CN105378462A - 用于结合亲和力的检测的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于结合亲和力的检测的装置(1)包括没有波导的基板(2)。基板(2)具有在其上布置有能够与目标分子(32)结合的多个结合部位(31)的平面表面(21)。结合部位(31)沿着多根相邻布置的曲线(4)布置。线彼此隔开一定距离，以在操作中使入射在带有结合的目标分子(32)的结合部位(31)上的预定波长的相干光束(51)衍射，使得衍射部分(61)在预定的检测位置(62)处干涉，并且在光学路径长度上的差值是相干光的预定波长的整数倍。装置还包括被布置成防止入射相干光束(51)的非衍射部分(63)传播到检测位置(62)的光束阻挡(7)。

Description

用于结合亲和力的检测的装置

技术领域

本发明涉及一种用于结合部位与目标分子之间的结合亲和力的检测的装置，并设计一种用于检测结合亲和力的方法。

背景技术

光学生物传感器是使得结合亲和力的检测成为可能的装置。结合亲和力指的是分子相互作用的强度(例如，高的结合亲和力由结合部位与目标分子之间较大的分子间力产生)。用于这样的光学生物传感器的典型应用领域是在不限于任何特定的化学、生物或药用物质的利益的情况下的受体分子(如结合部位)与预定目标分子之间的结合亲和力的检测。该检测能以夹心法进行，在所述夹心法中，目标分子结合至结合部位并结合至标记的辅助粘合剂分子。测量从标记发出的光，以检测结合亲和力。

替代性地，能以无标记的方式测量目标分子结合至受体分子的能力。例如，在表面等离子体共振光谱学(SPR)中，光学生物传感器通过光谱地测量吸收光谱中的共振移位使得无标记检测成为可能。如果目标分子已结合至附着的受体分子，则光谱信号特征地改变，并且该改变代表结合亲和力。

现有技术的SPR装置包括可透射基板，所述可透射基板在其一侧包括金属层(例如，薄的黄金层)。在基板的与布置金属层的一侧相对的一侧上布置有棱镜。用作结合部位的受体分子被固定在金属层上。然后将目标分子涂覆至受体分子，用于受体分子与目标分子之间的结合亲和力的检测。

在这样的装置的使用期间，入射光束经由棱镜通过可透射基板被引导到金属层上。入射光束与表面等离子电磁地耦合。表面等离子是相干电子振荡，所述相干电子振荡出现在金属与在金属的外表面上方的介质的界面处，并且所述相干电子振荡沿着金属层传播。如果附着的受体分子已结合至涂覆的目标分子，则等离子改变。在物理方面，相对于在受体分子与目标分子之间出现的结合事件特征地改变的是传播的表面等离子的共振频率。入射光的反射部分通过测量在提供表示在受体分子与目标分子之间发生结合事件的信号的角吸收光谱中的变化来被光谱地分析。

与上述SPR装置相关的缺点是对目标分子可能非特异性地结合至其的金属层的需求。另一缺点是，灵敏度受在等离子的传播路径上积累的折射率的变化限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于结合部位与目标分子之间的结合亲和力的检测的装置，所述装置克服或至少大大地减少与现有技术的装置相关的缺点。

根据本发明，该目的通过用于结合亲和力的检测的装置来实现。装置包括没有波导的基板，基板包括在其上布置有能够与目标分子结合的多个结合部位的平面表面。结合部位沿着彼此隔开一定距离的多根相邻布置的曲线布置在平面表面上，以在操作中相对于多根相邻布置的曲线，预定波长的相干光产生在预定的束生成位置处并入射在结合部位上，以在以在带有结合的目标分子的结合部位处衍射，使得相对于多根相邻布置的曲线，入射相干光束的衍射部分在预定的检测位置处干涉，并且在光学路径长度上的差值是相干光的预定波长的整数倍，以在检测位置处提供代表结合部位与目标分子的结合亲和力的信号。装置还包括被布置成防止入射相干光束的非衍射部分传播到预定检测位置的光束阻挡。

为了结合亲和力的检测，结合部位沿着多根曲线布置，并且目标分子被涂覆至结合部位。通常，“结合部位”是在目标分子可结合至直(或者在结合亲和力的情况下结合至其)的平面表面上的位置。由于能相对于平面表面上的任何合适类型的结合部位分析目标分子，所以根据本发明的结合亲和力的检测既不限于任何特定类型的目标分子，也不限于任何类型的结合部位，而是限于分子、蛋白质、DNA等的结合特性。术语入射束的衍射“部分”指的事实是，其不是被衍射的整个入射相干光束，使得入射束的一部分(事实上入射束的主要部分)继续在入射束的方向中传播。预定波长的入射相干光束产生于预定的束生成位置，并且可由激光光源产生。其传播以撞击曲线，使得其一部分衍射并朝着预定的检测位置传播。入射相干光束的衍射部分在预定的检测位置(例如，光学CCD或CMOS检测器的感测表面)处干涉，以在预定的检测位置处提供最大信号。将在预定检测位置处的信号与例如可以是仅在结合部位(无结合至其的目标分子)处被衍射的光的信号的参考信号相比较或者与另一(已知)参考信号相比较。替代性地，能进行时间敏感测量，以测量代表结合亲和力的信号，所述信号将与代表结合亲和力的较早测量的信号相比较。如果非衍射部分被完全屏蔽掉或者如果非衍射部分的强度大大降低，则防止入射相干光束的非衍射部分传播到预定检测位置。该降低需要使得在预定检测位置处的信号不会被相干光的非衍射部分不利地影响，使得信号的解释是可能的。技术上，术语“非衍射部分”可被解释成包括入射相干光束的与衍射部分不同的所有部分。尤其地，非衍射部分可包括反射部分(在基板内或外的表面处被反射)、折射部分(在基板与周围介质之间的界面处被折射)或入射束的直接传播至预定检测位置的部分(部份)。

由于衍射光与非衍射光、例如在基板处被反射或折射的光的强度相比较具有低的强度，因此需要通过光束阻挡防止入射光束的非衍射部分到预定检测位置的传播。有利地，来自结合至沿着这些线布置的结合部位的目标分子的检测的强度信号与来自非特异性结合(随机布置和未沿着曲线布置)的目标分子相比较随着结合的目标分子的数量的平方增大，因为检测的强度信号仅随着非特异性结合的目标分子的数量线性地增大。原理上，这使得不用(或者至少减少需要)在来自目标分子到平面表面上的结合部位的特定结合的信号的检测之前从平面表面洗掉任何非特异性结合的目标分子。

只要对于不同部分满足在预定的检测位置处的光学路径长度的差是预定波长的整数倍的状况，来自相同线上的不同位置以及来自不同线上的位置的衍射部分就有助于在预定的检测位置处的最大信号。这能通过布置成相栅的线实现，所述相栅形成以衍射方式将衍射部分聚焦于预定的检测位置的衍射透镜，使得衍射部分在焦点位置(预定的检测位置)处即通过彼此具有梯度距离的曲线干涉。在预定的检测位置处的信号的强度尤其地随着线的数量增大(假定沿着曲线有恒定的衍射中心(分子)的密度(每表面面积的数量))，在线处，入射相干光束的一部分被结合至结合部位的目标分子衍射。相邻线之间的距离在特定的示例中从260nm到680nmm改变并变动。在本发明的意义内的线是在布置结合部位的平面表面处限定位置的理想线。只要衍射中心(分子)的布置离理想线的偏差(尤其地随机偏差)、即衍射中心离理想线的距离的变化的大部分小于相邻线之间的距离的四分之一，这样的偏差就不会使在预定的检测位置处的信号劣化。光学路径长度是相干光的预定波长分别与相干光传播通过的材料、例如空气、样品溶液(n_水溶液≈1.33)或液体浸渍(n_浸渍≈n_基板)或基板(n_玻璃≈1.521)的折射率的乘积。在最好的情况下，衍射部分在具有艾里斑(即，带有圆形孔隙的“理想”透镜产生的由光的衍射限制的聚焦光斑)的空间分布强度轮廓的预定检测位置处干涉，该艾里斑具有由阿贝公式D＝λ/2NA给定的直径，其中，D是被曲线覆盖的(圆形)区域的直径，并且NA是技术上与显微镜的孔隙类似地限定的数值孔隙。

优选地，基板包括对预定波长的相干光可透射的材料，以便允许入射相干光束和相干光的衍射部分传播通过基板。这允许装置的有利使用，其中，入射光束通过基板被引导至曲线，并且由此再次通过基板被衍射至预定的检测位置。在特定的示例中，整个基板由可透射材料制成。

有利地，光束阻挡包括非透射部分，所述非透射部分以防止入射相干光束的非衍射部分(例如，折射部分)传播到预定的检测位置的方式布置在基板上或基板内。非透射部分能够是基板的由吸光材料制成的部分，或者能够是布置在基板中或基板上的单独元件。

根据一个方面，光束阻挡包括布置在基板的平面表面处的防反射部分。这允许防止入射相干光束的非衍射部分(例如，反射部分)传播至并撞击检测位置。在一个特定的示例中，防反射层是在平面表面上的具有一厚度并且由一材料制成的光学涂层，以便能够减少或防止光的非衍射部分(反射部分)传播至预定的检测位置。

在本发明的另一实施例中，光束阻挡包括布置在基板上或基板内的偏转器本体。偏转器本体具有弯曲外表面，所述弯曲外表面在操作中能够以防止入射相干光束的非衍射部分(例如，反射部分)传播到预定的检测位置的方式散射掉入射在偏转器本体上的相干光。换句话说，入射相干光束的非衍射部分被耗散。耗散在这方面指示撞击检测位置的相干光的非衍射部分(例如，反射部分)的强度在一定的程度上的降低，使得能检测入射相干光束的衍射部分以产生代表结合亲和力的信号。偏转器本体可具体化为金属球，并且能邻近平面表面布置在基板中。金属球可具有能够以耗散方式在宽的角度上使入射相干光束偏转的弯曲外金属表面，使得偏转光在与仅在一个方向上传播的非衍射部分(反射部分)的非偏转光的强度相比较具有降低的强度的情况下在各个方向上传播。

根据一个方面，预定的束生成位置和预定的检测位置布置在(或靠近)基板的与基板的平面表面相对的外表面上。布置在(或靠近)与基板的平面表面相对的外表面上的预定的束生成位置和预定的检测位置布置在与基板的平面表面平行的同一平面中。预定的束生成位置能通过使激光光源附着至与基板的平面表面相对的外表面来布置在该外表面处，所述激光光源产生作为入射相干光束传播的激光光束。预定的检测位置还能够通过使CCD或CMOS检测器附着至与基板的平面表面相对的外表面来布置在与基板的平面表面相对的外表面处。

根据另一方面，装置包括具有布置在其上的预定的束生成位置和预定的检测位置的载体。载体相对于基板布置成使得预定的束生成位置和预定的检测位置布置在与基板的平面表面平行的同一平面中。取决于多根曲线的尺寸和几何形状，可能有利的是将束生成位置和检测位置布置在载体上。这允许预定的检测位置与布置在基板上的线之间的距离的变化。这在装置的尺寸的差、例如由制造公差引起的尺寸差的情况下特别有利。

根据一个方面，多根曲线中的每根线布置在基板的平面表面上，使得从预定的束生成位置到布置在相应的相同曲线上的结合部位的入射相干光和从相应的相同曲线到预定的检测位置的相干光的衍射部分的总光学路径长度是恒定的。对于单独布置在与基板的平面表面平行的平面中的预定的束生成位置和预定的检测位置，恒定的距离导致具有椭圆几何形状的曲线。在特定的示例中，曲线在基板的平面表面处的xy平面中由以下方程几何地限定。

${Y_j}^2={\left(\frac{(j_0+j)\mathrm{\λ}}{2n_s}\right)}^2+{\left(\frac{{\mathrm{sn}}_s{\mathrm{\ξx}}_j}{(j_0+j)\mathrm{\λ}}\right)}^2-(f^2+{\mathrm{\ξ}}^2{x_j}^2)$

其中：

j₀、j为整数，

λ是相干光的预定真空波长，

n_s是基板的折射率，

ξ是束生成位置与检测位置之间的半距离，以及

f是对应于曲线的中心与检测位置之间的距离的数量。

根据一个方面，多根曲线中的相邻曲线彼此隔开一定距离，使得从预定的束生成位置到布置在多个曲线的不同曲线上的结合部位的入射相干光和从布置在这些不同曲线上的结合部位到预定的检测位置的相干光的衍射部分的总光学路径长度的差值是相干光的预定波长的整数倍。这使来自预定的束生成位置并朝着预定的检测位置衍射的光在检测位置处结构地干涉，以提供最大信号。

根据一个方面，预定的检测位置是CCD或CMOS检测器的感测表面，所述感测表面具有以网格状的方式布置在感测表面上的多个像素。每个像素具有一尺寸，以便能够在一个单像素中在预定的检测位置处检测相干光的干涉衍射部分的整个空间分布强度的不到一半。感测表面包括二维像素网格，所述二维像素网格允许入射相干光束的干涉衍射部分的强度的检测。在特定的示例中，像素尺寸小于1μm²(平方微米)，以允许在无任何背景信号的情况下检测单个像素的焦点。

根据一个方面，装置还包括布置在预定的束生成位置处并且能够产生发散入射相干光束的点光源。点光源可具体化为通过小孔隙传播的激光束，以引起发出的球面波。

根据另一方面，在基板的平面表面上设置有单独的外层。外层可以是外致密层或外多孔层。外多孔层可包括具有孔隙率的材料，使得仅(或者优选地)目标分子可穿透外多孔层。外致密层或外多孔层能直接布置在平面表面上或布置在从平面表面的一小距离处，由此以便形成流体(例如，能够运输目标分子的流体或能够运输辅助结合剂分子的流体，所述流体继而可能能够结合至目标分子并且所述流体可承载散射增强剂)可流过的通道。

根据本发明的另一方面，提供一种用于检测结合亲和力的方法，方法包括步骤：

提供如在此所描述的、尤其地根据装置权利要求中的任一项的装置；

将多个目标分子涂覆至结合部位；

在预定的束生成位置处相对于多根相邻布置的曲线产生预定波长并入射在带有结合的目标分子的结合部位上的相干光束，以便在带有结合至其的目标分子的结合部位处衍射，使得相对于多根相邻布置的曲线，入射相干光束的衍射部分在预定的检测位置处干涉，并且在光学路径长度上的差值为相干光的预定波长的整数倍干涉，以在预定的检测位置处提供代表结合部位带有结合至其的目标分子的信号；

在预定的检测位置处测量代表结合部位带有结合至其的目标分子的信号；以及

通过将代表带有结合至其的目标分子的结合部位的信号与仅代表结合部位的已知信号相比较来检测检测部位与目标分子的结合亲和力。

优选地，根据本发明的方法在将多个目标分子涂覆至结合部位之前包括步骤：

在预定的束生成位置处产生入射相干光束，所述入射相干光束在结合部位处仅衍射，使得入射相干光束的衍射部分在预定的检测位置处干涉，在光学路径长度的差值是相干光的预定波长的整数倍，以在预定的检测位置处提供仅代表结合部位的信号；以及

在预定的检测位置处，测量仅代表结合部位的信号，以提供参考信号。

优选地，方法还包括将多个辅助结合剂分子涂覆至基板的平面表面的步骤，其中，辅助结合剂分子能够结合至结合到结合部位的目标分子，并且其中，辅助结合剂分子包括散射增强剂。在特定的示例中，散射增强剂包括黄金(黄金纳米颗粒)，并具有几纳米、尤其地在10nm至150nm的范围内的尺寸。散射增强剂的尺寸的变化可能能够改变结合亲和力的检测的灵敏度。在一个示例中，多个辅助结合剂分子能结合至单个散射增强剂，以允许表现复合强度(活动性)的多键相互作用。

附图说明

参考附图，本发明的另外的有利方面从本发明的实施例的以下说明变得显而易见，其中：

图1示出从根据本发明的实施例的具有多根椭圆曲线和作为光束阻挡的偏转器本体的装置上方的平面图；

图2示出在图1的装置上的侧视图，并图示入射光束以及其衍射和反射部分的光学路径；

图3示出具有载体的图1的装置的侧视图，其中，入射相干光束是发散的；

图4示出具有布置在平面表面上方的多孔层的图3的装置；

图5示出根据本发明的在与基板的平面表面相对的外表面处具有作为光束阻挡的非透射部分的装置的另一实施例，其中，入射相干光束是平行的；

图6示出图1的装置上的侧视图和相对于装置的束生成位置与检测位置的布置的变型；

图7a-7b示出图1的装置上的顶视图，该装置在相对于束生成位置和检测位置布置的预定表面面积中在其上布置多根线，以允许相干光的全反射；

图8示出图7a的装置的侧视图；

图9-12示出用于结合亲和力的检测进行的夹心法的步骤；以及

图13示出利用不同散射增强剂的图9-12的夹心法的变型。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的装置1的实施例。在结构上，在可透射基板2的平面表面21处布置有多根曲线4。在图1所示的圆内的放大图中，图示了结合部位31和目标分子32。由于曲线的密度高，所以与一些相邻的线一起在图1中仅示出了每个第五十根的单个曲线4。实际上，图1所示的曲线4的组之间的空间同样充满曲线。图1中的曲线4被布置成限定椭圆。椭圆布置使得从束生成位置52到特定的曲线4的相干光51的完整光学路径长度和从特该定的曲线4到检测位置62的相干光的衍射部分61的光学路径长度对于每根线是恒定的。曲线4以一相邻距离布置，使得从束生成位置52到不同曲线4的相干光和从相应不同曲线4到检测位置62的相干光的衍射部分61的完整光学路径长度的差值是相干光63的预定波长的整数倍。在本示例中，对于波长为635nm的相干光，相邻曲线之间的距离在大约300nm到600nm的范围内。束生成位置52与形成检测位置62的CCD或CMOS检测器621的感测表面(未示出)布置在装置1下方预定距离的与平面表面21平行的同一平面中。在基板2内布置有光束阻挡。光束阻挡是布置在平面表面21处的基板2内的偏转器本体72，并且沿着相干光的传播路径布置在束生成位置52与检测位置62之间。

参考图2描述图1的装置在结合亲和力的检测中的使用和曲线4的布置。

在使用中，在束生成位置52(例如作为发散入射相干光束从其发出的点光源521的激光)产生入射相干光束51。从束生成位置52发出的光撞击曲线4(线在本视图中未示出为单独的线)。入射束51被图示为朝着多根曲线4中的两根不同的曲线4传播。在结合至目标分子32的结合部位31处被衍射之后，相干光的衍射部分61撞击检测位置62。在检测位置62处，不同的线处衍射的光的撞击部分61在光学路径长度(束生成位置-相应的线-检测位置)上的差值是相干光的波长的整数倍，并且有助于在检测位置62处的最高的强度信号。

曲线4布置成使得从束生成位置52到不同曲线4(未单独示出)的相干光51和从相应不同曲线4到检测位置62的衍射部分61的完整(总)光学路径长度是相干光的预定波长的整数倍。因此，对于不同的线4，相应的完整光学路径长度具有的差值为相干光的波长的整数倍。

为了防止入射相干光束51的反射部分63(代表非衍射部分)传播至检测位置62，接近基板的平面表面21在基板2内布置有作为偏转器本体72的半球(或多面棱体)。偏转器本体72具有凸形的外表面721，以便能够在不同的方向上散射掉入射相干光。这降低在检测位置的方向上被偏转器本体72反射的光的强度。因此，偏转器本体72确保反射光63不撞击检测位置62，或者撞击检测位置的反射光的强度至少大大地降低。偏转器本体72布置在其消除(或减少)入射束51在平面表面21处朝着检测位置62的反射的位置。

在图3中，在布置在载体22上的束生成位置52处产生发散的入射相干光束51。例如，载体22可以是在其上布置有激光光源的另一平面基板。从激光光源发射的相干光被衍射，使得衍射部分61撞击布置在载体22上的检测位置62。束生成位置52和检测位置62布置在载体22上，以便布置在与基板2的平面表面21平行的同一平面中。

在图4中示出了原理上与图3所示的装置相似的另一变型，然而，其具有布置在其上的多孔层8。多孔层8布置在离平面表面21的一距离处，以形成通道81，所述通道81允许在流体中运输结合部位、目标分子或辅助结合剂分子通过通道81，用于将它们涂覆至平面表面21。

在图5中，示出了具有形成光束阻挡的非透射部分71的装置1的另一实施例。非透射部分71布置在与基板2的平面表面21相对的外表面23处。平行的入射相干光束51在曲线(未示出)处被衍射，使得衍射的相干光61撞击检测位置62。平行入射相干光束51的形成撞击检测位置62的反射部分(非衍射部分)的部份被非透射部分71屏蔽掉。

图6是其如原理上已参考图2说明的装置的侧视图。然而，由此不同的是，束生成位置52和检测位置62布置在装置1的相对侧(束生成位置52布置在装置1上方，并且检测位置62布置在装置1下方)。在该示例中，光束阻挡是布置在平面表面21处的偏转器本体72，以便防止入射相干光束的非衍射部分63(折射部分)传播至检测位置62。折射部分63在示出的示例中是入射光束的改变传播方向的部份，以便当穿过基板与围绕基板的介质之间的界面时传播至检测位置。

图7a和7b涉及另一方面，根据所述另一方面，束生成位置相对于平面表面21上的多根曲线4布置成使得入射相干光束以全反射的角度、尤其是以“全内反射”的角度撞击多根曲线4。因此，没有全反射入射相干光束的光通过基板与在平面表面21上方的介质之间的界面从基板传播出来。实际上，全反射光通过外表面穿透预定的距离，以便在多根曲线4处被衍射。为了全反射，预定距离由在全内反射的点处的渐逝场的穿透深度给定。

此外，图7a和7b涉及另一方面，根据所述另一方面，检测位置62布置在平面表面21上，使得相干光束的衍射光线相对于平面表面21的法线以大于全内反射的临界角度的角度从曲线4发出(即，干涉输出)；所述临界角度取决于基板的折射率和在基板上方的介质。因此，没有光从平面表面21上方通过覆盖平面表面21上的多根曲线4的区域达到检测位置。本发明的该方面在使用中提高装置的检测灵敏度。

如在作为其平面表面在图7中示出的装置的侧视图的图8中所能看到地，入射相干光束的全反射通过相对于多根相邻布置的曲线布置束生成位置实现，使得入射光以发生全反射的角度(相对于表面的法线大于特定临界角度的角度，所述临界角度取决于基板的折射率和在基板上方的介质)撞击。在基板2与载体22之间，提供预定折射率(例如与基板和/或载体的折射率相同)的浸渍液体82。如图8所示，衍射相干光束对平面表面21以大于全(内)反射的临界角度的角度从多根曲线4发出。

图9-12图示了在根据本发明的装置的平面表面21上进行的夹心法的四个步骤。这样的“夹心”包括结合至平面表面21的结合部位31、结合至结合部位31的目标分子32和结合至目标分子32的辅助结合剂分子311。在第一步(图9)中，沿着多根曲线4将结合部位31布置在这样的装置的平面表面21上。

图10所示的辅助结合剂分子311具有散射增强剂312，所述散射增强剂312在特定的示例中是能够提高相干光的衍射部分61的强度的黄金纳米颗粒。例如通过将它们喷到平面表面21上或通过使它们附着至多孔层(参见图4和图8)来将辅助结合剂分子311随机地设置在结合部位附近。随机设置的散射增强剂312不提供在检测位置处最大的干涉，而是仅产生散射背景光。

将目标分子32涂覆至结合部位31(图11)，使得在这样的结合部位31处，目标分子32与包括散射增强剂312的辅助结合剂分子311形成“夹心”。因此，散射增强剂312沿着多根曲线4布置(图12)。由被沿着多根曲线4布置的散射增强剂312衍射的光提供的信号与由剩余的随机布置的散射增强剂312提供的信号相比较具有高的强度。

在图13中图示的是图9-12所示的夹心法的变型。根据第一方面，设置在辅助结合剂分子处的散射增强剂312尺寸较大(与图9-12相比较的增大的尺寸)，以便产生衍射部分的较高的强度，从而在使用中提高装置的灵敏度。根据第二方面，散射增强剂312结合至超过一个(例如，两个三个等)的辅助结合剂分子。两个辅助结合剂分子允许同时或随后(在短的时间周期内)结合至两个不同的目标分子，以允许具有复合强度的多键相互作用(亲和力)。

Claims (15)

1.一种用于结合亲和力的检测的装置(1)，所述装置(1)包括没有波导的基板(2)，所述基板(2)包括平面表面(21)，该平面表面(21)具有布置在其上的能够与目标分子(32)结合的多个结合部位(31)，其中，所述结合部位(31)沿着彼此隔开一定距离的多根相邻布置的曲线(4)布置在所述平面表面(21)上，以在操作中使相对于所述多根相邻布置的曲线(4)，预定波长的相干光束(51)产生在预定的束生成位置(52)处并入射在带有结合的目标分子(32)的所述结合部位(31)上，以在带有所述结合的目标分子(32)的所述结合部位(31)处衍射，使得相对于所述多根相邻布置的曲线(4)，所述入射相干光束(51)的衍射部分(61)在预定的检测位置(62)处干涉，并且在光学路径长度上的差值为所述预定波长的整数倍，以提供代表所述结合部位(31)与所述目标分子(32)的所述结合亲和力的信号，并且还包括被布置成防止所述入射相干光束(51)的非衍射部分(63)传播到所述预定的检测位置(62)的光束阻挡(7)。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，所述基板(2)包括对所述预定波长的所述相干光可透射的材料，以便允许所述入射相干光束(51)和所述相干光的衍射部分(61)传播通过所述基板(2)。

3.根据权利要求2所述的装置(1)，其中，所述光束阻挡(7)包括非透射部分(71)，所述非透射部分(71)布置在所述基板(2)上或基板(2)内以防止所述入射相干光束(51)的所述非衍射部分(63)传播到所述预定的检测位置(62)。

4.根据权利要求2所述的装置(1)，其中，所述光束阻挡(7)包括布置在所述基板(2)的所述平面表面(21)处的防反射部分。

5.根据权利要求2所述的装置(1)，其中，所述光束阻挡(7)包括布置在所述基板(2)上或基板(2)内的偏转器本体(72)，所述偏转器本体(72)具有弯曲外表面(721)，所述弯曲外表面(721)在操作中能够以防止所述入射相干光束的所述非衍射部分(63)传播到所述预定的检测位置(62)的方式散射掉入射在所述偏转器本体(72)上的所述相干光。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(1)，其中，所述预定的束生成位置(52)和所述预定的检测位置(62)布置在所述基板(2)的与所述平面表面(21)相对的外表面(23)上，其中，所述预定的束生成位置(52)和所述预定的检测位置(62)在与所述基板(2)的所述平面表面(21)相对的所述外表面(23)上布置在与所述基板(2)的所述平面表面(21)平行的同一平面中。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的装置(1)，还包括所述预定的束生成位置(52)和所述预定的检测位置(62)布置在其上的载体(22)，所述载体(22)相对于所述基板(2)布置成使得所述预定的束生成位置(52)和所述预定的检测位置(62)布置在与所述基板(2)的所述平面表面(21)平行的同一平面中。

8.根据权利要求6或7中的任一项所述的装置(1)，其中，所述多根曲线(4)中的每根线布置在所述基板(2)的所述平面表面(21)上，使得从所述预定的束生成位置(52)到布置在所述相应的相同曲线(4)上的所述结合部位(31)的所述入射相干光(51)和从所述相应的相同曲线(4)到所述预定的检测位置(62)的所述相干光的所述衍射部分(61)的总光学路径长度是恒定的。

9.根据权利要求8所述的装置(1)，其中，所述多根曲线(4)中的相邻曲线(4)彼此隔开一定距离，使得从所述预定的束生成位置(52)到布置在不同曲线(4)上的所述结合部位(31)的所述入射相干光(51)和从布置在所述这些不同曲线(4)上的所述结合部位到所述预定的检测位置(62)的所述相干光的所述衍射部分(61)的总光学路径长度的差值是所述相干光的所述预定波长的整数倍。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(1)，其中，所述预定的检测位置(62)是CCD或CMOS检测器(621)的感测表面(622)，所述感测表面(622)具有以网格状方式布置在所述感测表面(622)上的多个像素，每个像素具有一尺寸，以便能够在一个单像素中在所述预定的检测位置(62)处检测所述相干光的干涉衍射部分(61)的整个空间分布强度的不到一半。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(1)，还包括布置在所述束生成位置(52)处并且能够产生发散的入射相干光束(51)的点光源(521)。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(1)，还包括设置在所述基板(2)的所述平面表面(21)上的单独的外层(8)。

13.一种用于检测结合亲和力的方法，包括步骤：

-提供根据前述权利要求中的任一项所述的装置(1)；

-将多个目标分子(32)涂覆至结合部位(31)；

-在预定的束生成位置(52)处、相对于多根相邻布置的曲线(4)产生预定波长并入射在带有结合的所述目标分子(32)的所述结合部位(31)上的相干光束(51)，以在带有结合至其的所述目标分子(32)的所述结合部位(31)处衍射，使得相对于所述多根相邻布置的曲线(4)，所述入射相干光束(51)的衍射部分(61)在预定的检测位置(62)处干涉，并且在光学路径长度上的差值为所述相干光(51)的所述预定波长的整数倍，以在所述预定的检测位置(62)处提供代表所述结合部位(31)带有结合至其的所述目标分子(32)的信号；

-在所述预定的检测位置(62)处测量代表所述结合部位(31)带有结合至其的所述目标分子(32)的信号；以及

-通过将代表所述结合部位(31)带有结合至其的所述目标分子(32)的信号与仅代表所述结合部位(31)的参考信号相比较来检测所述检测部位(31)与所述目标分子(32)的结合亲和力。

14.根据权利要求13所述的方法，所述方法在将所述多个目标分子(32)涂覆至所述结合部位(31)之前包括步骤：

-在所述预定的束生成位置(52)处产生所述入射相干光束(51)，所述入射相干光束(51)仅在所述结合部位(31)处衍射，使得所述入射相干光束(51)的所述衍射部分(61)在所述预定的检测位置(62)处干涉，并且在光学路径长度上的差值为所述相干光(51)的所述预定波长的整数倍，以在所述预定的检测位置(62)处提供仅代表所述结合部位(31)的信号；以及

-在所述预定的检测位置(62)处测量仅代表所述结合部位(31)的信号，以提供参考信号。

15.根据权利要求13或14中的任一项所述的方法，还包括步骤：

-将多个辅助结合剂分子(311)涂覆至所述基板的所述平面表面(21)，所述辅助结合剂分子(311)能够结合至结合于所述结合部位(31)的所述目标分子(32)，其中，所述辅助结合剂分子(311)包括散射增强剂(312)。