CN102939526A

CN102939526A - 具有光折射结构的样品载体

Info

Publication number: CN102939526A
Application number: CN2011800268081A
Authority: CN
Inventors: J·H·M·雷正; J·J·H·B·施莱彭
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2013-02-20
Also published as: BR112012030422A2; EP2577261A1; US20130094019A1; WO2011151778A1

Abstract

本发明涉及用于样品室（2）中样品的光学操控的载体（211）和装置，其中，所述载体（211）包括具有多个孔（52），特别是凹槽（52）的接触表面（12）。在优选实施例中，孔（52）具有两个反向倾斜的相对面（53、54），该两个反向倾斜的相对面（53、54）包括小于约(3/4/3/4)·140°的角（2α），其中，3/4和n₂分别是载体和样品的折射率。此外，可以布置光源，以使得其产生输入光束（L1），该输入光束在作为输出光束（L2）离开载体（211）之前横穿至少两个孔（52）。由于面（53、54）的陡度和/或输入光束（L1）通过孔（52）的多次通行，可以与孔中的样品以有效的方式相互作用，并最小化光损失。

Description

具有光折射结构的样品载体

技术领域

本发明涉及用于样品室中样品的光学操控的载体和装置，其中，载体包括在接触表面中具有孔的光学结构。

背景技术

由WO 2009/125339A2已知一种生物传感器，其包括透明载体，该透明载体包含具有三角形截面的多个凹槽的接触表面。由凹槽的侧面所包含的角具有约130°至150°的值，这是为了使从载体内入射到凹槽侧面上的输入光束被折射进入平行于接触表面的方向而选择的值。在横穿凹槽后，当再次进入载体时该光束被第二次折射，并因此被引导远离接触表面。所述的光学结构实现了凹槽内的样品的局部操控。

发明内容

基于这一情况，本发明的目的在于提供用于样品的准确光学操控的鲁棒的方式。

这一目的由根据权利要求1的载体和根据权利要求2的装置来实现。在从属权利要求中公开了优选实施例。

根据本发明第一方面的载体旨在用于在相邻样品室中，即在载体外部的空间中的样品的光学操控。在此背景下，术语“操控（manipulation）”应包括光与样品的任何类型的相互作用。操控可以优选包括包含标记颗粒的目标成分的定性或定量检测，其中，目标成分例如可以是生物物质，如生物分子、复合物、细胞片断或细胞。载体通常至少部分由透明材料制成，例如玻璃或聚苯乙烯，以允许给定（尤其是可见的、UV和/或IR）光谱的光的传播。样品应具有被认为是预先给出的折射率n₂，同时将载体的（透明部分的）折射率表示为n₁。

此外，载体应包括在其一个表面上的具有多个孔的光学结构，其中，每一个孔包括两个反向倾斜的相对面，它们包括小于约140°乘以样品与载体的折射率之间的比率的角，即小于约(n₂/n₁)·140°。在下文中将包括孔的表面称为“接触表面”，其中，在相对于接触表面测量角度和/或以“法线”进行参照（因此忽略归因于孔的局部结构）时，该接触表面的几何形状通常近似为平面。应注意，所提及的孔的相对面不必彼此相遇；只要它们位于以所提及的角度相交的两个相关联的几何平面中就足够了。此外，多个孔将包围在中间的“高地”。因此，可以由顶、脊等代替孔来等价地很好表征载体上的光学结构。

在所描述的载体中，孔的相对面异常陡峭。在具有约0.88的典型比n₂/n₁的对称设计中，每一个面例如以相对于接触表面大于30°的角度倾斜。例如以相对于接触表面的法线约70°的角取向传播通过实际相关的几何形状的载体的光因此将以相当浅的角度照射在面上。这证明对利用所述光的操控的效率和鲁棒性具有积极的效果，这在以下更详细地说明本发明时会变得更明显。

根据第二个方案，本发明涉及一种装置，用于样品室中样品的光学操控，所述装置包括以下部件：

a)载体，包括具有多个孔的接触表面。如上，载体通常至少部分由透明材料制成。

b)光源，用于朝向所述载体的接触表面发射输入光束以通过所述载体，使得所述输入光束的至少部分在作为输出光束离开所述载体之前横穿至少两个孔，通常将引导输出光束远离接触表面。光源例如可以是激光器或发光二极管（LED），可任选地提供有用于整形和引导输入光束的光学器件。

在以上的装置中，在其接触表面中具有至少两个孔的载体以及光源相对于彼此具有特别的布置。这一布置是使得将由光源发出的输入光束在接触表面通过至少四次折射（在每一个相遇的凹槽两次）重定向为离开载体的输出光束。这证实通过多次折射的这样的重定向相比于仅通过一个孔的重定向具有优势。具体地，在若干相遇孔处发生的总的光损失小于单个孔处的折射期间（具有输入和输出光束的类似角度）发生的光损失。此外，通过若干孔的输入光束的通行增大了可以与样品发生相互作用的体积，从而增大了装置在感测应用中的灵敏度。另外，如果光束与特别集中在孔的流体测试盒界面处的颗粒（标记、磁珠）相互作用，因为通过多个这些界面的光的通行，灵敏度增大。

应注意，输入光束的准确路径尤其取决于载体的孔中的介质（样品）的折射率n₂。出于本发明的目的，这一折射率可以认为是预先给定的。于是选择载体/光源的材料和/或几何形状以得到所需的行为（通过两个孔的输入光束的通行）。孔中的介质的折射率的典型值在约1.2到约1.5之间的范围，优选在约1.33到1.35之间的范围。

载体的折射率n₁的典型值在约1.4到1.8之间的范围，优选在约1.5到1.6之间的范围。

用于所述装置中的载体尤其可以是根据本发明的第一方面的载体，即，在其接触表面中的每一个孔优选可以包括两个反向倾斜的相对面，这两个相对面包括小于约(n₂/n₁)·140°的角，其中n₁和n₂分别是载体和样品的折射率。

输入光束通常在作为输出光束离开载体之前可以横穿大于一个的任意数量的载体孔。最优选地，其横穿数量2到6个的孔。将通行的数量限制为这些数字已证明是提供了输入光束的强度与所得到的输出光束的强度之间的最优比。

由光源发射的输入光束传播通过载体，直到其入射在（第一个）孔的第一个面上。优选地，这一入射以近似于布儒斯特角进行。如同本领域技术人员已知的，布儒斯特角是一入射角，以该入射角，仅仅非偏振的光的平行于反射界面偏振的成分被反射。依据光束通过其接近界面的介质的折射率n₁和在界面的相对侧的介质的折射率n₂，布儒斯特角具有值arctan(n₂/n₁)。在根据本发明的装置中，以大致布儒斯特角的入射的优点在于使由于反射造成的损失最小。

由光源产生的输入光束可任选地由偏振光构成，特别是线性偏振光。选择输入光的适合的偏振态有助于使输入光束横穿若干孔时发生的折射期间的光损失最小。

根据装置的另一优选实施例，输入光束以约65°到约75°的入射角度到达载体的接触表面（相对于接触表面的法线来定义所述角度）。在此情况下，几何形状类似于在载体的接触表面发生（受抑）全内反射（FTIR）的设计的几何形状（参见WO 2009/083814A2、WO 2009/098623A1、或WO2009/083814A2）。这允许将这些装置的读出设备用于根据本发明的载体的加工。

在下文中，将说明与根据本发明的第一和第二方面的载体和装置有关的本发明的优选实施例。

在一个这样的优选实施例中，载体的接触表面中的孔具有彼此平行延伸的凹槽的形式。以此方式，实现了在凹槽的延伸方向上光学条件不变化的设计。

载体的接触表面中的孔的反向倾斜的相对面通常可以包括小于约120°的角，优选小于约110°。面之间特别优选的角为约100°和约86°。已证明这些值很好地兼容探测折射率接近水的折射率的流体的已知（FTIR）装置的几何形状。

通常，载体的接触表面中的孔可以具有任意的横截面，例如非对称的横截面（相对于接触表面的法线），这通常导致输入光束与输出光束之间的不对称。在另一优选实施例中，孔具有相对于接触表面的法线对称的横截面。这允许实现输入与输出光束的对称几何形状。此外，这样的对称横截面确保载体可以用于围绕接触表面的法线旋转180°的两个取向。

孔的特别优选的形状是使得它们具有三角形横截面，这一横截面的两个边定义倾斜的相对面。

孔的深度（从其尖端到其底部测量的）优选小于约15μm，最优选小于约10μm。孔的深度确定输入光束所达到的体积的厚度。例如当要测试典型的磁性标记颗粒至接触表面的附着时，所提及的深度值是有利的，因为它们限制了对包含结合到接触表面的颗粒的薄流体层的相互作用。一般而言，孔的深度应与在接触表面处将探测的颗粒的厚度成比例。如果测量的目的是更一般的消光或吸收测量，则可以使用更深的孔以增大流体中光路的长度。

载体的接触表面可任选地包括具有孔的所述光学结构的多个隔离的研究区。样品的操控则可以同时在若干不同的研究区中进行。

根据本发明进一步的发展，孔涂覆有用于样品的目标成分的结合部位。这样的结合部位例如可以是特定结合到样品中的特定分子的生物分子。

在本发明的优选实施例中，所述装置包括磁场发生器，用于在样品室中产生磁场。经由这样的磁场，可以对磁性颗粒（例如，磁珠）施加力并以期望方式移动它们。

所述装置可任选地还包括光检测器，用于检测源自输入光束的光的特性参数，尤其是输出光束的特性参数。光检测器可以包括任何适合的传感器或多个传感器，通过它们可以检测给定光谱的光，例如，1D或2D检测器阵列、单点或多点光电二极管、光敏电阻器、光电池、CCD或CMOS芯片、或光电培增管。所检测的特性参数具体可以是输出光束的强度或强度分布的图像。

载体上的光学结构可以具有空间上均匀的光学特性，例如通过相同孔的规则的周期性图案来实现。然而也可以具有局部变化的光学特性，例如通过构成该结构的孔的变化的形状（倾斜度、深度、间距等）。

根据具有光检测器的实施例的进一步的发展，所述装置还包括评价单元，用于针对样品室中目标成分的存在和/或量来评价由光检测器提供的检测信号。样品中颗粒的增大的浓度例如可以导致输入光束在其折射进入样品室后更多的散射和/或吸收，并从而导致输出光束的减小的强度。相反地，光致发光物质的增大的浓度将导致光致发光的光的增大的量。在任何情况下，所检测的光将携带与感兴趣的目标成分的存在和量有关的信息。

本发明还涉及上述载体和装置用于分子诊断学、生物样品分析或化学样品分析、食品分析、和/或法医分析的用途。分子诊断学例如可以借助于直接或间接附着于目标成分的磁性颗粒或光致发光颗粒来实施。

附图说明

本发明的这些及其他方面依据下文所述的实施例会变得明显，并将参照这些实施例来阐明。将借助于附图作为示例来说明这些实施例。其中：

图1示意性地示出根据本发明的装置和载体；

图2示出图1的载体的棱柱状结构的放大视图；

图3以截面图示出通过具有棱柱状结构的载体的连续横穿接触表面处的六个凹槽的窄输入光束的光线追踪结果；

图4示出具有100°顶角的棱柱状结构的载体和1°发散性的输入光束的光线追踪结果；

图5示出具有86°顶角的棱柱状结构的载体和1°发散性的输入光束的光线追踪结果；

图6示出图5的载体对于5°发散性的输入光束的光线追踪结果；

图7示出取决于基底流体界面上的入射角度的，具有分别平行于和垂直于界面的偏振态的光分量的反射率。

相似的参考标记或者以100的倍数来区分的标记在附图中指代相同或相似的部件。应注意，附图不是按照比例的；具体地，图2-6中的长宽比不是按照比例的。

具体实施方式

以下将针对用于检测如唾液、尿液、血液的体液中特定成分的生物传感器来说明本发明。这些生物传感器可以优选利用覆盖有抗体的磁珠和特定的磁致动协议以优化分析性能。样品中目标分子的存在则可以通过磁珠在覆盖有特定抗体的载体或测试盒的接触表面上的检测点区域的结合或禁止结合来检测。结合于表面的磁珠的存在将以光学手段来检测，并且相应一次性测试盒的设计应保持尽可能简单。

生物传感器中一个已知的读出方法应用受抑全内反射（FTIR，参见WO2009/083814A2）。对于该FTIR检测，照明束以大于全内反射的临界角的角度接近感兴趣区域。反射光成像在检测器上（CCD相机或CMOS检测器）。在生物传感器中检测点的位置处的倏逝场可以与接近表面的磁珠相互作用，从而减小反射束的强度。以此方式，磁珠结合到测试盒表面上的点在图像中作为暗点而变为可见的。FTIR检测的缺点在于倏逝场具有的穿透深度比通常使用的磁珠的尺寸小得多。这减小了检测方法的灵敏度。

另一已知的读出方法应用“双折射检测”（DRD，参见WO 2009/125339A2）。对于该DRD检测，检测束由透明基底与接触该基底的流体之间的棱柱状界面结构折射，以使得检测束通过一个棱柱状界面处的折射进入流体，并通过下一棱柱状界面处的折射离开流体。以此方式，仅有紧挨着棱柱状结构的一薄层流体被探测以用于消光。这使得该方法尤其适合于通过例如夹心分析对具体结合到界面区域的例如磁珠的标记进行光学检测。需要从该检测中排除界面上方的大量液体中未结合的光学标记。这一传感器可以表示为“双折射检测”，因为激发光束在光学界面处折射两次：折射进和出光学界面上方的液体样品。

利用DRD的问题在于其难以利用基底和样品流体的实际折射率来实现在进入和离开束之间的40°的总体束偏转，这对于FTIR检测系统是通常标准。所以，为了实现与FTIR系统的兼容，在棱柱状DRD表面上的内入射角必须选择为接近于全内反射的临界角。这导致高反射损失。此外，该系统变得对于入射角的小变化和待分析的流体的折射率的变化非常敏感。这一角度敏感性还使其更难以将发散光用于检测区域的相机上的照明和成像。使用低发散性（对于成像的低数值孔径）降低了图像质量，并使系统对于测试盒和成像光学器件中的所有光学缺陷敏感。

为此，本发明旨在与DRD相比减小反射损失，并增大相对于角度、折射率和/或束偏转的容限。为了实现这些目标，提出使用多折射来代替双折射。因此将从进入方向到检测方向的总体束偏转被细分超过多于两次折射。这具有的优点在于可以减小对于每一单个折射的束偏转。这非常易于以可用的有限的有效折射率（以测试盒基底材料的通常约为1.5-1.6的折射率n1和水/等离子体的约为1.33-1.35的折射率n₂，有效折射率Neff=n₁/n₂约为1.14）来实现。例如，如果使用四重折射，则基底流体界面处的入射角可以选择为非常接近于布儒斯特（Brewster）角。这显著地减小了折射损失，并使反射损失对角度不敏感。这一方案的另一结果在于若干光线以不同角度通过同一流体体积，增大了待检测的单个颗粒（标记）的消光效果。增大了通过流体的光路的长度。这一方案对于接近于表面的消光的测量尤其有效，例如用于检测结合到表面的颗粒的吸收或散射。有效表面积增大这一事实对于低浓度标记的灵敏检测也会是额外的优点。

图1示出使用根据本发明的装置100的以上方案的示例性实现。这一装置的核心部件是测试盒/载体111，其例如可以由如玻璃的基底或如聚苯乙烯的透明塑料来制成。载体111紧邻样品室2，在样品室2中可以提供具有待检测的目标成分（例如，药物、抗体、DNA等）的样品流体。样品还包括磁性颗粒，例如超顺磁珠，其中这些颗粒通常作为标记结合到前述的目标成分。为了简单，在附图中仅示出目标成分与磁性颗粒的组合，并在以下称为“目标颗粒”1。应注意，也可以使用其他标记颗粒，例如带电荷的或光致发光的颗粒来代替磁性颗粒。

载体11与样品室2之间的界面由称为“接触表面”12的表面形成。这一接触表面12可任选地涂覆有俘获元素（未示出），例如抗体或蛋白质，它们可以特定地结合目标颗粒。此外，接触表面包括在“研究区”13中的光学结构50，其将在以下解释。应注意，以下在几何形状上将接触表面认为是平面的，从而忽略（或平均掉）局部光学结构50。

对于磁性目标颗粒的操控，装置100可以包括磁场发生器41，例如具有线圈和磁芯的电磁体，用于在接触表面12处和样品室2的相邻空间中可控地产生磁场。借助于这一磁场，目标颗粒1可以被操控，即被磁化，尤其是被移动（如果使用具有梯度的磁场）。因此，例如可以将磁性颗粒1吸引到接触表面12，以便加速它们结合到所述表面，或者在测量前将未结合的颗粒清洗离开接触表面。尽管图中示出在载体下方的单个磁性线圈，但应注意，也可以将一个或多个线圈布置在其他位置。

装置100还包括光源21，其产生输入光束L1，该输入光束L1通过“入射窗”14发射进入载体111。作为光源21，可以使用激光器或LED，尤其是商业DVD（λ=658nm）激光器-二极管。可以使用准直器透镜，以使输入光束L1平行，并且可以使用例如1mm直径的针孔以减小光束直径。通常，优选地，所使用的光束应是（准）单色的和（准）准直的。

输入光束L1入射在载体111的接触表面12的研究区13上，在此其由光学结构50折射进入样品室2中。由光学结构50从样品室再次收集的输入光束的光构成输出光束L2。

输出光束L2传播通过载体111，通过另一表面（“出射窗”15）离开载体111，并由光检测器31检测。光检测器31确定输出光束L2的光的量（例如，由全光谱或光谱的特定部分中的这一光束的光强度来表示）。在观测时段中由耦合到检测器31的评价和记录模块32对所测量的传感器信号进行评价以及可任选地监控。在出射窗15与检测器31之间可以使用附加的透镜，用于将研究区13成像在检测器31上，该检测器31可任选地是二维CCD或CMOS检测器。

应注意，载体不必具有倾斜的入射窗14和/或出射窗15，因为这些面例如可以是外部（读取器）光学器件的一部分。匹配的流体例如可以用于将光从外部读取器耦合进入一次性测试盒。

也可以将光检测器31用于由被输入光束L1激发的光致发光颗粒1发射的光致发光的光的采样，其中这一光致发光可以例如在光谱上与其他光相区分，例如在样品室中未散射的输入光束的光。尽管以下说明集中于非散射光的测量，但在此论述的原理加以适当的变更也可以用于光致发光的检测。注意，在光致发光或直接散射检测的情况下，检测器31也可以位于除了输出光束L2以外的方向上，例如，在垂直于基底界面12的方向上。

图2中更详细地示出透明载体111的表面上的光学结构50的示例性设计。这一光学结构由凹槽52和楔体51构成，具有沿y方向，即垂直于图面的方向的三角形横截面。楔体51以规则方式在x方向上重复并在其间包含三角形凹槽52。楔体51的顶锥角以及凹槽52的齿根角将表示为2α，并且其优选小于约(n₂/n₁)·140°≈(1.14)^-1·140°≈120°（即，α≤60°）。

当输入光束L1（或者更准确地，整个输入光束L1的子光束）从载体侧入射到第一个楔体51的第一个“激发面”53上时，它将被折射进入样品室2的相邻的第一个凹槽52中。在第一个凹槽52内，光传播直到入射到邻接的第二个楔体的反向倾斜的第一个“收集面”54上。在此，没有被吸收、散射或在其通过样品室2的途中以其他方式损失的输入光进入第二个楔体51。它传播通过第二个楔体，直到到达其（第二个）“激发面”53，在此光被折射进入相邻的第二个凹槽52中。在所示的图示说明中，光由所述第二个凹槽的第二个收集面54收集，并作为输出光束L2被引导离开接触表面12。显然，输出光束L2中的光的量与样品室的凹槽52中目标颗粒1的浓度逆相关。

作为所述过程的结果，一薄层的光沿接触表面传播，其中这一薄层的厚度由凹槽几何形状（角度2α，深度H）和楔体51的间距p（x方向上的距离）来确定。这一设计进一步的优点在于照明和检测两者能够在载体的非流体性侧执行。

图3示出使用对于具有相对尖的凹槽角2α的棱柱状光学结构50的光线追踪结果的多折射检测的基本概念。输入光束L1与输出光束L2之间的束偏转被划分于凹槽52的六个单独通行上。因此，进入的输入光束L1在其再次进入测试盒211（成为输出光束L2）之前遭遇多于两个折射事件。在光束最终折射回到测试盒211中之前的凹槽通行的数量N_R（附图中列举为i到vi）取决于测试盒（n₁）和样品（n₂）材料的折射率、输入光束L1的进入角i和测试盒中三角形结构的顶角2α。

所示几何形状的优点在于其实现一种分析物在流体中多通过吸收-散射检测，这增大了输出光束L2中包含的吸收和/或散射信号。结果，该方法给出更强的信号，以及因此的更好的信噪比。由该方法探测的体积的高度H由棱柱状结构的间距p和顶角2α来确定。

在下文中，通过测试盒的塑料基底材料具有1.54的折射率n₁和样品流体具有1.35的折射率n₂的多个示例来说明本发明的实际应用。显然，棱柱状结构的最优角取决于实际折射率；基本概念保持相同。

图4示出对于具有100°的顶/凹槽角2α的棱柱状结构的典型光线追踪结果。测试盒材料与流体之间的折射率比n₁/n₂为1.14(＝1.54/1.35)。进入的输入光束L1相对于接触表面的法线的入射角i为73.5°，而输入光束的发散性为1°（FWHM）。

在这一4折射检测或4重折射检测的实施例中，输入光束L1朝向检测器的总体偏转被细分在四次连续的折射上。这对于本示例中使用的折射率，是通过使用具有所提及的100°的顶角2α的棱柱状结构来实现的。

以进入光束的低发散性，在这一示例中是1°，由于反射造成的强度损失对于主偏振方向仅为5%和15%。这显著低于DRD情况中的（10%到22%），尽管在这一结构中光线遭遇四次折射而不是DRD中的两次折射的事实。这归因于以下事实：与DRD的类似情况相比，折射在基底流体界面处以更低的入射角发生。在DRD的所述类似情况下（具有与4折射检测相同的参数，但顶角是144°），对于这一示例中使用的材料，折射以56.5°的内角发生。这一角度位于布儒斯特角（41°）与全内反射的临界角（61°）之间。在这一区域中，反射损失较高且强烈依赖于角度。这可以从图7见到，图7示出取决于入射角θ的分别垂直于和平行于界面的偏振分量的反射率系数r⊥和r||。可以见到一个主偏振方向在布儒斯特角θ_p处具有0反射系数，并且对于两个偏振态，光在全内反射的临界角θ_c以上被全反射。图4的4折射检测结构的情形是更有利的，因为内入射角进一步远离临界角θ_c且更接近布儒斯特角θ_p，导致更低的反射损失。所以，即使以四折射来代替两折射，但反射损失更低。

图5示出对于具有86°的顶/凹槽角2α的棱柱状结构的典型光线追踪结果。测试盒材料与流体之间的折射率比同样是1.14(1.54/1.35)，进入的输入光束L1相对于接触表面的法线的入射角是70°，发散性是1°（FWHM）。在这一“6折射检测”的实施例中，朝向检测器的输入光束的总体偏转被细分在六次连续折射上。这是通过使用具有86°的顶/凹槽角2α的棱柱状结构来实现的。

在此情况下的反射损失与4折射检测情况相当，尽管光线在其通过检测区域中的通行中通过六次折射。这一实施例的吸引力在于整个测试盒-流体界面（接触表面）上的入射角为70°，这与通常选择的FTIR入射角正好相同。所以，这一实施例可反向兼容FTIR分析器。

图6示出用于具有86°的顶/凹槽角2α、1.14的折射率比和70°的入射角的相同棱柱状结构的典型光线追踪结果。与图5相比，输入光束的发散性现在为5°（FWHM）。该图说明这一方案不仅仅对于具有非常低发散性的输入光束有效。反射损失略微高于对于1°发散性的反射损失，因为一些光线在错误的方向上被反射。但所计算的效率（对于平行和垂直偏振方向约为75%和84%）仍显著好于相同发散性下DRD的效率（68%和79%）。

在所述概念用于测量特定结合到接触表面的标记的浓度的情况下，通过选择棱柱状结构的相对较小的间距p，可以有利地将棱柱状结构的高度H限定为1-10μm。这减小了必须通过（磁性）清洗步骤去除未结合标记所处的区域的尺寸。

如果该概念用于测量临床化学应用的吸收，更好的是使用更加鲁棒且具有通过流体的更长光路的更宏观的棱柱状结构。

在偏振光可以用于输入光束的情况下，通过选择接近于布儒斯特角的入射角，可以将反射损失减小到几乎为0。

在输入光束与输出光束的入射角几乎相等的意义上，上述实施例是对称的。另外，用于示例中的棱柱状结构是对称的。然而，这并不排除该概念用于非对称结构中的可能性，其中棱柱状结构可以是非对称的和/或进入和离开光束的角度可以不同。

最后指出，在本申请中，术语“包括”不排除其它元件或步骤，“一”不排除多个，单个处理器或其它单元可以满足若干模块的功能。本发明在于每个新颖特性特征和特性特征的每个组合。此外，权利要求中的参考符号不应解释为限制其范围。

Claims

1.一种载体（111-411），用于相邻样品室（2）中提供的具有给定折射率n₂的样品的光学操控，其中，所述载体

a)至少部分透明，并具有折射率n₁；

b)包括具有多个孔（52）的接触表面（12），每一个孔包括两个反向倾斜的相对面（53、54），所述两个反向倾斜的相对面（53、54）包括小于约(n₂/n₁)·140°的角（2α）。

2.一种装置（100），用于样品室（2）中样品的光学操控，包括：

a)载体（111-411），包括具有多个孔（52）的接触表面（12）；

b)光源（21），用于朝向所述载体（111-411）的接触表面（12）发射输入光束（L1）以通过所述载体，使得所述输入光束的至少部分在作为输出光束（L2）离开所述载体（111-411）之前横穿至少两个孔（52）。

3.根据权利要求2所述的装置，

其特征在于，每一个孔（52）包括两个反向倾斜的相对面（53、54），所述两个反向倾斜的相对面（53、54）包括小于约(n₂/n₁)·140°的角（2α），其中，n₁和n₂分别是所述载体和所述样品的折射率。

4.根据权利要求2所述的装置（100），

其特征在于，所述输入光束（L1）的所述部分横穿通过四到六个孔（52）。

5.根据权利要求2所述的装置（100），

其特征在于，所述输入光束（L1）大致以布儒斯特角（θ_p）入射在第一个面（53）上。

6.根据权利要求2所述的装置（100），

其特征在于，所述输入光束（L1）包括偏振光。

7.根据权利要求2所述的装置（100），

其特征在于，所述输入光束（L1）以约65°到75°的入射角到达所述接触表面（12）。

8.根据权利要求1所述的载体（111-411）或者根据权利要求2所述的装置（100），

其特征在于，所述载体的折射率n1在约1.4与1.8之间的范围，优选在约1.5与1.6之间的范围。

9.根据权利要求1所述的载体（111-411）或者根据权利要求2所述的装置（100），

其特征在于，所述样品的折射率n2在约1.2与约1.5之间的范围，优选在约1.33与1.35之间的范围。

10.根据权利要求1所述的载体（111-411）或者根据权利要求2所述的装置（100），

其特征在于，所述面（53、54）包括的角（2α）小于约120°，优选小于约110°，最优选为约100°或约86°。

11.根据权利要求1所述的载体（111-411）或者根据权利要求2所述的装置（100），

其特征在于，所述孔具有彼此平行延伸的凹槽（52）的形式。

12.根据权利要求1所述的载体（111-411）或者根据权利要求2所述的装置（100），

其特征在于，所述孔（52）具有对称的横截面。

13.根据权利要求1所述的载体（111-411）或者根据权利要求2所述的装置（100），

其特征在于，所述孔（52）具有三角形横截面。

14.根据权利要求1所述的载体（111-411）或者根据权利要求2所述的装置（100），

其特征在于，所述孔（52）具有的深度（H）小于约15μm，优选小于约10μm。

15.根据权利要求1所述的载体（111-411）或者根据权利要求2所述的装置（100）用于分子诊断学、生物样品分析、化学样品分析、食品分析、和/或法医分析的用途。