивидуальных заданных линий, и оттуда до заданного местоположения детектирования является целым кратным заданной длины волны распространяющегося света на всей кривой линии. Таким образом, возможно создать компактное устройство, коль скоро сайты связывания размещены на поверхности планарного волновода, в то время как местоположение детектирования может осуществляться на нижней поверхности подложки, несущей планарный волновод.

Два варианта осуществления изобретения особенно отвечают на вопрос, каким образом сайты связывания можно разместить вдоль множества заданных линий. Согласно первому варианту осуществления изобретения, сайты связывания содержат только молекулы захвата, прикрепленные к поверхности планарного волновода только вдоль заданных линий. Эти молекулы захвата способны связывать пробы-мишени и иммобилизованы на внешней поверхности планарного волновода (хотя как было упомянуто выше, сайты связывания могут формироваться самой активированной поверхностью планарного волновода). Иммобилизация молекул захвата на внешней поверхности планарного волновода вдоль заданных линий, как правило, может проводиться любым подходящим способом, например, она может проводиться применением фотолитографических способов, применяя криволинейный литографический шаблон с кривыми линиями. Само собой разумеется, что размещение сайтов связывания вдоль заданных линий по любому варианту осуществления изобретения, предположительно большинства сайтов связывания - по настоящему воплощению изобретения также и молекул захвата, сосредоточенных вдоль заданных линий однозначно включает размещение некоторых сайтов связывания в других местоположениях.

Согласно второму варианту осуществления изобретения сайты связывания опять содержат молекулы захвата, способные связывать пробы-мишени, причем отсутствуют ограничения относительно конкретного типа сайта связывания или конкретного типа пробы-мишени. Молекулы захвата по-прежнему способны связывать пробы-мишени. Однако, размещение молекул захвата, способных связывать пробы-мишени вдоль заданных линий, проводят, распределяя и иммобилизуя молекулы захвата, способные связывать пробы-мишени на (всей) поверхности планарного волновода, и впоследствии дезактивируя те молекулы захвата, которые не были размещены вдоль заданных линий. Термин «дезактивация» в этом смысле относится к любому подходящему способу изменения связывающей способности молекулы захвата (например, экспозицией молекул захвата к свету в течение заданного времени), чтобы ликвидировать их способность связывать пробы-мишени. Согласно этому варианту осуществления изобретения, молекулы захвата можно наносить на внешнюю поверхность планарного волновода равномерно или статистически. После дезактивации молекул захвата, размещенных между заданными линиями, только молекулы захвата, размещенные вдоль заданных линий (те которые не были дезактивированы), способны связывать пробу-мишень. Тем не менее, дезактивированные молекулы захвата остаются иммобилизованными на поверхности планарного волновода.

Данный вариант осуществления изобретения имеет еще одно преимущество, состоящее в том, что увеличивается вклад сигнала, генерированного светом, рассеянным молекулами-мишенями, связанными с молекулами захвата, в общий сигнал в местоположении детектирования. Как правило, разница между сигналами от света, рассеянного молекулами-мишенями, связанными с молекулами захвата и от света, рассеянного молекулами захвата без каких-либо связанных с ними молекул-мишеней является незначительной по сравнению со светом, рассеянным только молекулами захвата. Если предположить, что рассеивающие свойства молекул захвата (не дезактивированных), размещенных вдоль заданных линий и дезактивированных молекул захвата, размещенных между заданными линиями являются идентичными, и дополнительно предположить, что молекулы захвата распределены равномерно по внешней поверхности планарного волновода, тогда в идеале в местоположении детектирования сигнал не будет вырабатываться и после иммобилизации молекул захвата на внешней поверхности планарного волновода, и после дезактивации молекул захвата, размещенных между заданными линиями. На практике, однако, дезактивация молекул захвата слегка изменяет рассеивающие свойства молекул захвата, так что существует вероятность не идеально дезактивировать все молекулы захвата размещенные между заданными линиями. Вместо этого, можно дезактивировать только подавляющее большинство молекул захвата, размещенных между заданными линиями. Дезактивацию молекул захвата проводят до величины, обеспечивающей суммарный сигнал в местоположении детектирования, вызванный молекулами захвата, размещенными вдоль заданных линий и дезактивированными и не дезактивированными молекулами захвата, размещенными между заданными линиями, сведенным к минимуму, а предпочтительно к нулю. Предположим, что величина сигнала, получаемого в местоположении детектирования, может быть уменьшен до нуля, это значит, что после добавления проб-мишеней сигнал, вырабатываемый в местоположении детектирования, соответствует только пробам-мишеням, связанным с молекулами захвата. В случае если объекты целевой выборки не связаны с молекулами захвата, сигнал у местоположения детектирования остается нулевым. Это увеличивает чувствительность детектора для сигнала, генерированный светом, рассеянным молекулами-мишенями, связанными с молекулами захвата в местоположении детектирования.

В соответствии с дополнительным аспектом устройства по изобретению планарный волновод имеет показатель преломления n_w, существенно выше, чем показатель преломления n_s подложки, и существенно выше, чем показатель преломления n_med среды на внешней поверхности планарного волновода, так что для заданной длины волны затухающее поле имеет глубину проникновения в диапазоне от 40 нм до 200 нм. Термин "существенно выше" следует понимать как обозначение разницы в показателе преломления, позволяющей ввод света в планарный волновод, в условиях распространения при полном отражении. Свет, распространяющийся вдоль планарного волновода, имеет затухающее поле, распространяющееся вдоль внешней поверхности планарного волновода. Затухающее поле имеет глубину проникновения, зависящую от индекса n_med, эффективного показателя преломления N канализированной моды, а также от длины волны распространяющегося света, поэтому глубину проникновения можно подобрать таким образом, чтобы свет от затухающего поля когерентно рассеивался пробами-мишенями, связанными с сайтами связывания, размещенными на (или поблизости) от заданных линий на внешней поверхности. Следует понимать, что, в пределы упомянутой приблизительной оценки глубины проникновения включены их точные граничные значения.

В соответствии с дополнительным аспектом устройства по изобретению устройство содержит дополнительную оптическую развязку для вывода света, распространившегося через планарный волновод. Как оптическая развязка для ввода света в планарный волновод, так и дополнительная оптическая развязка для вывода света, прошедшего через планарный волновод, могут содержать оптическую решетку для вывода света внутрь и изнутри планарного волновода когерентно. Оптическая развязка и дополнительная оптическая развязка содержат оптическую решетку для ввода света внутрь и вывода изнутри планарного волновода когерентно под соответствующими определенными углами для ввода внутрь и вывода изнутри. Угол для ввода внутрь и угол для вывода изнутри определяются длиной волны света, а также особенностью оптической развязки. Однако в рамках объема изобретения свет может быть введен внутрь и выведен изнутри планарного волновода толщиной от нескольких нанометров до нескольких сотен нанометров посредством любых иных средств. Только в качестве примера, альтернативной оптической развязкой может являться оптическая призма.

В соответствии с дополнительным аспектом устройства по изобретению планарный волновод имеет первую концевую секцию и вторую концевую секцию, размещенные на противоположных концах планарного волновода, с учетом направления распространения света через планарный волновод. Первая концевая секция и вторая концевая секция содержат материал, поглощающий длину волны света, распространяющегося вдоль планарного волновода по направлению к соответствующей концевой секции и обратно в планарный волновод. Абсорбирующий материал уменьшает отражения света, распространяющегося вдоль планарного волновода по направлению к соответствующей концевой секции и обратно в волновод. Это улучшает детектируемый сигнал, так как удаляется или по меньшей мере минимизируется свет, который иначе мог бы отразиться от концов планарного волновода.

В соответствии с дополнительным аспектом устройства по изобретению на внешней поверхности планарного волновода размещают множество измерительных зон. В каждой измерительной зоне сайты связывания размещают вдоль заданных линий. При высокопроизводительном скрининге может быть достигнуто одновременное детектирование аффинностей связывания пробы к различным типам сайтов связывания и пробам-мишеням, размещая соответствующие пробы-мишени, связанные с сайтами связывания в отдельных измерительных зонах. Каждая измерительная зона имеет соответствующее индивидуальное местоположение, чтобы обеспечивать одновременное детектирование рассеянного света затухающего поля.

В соответствии с дополнительным аспектом устройства по изобретению множество измерительных зон содержит измерительные зоны разного размера. Известны все размеры измерительных зон. При соответствующем местоположении детектирования можно сравнивать свет, рассеянный в соответствующих измерительных зонах различного размера, в которых один и тот же тип проб-мишеней связывают с одним и тем же типом сайтов связывания. Интенсивность рассеянного света в местоположениях детектирования находится в квадратичной зависимости от числа рассеивающих центров в соответствующей измерительной зоне на планарной поверхности волновода. Так, для равномерного распределения и плотности размещения рассеивающих центров в измерительных зонах, интенсивности рассеивающего центра в соответствующих местоположениях детектирования соответствующих измерительных зон различного размера находятся в квадратичной зависимости от размера соответствующих измерительных зон. Поэтому интенсивности рассеянного света в местоположениях детектирования измерительных зон различного размера можно использовать, чтобы проконтролировать, что измеренные интенсивности действительно репрезентативно отражают свет, рассеянный центрами рассеяния, размещенными на заданных линиях.

В соответствии с аспектом изобретения каждая измерительная зона имеет площадь, превышающую 25 мкм², при том что во множестве заданных линий расстояние между соседними заданными линиями составляет менее 1,5 мкм, в частности менее 1 мкм. Это позволяет реализовать весьма сложные устройства с большим количеством измерительных зон, например, 1000, 10000, 100000, …, до 4×10⁶ измерительных зон на квадратный сантиметр.

Полезно размещать сайты связывания вдоль по меньшей мере двух множеств заданных линий в одной и той же измерительной зоне. Каждое из двух множеств заданных линий размещают таким образом, чтобы свет, рассеиваемый пробами-мишенями, связанными с сайтами связывания, размещенными вдоль соответствующего множества заданных линий, интерферировал при разнице в оптической длине пробега, являющейся целым кратным заданной длины волны света в индивидуальном местоположении детектирования для каждого множества заданных линий. Индивидуальные местоположения детектирования пространственно разделены друг от друга. Более чем одно множество заданных линий в измерительной зоне размещены таким образом, чтобы обеспечить возможность в пространственно разделенных местоположениях детектирования применять дополнительные способы детектирования событий связывания (например, детектирование кооперативных связываний или детектирование каскадов реакций).

В соответствии с еще одним аспектом устройства по изобретению устройство содержит диафрагму, имеющую отверстие, расположенное таким образом, чтобы свет в местоположении детектирования имел возможность проходить через отверстие, но в то же время свет в местоположениях, отличных от местоположения детектирования блокировался диафрагмой. Для блокировки всего света, кроме света, рассеиваемого в местоположении детектирования, могут применяться, как механическая, так и электронная диафрагма. Предпочтительно, чтобы диафрагма была установлена на внешней поверхности подложки, на дальней стороне от планарного волновода. Например, на поверхность подложки, удаленной от волновода, может помещаться непрозрачный материал, например, слой хрома. Непрозрачный хромовый слой содержит прозрачное отверстие в направлении местоположения детектирования, через которое может проходить свет, рассеянный в направлении местоположения детектирования, в то время как остальной свет, не рассеиваемый на отверстие, не проходит.

В соответствии с еще одним дополнительным аспектом устройства по изобретению диафрагма дополнительно содержит по меньшей мере одно дополнительное отверстие, смежное с отверстием, если смотреть в направлении распространения света через планарный волновод. Дополнительное отверстие расположено рядом таким образом, что некогерентный свет, рассеянный на дополнительное отверстие, может проходить через дополнительное отверстие. Предпочтительно детектируемый некогерентный фоновый свет может быть исправлен применением диафрагмы с дополнительным отверстием. Дополнительное отверстие само по себе не детектирует некогерентный фоновый свет в местоположении детектирования, но позволяет определить количество некогерентного света в местоположении детектирования, измеряя некогерентный свет в местоположении, отличном от местоположения детектирования. Установленное таким образом количество некогерентного света в местоположении детектирования не может быть отделено от когерентного света в местоположении детектирования, но может вычтено из полного сигнала в местоположении детектирования тогда, когда в местоположении детектирования детектором был измерен полный сигнал. Для улучшенной коррекции первое дополнительное отверстие размещено по отношению к направлению распространяющего света перед местоположением детектирования, а второе дополнительное отверстие размещено позади местоположения детектирования. Такая конфигурация позволяет детектировать усредненную величину некогерентного света в местоположении детектирования, чтобы корректировать сигнал в местоположении детектирования.

Еще один аспект изобретения относится к системе детектирования аффинностей связывания, содержит устройство для детектирования аффинностей связывания по изобретению. Система дополнительно содержит источник света, излучающий когерентный свет заданной длины волны, причем источник света и устройство размещают одно относительно другого таким образом, что когерентный свет вводят в планарный волновод через оптическую развязку. В качестве альтернативы система дополнительно содержит оптическое средство для сканирования и/или настройки угла, под которым свет падает на оптическую развязку, так как точное значение угла падения света на оптическую развязку может меняться от устройства к устройству. В качестве альтернативы, конструкционные особенности позволяют настраивать длину волны света, излученного источником света в систему, что может оказаться предпочтительным при фиксированном значении угла света, падающего на оптическую развязку.

Согласно еще одному аспекту системы по изобретению система дополнительно содержит модуль формирования изображения, причем модуль формирования изображения сфокусирован на формирование изображения в местоположении детектирования устройства. Модуль формирования изображения способен предоставлять изображение заданного местоположения детектирования, в котором свет, рассеянный пробами-мишенями, связанными с сайтами связывания, интерферирует с разницей в оптической длине пробега, равной целому кратному от заданной длины волны света. Модуль формирования изображения можно применять для визуализации света, присутствующего в местоположении детектирования, в местоположении наблюдения. Модуль формирования изображения можно адаптировать для изображения как света от местоположения детектирования, так и света от дополнительного отверстие или дополнительных отверстий, коль скоро этот свет может применяться для вычитания некогерентного фонового света из полного света, присутствующего в местоположении детектирования. В качестве альтернативы или в дополнение, модуль формирования изображения можно применять для выделения только света в местоположении детектирования, фокусируя модуль формирования изображения на местоположение детектирования. В этом случае отпадает необходимость в диафрагме.

Еще один аспект изобретения относится к способу детектирования аффинностей связывания. Способ содержит этапы, на которых:

- обеспечивают сборку устройства, содержащего планарный волновод, на подложке и оптической развязке,

- вводят когерентный свет заданной длины волны в планарный волновод таким образом, что когерентный свет распространяется вдоль планарного волновода, в то время как когерентный свет с затухающим полем, распространяется вдоль внешней поверхности планарного волновода,

- присоединяют пробы-мишени к сайтам связывания, размещенным по множеству заданных линий на внешней поверхности планарного волновода,

- детектируют в местоположении детектирования света затухающего поля, рассеянного пробами-мишенями, связанного с сайтами связывания, имеющего в заданном местоположении детектирования разницу в длине оптического пути, являющуюся целым кратным заданной длине волны света.

Дополнительные полезные аспекты изобретения становятся очевидными при рассмотрении нижеследующего описания вариантов осуществления изобретения при отсылке к сопровождающим схематическим рисункам, на которых:

Фиг. 1 показывает вариант осуществления устройства по изобретению - вид в перспективе;

Фиг. 2 показывает вид в разрезе устройства по Фиг. 1;

Фиг. 3 показывает иллюстрацию различных путей для света затухающего поля, распространяющегося вдоль внешней поверхности и рассеянного в местоположении детектирования;

Фиг. 4 показывает измерительную зону устройства согласно изобретению, содержащую размещение множества заданных линий с сайтами связывания, иммобилизованными вдоль заданных линий;

Фиг. 5 показывает измерение по Фиг. 4 с некоторыми пробами-мишенями, связанными с сайтами связывания;

Фиг. 6 показывает измерительную зону устройства по изобретению, содержащую размещение множества заданных линий с сайтами связывания, иммобилизованными вдоль заданных линий и между заданными линиями;

Фиг. 7 показывает измерительную зону по Фиг. 6, с теми дезактивированными сайтами связывания, которые размещены между заданными линиями;

Фиг. 8 показывает измерительную зону по Фиг. 7 с добавленными пробами-мишенями;

Фиг. 9 показывает измерительную зону по Фиг. 8 с пробами-мишенями, связанными с сайтами связывания, иммобилизованными вдоль заданных линий;

Фиг. 10 показывает иллюстрацию конструкции подготовительной секции, на которой заданные линии измерительной зоны были вынужденно удалены;

Фиг. 11 показывает измерительную зону по Фиг. 10, с подготовительной секцией с удаленными заданными линиями;

Фиг. 12 показывает вид сверху по дополнительному варианту осуществления изобретения устройства по изобретению, содержащего множество изм